Um drone obtém informações da missão que o robô terrestre não pode ver. A equipe grava um plano baseado nessa informação, e o robô de terra o executa. Ambos os veículos contribuem para uma pontuação.
Figura 1. Exemplo de missão cooperativa, a sequência da estação pode variar.
MR §1Propósito e escopo
HERO Challenge é um evento educacional multidisciplinar que combina robôs aéreos e terrestres com trabalhos práticos em mecânica, eletrônica, programação e comunicação. As divisões HERO Explorer e HERO Pro estão disponíveis. Os alunos podem escolher seu nível e explorar outros desafios.
Esta missão Air + Ground combina sensoriamento aéreo, transferência de informações e navegação terrestre. O HERO Explorer e o HERO Pro permitem uma operação manual, semi-autônoma e autônoma; a autonomia verificada ganha os multiplicadores na Seção 7. As equipes podem usar o compartilhamento aprovado ou seu próprio equipamento. Oficinas opcionais cobrem integração e prática de missão.
MR §22 Equipes e participação
O HERO Explorer é introdutório e o HERO Pro é avançado, são níveis de dificuldade, não faixas etárias. Equipes mistas de ensino médio/universidade e multidisciplinares são bem-vindas. Escolha uma divisão para cada entrada, as equipes podem entrar em diferentes divisões através de desafios, ou ambos através de entradas separadas.
Limite técnico: até oito estudantes do ensino médio, de graduação ou pós-graduação, incluindo um estudante capitão. A lista de terra/ar do HERO permite até três concorrentes por área mais um capitão concorrente: no máximo sete concorrentes distintos. O limite menor governa. Cada equipe com membros do ensino médio precisa de um supervisor adulto, participantes menores de 18 anos precisam de consentimento. Os conselheiros são adicionais ao limite dos alunos. Estudantes registrados realizam configuração, programação, reparo e operação. Cada aluno pode se juntar a uma equipe por divisão e pode entrar em outros desafios.
Envie um conciso relatório de projeto técnico de no máximo dez páginas. Descreva ambas as plataformas, sensoriamento de missão, entrega, reivindicada autonomia e controle de segurança. Identificar hardware compartilhado ou comercial e explicar o trabalho de integração dos alunos. Construir cada componente do zero não é necessário. Use a seção 11 e o anexo A para a declaração de autonomia e interface.
MR §33 Plataformas e equipamentos
| Plataforma | Classe de referência |
|---|---|
| Robô aéreo UAV | Multirotor protegido, máxima de 150 mm diagonal motor-motor, massa pronta para voar abaixo de 100 g, incluindo bateria, guardas, câmera, antenas e equipamento de missão. O mesmo envelope do Single Robot Air. |
| Robô terrestre UGV | Envelope máximo de 300 x 300 x 300 mm, incluindo rodas, antenas, bateria, sensores e mecanismos conectados. O limite de massa do veículo terrestre está definido na folha da plataforma de eventos. |
| Sentimento da missão | O sensor de VANT deve obter a informação da missão. Um link de vídeo ao vivo é opcional, pilotagem de visão direta, assistência de vídeo e sensoriamento autônomo são permitidos. |
| Equipamento de terra | Controladores declarados, computador ou estação terrestre, ligações de missão e um papel ou formulário de dados de missão eletrônica aprovado. |
| Segurança em ambos os veículos | Desligamento de energia principal, procedimento de abortamento seguro, bateria retida, identificação visível da equipe e segurança verificada. |
A folha de plataforma identifica veículos compartilhados aprovados e classes de terra antes das entradas abertas, ao contrário das plataformas têm rankings separados. Declare a diagonal do motor e as dimensões guardadas. Um UGV implantável começa dobrado dentro de seu envelope aprovado e pode se expandir após o sinal, todas as partes ficam ligadas.
