第三屆全國智能制造應(yīng)用技術(shù)技能大賽決賽-無線電調(diào)試工（智能飛行器數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造）實(shí)操樣題

2019年中國技能大賽

——第三屆全國智能制造應(yīng)用技術(shù)技能大賽

無線電調(diào)試工

（智能飛行器數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造）

職工組（含教師）/學(xué)生組

實(shí)操題

（樣題）

全國組委會技術(shù)工作委員會

2019年9月

2019年中國技能大賽——第三屆全國智能制造應(yīng)用技術(shù)技能大賽

重要說明

1.比賽時(shí)間300分鐘，180分鐘后，選手可以棄賽，但不可提前離

開賽位場地，需要在賽位指定位置，與比賽設(shè)備隔離。

2.比賽共包括8個(gè)任務(wù)，總分100分，見表1。

表1：比賽任務(wù)及配分

序號名稱配分說明

1任務(wù)1：電池電機(jī)的選型設(shè)計(jì)6

2任務(wù)2：關(guān)鍵零件的數(shù)字化設(shè)計(jì)10

3任務(wù)3：抓取機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)12

4任務(wù)4：零件的數(shù)控加工13

5任務(wù)5：抓取機(jī)構(gòu)的3D打印10

6任務(wù)6：飛行器的數(shù)字化裝配19

7任務(wù)7：飛行器調(diào)試13

8任務(wù)8：飛行器的飛行驗(yàn)證17

合計(jì)100

3．大賽提供FDM和光固化3D打印機(jī)各一臺，選手可以根據(jù)打印的

特點(diǎn)和打印的工作量自行選擇。

4．比賽采用過程評判，評判的節(jié)點(diǎn)在任務(wù)中有提示，完成相應(yīng)

的任務(wù)后請示意裁判進(jìn)行評判，各任務(wù)裁判只驗(yàn)收1次。只限制各任

務(wù)評判順序，并不限制各任務(wù)完成順序，選手在實(shí)際比賽過程中要根

據(jù)自身實(shí)際情況進(jìn)行操作。

5．比賽場地分兩部分，任務(wù)1到任務(wù)7在智能飛行器數(shù)字化設(shè)計(jì)

與制造區(qū)比賽，任務(wù)8在智能飛行器競技飛行區(qū)進(jìn)行，前面7個(gè)比賽任

務(wù)不能在飛行區(qū)進(jìn)行。

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6.任務(wù)8中照片拍攝由裁判負(fù)責(zé)完成。

