无人机获取地面机器人看不到的任务信息。该团队根据该信息记录一个计划，然后地面机器人执行该计划。两辆车都贡献一个分数。
图 1. 合作任务示例；车站顺序可能会有所不同。
MR §11 目的和范围
HERO 挑战赛是一项多学科教育活动，将空中和地面机器人与机械、电子、编程和通信领域的实际工作相结合。 HERO Explorer 和 HERO Pro 分区可用。学生可以选择自己的水平并探索其他挑战。
这一空中+地面任务结合了空中传感、信息传输和地面导航。 HERO Explorer 和 HERO Pro 允许手动、半自主和自主操作；经过验证的自主权可以获得第 7 节中的乘数。团队可以使用经批准的共享或自己的设备。可选的研讨会涵盖整合和任务实践。
MR §22 团队及参与
HERO Explorer 为入门级，HERO Pro 为高级；这些是难度级别，而不是年龄组。欢迎混合高中/大学和多学科团队。为每个条目选择一个部门；团队可以通过挑战进入不同的部门，或者通过单独的参赛方式进入不同的部门。
技术限制：最多8名高中生、本科生或研究生，其中包括一名学生队长。 HERO 的地面/空中名册允许每个区域最多三名参赛者加上一名参赛队长：最多七名不同的参赛者。以较小的限制为准。每个高中生团队需要一名成人监督员； 18 岁以下的参与者需要监护人同意。顾问不计入学生人数限制。注册学生执行设置、编程、维修和操作。每个学生可以加入每个部门的一个团队，并可以参加其他挑战。
提交一份不超过十页的简明技术设计报告。描述这两个平台、任务感知、移交、声称的自主权和安全控制。识别共享或商业硬件并解释学生的集成工作。不需要从头开始构建每个组件。使用第 11 节和附件 A 作为自主证据和接口声明。
MR §33 平台及设备
| 平台 | 参考级 |
|---|---|
| 无人机空中机器人 | 受保护的多旋翼；电机到电机对角线最大 150 毫米；准备飞行的质量低于 100 克，包括电池、防护装置、相机、天线和任务设备。与 Single Robot Air 相同的信封。 |
| UGV地面机器人 | 最大起始包络线 300 x 300 x 300 mm，包括轮子、天线、电池、传感器和附加机构。地面车辆质量限制在赛事平台表中设置。 |
| 任务传感 | 无人机传感必须获取任务信息。实时视频链接是可选的；允许直接观看驾驶、视频辅助和自主传感。 |
| 地面设备 | 声明的控制器、计算机或地面站、任务链接以及纸质或批准的电子任务数据表。 |
| 两辆车的安全 | 主电源断开、安全中止程序、保留电池、可见的团队 ID 和经过验证的故障保护。 |
平台表在参赛作品开放前标识已批准的共享车辆和地面类别；不像平台有单独的排名。声明电机对角线和整体防护尺寸。可部署的 UGV 开始折叠在其批准的包络内，并可能在信号发出后展开；所有部件均保持连接状态。
MR §44 现场和任务信息
两个师都使用四个空中信息项目和四个地面目标。 HERO Explorer 使用突出的提示、直接的项目到操作映射和更广泛的段落。 HERO Pro 可以使用组合提示、排序约束和更苛刻的导航。标记、符号或颜色只是示例，并非规定的技术。两个部门都允许 H1-H3 切换和 L0-L3 自治；手动 HERO Pro 条目仍然符合资格。课程简介指定了具体的任务；第 5-8 节管理评分。
图 2. 示例字段和 AprilTag 视觉提示 [2]。
任务提示的放置必须通过无人机系统进行检查，并且不能从操作员位置直接读取。特定于运行的信息可能因尝试而异。课程简介给出了场地尺寸、提示尺寸和编码、照明、遏制、障碍物几何形状、检查点边界和终点区域。所有团队都会收到相同的准备信息。
MR §55 移交及锁定方案
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.
