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

一、競賽任務書

某無人機制造公司經過市場調研與論證，決定成立項目組，立項開發一

款應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、螺

旋槳，結合公司PDM系統中的智能飛行器產品庫，選配合適的零配件，設計

智能飛行器；設計智能飛行器的電機座進行編程、數控加工；設計抓取機構，

使用3D打印機完成抓取機構零件的打印；對選配出來的零配件和加工出來的

電機座、抓取機構進行智能飛行器裝配調試，使用調試軟件對飛控模塊進行

檢測、設置與調參；最后選手利用裝配調試好的智能飛行器，完成貨物的定

點搬運。

具體工作任務如下：

第一階段：智能飛行器數字化設計

任務1：電池、電機的選型設計

在PDM系統中接受工作任務，利用大賽提供的電池、電機綜合測試平臺，

完成對電池電芯正負極的測試并選定相同的電池芯進行組裝，同時進行動力

電池組的測試；完成對大賽提供的不同KV值電機進行參數測試，選定相同KV

值的電機，最終完成對智能飛行器動力系統的選定。需提交動力電池的內阻

測試、電機的最高轉速、工作電壓、工作電流、KV值的測試報告（測試報告

模板詳見附件1、附件2），并上傳到PDM系統指定路徑下。

任務2：電機座的三維建模與輸出

智能飛行器的鋁合金電機座（見圖1）共6個,現缺失一個無法正常飛行,

要求按圖紙（詳見附件4）重新加工一個,裝配到飛機上。要求應用三維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系統指定路徑下，完成PDM庫的更新。

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圖1電機座

任務3：抓取機構的數字化設計

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）進行搬運物體。要求根據已有舵機及相應配件（詳見附件7），

無人機云臺底板及腳架圖（詳見附件8），以及抓取物體要求，自主設計抓

取機構。應用CAD軟件完成零件三維設計，部件裝配設計，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系統指定路徑下。

圖2抓取機構示意圖

完成以上任務后，應用PDM系統中的智能飛行器產品庫，選配其他合適

的零配件，在PDM中形成最終的產品BOM表，把BOM表輸出到EXCEL格式文檔，

并把EXCEL格式BOM表上傳到PDM系統指定路徑下。

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第二階段：智能飛行器數字化制造

任務4：電機座的數控加工

對任務2完成的電機座三維數字模型，在PDM系統中填寫數控加工工藝過

程卡。按工裝圖（詳見附件5）在賽前制作相應工裝帶到賽場，結合工裝進

行電機座數控編程與加工（賽場提供刀具，清單詳見附件6）。使用合適的

量具（選手自帶），對完成加工的電機座進行尺寸檢測，生成檢測報告，上

傳到PDM系統指定路徑下。

任務5：抓取機構的3D打印

在PDM中提取任務3中設計的抓取機構STL模型數據，合理選擇打印機完

成抓手臂、抓手、安裝板的3D打印，進行去除支撐和后處理。

任務6：飛行器的數字化裝配

在PDM系統中接受裝配工作任務，明確裝配任務、流程、注意事項；利

用大賽提供的螺旋槳測試平臺及兩套螺旋槳，進行測試并生成測試報告（測

試報告模板詳見附件3），選擇更高效率的螺旋槳；同時，利用數控加工的

電機座、3D打印的抓取機構及智能飛行器整機測控平臺內的無人機配件進行

智能飛行器的裝配。2名選手合作完成全部機械零件和電子元器件的裝配、

連線，并把最終裝配結果拍照上傳PDM系統指定路徑下。

第三階段：智能飛行器數字化應用

任務7：飛行器調試

應用大賽提供的調試軟件對飛控模塊進行檢測，按要求完成工業智能飛

行器設備地面參數調試；按要求完成飛行器結構組裝檢測、重心計算測試；

最后進行無槳調試。

任務8：飛行器的飛行驗證

利用調試好的智能飛行器，完成飛行器的手動基本飛行；在手動控制模

式狀態下起飛，要求從起飛點垂直直線起飛（目測不能偏移出劃定區域），

在離地高度3米～3.5米范圍內懸停20～30秒，懸停期間要求完成一個倒三

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角飛行動作；然后水平飛行8字一個來回（飛行時機頭方向指向前進方向，