MR §44 Informações de campo e missão
Ambas as divisões usam quatro itens de informação aérea e quatro objetivos terrestres. O HERO Explorer usa pistas proeminentes, mapeamento direto item-a-ação e passagens mais amplas. O HERO Pro pode usar pistas combinadas, ordenar restrições e navegação mais exigente. Marcadores, símbolos ou cores são exemplos, não tecnologia prescrita. Ambas as divisões permitem a entrega de H1-H3 e autonomia L0-L3; entradas manuais do HERO Pro permanecem elegíveis. O resumo do curso especifica as tarefas exatas, as Seções 5-8 governam a pontuação.
Figura 2. Campo de exemplo e placa de Apriltag.
As pistas da missão são colocadas, então devem ser inspecionadas através do sistema UAV e não podem ser lidas diretamente da posição do operador. Informações específicas podem variar entre tentativas. O resumo do curso dá dimensões de campo, tamanho da deixa e codificação, iluminação, contenção, geometria de obstáculos, limites de controle e a zona de chegada. Todas as equipes recebem a mesma informação de preparação.
MR §55 handover e o plano 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.
Registre as informações da missão detectada e o plano de solo resultante antes que o UGV saia da zona de partida. Inclua identificação de equipe/corrida, identidades de alvo, ações ou sequência necessárias, e método de entrega; registros eletrônicos também mostram tempo e dispositivos de envio/receção. Oficiais confirmam que o registro existe, não que esteja correto. Uma vez trancado, não pode ser editado. Nenhum espectador ou dispositivo não declarado pode fornecer informações da missão.
MR §66 Procedimento de execução
Figura 3. Sequência da missão.
Relatório dentro de três minutos após ser chamado. Autoridades permitem cinco minutos para a instalação e aprovação dos veículos, links e campo seguro. Ambos os robôs ficam em suas configurações de início até o sinal. Cada equipe recebe uma tentativa cooperativa marcada, com um limite de dez minutos medido a partir do sinal inicial; a prática é separada.
Fase aérea
Decolar com segurança, obter os quatro itens da missão e completar a entrega gravada. O UAV pode inspecionar as pistas em qualquer ordem, a menos que o resumo do curso especifique o contrário. Complete esta fase pousando completamente dentro da zona de pouso marcada e tornando a propulsão segura. O UGV só pode começar depois que a fase aérea estiver completa ou o capitão a abandonar formalmente.
Fase terrestre
Use o plano bloqueado para completar os quatro objetivos e qualquer elemento de porta ou obstáculo necessário. Se uma ordem de visita é especificada, siga-a. Em uma zona de habitação, toda a pegada de contato com o solo deve estar dentro, com o UGV parado por pelo menos um segundo. A contagem de um segundo começa quando o veículo para, o relógio da missão continua funcionando. Cada objetivo marca uma vez. Uma visita fora de ordem pode ser repetida na posição correta para ganhar seus pontos.
Figura 4. Pegada no ponto de verificação, o cubo da estação não faz parte do veículo.
Termine com os quatro objetivos e todos os elementos necessários do curso completados de acordo com o plano bloqueado, e todo o UGV estacionado dentro da zona de acabamento. O VANT já deve estar a salvo. O relógio para na missão completa, aposentadoria ou o limite de tempo.
Falhas e fases abandonadas
Uma espera oficial exclui tempo para uma falha de campo ou organizador; veículos, bateria ou falhas de link de equipe não ganham um porão ou reiniciar. O capitão pode abandonar uma fase depois de tornar o veículo seguro, retendo pontos ganhos e perdendo os que não ganharam. A fase de terra ainda precisa de um registro bloqueado, sem ele, essa fase marca zero. Apenas funcionários podem autorizar recuperação ou remoção. Não mude as baterias durante a corrida ou entre as fases.
MR §77 Pontos e autonomia
A pontuação mais alta ganha. Pontos de trabalho total 600: 300 para a fase aérea e 300 para a fase terrestre. O resumo do curso identifica quatro itens de informação aérea e quatro objetivos de solo correspondentes; seus valores de ponto individual permanecem os mesmos que o formato de pista escolhido.