在 UGV 离开其起始区域之前记录检测到的任务信息以及由此产生的地面平面图。包括团队/运行 ID、目标身份、所需的操作或顺序以及移交方法；电子记录还显示时间和发送/接收设备。官员们确认该记录存在，但并不保证其正确。一旦锁定，将无法编辑。任何观众或未申报的设备都不得提供任务信息。
MR §66 运行程序
图 3. 任务序列。
接到电话后三分钟内报告。官员们允许五分钟的时间进行设置并批准车辆、链路和安全区域。两个机器人都保持其启动配置，直到发出信号。每个团队都会收到一次得分的合作尝试，从开始信号开始计算，时间限制为十分钟；实践是分开的。
空中相位
安全起飞，获取全部四项任务物品并完成记录交接。除非课程简介另有规定，无人机可以按任何顺序检查提示。通过完全着陆在标记的着陆区域内并确保推进安全来完成此阶段。只有在空中阶段完成或机长正式放弃后，UGV 才能启动。
接地相
使用锁定的计划来完成四个地面目标以及任何所需的门或障碍物元素。如果指定了访问顺序，请遵循该顺序。在停留区域中，整个地面接触足迹必须位于内部，并且 UGV 静止至少一秒钟。当车辆停止时，一秒检查点计数开始；任务时钟继续运转。每个目标得分一次。可以在正确的位置重复无序访问以获得积分。
图 4. 检查点占地面积；车站立方体不是车辆的一部分。
根据锁定计划完成四个地面目标和每个所需的路线元素，并且整个 UGV 静止在终点区域内。无人机必须已安全着陆。时钟在任务完成、退役或时间限制时停止。
故障和废弃相
官方保留不包括因场地或组织者失误而导致的时间；车辆、电池或团队链接故障不会导致暂停或重新启动。机长可以在确保车辆安全后放弃一个阶段，保留获得的积分并放弃不获得的积分。地面阶段仍需要锁定记录；如果没有它，该阶段得分为零。只有官员可以授权恢复或移除。请勿在运行期间或阶段之间更换电池。
MR §77点和自主权
得分最高者获胜。任务点数总计600：空中阶段300，地面阶段300。课程简介确定了四个空中信息项和四个相应的地面目标；无论选择何种提示格式，它们各自的分值都保持不变。
| 任务 | 积分 |
|---|---|
| 安全起飞、飞行稳定 | 30 |
| 正确识别和解释四个任务项目 | 4×40 = 160 |
| 正确申报的完整平面图 | 60 |
| 无人机完全降落在着陆区 | 50 |
| 四个地面目标已完成并经过所需验证 | 4×50 = 200 |
| UGV完成地面任务后到达终点区 | 100 |
| 任务总点数 | 600 |
分数 =（任务点数 x 自主乘数）+ 时间奖励 - 惩罚。
| 电平和乘数 | 官方核实了什么 |
|---|---|
| L0 远程操作 | 1.00 | 任务行动由操作员使用直接视图或视频来指挥。 |
| L1 半自动 | 1.15 | 完整声明的导航或识别任务自动运行，无需人工任务输入；其他阶段可能是手动的。 |
| L2 监督自主 | 1.30 | 任务自动执行，包括批准的H2地面站转移。人工输入仅限于安全中止。 |
| L3 完全自主 | 1.50 | 除了安全中止之外，整个任务（包括直接 H3 切换和终止）在启动信号后无需操作员输入即可继续进行。 |
评估传感、切换、导航和终止的自主性。交接方式设置了上限，而不是自动奖励。配备手动侦察无人机的自动驾驶汽车可能符合 L1 级别，而不是 L2/L3 级别。课程简介确定了符合 L1 资格的完整任务；单独的稳定、位置/高度保持或自动起飞/着陆不符合条件。
时间奖金
对于正确完成的任务，在 600 秒限制中剩余的时间内每秒奖励 0.5 分，上限为 150 分。不完整的运行和基于不正确的锁定计划的运行不会获得时间奖励。自主乘数仅适用于任务点；处罚和时间奖励不会相乘。总分的最大值为 1,050 分，最小值为零。
