计算机程序设计员（工业机器人人工智能技术应用）（职工组）竞赛规程.doc
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附件1
第二届全国人工智能应用技术技能大赛
江苏省选拔赛竞赛规程
计算机程序设计员
（机器人人工智能技术应用）赛项
教师组
江苏省赛选拔赛组委会技术工作委员会
二〇二一年十月
1
1
目录
1.项目描述 4
1.1技术基本描述 4
1.2技术能力要求 7
1.3基本知识要求 8
1.4职业素养与安全要求 9
2.竞赛题目 9
2.1竞赛形式 9
2.2命题标准 9
2.3命题内容与竞赛时间 9
3.命题方式 10
3.1命题流程 10
3.2最终赛题产生的方式 10
4.评判方式 10
4.1评判流程 10
4.2评判方法 13
4.3成绩复核 13
4.4最终成绩 13
4.5成绩排序 14
5.大赛基础设施 14
5.1竞赛平台条件 14
5.2赛场设备主要配置清单 14
6.大赛竞赛流程 18
6.1场次安排 18
6.2场次和工位抽签 18
6.3日程安排 18
7．裁判员条件和工作内容 20
7.1裁判长 20
7.2裁判员的条件和组成 20
7.3裁判员的工作内容 20
7.4裁判员在评判工作中的任务 22
7.5裁判员在评判中的纪律和要求 22
8.选手的条件和工作内容 23
8.1选手的条件和要求 23
8.2选手的工作内容 23
8.3赛场纪律 24
9.竞赛场地要求 27
9.1场地面积要求 27
9.2场地照明要求 29
9.3场地消防和逃生要求 29
10.竞赛安全要求 30
10.1选手安全防护措施要求 30
10.2有毒有害物品的管理和限制 31
10.3医疗设备和措施 31
11.竞赛须知 32
11.1参赛队须知 32
11.2教练（指导教师）须知 32
11.3参赛选手须知 33
11.4工作人员须知 35
11.5裁判员须知 36
12.申诉与仲裁 37
13.开放现场的要求 38
13.1对于公众开放的要求 38
13.2关于赞助商和宣传的要求 38
14.安全与疫情防控 38
15.绿色环保 38
15.1环境保护 38
15.2循环利用 38
2021年江苏省行业职业技能竞赛
——全国人工智能应用技术技能大赛
计算机程序设计员（机器人人工智能技术应用）赛项
教师组省赛竞赛规程
1.项目描述
1.1技术基本描述
根据先进制造技术与人工智能技术融合发展趋势，聚焦智能制造系统的装备智能化等关键技术领域，围绕机器人人工智能技术应用，进行赛项技术设计，旨在促进人工智能技术在工业机器人及其相关企业生产和服务中的推广应用，推动产教融合协同创新与校企合作育人项目的发展，提升对新时代高素质技能人才培养的贡献力。
本赛项以智能机器人、工业机器人、协作机器人、AGV等多种典型机器人组成的智能制造系统装备为载体，选取多种机器人在智能制造体系中协作工作的真实场景，融入人工智能、5G+制造、工业互联网等技术，着重体现人工智能技术在智能制造领域中面向机器人智慧化的最新应用。
借以展示机器人人工智能技术应用态势和发展需求，促进参赛选手在智能制造领域综合职业能力的提升。
考虑到新冠肺炎疫情情况影响，本竞赛只设实操考核，不设理论考试，理论考核的内容融入实际操作技能中。
实操考核由“工业机器人人工智能技术生产应用”、“移动操作单元人工智能技术应用”、“智能机器人人工智能交互技术应用”、“机器人人工智能技术综合应用”四个任务组成，在考察参赛选手的机器人综合应用编程、工业网络互联互通及人机协作的知识与能力的基础上，重点测评参赛选手应用人工智能平台、人工智能工具的基础上智能化机器人以及实现智能制造工业场景任务的能力，借以加深参赛选手对人工智能技术应用于机器人的认知，加快培养本领域高素质知识型、复合型、技能型人才。