不能觸碰立桿）；最后降落在起飛點（起降點的中心圓區域），降落時飛機

機身部位除槳葉外其他均不能壓上黃色區域。

按照任務書要求在物流應用場景下進行自主飛行運輸任務的航線規劃，

包括定點起飛、起降抓取，自主飛行、精準避障、實現貨物精準投遞，完成

飛行驗證。起飛前，選手先規劃自主飛行航線，地面站操控飛機從起飛點起

飛，前往抓取物流箱，然后按規劃路徑進行貨物的搬運，飛行過程中需要避

開障礙到達指定投放點進行精準投放，投放完畢后自主飛行到起飛點降落。

裁判記錄每架飛機總飛行時間、成功越障個數、飛行航線和飛行過程中的穩

定性、投放位置進行評分。

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系統指定路徑下。要求打印輸出電機座渲

染圖；抓取機構裝配工程圖、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。

整個競賽時長為5小時，包括數字化設計、數字化制造、數字化應用三

個環節，需要提交的成果如下：

序號需提交的文件或作品提交時間

1電池測試報告（doc）、電機測試報告（doc）比賽開始后1.5小時內提交

2電機座三維模型（stp）、渲染圖（jpg）比賽開始后1.5小時內提交

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3抓取機構零件模型（stl）、裝配模型比賽開始后1.5小時內提交

（stp）、裝配工程圖(pdf)、裝配渲染圖

（jpg）、安裝板零件工程圖(pdf)

4產品BOM表（xls）比賽開始后1.5小時內提交

5加工零件：電機座、抓取機構打印件比賽開始后3.5小時內提交

6電機座尺寸檢測報告（doc）比賽開始后3.5小時內提交

7螺旋槳測試報告（doc）比賽開始后4.5小時內提交

8完整飛行器：完成全部裝配調試的智能飛比賽開始后4.5小時內提交

行器（含抓取機構）

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三、附錄文件

附件1電池檢測報告

初始電壓初始內阻循環次數電池容量

序號編號備注

（V）（Ω）（pcs）(Amh)

附件2電機檢測報告

工作電壓

序號編號磁極數轉速KV值備注

（V）

附件3螺旋槳測報告

拉力起始溫度負載溫度負載轉速

序號編號備注

（Kg）（°C）（°C）（轉/min）

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附件4電機座圖紙

說明：毛坯尺寸120mmX60mmX30mm，材料AL7075。

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附件5電機座工裝圖

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

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附件7舵機及相應配件說明

舵機：可轉角度300度，具體參數如下：

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提供配件如下：

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說明：設計所需要用到的螺釘、銷釘、螺柱、墊片可以自帶，但必須是標準件，否

則不允許帶進賽場。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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2019年中國技能大賽——第三屆全國智能制造應用技術技能大賽河南省選拔賽樣題

附件8無人機云臺底板及機架圖

無人機云臺底板示意圖

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用技術技能大賽

河南省選拔賽

無線電調試工

（智能飛行器數字化設計與制造）

（教工組/學生組）

實操題

（樣題）

河南省選拔賽組委會

2019年8月

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一、競賽任務書

某無人機制造公司經過市場調研與論證，決定成立項目組，立項開發一

款應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、螺

旋槳，結合公司PDM系統中的智能飛行器產品庫，選配合適的零配件，設計

智能飛行器；設計智能飛行器的電機座進行編程、數控加工；設計抓取機構，

使用3D打印機完成抓取機構零件的打??；對選配出來的零配件和加工出來的

電機座、抓取機構進行智能飛行器裝配調試，使用調試軟件對飛控模塊進行

檢測、設置與調參；最后選手利用裝配調試好的智能飛行器，完成貨物的定

點搬運。

具體工作任務如下：

第一階段：智能飛行器數字化設計

任務1：電池、電機的選型設計

在PDM系統中接受工作任務，利用大賽提供的電池、電機綜合測試平臺，

完成對電池電芯正負極的測試并選定相同的電池芯進行組裝，同時進行動力

電池組的測試；完成對大賽提供的不同KV值電機進行參數測試，選定相同KV

值的電機，最終完成對智能飛行器動力系統的選定。需提交動力電池的內阻

測試、電機的最高轉速、工作電壓、工作電流、KV值的測試報告（測試報告

模板詳見附件1、附件2），并上傳到PDM系統指定路徑下。

任務2：電機座的三維建模與輸出

智能飛行器的鋁合金電機座（見圖1）共6個,現缺失一個無法正常飛行,

要求按圖紙（詳見附件4）重新加工一個,裝配到飛機上。要求應用三維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系統指定路徑下，完成PDM庫的更新。

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

圖1電機座

任務3：抓取機構的數字化設計

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）進行搬運物體。要求根據已有舵機及相應配件（詳見附件7），

無人機云臺底板及腳架圖（詳見附件8），以及抓取物體要求，自主設計抓

取機構。應用CAD軟件完成零件三維設計，部件裝配設計，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系統指定路徑下。

圖2抓取機構示意圖

完成以上任務后，應用PDM系統中的智能飛行器產品庫，選配其他合適

的零配件，在PDM中形成最終的產品BOM表，把BOM表輸出到EXCEL格式文檔，

并把EXCEL格式BOM表上傳到PDM系統指定路徑下。

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