MR §88 处罚和结果
| 事件 | 后果 |
|---|---|
| 地面目标或检查点不正确 | 减40分 |
| 省略地面目标或检查点 | 减80分 |
| 所需的门被遗漏或错误地穿过 | 减40分 |
| 与路线元素碰撞/位移 | 减25 / 40 分；仅当同一接触移动元素时才应用位移 |
| 批准场地出发 | 减40分；停止不安全的活动 |
| 未经授权接触机器人 | 运行结束；保留赚取的积分 |
| 自治级别违规 | 减去100分并按演示水平重新评分 |
| 接地阶段在没有锁定声明的情况下启动 | 接地相得分为零 |
| 违反无线电规则 | 警告；第二次违规：企图取消资格；第三：分区取消资格。在整个比赛过程中，以相同方式和级别计算该参赛作品的违规情况；重置为不同的模式或部门。 |
| 跑步期间更换电池 | 运行取消资格 |
处罚累加，但同一行为或信息错误在不同描述下不会受到两次处罚。当错误访问发生时，法官会予以记录；随后从未完成的检查点被记录为省略。未完成的跑步会保留获得的积分，被标记为 DNF，并且没有时间奖励。 DNS表示没有启动；不合格的跑步不会获得任何竞争分数。
如果记录的计划有错误
根据现场记录检查任务物品。不正确或不完整的计划不会获得 60 分的声明奖励。每个正确的地面目标可获得 50 分；锁定不正确的物品后执行的操作每次可获得 25 分。未受影响的目标保留满分；未完成的目标赚零。完成所有四个锁定的操作和所需的课程元素后，正确的计划将获得 100 分，错误的计划将获得 50 分。不正确的计划不会获得时间奖励。不要仅仅因为遵循它而增加客观的惩罚；偏差仍然受到处罚。锁定后不可编辑。编辑或替换锁定的计划会使每个自治级别的地面阶段无效：地面任务点和时间奖励为零。取消60分计划奖励；保留经过验证的空中任务分数并施加任何其他明显的处罚。
示例：一项锁定的项目是错误的，但所有四个声明的动作和完成都已完成。地面点数 = (3 x 50) + 25 + 50 = 225；计划和时间奖励为零。课程简介可能会在四个星期的冻结之前澄清任务映射。
联系和分类
在乘法之前按任务点打破平局，验证自主性，处罚更少，时间更短，然后是空中任务点。技术委员会解决剩余的平局。对每个部门和平台类别分别进行排名；分区冠军将获得空地冠军称号。另行公布额外奖项。
MR §99 安全与检验
两辆车在练习前都必须通过检查：等级、尺寸、准备飞行质量、防护装置、电池保持力、标识符、部署和无线电配置。演示声明的链路丢失响应和安全中止，而无需不安全推进。重大变更需要重新检查。
地面车辆必须在失去运动关键控制或安全链路后一秒内停止推进。飞机必须使用适合其控制器和飞行区域的已声明、经过检查的链路丢失响应：受支持时受控着陆，或仅在安全官员批准在安全壳内发生坠落时才停止电机。声明检测延迟和响应；不允许无限期地保留最后一个运动命令。自动飞行需要易于安全中止。仅失去可选遥测功能并不需要中止安全自主任务。
使用经批准的封闭飞行区域，具有头顶安全壳和独立的地面航线。警卫并不能取代对人员的遏制或隔离。安全官员批准飞行条件、运行速度和恢复通道。安全中止本身并不会降低自主性，但未完成的任务不会获得积分。在官员确认所有推进装置均安全之前，无人进入。
声明控制、视频、遥测和任务链路，包括通道/配置和电源。仅使用经过检查的团队系统中的设备以及频率协调员批准的设置。在坑内保持视频发射器关闭。拒绝损坏或膨胀的电池；在指定区域监督充电，机械保留包装，保护备用端子。东道国的无线电和飞行要求仍然适用。
MR §1010 官员和活动信息