职工组（含教师），各组每一参赛队均为2人。
1.线下考核
任务1：
工业机器人人工智能技术生产应用
根据任务书要求，通过人工智能技术赋能，在工业机器人分拣与装配单元中，通过操作3D视觉系统软件，完成3D相机的调试、标定，以及基于深度学习的工件识别；完成工业机器人基于3D视觉的工件无序智能抓取；通过调用规划软件，完成工件的简单装配。
要求参赛选手完成以下工作：
（1）操作3D智能相机和视觉系统软件，采集目标工件的图像数据，根据要求完成图像的标注；
（2）导入标注完成的数据，设置训练参数，训练工件识别模型。
将训练后的模型导入并部署至视觉系统软件中，测试模型的识别精度；
（3）在工业机器人末端安装标定板，设置标定参数，完成工业机器人与相机之间的手眼标定；
（4）使用图形化编程软件，编写工业机器人点位、I/O变量控制程序，控制工业机器人完成位姿固定工件的抓取及放置；
（5）使用图形化编程软件，编写工业机器人控制程序，结合3D智能相机识别的工件位姿结果，控制工业机器人完成对物料盒中散乱工件的分拣及简单装配。
任务2：
移动操作单元人工智能技术应用
根据任务书要求，通过人工智能技术赋能，完成移动操作单元（主要含AGV/操作臂）的地图构建、自主避障、路径规划；通过控制协作机器人和视觉系统，在给定任务序列的条件下，完成仓库工件的取放任务。
要求参赛选手完成以下工作：
（1）利用移动机器人地图建模软件控制其在竞赛单元场地运动，结合其自带的智能传感器，构建环境地图。
在环境地图中设置导航点，完成移动机器人自主导航与移动；
（2）对协作机器人及其末端安装的智能2D相机进行编程，完成对目标工件的识别与抓取；
（3）对由移动机器人、协作机器人组成的移动操作臂进行联合调试，首先控制移动机器人从指定位置向作业点自主移动，然后协作机器人与2D智能相机协作，完成目标工件的识别与抓取，最后移动操作臂将工件放置于指定作业点的工位上。
任务3：
机器人人工智能技术综合应用
根据任务书要求，通过综合操作、编程和调试，对工业机器人、移动操作臂及智能机器人等单元进行智能化赋能和综合应用，在“机器人人工智能技术应用”技术平台上，实现典型智能制造工业场景的完整工艺流程，综合体现机器人智能感知、自动决策、自主执行、互联互通、深度学习、人机交互、自我管理等人工智能技术要素及其职业技能。
要求参赛选手完成以下工作：
（1）基于技术平台各个单元的调试状态以及通信方式，编写PLC主控程序，实现技术平台各单元的联机通信。
（2）编写PLC主控程序，实现主控系统分别对分拣及装配工作台、移动操作臂等单元的单独控制。
通过主控系统发送任务启动指令，各个单元完成指定的任务。
（3）根据综合任务的作业流程，编写PLC主控程序，控制分拣及装配工作台、移动操作臂、智能机器人等单元相互协同作业，完成完整的作业任务，包括工件的识别、分拣、抓取、运输、装配等任务。
1.2技术能力要求
本赛项重点考察参赛选手在生产系统中集成智能传感器并应用人工智能技术进行智能识别与智能规划的能力，参赛选手应具备以下技术能力：
（1）多传感器融合调试技能；
（2）工业机器人编程与调试技能；
（3）AGV机器人编程与调试技能；
（4）协作机器人编程与调试技能；
（5）工业网络互联互通应用技能；
（6）感知数据标注技能；
（7）人工智能技术部署与应用技能；
（8）人机协作交互调试技能；
（9）安全防护能力等。
1.3基本知识要求
本赛项旨在考核、培养多技能、多用途、多就业面的复合型高层次技能人才，需要掌握以下相关知识：
（1）智能视觉传感器的组成与工作原理：
相机的成像原理、工业镜头选型、图像特征提取、立体模型重构、深度学习、模型训练与推理等知识。
（2）机器人人工智能平台技术相关知识：
1）电气部分：
了解并掌握机器人人工智能平台的组成、功能需求以及智能传感器的类型、原理，技术平台的电气原理图和接线图的设计，包括相关标准及规范，电气控制系统的设计以及工业网路的架构知识。
