Un dron obtiene información de misión que el robot terrestre no puede ver. El equipo registra un plan basado en esa información, luego el robot terrestre lo lleva a cabo. Ambos vehículos contribuyen a una puntuación.
Gráfico 1 Misión cooperativa de ejemplo; la secuencia de estación puede variar.
MR §11 Propósito y alcance
HERO Challenge es un evento educativo multidisciplinar que combina robots aéreos y terrestres con trabajo práctico en mecánica, electrónica, programación y comunicación. HERO Explorer y HERO Pro divisiones están disponibles. Los estudiantes pueden elegir su nivel y explorar otros desafíos.
Esta misión Air + Ground combina detección aérea, transferencia de información y navegación terrestre. HERO Explorer y HERO Pro permiten un funcionamiento manual, semiautónomo y autónomo; la autonomía verificada gana los multiplicadores en la Sección 7. Los equipos pueden utilizar el equipo compartido aprobado o su propio equipo. Los talleres opcionales abarcan la integración y la práctica de la misión.
MR §22 Equipos y participación
HERO Explorer es introductorio y HERO Pro está avanzado; estos son niveles de dificultad, no grupos de edad. Se acogen a los equipos mixtos de enseñanza secundaria/universidad y multidisciplinarios. Elija una división para cada entrada; los equipos pueden entrar en diferentes divisiones a través de desafíos, o ambos a través de entradas separadas.
Límite técnico: hasta ocho estudiantes de secundaria, de grado o de posgrado, incluyendo un capitán estudiantil. La lista de HERO Ground/Air permite hasta tres competidores por área más un capitán competidor: en la mayoría de siete competidores distintos. El límite más pequeño rige. Cada equipo con miembros de secundaria necesita un supervisor adulto; los participantes menores de 18 años requieren el consentimiento del tutor. Los asesores son adicionales al límite estudiantil. Los estudiantes registrados realizan la configuración, programación, reparación y operación. Cada estudiante puede unirse a un equipo por división y puede entrar en otros desafíos.
Presentar un informe de diseño técnico conciso de no más de diez páginas. Describir ambas plataformas, detección de misiones, traspaso, autonomía reclamada y controles de seguridad. Identificar hardware compartido o comercial y explicar el trabajo de integración de los estudiantes. No es necesario construir cada componente desde cero. Use la Sección 11 y el Anexo A para la declaración de autonomía e interfaz.
MR §33 Plataformas y equipo
| Plataforma | Clase de referencia |
|---|---|
| Robot aéreo UAV | Multirotor protegido; máximo 150 mm motor a motor diagonal; masa lista para volar bajo 100 g, incluyendo batería, guardias, cámara, antenas y equipo de misión. El mismo sobre que Single Robot Air. |
| robot de tierra UGV | Sobre de inicio máximo 300 x 300 x 300 mm, incluyendo ruedas, antenas, batería, sensores y mecanismos adjuntos. El límite de masa terrestre-vehículo se establece en la hoja de la plataforma del evento. |
| Sensación de la Misión | La detección UAV debe obtener la información de la misión. Un enlace de vídeo en vivo es opcional; se permite la realización de pruebas de visión directa, asistencia en vídeo y sensibilización autónoma. |
| Equipo de tierra | Controladores declarados, estación de computadora o terrestre, enlaces de misión y un formulario electrónico de datos de la Misión aprobado o aprobado. |
| Seguridad en ambos vehículos | Desconexión de potencia principal, procedimiento de aborto seguro, batería retenida, identificación del equipo visible y seguridad de fallo verificada. |
La hoja de plataforma identifica los vehículos compartidos aprobados y las clases terrestres antes de que se abran las entradas; a diferencia de las plataformas tienen clasificaciones separadas. Desclare las dimensiones diagonales y de seguridad general. Un UGV desplegable comienza a doblarse dentro de su sobre aprobado y puede expandirse después de la señal; todas las partes permanecen sujetas.
MR §44 Información sobre el terreno y la misión
Ambas divisiones utilizan cuatro elementos de información aérea y cuatro objetivos básicos. HERO Explorer utiliza cues prominentes, mapeo directo de elementos a acción y pasajes más amplios. HERO Pro puede utilizar cues combinados, ordenando restricciones y navegación más exigente. Marcadores, símbolos o colores son ejemplos, no la tecnología prescrita. Ambas divisiones permiten la entrega de H1-H3 y la autonomía L0-L3; las entradas manuales HERO Pro siguen siendo elegibles. El resumen del curso especifica tareas exactas; Secciones 5-8 gobernando puntuación.