7.比賽過程中，若發(fā)生危及設(shè)備或人身安全事故，立即停止比賽，

將取消其參賽資格。

8.3D打印后處理必須在后處理區(qū)域完成，嚴(yán)禁移動至其他區(qū)域，

嚴(yán)禁煙火。

9.參賽選手在競賽過程中，嚴(yán)禁攜帶如何通訊設(shè)備、存儲設(shè)備及

技術(shù)資料，不得使用自帶的U盤，如有發(fā)現(xiàn)，立即取消參賽資格。

10.選手不得擅自離開自己工位、與其他選手交流或大聲喧嘩，

影響賽場秩序，如有發(fā)生，立即取消參賽資格。

11.選手必須及時(shí)保存自己的文檔及材料，防止意外斷電及其他

情況造成的資料丟失。如有意外斷電，選手自己碰掉插座、開關(guān)等，

不給補(bǔ)時(shí)。

12.選手必須認(rèn)真填寫各類文檔，競賽完成后，所有文檔按頁碼

排序整理，上交，任何物品不得帶離賽場。

13.比賽中除各任務(wù)要求上傳PDM系統(tǒng)中外，需要在電腦中備份，

選手需在計(jì)算機(jī)指定文件夾E:\2019QZ4\中對應(yīng)文件夾（例如1DS01,1

為第一場次；DS01為賽位01號；各具體任務(wù)在其底下再建文件夾，

1RW01，1為任務(wù)1,01為工位號）。

14.選手請按操作規(guī)程安全規(guī)范操作，離場前請清理現(xiàn)場；現(xiàn)場

清理計(jì)入職業(yè)規(guī)范分。

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一、競賽任務(wù)書

本競賽是智能制造大賽的一部分，要求在賽項(xiàng)三模具中加工出的

一個(gè)連接零件應(yīng)用到本賽項(xiàng)的智能飛行器中。

具體任務(wù)場景是這樣，某公司經(jīng)過市場調(diào)研與論證，決定立項(xiàng)開

發(fā)一款應(yīng)用于物流的智能飛行器。要求結(jié)合賽項(xiàng)三提供的連接件、公

司智能飛行器產(chǎn)品庫，選配合適的電機(jī)、螺旋槳、電池；設(shè)計(jì)智能飛

行器的電機(jī)座、并進(jìn)行編程、數(shù)控加工；根據(jù)貨物尺寸設(shè)計(jì)抓取機(jī)構(gòu)，

使用3D打印機(jī)完成抓取機(jī)構(gòu)零件的打印；利用選配出來的零配件和

加工出來的電機(jī)座、抓取機(jī)構(gòu)進(jìn)行智能飛行器裝配調(diào)試，使用調(diào)試軟

件對飛控模塊進(jìn)行檢測、設(shè)置與調(diào)參；最后選手利用裝配調(diào)試好的智

能飛行器，完成貨物的定點(diǎn)搬運(yùn)。

具體工作任務(wù)如下：

第一階段：智能飛行器數(shù)字化設(shè)計(jì)

（一）任務(wù)1：電池、電機(jī)的選型設(shè)計(jì)

任務(wù)描述：利用大賽提供的電池、電機(jī)綜合測試平臺，從8塊電

池芯中選擇6塊相同的電池芯，并進(jìn)行組裝。測試電機(jī)參數(shù)，測試報(bào)

告上傳到PDM系統(tǒng)指定路徑下。

1.測試電機(jī)

利用大賽提供的電池、電機(jī)綜合測試平臺，對電機(jī)進(jìn)行測試；

（1）測試電機(jī)工作電壓、工作電流、電機(jī)磁極數(shù)、最高轉(zhuǎn)速；

（2）計(jì)算電機(jī)的KV值；

（3）填寫紙質(zhì)電機(jī)檢測報(bào)告；

（4）上傳到PDM指定的文件夾中。

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表2：電機(jī)檢測報(bào)告

序號編號工作電壓（V）工作電流(A)磁極數(shù)轉(zhuǎn)速KV值備注

2.測試電池

（1）測試動力電池的初始內(nèi)阻、循環(huán)次數(shù)、電池容量；

（2）選出匹配的電池芯；

（3）完成電池組裝，檢查并充電；

（4）填寫紙質(zhì)電池檢查報(bào)告；

（5）上傳到PDM指定的文件夾中。

表3：電池檢測報(bào)告

序號編號初始電壓（V）初始內(nèi)阻循環(huán)次數(shù)電池容量備注

（Ω）（pcs）(Amh)

上傳PDM“企業(yè)知識庫-個(gè)人文件區(qū)”中對應(yīng)的文件夾內(nèi)。

完成任務(wù)1中1-2后，舉牌示意裁判進(jìn)行評判并簽字確認(rèn)

（二）任務(wù)2：電機(jī)座的數(shù)字化設(shè)計(jì)

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智能飛行器的鋁合金電機(jī)座共6個(gè),公司現(xiàn)在只有5個(gè)，要求根

據(jù)任務(wù)1選擇的電機(jī)尺寸、電機(jī)座的功能要求，充分考慮電機(jī)座的加

工條件與裝配配合要求，創(chuàng)新設(shè)計(jì)一個(gè)電機(jī)座；將設(shè)計(jì)的電機(jī)座三維

模型、渲染圖、工程圖上傳到PDM系統(tǒng)指定路徑下。

1.電機(jī)座創(chuàng)新設(shè)計(jì)

