第三屆全國智能制造應(yīng)用技術(shù)技能大賽賽項(xiàng)四無線電調(diào)試工智能飛行器數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造

2019年中國技能大賽——第三屆全國智能制造應(yīng)用技術(shù)技能大賽河南省選拔賽樣題

一、競賽任務(wù)書

某無人機(jī)制造公司經(jīng)過市場調(diào)研與論證，決定成立項(xiàng)目組，立項(xiàng)開發(fā)一

款應(yīng)用于物流的智能飛行器。要求使用測試平臺選出合適的電池、電機(jī)、螺

旋槳，結(jié)合公司PDM系統(tǒng)中的智能飛行器產(chǎn)品庫，選配合適的零配件，設(shè)計(jì)

智能飛行器；設(shè)計(jì)智能飛行器的電機(jī)座進(jìn)行編程、數(shù)控加工；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?。粚x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)

任務(wù)1：電池、電機(jī)的選型設(shè)計(jì)

在PDM系統(tǒng)中接受工作任務(wù)，利用大賽提供的電池、電機(jī)綜合測試平臺，

完成對電池電芯正負(fù)極的測試并選定相同的電池芯進(jìn)行組裝，同時(shí)進(jìn)行動力

電池組的測試；完成對大賽提供的不同KV值電機(jī)進(jìn)行參數(shù)測試，選定相同KV

值的電機(jī)，最終完成對智能飛行器動力系統(tǒng)的選定。需提交動力電池的內(nèi)阻

測試、電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速、工作電壓、工作電流、KV值的測試報(bào)告（測試報(bào)告

模板詳見附件1、附件2），并上傳到PDM系統(tǒng)指定路徑下。

任務(wù)2：電機(jī)座的三維建模與輸出

智能飛行器的鋁合金電機(jī)座（見圖1）共6個(gè),現(xiàn)缺失一個(gè)無法正常飛行,

要求按圖紙（詳見附件4）重新加工一個(gè),裝配到飛機(jī)上。要求應(yīng)用三維CAD

軟件完成該零件的三維模型，生成渲染圖片，并將三維模型、渲染圖上傳到

PDM系統(tǒng)指定路徑下，完成PDM庫的更新。

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圖1電機(jī)座

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

本智能飛行器要求抓取物流箱（木箱，長150MM,寬150MM，高150MM，重

量為1.5KG）進(jìn)行搬運(yùn)物體。要求根據(jù)已有舵機(jī)及相應(yīng)配件（詳見附件7），

無人機(jī)云臺底板及腳架圖（詳見附件8），以及抓取物體要求，自主設(shè)計(jì)抓

取機(jī)構(gòu)。應(yīng)用CAD軟件完成零件三維設(shè)計(jì)，部件裝配設(shè)計(jì)，零件模型另存為

STL格式，裝配模型另存為STP格式文件，生成裝配工程圖、裝配渲染圖、安

裝板工程圖，上傳PDM系統(tǒng)指定路徑下。

圖2抓取機(jī)構(gòu)示意圖

完成以上任務(wù)后，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。

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第二階段：智能飛行器數(shù)字化制造

任務(wù)4：電機(jī)座的數(shù)控加工

對任務(wù)2完成的電機(jī)座三維數(shù)字模型，在PDM系統(tǒng)中填寫數(shù)控加工工藝過

程卡。按工裝圖（詳見附件5）在賽前制作相應(yīng)工裝帶到賽場，結(jié)合工裝進(jìn)

行電機(jī)座數(shù)控編程與加工（賽場提供刀具，清單詳見附件6）。使用合適的

量具（選手自帶），對完成加工的電機(jī)座進(jìn)行尺寸檢測，生成檢測報(bào)告，上

傳到PDM系統(tǒng)指定路徑下。

任務(wù)5：抓取機(jī)構(gòu)的3D打印

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)，合理選擇打印機(jī)完

成抓手臂、抓手、安裝板的3D打印，進(jìn)行去除支撐和后處理。

任務(wù)6：飛行器的數(shù)字化裝配

在PDM系統(tǒng)中接受裝配工作任務(wù)，明確裝配任務(wù)、流程、注意事項(xiàng)；利

用大賽提供的螺旋槳測試平臺及兩套螺旋槳，進(jìn)行測試并生成測試報(bào)告（測

試報(bào)告模板詳見附件3），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)及智能飛行器整機(jī)測控平臺內(nèi)的無人機(jī)配件進(jìn)行

智能飛行器的裝配。2名選手合作完成全部機(jī)械零件和電子元器件的裝配、

連線，并把最終裝配結(jié)果拍照上傳PDM系統(tǒng)指定路徑下。

第三階段：智能飛行器數(shù)字化應(yīng)用

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，按要求完成工業(yè)智能飛

行器設(shè)備地面參數(shù)調(diào)試；按要求完成飛行器結(jié)構(gòu)組裝檢測、重心計(jì)算測試；

最后進(jìn)行無槳調(diào)試。

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，完成飛行器的手動基本飛行；在手動控制模

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～3.5米范圍內(nèi)懸停20～30秒，懸停期間要求完成一個(gè)倒三

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角飛行動作；然后水平飛行8字一個(gè)來回（飛行時(shí)機(jī)頭方向指向前進(jìn)方向，

不能觸碰立桿）；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。

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。起飛前，選手先規(guī)劃自主飛行航線，地面站操控飛機(jī)從起飛點(diǎn)起