2）机械部分：
了解并掌握夹具、治具等机械关键功能部件的安装与调试知识，包括气动系统知识、标准及其使用说明，智能传感器的安装及调试等知识。
3）PLC软件编程：
掌握应用PLC软件编写总控程序，并通过软件展现设备的动作流程及运行状态的知识。
4）工业机器人：
了解并掌握工业机器人的发展概况、工业机器人的结构、工业机器人的运动学及动力学和交流伺服电机驱动、工业机器人的控制、工业机器人的环境感知技术、工业机器人的编程以及工业机器人集成技术等知识。
5）人工智能技术的应用与调试：
了解并掌握数据集的采集和标注，基于深度学习技术的位姿估计模型的训练及应用等知识。
6）工业工程技术：
工业工程、人－机工程学、生产计划与控制、物流工程、质量管理等知识。
（3）其他相关新技术、新工艺、新设备等内容。
（4）安全文明生产与环境保护知识、职业道德基本知识。
1.4职业素养与安全要求
严格遵循相关职业素养要求及安全规范，安全文明参赛；操作规范；工具摆放整齐；着装规范；资料归档完整等。
严格防止高压检测造成人身伤害。
2.竞赛题目
2.1竞赛形式
考虑到新冠肺炎疫情情况影响，竞赛设理论考核+实操考核
（1）理论考试
竞赛方式：
闭卷、机考方式（具体采用何种考试方式以赛前公布为准）。
分数比例：
满分100分，占总成绩的20%（取两人平均分）。
竞赛时间：
60分钟。
（2）实操考核：
竞赛方式：
实操考试。
分数比例：
满分100分，占总成绩的80%。
竞赛时间：
180分钟。
2.2命题标准
本赛项主要考查参赛选手在人工智能开放平台环境以及主流的深度学习框架、工具下，对图像进行数据处理、分析、标注，并构建数据集的能力，选择并设计人工智能训练模型、评估模型、应用模型进行预测的能力，结合强化学习等方法，将训练后的结果部署于机器人作业任务中的能力，建立多设备5G联网通信的能力、工业机器人编程能力、总控PLC编程能力等。
具体包括：
机器人智能仿真场景搭建及应用、工业机器人人工智能技术生产应用、移动操作单元人工智能技术应用、智能机器人人工智能交互技术应用、机器人人工智能技术综合应用。
大赛全国组委会技术工作委员会组织有关专家参照现行《工具钳工国家职业标准》、《电气设备安装工国家职业标准》、《维修电工国家职业标准》、《电子设备装接工国家职业标准》、《网络设备调试工国家职业标准》、《电子元器件检验员国家职业标准》，兼顾《可编程序控制系统设计师国家职业标准》（二级/三级）要求，结合企业生产实际和机器人人工智能技术及应用的发展状况，借鉴世界技能大赛命题内容和考核评价方法组织统一命题。
2.3命题内容与竞赛时间
根据任务书给定的任务要求和现场提供的机器人人工智能技术应用平台，要求参赛选手在规定时间内应用人工智能平台环境以及人工智能工具，对图像、视频等感知数据进行处理、分析、标注，构建数据集，选择并应用人工智能模型进行训练、评估和部署，并应用自主决策和规划工具，智能化机器人的能力。
需要参赛选手具备机器人人工智能平台搭建、图像和视频等感知数据标注和处理、人工智能模型训练和部署、决策规划工具应用以及场景综合应用编程的能力。
各参赛队按线下环节参加竞赛：
（一）线下竞赛环节
各参赛队集中比赛，使用赛场提供的相关设备平台，完成比赛任务。
线下环节竞赛内容安排如下（见表2）：
表2线下竞赛内容安排
竞赛阶段
竞赛内容
考核要求
竞赛时长
分值
权值
评分方法
线下竞赛环节
任务1：
工业机器人人工智能技术生产应用
1.采集目标工件的图像数据，完成图像的标注
180
分钟
100
35%
过程、结果评分
2.设置训练参数，训练工件识别模型，并部署、测试模型的识别精度
3.设置标定参数，完成工业机器人与相机之间的手眼标定
4.编写图形化程序，控制工业机器人完成位姿固定工件的抓取及放置