裁判记录成绩并可以停止比赛；安全官员可以停止不安全的活动。注册队长可以在结果公布后 15 分钟内提交书面抗议，无需支付任何费用。它可能涉及规则应用、程序或记录/计算错误。除非官方证据表明存在明显错误，否则裁判对观察到的比赛的判断是有效的。技术委员会审查相关规则和可用的官方记录，并发布最终书面决定。以英国规则为准。
通过竞赛页面报名，获取设备分配和可选工作坊。设备类别和资格在报名开放前公布。最终的课程布局、分区设置、界面和评分说明至少在第一个比赛日前四个星期发布。然后规则和这些规范被冻结；后续变更仅限于法律、安全或必要的场馆运营，并通知所有注册团队。在最终时间表发布之前，活动时间仍为暂定时间。
MR §1111 半自主和自主合作
两个部门都使用第 7 节中的级别和乘数。声明 L1 手动阶段并完成自动任务，或 L2/L3 的完整自动任务。 HERO Pro 不需要完全自主权。
L1任务运行无需人工任务输入；其他阶段可能是手动的。 L2/L3 需要两个机器人自动执行任务动作。状态显示不能编辑任务数据或直接移动。
运行前和运行中的验证
在练习之前，演示声明的自动任务和安全中止。官员必须在界面或带时间戳的日志中查看运行 ID、捕获的物品、锁定的计划、传输/接收时间和任务结束事件。接受机载或地面站记录；不需要特定的软件。
不要编辑锁定的计划。在声称的自动 L1 任务期间或在 L2/L3 任务开始后，人类任务输入会触发第 8 节中的自主惩罚和重新评估。如果 UGV 没有当前运行计划，则安全中止。所需的控制/安全链路丢失援引第 9 节；可选的遥测丢失并不需要阻止安全的机载任务。 The locked-plan consequence applies to L0-L3.
技术附件A 协作接口及领域
| 元件 | 声明和现场规范 |
|---|---|
| 司 | HERO Explorer：突出的线索、简单的映射和更广泛的段落。 HERO Pro：组合提示、排序约束或更难的导航。两者都允许在 H1-H3 和 L0-L3 下进行手动、半自主和自主操作。 |
| 平台 | 无人机：最大电机对角线 150 毫米，重量低于 100 克，装备齐全，如单机器人。 UGV 参考：300 x 300 x 300 毫米起始包络线。其他地面等级和限制先于入口开放。 |
| 任务提示 | 组织者指定了四个空中信息项和四个地面目标、提示编码/大小、检查位置和所需的行动。标记、符号或颜色仅作为示例。 |
| 交接 | 团队声明 H1 转录/H2 自动地面站/H3 直接车辆链路、发送和接收设备、数据字段以及确认或丢失数据行为。 |
| 锁定记录 | Teams记录团队/运行ID、检测到的四个项目、目标/动作/序列、传输方法和锁定时间。自动记录还可以识别发送者和接收者。 |
| 现场图 | 组织者显示所包含的飞行量、无人机着陆区、UGV 启动、地面目标、停留区、大门/障碍物、终点和操作员/禁区。 |
| 验证 | 停留：所有地面接触点均位于内部并静止至少 1 秒。完成：整个UGV固定在里面；无人机安全着陆。 |
| 计时记分 | 一次 600 秒尝试； 600个任务点； L0-L3乘数；完成任务奖金上限为 150；最大总数 1,050。 |
| 安全 | 1秒内接地停止；飞机使用第 9 节中检查的响应。声明中止、检测延迟、无线电链路、防护、电源隔离和电池保留。 |
测试丢失、重复和过时的任务数据。根据第 10 节的四周规则，最终的现场和接口规范构成本附件的一部分。
团队资源
[1] Quenzel 等人。 MBZIRC 2020 ICUAS 2021 上无人机-UGV 团队的自主消防
真正的空地竞赛系统，具有感知、导航和集成经验。
视觉识别检测软件； 可打印标签图像 用于可选练习。
用于练习自动数据传输的发布者和订阅者示例。这些工具是可选的；不需要特定的软件堆栈。
竞赛信息： hmds2027.org/competition