Gráfico 2 Ejemplo de campo y AprilTag visual cue [2].
Se colocan cuestiones de misión por lo que deben ser inspeccionados a través del sistema UAV y no pueden leerse directamente desde la posición del operador. La información específica puede variar entre intentos. El breve curso da dimensiones de campo, tamaño de cue y codificación, iluminación, contención, geometría de obstáculos, límites de control y la zona de acabado. Todos los equipos reciben la misma información de preparación.
MR §55 Handover y el plan bloqueado
H1 Human transcription
Up to L1- UAV video / display
- Person
- Mission Data Form
Read UAV information and record it on the form. Manual piloting may make the whole run L0.
H2 Ground station
Up to L2- UAV data
- Ground station
- Electronic record
Automatic processing and transfer, without manual transcription or editing. Officials see the electronic record.
H3 Vehicle to vehicle
Up to L3- UAV
- Automatic transfer
- UGV
Automatic UAV-to-UGV transfer with an approved, visible electronic record.
Recordar la información de la misión detectada y el plan terrestre resultante antes de que la UGV abandone su zona de inicio. Incluya el ID de equipo/run, las identidades de destino, las acciones requeridas o la secuencia, y el método de transferencia; los registros electrónicos también muestran tiempo y dispositivos de envío/recibimiento. Los funcionarios confirman que el registro existe, no es correcto. Una vez bloqueado, no se puede editar. Ningún espectador o dispositivo no declarado puede suministrar información de la misión.
MR §66 Procedimiento de ejecución
Gráfico 3 Secuencia de misión.
Informe dentro de tres minutos de ser llamado. Los oficiales permiten cinco minutos para configurar y aprobar los vehículos, enlaces y campo seguro. Ambos robots permanecen en sus configuraciones de inicio hasta la señal. Cada equipo recibe un intento de cooperación marcado, con un límite de diez minutos medido desde la señal de inicio; la práctica es separada.
Fase aérea
Quítese con seguridad, obtenga los cuatro elementos de la misión y complete la entrega registrada. El UAV puede inspeccionar las indicaciones en cualquier orden, a menos que el breve curso especifique lo contrario. Completa esta fase al aterrizar completamente dentro de la zona de aterrizaje marcada y hacer la propulsión segura. El UGV puede comenzar sólo después de que la fase aérea esté completa o el capitán lo abandone formalmente.
Fase terrestre
Utilice el plan bloqueado para completar los cuatro objetivos de tierra y cualquier elemento de puerta o obstáculo requerido. Si se especifica una orden de visita, síguela. En una zona habitada, toda la huella de contacto terrestre debe estar dentro, con el estacionario UGV por lo menos un segundo. El recuento de un segundo control comienza cuando el vehículo se detiene; el reloj de la misión sigue funcionando. Cada objetivo marca una vez. Una visita fuera de orden puede repetirse en la posición correcta para ganar sus puntos.
Gráfico 4 Pieza de control; el cubo de estación no es parte del vehículo.
Terminar con los cuatro objetivos de tierra y cada elemento de curso requerido completado según el plan bloqueado, y todo el UGV estacionario dentro de la zona de acabado. El UAV ya debe ser aterrizado y seguro. El reloj se detiene al finalizar la misión, al jubilarse o al límite de tiempo.
Fallas y fases abandonadas
Una bodega oficial excluye el tiempo para una falla de campo o organizador; los fallos del vehículo, la batería o el enlace de equipo no ganan un descanso o reiniciar. El capitán puede abandonar una fase después de hacer que el vehículo sea seguro, reteniendo puntos ganados y perdiendo los desprevenidos. La fase terrestre todavía necesita un registro cerrado; sin él, esa fase marca cero. Sólo los funcionarios pueden autorizar la recuperación o la expulsión. No cambie las baterías durante la carrera o entre fases.