（1）測量電機(jī)安裝配合尺寸；

（2）參考現(xiàn)場提供的5個(gè)鋁合金電機(jī)座結(jié)構(gòu)；

（3）完成電機(jī)座的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

（4）要求：結(jié)構(gòu)可靠，強(qiáng)度足夠，能滿足電機(jī)安裝功能，能方

便安裝到飛行器上，重量與其余5個(gè)機(jī)座相當(dāng)，必須使用5軸加工。

2.電機(jī)座三維數(shù)字建模

（1）根據(jù)大賽提供的三維軟件，根據(jù)自己創(chuàng)新設(shè)計(jì)的電機(jī)座結(jié)

構(gòu)和尺寸，創(chuàng)建電機(jī)座三維數(shù)字模型；

（2）保存1份原文件；導(dǎo)出1份.STP格式文檔，保存到相應(yīng)文

件夾下。

（3）根據(jù)大賽提供的軟件，對電機(jī)座三維模型進(jìn)行渲染，使電

機(jī)座具有真彩效果。

（4）出一張.jpg格式的渲染圖，保存到相應(yīng)的文件夾下。

3.電機(jī)座工程圖制圖

（1）根據(jù)制圖國標(biāo)，對三維軟件制圖功能進(jìn)行國標(biāo)功能定制；

（2）應(yīng)用電機(jī)座三維模型，導(dǎo)出電機(jī)座二維工程圖，視圖布置

符合國標(biāo)；

（3）合理標(biāo)注尺寸和公差；

（4）填寫標(biāo)題欄；

（5）完成后保存到相應(yīng)的文件夾下。

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完成任務(wù)2后，不提交裁判確認(rèn)，等任務(wù)4完成后一起舉牌

提交裁判確認(rèn)。任務(wù)2中的設(shè)計(jì)文檔上傳到PDM中。

（三）任務(wù)3：抓取機(jī)構(gòu)的數(shù)字化設(shè)計(jì)

任務(wù)描述：要求根據(jù)貨物的尺寸飛行器的結(jié)構(gòu)尺寸，設(shè)計(jì)抓取機(jī)

構(gòu)。大賽提供舵機(jī)及相應(yīng)配件（詳見附件2）、無人機(jī)云臺底板及腳

架圖（詳見附件3）。貨物是150mm*150mm*150mm正方體，重量為

1.5KG的物流箱。

1.抓取機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

（1）識讀抓取機(jī)構(gòu)的裝配示意圖；

（2）識讀附件2舵機(jī)及相應(yīng)配件圖；

（3）識讀附件3無人機(jī)云臺底板及腳架圖；

（4）觀察物流箱，考慮抓取方案；

（5）設(shè)計(jì)抓取機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)動無干涉，能實(shí)現(xiàn)抓取動作，

質(zhì)量要輕，3D打印制作控制在2小時(shí)內(nèi)。

2.抓取機(jī)構(gòu)的三維數(shù)字化建模

（1）根據(jù)完成的抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，完成機(jī)構(gòu)的三維數(shù)字模型；

（2）將三維數(shù)模原文件保存到相應(yīng)文件夾下；

（3）將設(shè)計(jì)模型拆解成3D打印模型，3D打印時(shí)間控制在2小

時(shí)以內(nèi)；

（4）將模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為.stl格式，保存到相應(yīng)文件夾下。