| Tarefa | Pontos |
|---|---|
| Decolagem segura e vôo estável | 30 |
| Quatro itens da missão corretamente identificados e interpretados | 4 x 40 = 160 |
| Plano de terra completo corretamente declarado | 60 |
| UAV pousou completamente em sua zona de pouso | 50 |
| Quatro objetivos de solo completados com a validação necessária | 4 x 50 = 200 |
| UGV atinge a zona de chegada depois de completar as tarefas em terra | 100 |
| Total de pontos de tarefa | 600 |
Pontuação = (pontos de tarefa x multiplicador de autonomia) + bônus de tempo - penalizações.
| Nível e multiplicador | Que oficiais verificam |
|---|---|
| L0 Teleoperação 1,00 | As ações da missão são comandadas por operadores, usando visão direta ou vídeo. |
| L1 Semi-autônomo 1,15 | Uma tarefa de navegação ou reconhecimento declarada completa é executada automaticamente sem entrada de missão humana durante essa tarefa, outras fases podem ser manuais. |
| L2 Supervisionou a autonomia 1,30 | A missão é executada automaticamente, incluindo a transferência aprovada da estação de pouso H2. A entrada humana está limitada a um aborto de segurança. |
| L3 Autonomia total 1,50 | A missão completa, incluindo a entrega direta de H3 e a terminação, continua sem entrada do operador após o sinal de início, além de um abortamento de segurança. |
Avaliar a autonomia através de sensoriamento, entrega, navegação e terminação. O método de entrega estabelece um teto, não um prêmio automático. Um carro autônomo com um drone de reconhecimento manual pode se qualificar para L1, não L2/L3. O resumo do curso identifica tarefas completas que se qualificam para L1; estabilização, posição/altitude ou decolagem automática/aterragem sozinho não se qualifica.
Bônus do tempo
Para uma missão corretamente concluída, prêmio 0,5 ponto por segundo restante do limite de 600 segundos, com um limite de 150 pontos. Corridas incompletas baseadas em um plano bloqueado incorreto não ganham bônus de tempo. O multiplicador de autonomia aplica-se apenas a pontos de trabalho; penalidades e o bônus de tempo não são multiplicados. O total máximo possível é de 1.050 pontos e o mínimo é zero.
MR §88 Sanções e resultados
| Incidente | Consequência |
|---|---|
| Alvo de terra incorreto ou ponto de controle | Subtraia 40 pontos |
| Objetivo de terra ou ponto de controle | Subtraia 80 pontos |
| Portão necessário omitido ou cruzado incorretamente | Subtraia 40 pontos |
| Colisão com um elemento de curso / deslocamento | Subtrair 25 / 40 pontos; aplicar deslocamento apenas se o mesmo contato mover o elemento |
| Partida do campo aprovado | Subtrair 40 pontos, parar de atividade insegura |
| Contato não autorizado com um robô | Final de corrida, reter pontos ganhos |
| Violação do nível de autonomia | Subtraia 100 pontos e reescore no nível demonstrado |
| A fase do solo começa sem uma declaração bloqueada | Fase de terra zero |
| Violação de regras de rádio | Aviso, segunda violação, tentativa de desqualificação, terceira: desqualificação da divisão. Contar as quebras para essa entrada na mesma modalidade e divisão durante toda a competição; reiniciar para uma modalidade ou divisão diferente. |
| Mudança de bateria durante uma corrida | Corra desqualificado |
Sanções se acumulam, mas o mesmo ato ou erro de informação não é penalizado duas vezes sob descrições diferentes. Os juízes registram uma visita incorreta quando ocorre, um posto de controle nunca concluído é registrado como omitido. Uma corrida incompleta retém pontos ganhos, está marcada com DNF e não tem bônus de tempo. DNS significa sem começo, uma corrida desqualificada não recebe pontuação competitiva.
Se o plano gravado estiver errado
Verifique itens da missão contra o registro de campo. Um plano incorreto ou incompleto não ganha nenhum prêmio de 60 pontos. Objetivos corretos ganham 50 cada, ações seguindo um item bloqueado incorreto ganham 25 cada. Objetivos não afetados retêm pontos completos, objetivos inacabados ganham zero. Terminar após as quatro ações bloqueadas e os elementos necessários do curso ganham 100 para um plano correto ou 50 para um plano incorreto. Um plano incorreto não ganha bônus de tempo. Não adicione uma pena objetiva apenas por segui-la, desvios permanecem penalizados. Sem edições após o bloqueio. Editar ou substituir o plano bloqueado invalida a fase de solo em cada nível de autonomia: pontos de tarefa no solo e o bônus de tempo são zero. Retire o prêmio de plano de 60 pontos, mantenha pontos de tarefas aéreas verificados e aplique quaisquer outras penalidades distintas.