MR §77 puntos y autonomía
La puntuación más alta gana. Los puntos de trabajo ascienden a 600: 300 para la fase aérea y 300 para la fase terrestre. En el resumen del curso se identifican cuatro elementos de información aérea y cuatro objetivos de tierra correspondientes; sus valores de puntos individuales siguen siendo el mismo formato cue que sea elegido.
| Tareas | Puntos |
|---|---|
| Despegue seguro y vuelo estable | 30 |
| Cuatro temas de la misión correctamente identificados e interpretados | 4 x 40 = 160 |
| Plan terrestre completo correctamente declarado | 60 |
| UAV aterrizó plenamente en su zona de aterrizaje | 50 |
| Cuatro objetivos básicos completados con la validación necesaria | 4 x 50 = 200 |
| UGV alcanza la zona de acabado después de completar las tareas del suelo | 100 |
| Total de puntos de tareas | 600 |
Puntaje = (Task puntos x Autonomía multiplicador) + Bono de tiempo - Sanciones.
| Nivel y multiplicador | ¿Qué funcionarios verifican? |
|---|---|
| L0 Teleoperación Silencioso 1.00 | Las acciones de la Misión son ordenadas por los operadores, utilizando vista directa o video. |
| L1 Semi-autonomous tención 1.15 | Una tarea de navegación o reconocimiento declarada completa se ejecuta automáticamente sin la aportación de la misión humana durante esa tarea; otras fases pueden ser manuales. |
| L2 Autonomía supervisada | 1.30 | La misión se ejecuta automáticamente, incluida la transferencia de estación terrestre H2 aprobada. La entrada humana se limita a un aborto de seguridad. |
| L3 Autonomía completa Silencio 1.50 | La misión completa, incluida la entrega directa de H3 y la terminación, procede sin entrada del operador después de la señal de inicio, además de un aborto de seguridad. |
Evaluar la autonomía entre la detección, el traspaso, la navegación y la terminación. El método de entrega establece un techo, no un premio automático. Un coche autónomo con un dron de reconocimiento de flujo manual puede calificar para L1, no L2/L3. El resumen del curso identifica tareas completas que califican para L1; la estabilización, posición/altitud o despegue automático / aterrizaje por sí solo no califica.
Hora bonus
Para una misión correctamente cumplida, la adjudicación de 0,5 puntos por segundo restante del límite de 600 segundos, con un total de 150 puntos. Corridas incompletas y corres basadas en un plan incorrecto bloqueado no ganar tiempo bonus. El multiplicador de autonomía se aplica sólo a los puntos de tarea; las sanciones y el bono de tiempo no se multiplican. El total máximo posible es de 1.050 puntos y el mínimo es cero.
MR §88 sanciones y resultados
| Incident | Consequence |
|---|---|
| Objetivo o puesto de control incorrectos | Subcontrato 40 puntos |
| Objetivo o puesto de control sobre el terreno | Subtract 80 points |
| Puerta requerida omitida o cruzada incorrectamente | Subcontrato 40 puntos |
| Colisión con elemento de curso / desplazamiento | Retraer 25 / 40 puntos; aplicar desplazamiento sólo si el mismo contacto mueve el elemento |
| Salida del campo aprobado | Subtract 40 puntos; stop unsafe activity |
| Contacto no autorizado con un robot | Finales de ejecución; retener puntos ganados |
| Violación del nivel de autonomía | Retraer 100 puntos y volver a destacar en el nivel demostrado |
| La fase terrestre comienza sin una declaración cerrada | Niveles de fase terrestre cero |
| Violación de la cadena de radio | Advertencia; segunda brecha: intento de descalificación; tercero: descalificación de división. Cuenta las brechas para esa entrada en la misma modalidad y división a lo largo de la competencia; reajuste para una modalidad o división diferente. |
| Cambio de batería durante una carrera | Huir descalificado |
Las sanciones se acumulan, pero el mismo acto o error de información no se penaliza dos veces en diferentes descripciones. Los jueces registran una visita incorrecta cuando se produce; un puesto de control que nunca se completó posteriormente se registra como omitido en su lugar. Una carrera incompleta retiene los puntos ganados, está marcado DNF y no tiene prima de tiempo. DNS significa que no hay comienzo; una carrera descalificada no recibe ninguna puntuación competitiva.
Si el plan registrado es incorrecto
Comprueba los elementos de la misión contra el registro de campo. Un plan incorrecto o incompleto no gana ningún premio de declaración de 60 puntos. Los objetivos correctos de tierra ganan 50 cada uno; las acciones que siguen un elemento incorrecto bloqueado ganan 25 cada uno. Los objetivos no afectados conservan puntos completos; los objetivos inacabados ganan cero. Termina después de las cuatro acciones cerradas y los elementos necesarios del curso gana 100 para un plan correcto o 50 para un plan incorrecto. Un plan incorrecto no gana prima de tiempo. No añada una sanción objetiva meramente por seguirla; las desviaciones siguen siendo penalizadas. No hay ediciones después del bloqueo. Editar o reemplazar el plan bloqueado invalida la fase terrestre a cada nivel de autonomía: puntos de referencia y el bono de tiempo son cero. Retire el premio del plan de 60 puntos; retenga puntos de prueba aérea verificados y aplique cualquier otra sanción distinta.