3.抓取機(jī)構(gòu)的三維虛擬裝配

（1）應(yīng)用抓取機(jī)構(gòu)的三維模型進(jìn)行三維虛擬裝配；

（2）保存虛擬裝配到相應(yīng)文件夾下；

（3）將裝配模型另存為.stp格式。

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4.生成智能飛行器產(chǎn)品BOM表

應(yīng)用PDM系統(tǒng)中的智能飛行器產(chǎn)品庫，選配其他合適的零配件，

在PDM中形成最終的產(chǎn)品BOM表，把BOM表輸出到EXCEL格式文

檔，并把EXCEL格式BOM表上傳到PDM系統(tǒng)指定路徑下。

（1）抓取機(jī)構(gòu)三維模型導(dǎo)入PDM對應(yīng)位置中；

（2）在PDM系統(tǒng)中生成正確的產(chǎn)品BOM；

（3）把產(chǎn)品BOM輸出到EXCEL中。

完成任務(wù)3后，不提交裁判確認(rèn)，等任務(wù)5完成后一起舉牌

提交裁判確認(rèn)。完成任務(wù)3后，把任務(wù)3文件夾上傳到PDM規(guī)定

文件夾中。

圖1抓取機(jī)構(gòu)示意圖

第二階段：智能飛行器數(shù)字化制造

（四）任務(wù)4：電機(jī)座的數(shù)控加工

任務(wù)描述：完成電機(jī)座的數(shù)控編程與加工。

1.制定數(shù)控加工工藝

（1）在PDM中提取任務(wù)2完成的三維數(shù)字模型；

（2）根據(jù)大賽提供機(jī)床、毛坯及刀具，選擇刀具，制定電機(jī)座

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加工工藝；

（3）填寫數(shù)控加工工藝過程卡；

（4）將工藝卡上傳到PDM指定的文件夾中。

2.操作數(shù)控機(jī)床完成電機(jī)座加工

（1）CAM軟件編制數(shù)控加工軌跡，進(jìn)行仿真驗(yàn)證，生成NC代碼

程序；

（2）操作數(shù)控機(jī)床進(jìn)行電機(jī)座零件的加工；

（3）選手檢測并記錄加工零件正確性，

（4）將檢測結(jié)果上傳到PDM系統(tǒng)指定位置中。

完成任務(wù)4中1-2后，舉牌示意裁判進(jìn)行評判，連同任務(wù)2

一起評判并簽字確認(rèn)。

表4：電機(jī)座加工工序卡

第三屆全國智能制造應(yīng)用零件名

數(shù)控加工產(chǎn)品名稱材料工位號

技術(shù)技能大賽無線電調(diào)試稱

工序卡片

工賽項(xiàng)