5.编写图形化程序，结合工件位姿识别结果，完成对散乱工件的分拣及简单装配
任务2：
移动操作单元人工智能技术应用
1.构建二维环境地图，设置导航点，使移动机器人实现自主导航与移动
100
35%
过程、结果评分
2.对智能2D相机进行编程，完成对目标工件的识别与抓取
3.编写协同作业程序，控制操作臂完成对目标工件的识别、抓取以及搬运任务
2.建立自定义语料库，实现智能机器人与人的自定义问答对话
3.编写智能机器人联动作业程序，控制其完成对目标工件的识别、抓取和搬运任务
4.编写智能机器人自动生产巡检程序，实现对工作场景内故障情况的识别与预警播报
任务3：
机器人人工智能技术综合应用
1.测试技术平台各单元的联机通信，对各单元模块进行单独控制，完成指定的任务
100
30%
过程、结果评分
2.根据综合任务流程编写程序，控制各单元模块协同作业，完成完整的综合任务
总计
100分
3.命题方式
3.1命题流程
专家组根据本竞赛规程的要求组织命题。
竞赛采用建立赛题库并公开竞赛样题的方式进行，赛前10天在大赛技术工作委员会指定网站公布一套（含各组别）实际操作竞赛样题。
4.评判方式
4.1评判流程
实操竞赛评分由过程评分、结果评分、违规扣分三部分组成。
4.1.1过程评分
过程评分至少由2名现场评分裁判根据评分细则，共同对选手的操作进行现场评分；若现场评分裁判对选手的评分有分歧时，由现场裁判长裁决。
4.1.2结果评分
结果评分至少由2名裁判根据评分细则进行客观评分，并记录评分结果。
选手上交的结果经过加密裁判加密后交给评分裁判评分。
4.1.3违规扣分
选手竞赛中有下列情形者将予以扣分：
（1）在完成工作任务的过程中，因操作不当导致事故，扣总分10～15%，情况严重者取消竞赛资格。
（2）因违规操作损坏赛场提供的设备，污染赛场环境等严重不符合职业规范的行为，视情节扣总分5～10%，情况严重者取消竞赛资格。
（3）扰乱赛场秩序，干扰裁判员工作，视情节扣总分5～10%，情况严重者取消竞赛资格。
（4）没有按照竞赛规程和任务书要求，比赛现场工具摆放不整齐、作业流程混乱、着装不规范、资料归档不完整，视情节扣总分5～10%。
4.2评判方法
（1）采用过程评分的任务，将根据操作步骤、操作方法、操作规范性、操作结果等诸方面进行评分。
（2）采用结果评分的任务，将根据任务书要求的加工任务，对参赛队完成分拣、装配、入库的质量进行评判。
（3）评判方法规范、统一、标准，保证对所有选手一致。
4.3最终成绩
赛项最终得分按100分制计分。
最终成绩经复核无误，由裁判长、监督仲裁人员签字后公布。
4.4成绩排序
名次的排序根据选手竞赛总分评定结果从高到低依次排定；竞赛总分相同者，操作技能用时少的优先。
若操作技能用时相同，“任务4：
机器人人工智能技术综合应用”得分高者优先。
若得分再相同，“任务1：
工业机器人人工智能技术生产应用”得分高者优先。
5.大赛基础设施
5.1竞赛平台条件
本赛项竞赛平台智能系统采用数字化、信息化和智能化设计，以人工智能技术为核心，赋予机器人智能化能力。
融合5G通信技术，搭建多单元互联互通构架，实现单元间的无线数据采集与传输，组成面向无人工厂的多机器人协同作业系统。
机器人人工智能技术应用平台结构图见图1、图2，包含分拣及装配工作台、智能3D相机、移动操作臂、立体仓库、中央控制系统、编程计算机等。
图1机器人人工智能技术应用平台主视图
图2机器人人工智能技术应用平台标注图
5.2赛场设备主要配置清单
赛场主要设备配置见表3。
表3机器人人工智能技术应用平台主要配置清单
序号
设备名称
数量
单位
备注
1
移动操作臂
1
台
参考具体技术参数
2
分拣及装配工作台
1
台
参考具体技术参数
3
工业机器人
1
台
参考具体技术参数
4
智能3D相机
1
台
参考具体技术参数
6
立体仓库
1
台
