2020年河北省職業(yè)院校技能大賽智能硬件開發(fā)及應(yīng)用賽項樣題

附件2：

2020年河北省職業(yè)院校技能大賽

智能硬件開發(fā)及應(yīng)用賽項

任務(wù)書（樣題）

競賽注意事項

1.任務(wù)書共12頁，如出現(xiàn)任務(wù)書缺頁、字跡不清等問題，請及時向

裁判申請更換任務(wù)書。

2.競賽過程自備編程計算機(jī)和焊接等工具（不得出現(xiàn)選手身份信息）。

3.參賽團(tuán)隊?wèi)?yīng)在5小時內(nèi)完成任務(wù)書規(guī)定內(nèi)容；沒有運行記錄或程序

文件均不予給分。

4.隊員提交的所有材料不得出現(xiàn)學(xué)校、姓名等與身份有關(guān)的信息，否

則成績無效。

5.由于錯誤接線、操作不當(dāng)?shù)仍蛞饳C(jī)器人控制器、傳感器、執(zhí)行

部件的損壞以及發(fā)生機(jī)械碰撞等情況，將視嚴(yán)重程度進(jìn)行扣分處理。

6.每一個任務(wù)具體測試要求根據(jù)評判要求現(xiàn)場給定或者任務(wù)書給定。

7.在競賽過程中，請及時保存程序及數(shù)據(jù)。

賽位號：日期：

1

競賽任務(wù)包括功能電路裝調(diào)與故障排除、功能電路PCB圖設(shè)計、

基本任務(wù)仿真、沙盤任務(wù)實現(xiàn)4項競賽任務(wù)。參賽隊員需在規(guī)定時間

內(nèi)完成以上任務(wù)。

一、競賽設(shè)備描述

賽項競賽技術(shù)平臺包括：JC-Robot-AGV型無線智能分揀小車、

JC-LOG-SWM智能倉儲沙盤及智能硬件虛擬開發(fā)驗證平臺三個部分，

技術(shù)平臺組成如圖1所示。

圖1競賽技術(shù)平臺組成

（說明：左——智能分揀小車，右——智能倉儲沙盤）

2

圖2JC-Robo-AGV無線智能分揀小車組成圖

1.JC-Robot-AGV無線智能分揀小車

無線智能分揀小車其組成示意圖如圖2所示，包括下列組件：

（1）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)：機(jī)器人底盤、三軸機(jī)械臂、麥克納姆輪、貨物

存放托盤、皮帶傳送機(jī)構(gòu)

（2）傳感組件：磁導(dǎo)航傳感器，二維碼識別模塊

（3）控制組件：STC口袋機(jī)控制模塊

（4）顯示組件：OLED顯示模塊

（5）驅(qū)動組件：電機(jī)驅(qū)動板、直流電機(jī)（帶編碼器）

（6）通信組件：2.4GHz串口WiFi通信模塊

（7）驅(qū)動電源：12V8000mAh鋰離子電池組，12V鋰離子充電

器

2.JC-LOG-SWM智能倉儲沙盤

智能倉儲沙盤組成部分包括：沙盤臺面、倉儲貨架、磁導(dǎo)引帶、

貨物傳送裝置等（其示意圖如圖3所示）。沙盤由WiFi無線局域網(wǎng)

覆蓋，AGV無線智能分揀小車、貨物傳送裝置均通過WiFi模塊接入

該局域網(wǎng)，采用MQTT通信協(xié)議進(jìn)行實時數(shù)據(jù)交互，參賽隊員通過

上位機(jī)智能倉儲軟件進(jìn)行管理。進(jìn)入賽場時，裁判現(xiàn)場提供WiFi無

線網(wǎng)的SSID與登錄密碼。

3

圖3JC-LOG-SWM智能倉儲沙盤

3.智能硬件虛擬開發(fā)驗證平臺

賽項虛擬技術(shù)平臺有兩種模式：練習(xí)模式和競賽模式（亦稱為考

試模式），用戶采用不同的賬號登錄，由系統(tǒng)識別后進(jìn)入相應(yīng)的模式。

該賬號由合作企業(yè)提供，登陸后即可進(jìn)行練習(xí)和競賽，用戶登陸界面

圖4所示：

圖4平臺登錄界面

圖4平臺登錄界面

圖4平臺用戶登錄界面

登陸后系統(tǒng)具備的功能包括：虛擬平臺的基本考試、基本小車調(diào)