工主軸轉(zhuǎn)進(jìn)給速吃刀

刀具刀具規(guī)格

步工步內(nèi)容速度量備注

號mm

號r/minmm/minmm

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表5：電機(jī)座檢測報(bào)告

序號項(xiàng)目名稱尺寸備注

1套管安裝尺寸

2電機(jī)座鍵槽孔

3穿線孔位

（五）任務(wù)5：抓取機(jī)構(gòu)的3D打印

任務(wù)描述：在PDM中提取任務(wù)3中設(shè)計(jì)的STL模型數(shù)據(jù)，應(yīng)用大賽

提供的3D打印設(shè)備及切片軟件，完成模型的切片，操作3D打印機(jī)完成

制件的3D打印，取出3D打印制件，進(jìn)行去除支撐和后處理。

1.3D打印切片處理

（1）在PDM中提取任務(wù)3中設(shè)計(jì)的抓取機(jī)構(gòu)STL模型數(shù)據(jù)；

（2）合理選擇3D打印機(jī)和切片軟件；

（3）載入要打印抓取機(jī)構(gòu)STL模型數(shù)據(jù)；

（4）合理擺放抓取機(jī)構(gòu)模型位置；

（5）合理設(shè)計(jì)支撐；

（6）合理設(shè)置打印參數(shù)；

（7）進(jìn)行切片處理，保存到大賽指定文件夾下。

2.操作3D打印機(jī)完成制件

（1）清理打印槽、矯正打印平臺、裝卸或添加打印耗材等打印

機(jī)打印前調(diào)整；

（2）調(diào)入打印程序；

（3）執(zhí)行打印程序進(jìn)行打印制件；

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3.3D打印后處理

（1）完成打印后，使用合適的工具取出打印件；

（2）去除支撐；

（3）應(yīng)用酒精等清洗液清洗工件；

（4）放入固化箱進(jìn)行固化后處理；

（5）取出工件進(jìn)行打磨等后處理；

完成任務(wù)5中1-3后，舉牌示意裁判進(jìn)行評判，連同任務(wù)3

一起評判并簽字確認(rèn)。

（六）任務(wù)6：飛行器的數(shù)字化裝配

利用大賽提供的螺旋槳測試平臺及兩套螺旋槳，進(jìn)行測試，完成

測試報(bào)告，選擇更高效率的螺旋槳；同時(shí)利用數(shù)控加工的電機(jī)座、3D

打印的抓取機(jī)構(gòu)、賽項(xiàng)三提供的連接配件、智能飛行器整機(jī)測控平臺

內(nèi)的無人機(jī)配件進(jìn)行智能飛行器的整機(jī)裝配。2名選手合作完成全部

機(jī)械零件和飛行控制器等的裝配、連線。

1．螺旋槳測試

（1）利用比賽指定的智能飛行器部件檢測裝配調(diào)試平臺，對大

賽提供的兩套螺旋槳進(jìn)行參數(shù)測試，包括：螺旋槳的拉力、起始溫度、

負(fù)載溫度、負(fù)載轉(zhuǎn)速等，最終選定效率相同的槳；

（2）完成螺旋槳測試報(bào)告；

（3）將測試報(bào)告上傳到PDM中指定的位置。

表6：螺旋槳測試報(bào)告

拉力起始溫度負(fù)載峰值溫度負(fù)載峰值轉(zhuǎn)速

序號編號備注

（Kg）（°C）（°C）（轉(zhuǎn)/min）

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2．智能飛行器整機(jī)裝配

（1）智能飛行器機(jī)架結(jié)構(gòu)的裝配；

（2）主電源，電子調(diào)速器及分電板連接；

（3）動力單元電機(jī)的安裝以及連接線的整理；

（4）飛行控制器的安裝與通信線路的正確連接；

（5）賽項(xiàng)三提供的模具配件的裝配；

（6）應(yīng)用載荷裝置（抓手）的裝配。

完成第二階段任務(wù)6后，舉手示意裁判進(jìn)行評判！

第三階段：智能飛行器數(shù)字化應(yīng)用

（七）任務(wù)7：飛行器調(diào)試

應(yīng)用大賽提供的調(diào)試軟件對飛控模塊進(jìn)行檢測，按要求完成智能

飛行器的基本參數(shù)調(diào)試；并進(jìn)行遙控器解鎖后的無槳試飛，同時(shí)完成

智能飛行器動力單元的檢測。完成后再進(jìn)行應(yīng)用載荷裝置的圖形化編

程以及機(jī)載計(jì)算機(jī)對飛行器的通訊和控制調(diào)試。通過SDK文檔和圖形

化編程平臺完成智能飛行器飛行驗(yàn)證任務(wù)的圖形化搭建。

（1）利用大賽提供的智能飛行器調(diào)參軟件進(jìn)行基本參數(shù)調(diào)試；

（2）進(jìn)行遙控器解鎖，確定電機(jī)轉(zhuǎn)向，無槳試飛；

（3）完成智能飛行器動力單元的檢測；

（4）應(yīng)用視覺相機(jī)參數(shù)的校準(zhǔn)與標(biāo)定；

（5）應(yīng)用載荷裝置的圖形化編程；

（6）機(jī)載計(jì)算機(jī)對飛行器的通訊和控制的調(diào)試；

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（7）驗(yàn)證飛行任務(wù)的圖形化搭建。

完成任務(wù)7后，舉手示意裁判進(jìn)行評判！

任務(wù)8：飛行器的飛行驗(yàn)證

利用調(diào)試好的智能飛行器，按照任務(wù)要求完成飛行器的手動基本

飛行；按照任務(wù)書要求在物流應(yīng)用場景下進(jìn)行自主飛行運(yùn)輸任務(wù)的航

線規(guī)劃，包括定點(diǎn)起飛、起降抓取，自主飛行、精準(zhǔn)避障、實(shí)現(xiàn)貨物

精準(zhǔn)投遞，完成飛行驗(yàn)證。

1．手動基本飛行

（1）除GPS模式狀態(tài)下起飛，要求從起飛點(diǎn)垂直直線起飛（目

測不能偏移出劃定區(qū)域），在離地高度3米～4米范圍內(nèi)懸停10秒；

（2）懸停期間要求完成一個(gè)倒三角飛行動作；

（3）最后降落在起飛點(diǎn)（起降點(diǎn)的中心圓區(qū)域），降落時(shí)飛機(jī)機(jī)