参考具体技术参数
7
中央电气控制系统
1
套
参考具体技术参数
8
人工智能虚拟仿真系统
1
套
参考具体技术参数
9
3D智能视觉和机器人规划软件
1
套
参考具体技术参数
10
护栏
1
套
参考具体技术参数
11
可视化系统及显示终端
1
套
参考具体技术参数
12
编程计算机1
1
台
参考具体技术参数
13
编程计算机2
1
台
参考具体技术参数
赛场主要设备的技术参数详见《机器人人工智能技术应用平台主要设备技术规范》。
6.大赛竞赛流程
6.1场次安排
根据参赛选手报名人数和设备数量而定，原则上每天安排2场比赛。
6.2场次和工位抽签
竞赛前，由技术工作委员会统筹考虑参赛人数和设备台套数，确定竞赛场次，工位抽签在赛前30分钟进行。
6.3日程安排
赛项日程安排详见表4。
表4赛事时间安排表
日期
时间
地点
内容
备注
第一天
9:
00-12:
00
承办校
报到
“工作人员”包括全体裁判员、仲裁员和赛场技术人员等
13:
00-15:
00
赛场
参赛队熟悉赛场
15:
00-16:
00
机房
理论考试
14:
00-17:
00
会议室
工作人员培训
15:
00-16:
30
会议室
参赛队领队会议
15:
00
赛场
封场，设备调试
第二天
7:
30
赛场门口
第一场选手检录
赛项监督、裁判员
8:
00-11:
00
赛场
第一场比赛
11:
00-12:
00
赛场
评分、设备调试
裁判员、技术支持
11:
30-12:
00
赛场门口
第二场选手检录
赛项监督、裁判员
12:
00-15:
00
赛场
第二场比赛
15:
00-16:
00
赛场
评分、设备调试
裁判员、技术支持
16:
30-17:
00
赛场门口
第二场选手检录
赛项监督、裁判员
17:
00-20:
00
赛场
第二场比赛
20:
00-21:
00
赛场
评分、设备调试
裁判员、技术支持
注：
竞赛日程安排，以比赛实际安排为准。
7．裁判员条件和工作内容
7.1裁判长
赛场实行裁判长负责制，全面负责本赛项的竞赛执裁工作。
裁判长和副裁判长由大赛全国组委会技术工作委员会通过遴选审核确定。
7.2裁判员的条件和组成
（1）裁判员须符合裁判员工作管理规范，赛前由技术工作委员会统一组织裁判员培训。
（2）裁判员应服从裁判长的管理，裁判员的工作由裁判长指派或抽签决定。
在工作时间内，裁判员不得徇私舞弊、无故迟到、早退、中途离开工作地或放弃工作，否则将视其影响程度进行相应处理，直至取消裁判员资格并记录在案。
（3）现场裁判组根据参赛工位和场次确定分组，原则上每组选手配2名裁判。
各小组在裁判长的统一安排下开展相应工作。
7.3裁判员的工作内容
（1）裁判员赛前培训
裁判员需在赛前参加裁判工作培训，掌握与执裁工作相关的大赛制度要求和赛项竞赛规则，具体包括：
竞赛技术规则、竞赛技术平台、评分方式、评分标准、成绩管理流程、安全注意事项和安全应急预案等。
（2）裁判员分组
在裁判长的安排下，对裁判员进行分组，并明确组内人员分工及工作职责、工作流程和工作要求等。
（3）赛前准备
裁判执裁前对赛场设备设施的规范性、完整性和安全性进行检查，做好执裁的准备工作。
（4）现场执裁
现场裁判负责引导选手在赛位或等候区域等待竞赛指令。
期间，现场裁判需向选手宣读竞赛须知。
提醒选手遵照安全规定和操作规范进行竞赛。
竞赛过程中，裁判员不得单独接近选手，除非选手举手示意，或选手出现严重违规行为。
裁判员无权解释竞赛试题内容。
竞赛中现场裁判需做好赛场纪律的维护，对有违规行为的选手提出警告，对严重违规选手，应按竞赛规程予以停赛或取消竞赛资格等处理，并记录在《赛场情况记录表》。
在具有危险性的作业环节，裁判员要严防选手出现错误操作。
现场裁判适时提醒选手竞赛剩余时间，到竞赛结束时，选手仍未停止作业，现场裁判在确保安全前提下有权强制终止选手作业。