飛，前往抓取物流箱，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。

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。

圖3飛行場地

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。要求打印輸出電機(jī)座渲

染圖；抓取機(jī)構(gòu)裝配工程圖、裝配渲染圖；安裝板工程圖。要求在提交的圖

紙上簽上兩位選手的名字，沒有2人簽名的圖紙無效。

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)，需要提交的成果如下：

序號需提交的文件或作品提交時(shí)間

1電池測試報(bào)告（doc）、電機(jī)測試報(bào)告（doc）比賽開始后1.5小時(shí)內(nèi)提交

2電機(jī)座三維模型（stp）、渲染圖（jpg）比賽開始后1.5小時(shí)內(nèi)提交

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3抓取機(jī)構(gòu)零件模型（stl）、裝配模型比賽開始后1.5小時(shí)內(nèi)提交

（stp）、裝配工程圖(pdf)、裝配渲染圖

（jpg）、安裝板零件工程圖(pdf)

4產(chǎn)品BOM表（xls）比賽開始后1.5小時(shí)內(nèi)提交

5加工零件：電機(jī)座、抓取機(jī)構(gòu)打印件比賽開始后3.5小時(shí)內(nèi)提交

6電機(jī)座尺寸檢測報(bào)告（doc）比賽開始后3.5小時(shí)內(nèi)提交

7螺旋槳測試報(bào)告（doc）比賽開始后4.5小時(shí)內(nèi)提交

8完整飛行器：完成全部裝配調(diào)試的智能飛比賽開始后4.5小時(shí)內(nèi)提交

行器（含抓取機(jī)構(gòu)）

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三、附錄文件

附件1電池檢測報(bào)告

初始電壓初始內(nèi)阻循環(huán)次數(shù)電池容量

序號編號備注

（V）（Ω）（pcs）(Amh)

附件2電機(jī)檢測報(bào)告

工作電壓

序號編號磁極數(shù)轉(zhuǎn)速KV值備注

（V）

附件3螺旋槳測報(bào)告

拉力起始溫度負(fù)載溫度負(fù)載轉(zhuǎn)速

序號編號備注

（Kg）（°C）（°C）（轉(zhuǎn)/min）

7

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附件4電機(jī)座圖紙

說明：毛坯尺寸120mmX60mmX30mm，材料AL7075。

8

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附件5電機(jī)座工裝圖

說明：工裝自帶，但必須與圖紙要求一致。

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附件6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鉆頭Φ2.55x50

10絲錐（鉸桿自帶）M3

10

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附件7舵機(jī)及相應(yīng)配件說明

舵機(jī)：可轉(zhuǎn)角度300度，具體參數(shù)如下：

11

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提供配件如下：

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說明：設(shè)計(jì)所需要用到的螺釘、銷釘、螺柱、墊片可以自帶，但必須是標(biāo)準(zhǔn)件，否

則不允許帶進(jìn)賽場。賽場提供橡膠墊（厚4mm）、3M膠，選手可把橡膠墊粘在抓手上增

加摩擦力。

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附件8無人機(jī)云臺底板及機(jī)架圖

無人機(jī)云臺底板示意圖

腳架示意圖

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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

河南省選拔賽

無線電調(diào)試工

（智能飛行器數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造）

（教工組/學(xué)生組）

實(shí)操題

（樣題）

河南省選拔賽組委會

2019年8月

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一、競賽任務(wù)書

某無人機(jī)制造公司經(jīng)過市場調(diào)研與論證，決定成立項(xiàng)目組，立項(xiàng)開發(fā)一

款應(yīng)用于物流的智能飛行器。要求使用測試平臺選出合適的電池、電機(jī)、螺

旋槳，結(jié)合公司PDM系統(tǒng)中的智能飛行器產(chǎn)品庫，選配合適的零配件，設(shè)計(jì)

智能飛行器；設(shè)計(jì)智能飛行器的電機(jī)座進(jìn)行編程、數(shù)控加工；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??；對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)

任務(wù)1：電池、電機(jī)的選型設(shè)計(jì)

在PDM系統(tǒng)中接受工作任務(wù)，利用大賽提供的電池、電機(jī)綜合測試平臺，

完成對電池電芯正負(fù)極的測試并選定相同的電池芯進(jìn)行組裝，同時(shí)進(jìn)行動力

電池組的測試；完成對大賽提供的不同KV值電機(jī)進(jìn)行參數(shù)測試，選定相同KV

值的電機(jī)，最終完成對智能飛行器動力系統(tǒng)的選定。需提交動力電池的內(nèi)阻

測試、電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速、工作電壓、工作電流、KV值的測試報(bào)告（測試報(bào)告

模板詳見附件1、附件2），并上傳到PDM系統(tǒng)指定路徑下。

任務(wù)2：電機(jī)座的三維建模與輸出

智能飛行器的鋁合金電機(jī)座（見圖1）共6個(gè),現(xiàn)缺失一個(gè)無法正常飛行,

要求按圖紙（詳見附件4）重新加工一個(gè),裝配到飛機(jī)上。要求應(yīng)用三維CAD

軟件完成該零件的三維模型，生成渲染圖片，并將三維模型、渲染圖上傳到

PDM系統(tǒng)指定路徑下，完成PDM庫的更新。

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圖1電機(jī)座

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

本智能飛行器要求抓取物流箱（木箱，長150MM,寬150MM，高150MM，重

量為1.5KG）進(jìn)行搬運(yùn)物體。要求根據(jù)已有舵機(jī)及相應(yīng)配件（詳見附件7），

無人機(jī)云臺底板及腳架圖（詳見附件8），以及抓取物體要求，自主設(shè)計(jì)抓

取機(jī)構(gòu)。應(yīng)用CAD軟件完成零件三維設(shè)計(jì)，部件裝配設(shè)計(jì)，零件模型另存為

STL格式，裝配模型另存為STP格式文件，生成裝配工程圖、裝配渲染圖、安

裝板工程圖，上傳PDM系統(tǒng)指定路徑下。

圖2抓取機(jī)構(gòu)示意圖

完成以上任務(wù)后，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。

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