試、小車自由測試和真實場景監(jiān)控等，登陸平臺后界面圖5所示。

圖5平臺登錄界面

4

1.考試模式

點擊進(jìn)入考試按鈕后進(jìn)入考試模式，界面如圖6所示：

圖6考試模式界面

2.調(diào)試模式

點擊小車調(diào)試按鈕后進(jìn)入調(diào)試模式，界面如圖7所示：

圖7調(diào)試模式界面

參賽選手通過小車調(diào)試項目驗證小車基本動作，通過編寫好的程

序來驗證基本動作，將編寫好的基本動作程序上傳至平臺，單擊“啟

動”后，打開場景后即可看到車輪基本動作。如需復(fù)位單片機(jī)可單擊

5

“MCU復(fù)位”即可重新運行程序，無需重新上傳hex文件。

3.競賽模式

點擊自由測試按鈕進(jìn)入競賽模式，在參賽過程中使用自由測試可

以驗證小車運行軌跡等動作；參賽選手可將自己編寫的程序上傳至此

平臺，通過“燒寫程序”將hex文件燒錄到單片機(jī)中，單擊“啟動”

即可對自己的程序進(jìn)行驗證，在打開場景情況下，可以看到小車運行

軌跡。運行界面如圖8所示。

圖8競賽模式界面

4.真實場景監(jiān)控

點擊真實場景監(jiān)控按鈕，可以模擬小車運行的實際狀況，此

功能本次比賽暫不開放。

比賽過程中，選手使用現(xiàn)場下發(fā)的賬號和密碼登錄，然后進(jìn)入

調(diào)試模式，完成調(diào)試后，進(jìn)入競賽模式，根據(jù)任務(wù)要求完成競賽，

競賽結(jié)果由系統(tǒng)評判。注意：平臺界面為示意圖，具體以比賽

現(xiàn)場安裝的軟件為準(zhǔn)。

任務(wù)一：功能電路裝調(diào)與故障排除

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1.任務(wù)描述

（1）現(xiàn)場發(fā)放功能電路板焊接套件（含PCB板與元器件）和

技術(shù)資料（電路原理圖、物料清單），參賽選手對所發(fā)套件進(jìn)行檢查，

有缺漏或壞器件，開賽后30分鐘內(nèi)提出，未在規(guī)定時間內(nèi)提出視為

齊全，超過規(guī)定時間提出申請補(bǔ)領(lǐng)，根據(jù)競賽規(guī)定扣分。參賽隊員利

用自帶或賽場提供的工具、儀器，按照電路原理圖完成功能電路板裝

配及調(diào)試。

（2）比賽現(xiàn)場下發(fā)一塊帶有故障的成品電路板，選手根據(jù)下

發(fā)的原理圖，完成故障排除。

2.比賽要求

（1）參賽隊員須按照典型電子產(chǎn)品裝配工藝要求進(jìn)行功能電路

裝配。裝配完成后，首先在插座P6插入一個含引線的開關(guān)，然后用

萬用表測試電路板插座P7兩端是否存在短路現(xiàn)象，若是存在短路，

由選手自行排除存在的故障。確認(rèn)裝配的功能電路板無故障后，在電

路板插座P7輸入12V/1A直流電源（用給定的包含引線的插頭插入，

紅色線接電源正極，黑色線接電源負(fù)極），接通電源，打開插座P6

插入的開關(guān)，利用儀器設(shè)備測試：插座P51，2引腳對33，34引腳

的電壓為5V±10%，U5的2腳對1腳的電壓為3.3V±10%。

（2）選手根據(jù)下發(fā)的成品故障電路板原理圖，分析電路原理，

根據(jù)故障電路板說明，完成故障排除，填寫故障排除記錄表。

3.比賽內(nèi)容

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（1）元器件檢測

參賽隊員須參照閱讀物料清單進(jìn)行元器件的辨識、清點和檢測。

元器件種類包括：待焊電路板、驅(qū)動芯片等（撰寫技術(shù)文檔時需列出

下發(fā)物料的器件類型、名稱及數(shù)量）。

（2）功能電路裝調(diào)