现场裁判负责检查选手携带的物品，违规物品一律清出赛场。
竞赛结束后裁判员要命令选手停止竞赛，监督选手提交成果、图纸、草稿纸等一切竞赛文件。
竞赛换场期间，现场裁判须做好选手的隔离工作。
（5）竞赛作品加密和解密
加密由加密裁判员负责；评分结果得出后，加密裁判在监督人员监督下对加密结果进行解密，并形成最终成绩单。
（6）竞赛材料和作品管理
现场裁判须在规定时间发放赛题等竞赛材料，于赛后回收、密封所有竞赛资料并将其交给承办单位就地保存。
（7）成绩复核及数据录入、统计
如在成绩复核中发现错误，裁判长须会同相关评分裁判更正成绩并签字确认。
7.4裁判员在评判工作中的任务
现场裁判根据裁判长的安排，在竞赛过程中进行执裁，根据参赛选手的现场表现，依据赛题要求、评分细则完成过程记录和评分，填写记录评分表并签字确认；结果评分裁判根据参赛选手提交的竞赛成果，依据评分细则进行评分；统分裁判负责在监督人员监督下完成统分工作，统分表须由统分裁判、裁判长、监督仲裁组成员共同签字确认。
各任务统分结束后，统分裁判在监督仲裁人员监督下完成汇总计分工作，填写成绩汇总表。
在正式公布竞赛成绩之前，任何人员不得泄露评分结果。
7.5裁判员在评判中的纪律和要求
（1）裁判员必须服从竞赛规则要求，认真履行相关工作职责。
裁判员在工作期间不得使用手机、照相机、录像机等通信和数据存储设备。
在竞赛、评分过程中，不得对赛题、图纸、竞赛作品拍照。
（2）监督仲裁人员不得干扰裁判人员工作，对于执裁评分的质疑应向裁判长提出，并由裁判长视相关问题做出解释和解决。
（3）过程评分要由至少两位裁判共同执裁。
（4）现场裁判应及时响应参赛选手提出的问题和合理要求。
（5）现场裁判发现选手若有不当操作可能产生安全问题，应及时提醒，并做好记录。
（6）现场裁判不得在竞赛选手附近评论或讨论任何问题。
（7）职业素养评判时不得相互讨论，不得引导他人判断。
（8）因评判不当等而造成不良影响的裁判人员，裁判长有权对其做出终止裁判工作的处理。
8.选手的条件和工作内容
8.1选手的条件和要求
凡从事相关专业或职业的企业职工、院校教师均可报名参加本次比赛。
具体报名通知另行发布。
8.2选手的工作内容
（1）熟悉场地和设备
1）赛前安排各参赛队选手统一有序的熟悉竞赛场地和设备，允许运行设备、使用电脑软件、测试通讯，不允许拆装设备、不允许修改软件、设备参数等。
2）熟悉场地时，不得携带手机、相机等设备，不得对赛场及赛场设备拍照。
3）熟悉场地时不发表没有根据以及有损大赛整体形象的言论。
4）熟悉场地时严格遵守大赛各种制度，严禁拥挤、喧哗，以免发生意外事故。
（2）检录时选手抽签确定赛位
（3）竞赛过程中
选手遵守竞赛纪律，服从赛场规范，按照赛题要求完成竞赛。
（4）竞赛结束时
选手按照裁判员要求停止操作，并提交作品、赛题、图纸、草稿纸等。
8.3赛场纪律
（1）选手在竞赛期间不得携带、使用手机、照相机、录像机等通信设备，不得携带非大赛提供的电子存储设备、资料。
（2）比赛期间，选手有问题应及时向裁判员反映；选手正常比赛时，裁判员不得主动接近或干涉选手；若选手需要技术支持，裁判员应及时通知相关人员前来解决；若需作出判决，则应报告裁判长，由裁判长决定。
（3）竞赛结束铃声响起以后，选手应立即停止操作。
选手应及时把作品、赛题、图纸、草稿纸等提交给现场裁判，并确认。
由加密裁判做好加密和保存工作；最终统一提交给裁判长。
（4）未经裁判长允许，不得延长竞赛时间。
（5）未经裁判长允许，竞赛结束后，选手不得离开赛场。
（6）参赛选手不得有损坏竞赛设备等影响下一场竞赛的行为。
（7）参赛选手如果违反前述相关规定和组委会印发的竞赛技术规则，视违规程度，受到“总分扣除10-
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