Ejemplo: un artículo bloqueado es incorrecto, pero las cuatro acciones declaradas y el final se completan. Puntos de tierra = (3 x 50) + 25 + 50 = 225; los premios de plan y tiempo son cero. El informe del curso puede aclarar la asignación de tareas antes de la congelación de cuatro semanas.
Ties y clasificación
Rompe los lazos por puntos de tarea antes de la multiplicación, la autonomía verificada, menos sanciones, más corto tiempo, luego puntos de tarea aéreos. El Comité Técnico resuelve el empate restante. Ranke cada división y clase de plataforma por separado; los ganadores de la división reciben el título de campeón Air-Ground. Anunciar premios adicionales por separado.
MR §99 Seguridad e inspección
Ambos vehículos deben pasar la inspección antes de la práctica: clase, dimensiones, masa lista para volar, guardias, retención de baterías, identificadores, despliegue y configuración de radio. Demostrar la respuesta declarada pérdida de enlaces y el aborto de seguridad sin propulsión insegura. Los cambios materiales requieren reespección.
Los vehículos terrestres deben detener la propulsión en un segundo de perder un control crítico de movimiento o un enlace de seguridad. Las aeronaves deben utilizar una respuesta declarada e inspeccionada de pérdida de enlaces adaptada a su área de mando y vuelo: aterrizaje controlado cuando se admite, o parada de motor sólo cuando el Oficial de Seguridad aprueba la caída resultante dentro de la contención. Declarar el retraso de detección y la respuesta; no se permite mantener el último comando de movimiento indefinidamente. El vuelo automático requiere un aborto de seguridad accesible. La pérdida de la telemetría opcional por sí sola no necesita abortar una misión segura y autónoma.
Use una zona de vuelo cerrada aprobada con con contención de sobrecabeza y un curso de tierra separado. Los guardias no reemplazan la contención o separación de personas. El Oficial de Seguridad aprueba las condiciones de vuelo, la velocidad de funcionamiento y el acceso a la recuperación. Un aborto de seguridad no reduce la autonomía, pero tareas inacabadas no ganan puntos. Nadie entra hasta que los funcionarios confirmen que toda propulsión es segura.
Declare el control, vídeo, telemetría y enlaces de misión, incluyendo canal/configuración y poder. Utilice sólo dispositivos en el sistema de equipo inspeccionado y los ajustes aprobados por el Coordinador de frecuencias. Mantenga los transmisores de vídeo en los fosos. Rechazar las baterías dañadas o inflamadas; cargar bajo supervisión en el área designada, retener los paquetes mecánicamente y proteger los terminales de repuesto. Los requisitos de radio y vuelo del país anfitrión siguen siendo aplicables.
MR §1010 Oficiales e información sobre eventos
El árbitro registra resultados y puede detener una carrera; el Oficial de Seguridad puede detener la actividad insegura. El capitán registrado puede presentar una protesta por escrito dentro de 15 minutos de la publicación del resultado, sin un cargo. Puede referirse a la aplicación, el procedimiento o un error de registro/calculación. Los fallos de árbitro de la posición de juego observada a menos que las pruebas oficiales establezcan un error claro. El Comité Técnico examina la norma pertinente y los documentos oficiales disponibles y emite una decisión escrita final. Las reglas inglesas gobiernan.
Inscríbase a través de la página de competición para asignaciones de equipos y talleres opcionales. Las clases de equipo y elegibilidad se publican antes de que se abran las entradas. Los diseños finales del curso, los ajustes de división, las interfaces y las aclaraciones de puntuación se publican al menos cuatro semanas antes del primer día de competición. Las reglas y estas especificaciones se congelan luego; los cambios posteriores se limitan a la ley, seguridad o operación esencial del lugar y se notifican a todos los equipos registrados. Los plazos de celebración siguen siendo provisionales hasta que se publique el calendario definitivo.