參賽隊員須依據(jù)電路原理圖、位號圖（印制板頂層和底層絲印圖），

物料清單，按照要求完成裝配及調(diào)試，開賽2.5小時后提交給裁判評

判。

（3）電路故障排除

參賽隊員根據(jù)下發(fā)的故障排除電路成品板和原理圖，完成故障排

除，開賽后3小時提交排除故障后的電路板及故障排除記錄表給裁判

評判。

任務(wù)二：功能電路PCB圖設(shè)計

1.任務(wù)描述

選手完成下發(fā)功能電路原理圖的功能電路PCB圖設(shè)計（相關(guān)下

發(fā)資料在U盤“PCB設(shè)計文檔”文件夾中，相關(guān)要求后續(xù)描述）。

2.比賽內(nèi)容及要求

根據(jù)下發(fā)Sch格式原理圖，PCB圖設(shè)計約束條件和相應(yīng)元器件

封裝庫（下發(fā)的電源原理圖中標(biāo)號為U4的元器件封裝需要選手根據(jù)

下發(fā)的LT1930手冊中的封裝（SOT23-5）由選手自行繪制），利用

AltiumDesigner14及以上版本軟件完成功能電路PCB的繪制。選手

8

繪制的PCB圖必須滿足的要求如下：

（1）根據(jù)賽題給定的功能電路原理圖（電源及接口兩個原理圖）

和PCB約束條件（下發(fā)的“功能電路PCB.PcbDoc”文件中鎖定的

元器件不得改變位置，否則本任務(wù)以0分計入總成績）；

（2）線路板約束規(guī)則要求：采用雙層板，最小間距8mil，最小線

寬10mil，過孔最小孔徑15mil，過孔最小直徑30mil，敷銅最小間距

20mil；

（3）選手需要將“電源”及“接口”兩個電路的PCB圖繪制在“功

能電路PCB.PcbDoc”文件中。

（4）參賽隊所設(shè)計的功能電路PCB圖，以電子稿形式（格式按照

任務(wù)書指定要求）保存在U盤中提交，比賽結(jié)束后提交；

（5）各隊完成的文件需要將自行設(shè)計的PCB圖文檔（*.PcbDoc）

文件保存在下發(fā)U盤中根目錄下的文件夾中，文件夾名稱：2019-JC**

（**為選手賽位號，文件夾由選手自行創(chuàng)建），PCB圖文件命名為

“2019-JC**.PcbDoc”（**為選手賽位號）。在PCB圖文件中不得

出現(xiàn)選手的任何信息，否則視為作弊，總成績以0分計算。

任務(wù)三：基本任務(wù)仿真

1.任務(wù)描述

基于智能硬件虛擬開發(fā)驗證平臺實現(xiàn)任務(wù)規(guī)定的小車基本功能：

驅(qū)動功能，信息檢測等。

2.任務(wù)說明

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參賽隊員在智能硬件虛擬開發(fā)驗證平臺上編寫表2功能的程序，

編譯并在線下載后完成相關(guān)功能，在平臺上呈現(xiàn)相關(guān)結(jié)果，由平臺根

據(jù)選手完成情況完成評判。

表2基本功能要求

序號基本功能要求

12個前輪方向控制：順時針旋轉(zhuǎn)90°，停頓，逆時針旋轉(zhuǎn)90°，停止

2對角線運動控制：沿45°角向左前方前進(jìn)，停止

3磁導(dǎo)航傳感器：尋跡過程中檢測到磁線為丁字路口時，停車、鳴叫1S

4二維碼識別：能夠識別現(xiàn)場下發(fā)的測試二維碼，在OLED模塊顯示二維碼內(nèi)容

5電動傳送帶控制：控制電動傳送帶先向左運行、后向右運行、停止

說明：

（1）以上任務(wù)均在智能硬件虛擬開發(fā)驗證平臺上實現(xiàn)，不提供實物

供選手調(diào)試。

（2）本任務(wù)要求選手在5分鐘內(nèi)完成，測試時超過5分鐘完成的任

務(wù)以0分計入本任務(wù)總成績。

任務(wù)四：沙盤任務(wù)