Exemplo: um item bloqueado está errado, mas todas as quatro ações declaradas e o final estão concluídas. Pontos de terra = (3 x 50) + 25 + 50 = 225; o plano e o tempo são zero. O resumo do curso pode esclarecer o mapeamento da tarefa antes das quatro semanas de congelamento.
Gravatas e classificação
Quebrar laços por pontos de tarefa antes da multiplicação, autonomia verificada, menos penalidades, menos tempo, depois pontos de tarefa aéreos. O Comitê Técnico resolve um empate. Ranking cada divisão e classe de plataforma separadamente; vencedores da divisão recebem o título de campeão Air-Ground. Anuncie prêmios adicionais separadamente.
MR §99 Segurança e inspeção
Ambos os veículos devem passar pela inspeção antes da prática: classe, dimensões, massa pronta para voar, guardas, retenção de bateria, identificadores, implantação e configuração de rádio. Demonstrar a resposta declarada de perda de ligação e segurança abortar sem propulsão insegura. Mudanças materiais requerem reespecção.
Veículos terrestres devem parar a propulsão em um segundo de perder um controle de movimento crítico ou ligação de segurança. A aeronave deve usar uma resposta de perda de conexão declarada e inspecionada adequada para o controlador e área de voo: pouso controlado quando suportado, ou parada do motor apenas quando o oficial de segurança aprovar o resultado cair dentro da contenção. Declare o atraso de detecção e resposta, mantendo o último comando de movimento indefinidamente não é permitido. Voo automático requer um aborto de segurança acessível. A perda da telemetria opcional não precisa abortar uma missão autônoma.
Use uma área de vôo fechada aprovada com contenção e um curso de terra separado. Os guardas não substituem a contenção ou a separação das pessoas. O Oficial de Segurança aprova condições de voo, velocidade de operação e acesso de recuperação. Um aborto de segurança não reduz a autonomia, mas tarefas inacabadas não ganham pontos. Ninguém entra até que os oficiais confirmem que a propulsão está segura.
Declare controle, vídeo, telemetria e ligações de missão, incluindo canal/configuração e poder. Use apenas dispositivos no sistema de equipe inspecionado e configurações aprovadas pelo Coordenador de Frequência. Mantenha os transmissores de vídeo desligados. Rejeitar baterias danificadas ou inchadas, carregar sob supervisão na área designada, reter pacotes mecanicamente e proteger terminais de reposição. O rádio e o voo do país do hospedeiro ainda se aplicam.
MR §1010 Oficiais e informações do evento
O árbitro registra os resultados e pode parar uma corrida, o Oficial de Segurança pode parar a atividade insegura. O capitão registrado pode apresentar um protesto por escrito dentro de 15 minutos após a publicação do resultado, sem uma taxa. Pode ser sobre aplicação de regras, procedimento ou um erro de registro/cálculo. Julgamentos do juiz sobre o jogo observado a menos que as provas oficiais estabeleçam um erro claro. O Comitê Técnico revisa a regra relevante e os registros oficiais disponíveis e emite uma decisão final por escrito. As regras inglesas governam.
Registre-se na página de competição para alocação de equipamentos e oficinas opcionais. Aulas de equipamentos e elegibilidade são publicadas antes das inscrições serem abertas. Os layouts finais do curso, as configurações de divisão, interfaces e esclarecimentos de pontuação são publicados pelo menos quatro semanas antes do primeiro dia da competição. Regras e especificações são congeladas, mudanças posteriores são limitadas à lei, segurança ou operação de local essencial e são notificadas a todas as equipes registradas. Os horários do evento permanecem provisórios até que o calendário final seja emitido.