身部位除槳葉外其他均不能壓上黃色區(qū)域。

2．自主飛行

規(guī)劃自主飛行航線（路徑隨機(jī)抽?。瑱C(jī)載計(jì)算機(jī)控制飛行器從

起飛點(diǎn)起飛，前往抓取點(diǎn)并通過視覺輔助抓取物流箱，然后按規(guī)劃路

徑進(jìn)行貨物的搬運(yùn)，飛行過程中需要避開障礙區(qū)域并到達(dá)指定投放點(diǎn)

進(jìn)行精準(zhǔn)投放，投放完畢后自主飛行到起飛點(diǎn)降落。

（1）驗(yàn)證任務(wù)飛行線路規(guī)劃與坐標(biāo)測量；

（2）并導(dǎo)入圖形化編程系統(tǒng)，生成Python文件，再把Python

文件導(dǎo)入機(jī)載計(jì)算機(jī)；

（3）確保安全后示意安全員進(jìn)行起飛前準(zhǔn)備，得到裁判指令后

起飛；

（4）抓取貨物，飛越障礙物，投放貨物；

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2019年中國技能大賽——第三屆全國智能制造應(yīng)用技術(shù)技能大賽

（5）安全返航，精準(zhǔn)降落。

完成任務(wù)8后，舉手示意裁判進(jìn)行評判！裁判記錄每架飛機(jī)

總飛行時(shí)間、成功越障個(gè)數(shù)、飛行航線和飛行過程中的穩(wěn)定性、

投放位置進(jìn)行評分。

在任務(wù)8執(zhí)行前選手需檢查并確認(rèn)飛機(jī)狀態(tài)試飛后方可進(jìn)行

飛行操作。飛行過程中因?yàn)檫x手飛機(jī)出現(xiàn)不安全因素安全員直接

接管飛行器控制權(quán)，出現(xiàn)墜機(jī)現(xiàn)象該任務(wù)為零分。

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二、提交的成果與資料

所有文檔資料要求上傳到PDM系統(tǒng)指定路徑下。提交的明細(xì)見

下面表格。整個(gè)競賽時(shí)長為5小時(shí)，包括數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化制造、

數(shù)字化應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)，共8個(gè)比賽任務(wù)，需要提交的成果如下：

表7：提交成果

序號需提交的文件或作品備注

1電池測試報(bào)告（doc）、電機(jī)測試報(bào)告（doc）

2電機(jī)座三維模型（stp）、渲染圖（jpg）

3抓取機(jī)構(gòu)零件模型（stl）、裝配模型（stp）、裝配工程圖(pdf)、裝配

渲染圖（jpg）、產(chǎn)品BOM表（xls）

4電機(jī)座加工工藝卡（doc）

5加工的電機(jī)座、抓取機(jī)構(gòu)打印件

6電機(jī)座尺寸檢測報(bào)告（doc）

7螺旋槳測試報(bào)告（doc）

8完整飛行器：完成全部裝配調(diào)試的智能飛行器（含抓取機(jī)構(gòu)）

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2019年中國技能大賽——第三屆全國智能制造應(yīng)用技術(shù)技能大賽

三、附錄文件

附件1：賽場提供刀具清單

序號名稱規(guī)格

1平底銑刀Φ10x30x75

2平底銑刀Φ8x25x75

3平底銑刀Φ6x20x50

4平底銑刀Φ4x12x50

5平底銑刀Φ2x8xD4x50

6平底銑刀Φ2x20xD4x50

7球頭銑刀R2x8x50

845度倒角銑刀Φ6x10x50

9絲錐（鉸桿自帶）M3

附件2：選手自帶的儀器、工具等物品

序號名稱建議型號數(shù)量

1百分表杠桿式1

2百分表表架磁性1

3內(nèi)六角扳手7件套1套

4活動扳手6吋1把

5十字螺絲刀3×751把

6十字螺絲刀5×1501把

7一字螺絲刀3×75