1.任務(wù)描述

針對特定任務(wù)要求，通過編程和調(diào)試使AGV無線智能分揀小車

在智能倉儲沙盤場地上運行并按要求完成自主搬運作業(yè)。

2.任務(wù)說明

（1）比賽要求

參賽隊員須根據(jù)倉儲分揀搬運任務(wù)要求，在規(guī)定時間內(nèi)編寫程序

并配置任務(wù)清單，使小車能夠在程序的控制下自動完成賽題所規(guī)定的

智能倉儲貨物分揀和搬運任務(wù)。本任務(wù)要求選手在5分鐘內(nèi)完成，測

試時超過5分鐘完成的任務(wù)以0分計入本任務(wù)總成績。

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（2）沙盤地圖

根據(jù)工業(yè)4.0的智能制造場景，設(shè)置倉儲沙盤如圖9、圖10所示，

尺寸規(guī)格為長3000mm，寬2000mm，離地高度為600mm，周邊用透

明圍欄防止小車跌落。整個沙盤分為四個區(qū)域：出發(fā)區(qū)、倉儲區(qū)、終

點區(qū)、卸貨區(qū)。按編號1-6設(shè)置六個貨架，每個貨架為3×3結(jié)構(gòu)，即

上下三層，每層擺放三個貨物（場地中間的貨架是兩排貨物，共六個），

每個貨物均貼有商品二維碼（朝向外側(cè)擺放），如圖9所示，小車通

過機(jī)械手抓貨物前需通過二維碼識別貨品。

圖10中，小車行駛賽道寬度為500/700mm；循跡磁導(dǎo)引線寬度

為30mm。沙盤任務(wù)測試時將小車擺放在沙盤的“出發(fā)區(qū)”，根據(jù)賽

題任務(wù)進(jìn)入“倉儲區(qū)”經(jīng)過各個貨架由機(jī)械手取出物品，放置在小車

的貨箱上，任務(wù)完成后行駛到“終點區(qū)”，小車與卸貨平臺握手通信

后，自動將車載裝有貨物的電動貨箱推送到卸貨平臺上。傳送帶的運

行狀態(tài)數(shù)據(jù)通過無線通信上傳至上位機(jī)，上位機(jī)軟件記錄運行數(shù)據(jù)。

圖9-1智能倉儲沙盤地圖（貨架示意圖）

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圖10智能倉儲沙盤地圖（示意圖）

（3）沙盤任務(wù)

貨品分揀任務(wù)說明：要求小車在規(guī)定時間（4分鐘）內(nèi)，分別在

1、2、4、6號貨架內(nèi)取回編號（編號為3位阿拉伯?dāng)?shù)字，位數(shù)不足

的在前面添0，例如58號編號為058，其余以此類推）為58，71，

53，5的貨物（位圖見圖11），其中某個貨物的二維碼與給定任務(wù)

不一致（如編號為005），選手識別但不取回，在該貨物識別后需控

制蜂鳴器長鳴1S。比賽根據(jù)貨物取回數(shù)量及任務(wù)完成度進(jìn)行評分。

選手練習(xí)時，58號貨物的二維碼與給定任務(wù)不一致，測試時由裁判

現(xiàn)場設(shè)定一個編號的貨物的二維碼與編號不一致，由選手自行判斷，

要求選手在測試時不取回該貨物。

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圖11智能倉儲沙盤實物示意圖

注：此為樣題，給出的僅僅為參考任務(wù)示例，具體以專家組命制的賽題為準(zhǔn)。

（4）測試過程

各參賽隊完成編程與任務(wù)設(shè)置后，需向場地裁判示意準(zhǔn)備就緒，

按裁判指令進(jìn)入測試等待區(qū)候場，為確保現(xiàn)場無線通信可靠，等候時

關(guān)閉小車無線網(wǎng)絡(luò)或關(guān)閉小車電源。在裁判要求準(zhǔn)備時，隊員打開小

車電源，使小車接入無線網(wǎng)絡(luò)，確保與上位機(jī)通信正常。

（1）開始測試：根據(jù)裁判