MR §1111 Cooperação semi-automática e autônoma
Ambas as divisões usam os níveis e multiplicadores na Seção 7. Declare fases manuais L1 e complete tarefas automáticas, ou a missão automática completa para L2/L3. HERO Pro não requer autonomia total.
As tarefas L1 são executadas sem a entrada da missão humana, outras fases podem ser manuais. L2/L3 requer ações de missão automáticas de ambos os robôs. Uma exibição de status não pode editar dados da missão ou movimento direto.
Verificação antes e durante uma corrida
Antes de praticar, demonstre as tarefas automáticas declaradas e abortar a segurança. Os oficiais devem ver a identificação de execução, itens capturados, plano bloqueado, tempo de transferência/receito e evento final da missão em uma interface ou registro de data. Registros de estações de terra ou a bordo são aceitos, nenhum software específico é necessário.
Não edite o plano bloqueado. A entrada da missão humana durante uma tarefa L1 reivindicada, ou após o início de uma missão L2/L3, desencadeia a pena de autonomia e reavaliação na Seção 8. Abortar com segurança se o UGV não tem plano de execução atual. Controle/perda de conexão de segurança necessária invoca a Seção 9; perda opcional de telemetria não precisa parar uma missão segura a bordo. O plano bloqueado se aplica ao L0-L3.
Anexo Técnico A Interface Cooperativa e Campo
| Elemento | Declaração e especificação de campo |
|---|---|
| Divisões | Hero Explorer: pistas proeminentes, mapeamento simples e passagens mais amplas. HERO Pro: pistas combinadas, restrições ou navegação mais difícil. Ambos permitem operação manual, semi-autônoma e autônoma sob H1-H3 e L0-L3. |
| Plataformas | UAV: máxima 150 mm diagonal do motor e abaixo de 100 g totalmente equipado, como em robô único. Referência da UGV: 300 x 300 x 300 mm de envelope inicial. Outras classes terrestres e limites precedem a abertura de entrada. |
| Momentos da missão | Organizadores especificam quatro itens de informação aérea e quatro objetivos terrestres, codificação/tamanho, posição de inspeção e ações necessárias. Marcadores, símbolos ou cores são apenas exemplos. |
| Passagem | Equipes declaram transcrição H1 / H2 estação de terra automática / H3 ligação direta do veículo, envio e recepção de dispositivos, campos de dados e reconhecimento ou falta de dados comportamento. |
| Registro bloqueado | Equipes registram equipe/identidade de corrida, quatro itens detectados, alvo/ação/sequência, método de transferência e tempo de bloqueio. Registros automáticos também identificam o remetente e o receptor. |
| Desenho de campo | Os organizadores mostram o volume de voo contido, zona de pouso UAV, início UGV, objetivos terrestres, zonas de habitação, portões/obstáculos, acabamento e áreas de exclusão. |
| Validação | Todos os pontos de contato no solo dentro e parados por pelo menos 1 s. Terminado: todo o UGV parado dentro, o UAV pousou e está seguro. |
| Hora e pontuação | Uma tentativa de 600 segundos, 600 pontos de tarefa, multiplicadores L0-L3, bônus de execução completa, com um limite de 150, no máximo 1.050. |
| Segurança | Parada no solo em 1 s; aeronaves usam a resposta inspecionada na Seção 9. Declare abortar, detetar atraso, ligações de rádio, guardas, isolamento de energia e retenção de bateria. |
Teste faltando, duplicar e dados de missão. As especificações finais de campo e interface fazem parte deste anexo sob a regra de quatro semanas na Seção 10.
Recursos para as equipes
[1] Quenzel et al. Luta Autônoma com uma equipe UAV-UGV na MBZIRC 2020 UIAS 2021
Um verdadeiro sistema de competição aérea-terra, com percepção, navegação e lições de integração.
[2] Laboratório de Abril da Universidade de Michigan AprilTag
Software de identificação visual e detector; Imagens de etiquetas imprimíveis para prática opcional.
[3] ROS 2 Pacotes de exemplo oficiais
Editor e assinante para praticar transferência automática de dados. Essas ferramentas são opcionais, nenhuma pilha de software em particular é necessária.
Informação da concorrência: hmds2027.org/competition