MR §1111 Cooperación autónoma y autónoma semi
Ambas divisiones utilizan los niveles y multiplicadores en la sección 7. Declarar fases manuales L1 y tareas automáticas completas, o la misión automática completa para L2/L3. HERO Pro no requiere plena autonomía.
Las tareas L1 se ejecutan sin la aportación de la misión humana; otras fases pueden ser manuales. L2/L3 requieren acciones de misión automáticas por ambos robots. Una pantalla de estado puede no editar datos de la misión o movimiento directo.
Verificación antes y durante una carrera
Antes de la práctica, demostrar las tareas automáticas declaradas y el aborto de seguridad. Los oficiales deben ver el ID de ejecución, los elementos capturados, el plan bloqueado, el tiempo de transferencia/recibo y el evento final de la misión en una interfaz o registro de timetamped. Se aceptan registros a bordo o de la estación terrestre; no se requiere ningún software específico.
No edite el plan bloqueado. La contribución de las misiones humanas durante una misión L1 reclamada automática, o después del inicio de una misión L2/L3, desencadena la sanción de autonomía y la reevaluación en la Sección 8. Abortar con seguridad si el UGV no tiene un plan de gestión actual. La pérdida obligatoria de control/vínculo de seguridad invoca la sección 9; la pérdida de telemetría opcional no debe detener una misión segura a bordo. La consecuencia del plan bloqueado se aplica a L0-L3.
Anexo técnico Una interfaz cooperativa y campo
| Elemento | Declaración y especificación sobre el terreno |
|---|---|
| Divisiones | HERO Explorer: cues prominentes, cartografía simple y pasajes más amplios. HERO Pro: cues combinados, ordenando restricciones o navegación más difícil. Ambos permiten un funcionamiento manual, semiautónomo y autónomo bajo H1-H3 y L0-L3. |
| Plataformas | UAV: máximo 150 mm motor diagonal y menos de 100 g totalmente equipado, como en Single Robot. Referencia UGV: 300 x 300 x 300 mm sobre de inicio. Otras clases de tierra y límites preceden a la apertura de entrada. |
| Misión cues | Los organizadores especifican cuatro artículos de información aérea y cuatro objetivos terrestres, codificación de cue/size, posición de inspección y medidas necesarias. Los marcadores, símbolos o colores son sólo ejemplos. |
| Handover | Los equipos declaran la transcripción H1 / estación de tierra automática H2 / H3 enlace directo del vehículo, el envío y recepción de dispositivos, campos de datos y el reconocimiento o comportamiento de datos perdidos. |
| Registro bloqueado | Equipos registran equipo/ ID de funcionamiento, cuatro elementos detectados, objetivo/acción/secuencia, método de transferencia y tiempo de bloqueo. Los registros automáticos también identifican el remitente y el receptor. |
| Dibujo de campo | Los organizadores muestran el volumen de vuelo contenido, zona de aterrizaje UAV, salida UGV, objetivos terrestres, zonas de morada, puertas/obstacles, áreas de acabado y operador/exclusión. |
| Validación | Dwell: todos los puntos de contacto terrestre dentro y estacionario por lo menos 1 s. Acabado: todo el UGV estacionario dentro; UAV aterrizó y seguro. |
| Timing y scoring | Un intento de 600 segundos; 600 puntos de tarea; multiplicadores L0-L3; bonificación de funcionamiento completo en 150; total máximo 1.050. |
| Seguridad | El vehículo terrestre debe detenerse en 1 s; la aeronave utiliza la respuesta verificada en la sección 9. Declara el procedimiento de aborto, la demora de detección, los enlaces de radio, los protectores, el aislamiento de energía y la retención de la batería. |
Prueba datos de misión perdidos, duplicados y estancados. El campo final y las especificaciones de la interfaz forman parte del presente anexo con arreglo a la regla de cuatro semanas en la sección 10.
Recursos para los equipos
[1] Quenzel et al. Bomberos autónomos con un equipo UAV-UGV en MBZIRC 2020 ICUAS 2021
Un verdadero sistema de competencia aérea-tierra, con percepción, navegación y lecciones de integración.
[2] Universidad de Michigan APRIL Lab AprilTag
Software de identificación visual y detector; imagenes de etiquetas imprimibles para la práctica opcional.
[3] ROS 2 Paquetes oficiales de ejemplo
Ejemplos publicitarios y suscriptores para practicar la transferencia automática de datos. Estas herramientas son opcionales; no se requiere ninguna pila de software en particular.
Información sobre la competencia: hmds2027.org/competition