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LGGY-F6A型服務機器人應用技術實訓平臺

一、技術平臺總體要求

技術平臺是基于通用的機器人操作系統（ROS）開發，可用于LINUX及ROS系統框架教學，C++，Python編程教學，也可用于算法驗證和二次開發。配備激光雷達、深度攝像頭、防跌落傳感器、超聲波傳感器，具有同步定位與地圖構建（SLAM），路徑規劃、語音交互和自動回充等功能，可拓展性強，頂層可選擇搭載分揀模塊、消毒模塊、配送/送餐模塊，配合機器人視覺系統可應用智能分揀、消毒、配送、送餐、導覽、巡檢等應用場景的服務機器人實訓，完成人物料分揀、貨物派送、人臉識別、定點導航、多點巡邏等任務。

二、技術平臺主要設備技術參數

1.控制器參數

（1）CPU性能≥I5-10200u；

（2）MCU性能≥F407VET6；

（3）使用Ubuntu系統；

（4）內存≥8G DDR4；

（5）硬盤大小≥128G M.2 SSD；

（6）外部接口：USB 3.0接口數量≥4個，COM接口≥2個，音頻接口≥1個，RJ45千兆網口≥2個，在響應文件中提供投標產品實物圖片，圖片中能體現各接口的數量；

（7）顯示接口：HDMI 2.0，VGA；

（8）輸入接口：≥1路急停開關接口，1路防撞觸邊傳感器接口，1路防跌落傳感器接口，6路超聲波測距傳感器接口，2路數字輸入，1路TYPE-C串口接口；

（9）輸出接口：2路PWM，2路DC-24V電源輸出，5路DC-12V電源輸出， 2路DC-5V電源輸出，1路TYPE-C串口輸出，1路CAN口輸出。

2.移動管理系統參數

(1)移動類型：差速移動；

(2)車輪類型：橡膠輪、萬向輪；

(3)車輪數量：≤6個；

(4)車輪負載能力≥30kg；

(5)電機數量：≥2個；

(6)電機碼盤精度≥17-bit；

(7)電機內置溫度傳感器；

(8)輪胎外徑≥169mm；

(9)電機電氣和性能：額定輸出功率160W,額定電壓24VDC,額定轉矩8N·m，瞬間最大轉矩15 N·m，額定轉速200rpm，最高轉速500rpm，額定相電流14A，瞬間最大電流27A，編碼器1400P/R，單邊出軸方式。

（10）機器人需在狹窄的空間（600*600mm）內工作，機器人需滿足狹窄空間工作要求，需提供相應的支撐材料。

3.電氣系統參數

（1）超聲波裝置：

數量：≥2個

工作頻率：≤40kHz

探測有效距離：1cm～500cm

探測分辨率：0.5cm

探測誤差：±0.5%

接口類型：TTL（單線模式和雙線模式可切換）

方向性偵測范圍：定向式（水平/垂直）65度圓錐

（2）2D攝像頭

數量：1個

感光元件類型：CMOS

默認速度：30幀/秒

信噪比：39dB

工作溫度：-20~70℃

動態范圍：56dB

輸出分辨率：320*240/640*480/1280*720/1920*1080

輸出格式：MJPG/YUY2(默認MJPG)

像素：200萬

接口類型：USB2.0

（3）3D攝像頭

數量：1個

深度范圍（米）：0.6m-6m

深度圖分辨率：1280x1024@7FPS，1280x960@7FPS，640x480@30FPS，320x240@30FPS，160x120@30FPS

彩色圖分辨率：1280x960@7FPS，640x480@30FPS，320x240@30FPS

精度：3mm@1m

深度FOV：H58.4° V45.5°

彩色FOV：H62.7° V49°

延遲（毫秒）：30ms-45ms

數據傳輸：USB2.0或以上

供電方式：USB

（4）電池

數量：1個

電壓：24V

容量：30AH

電池類型：鋰電池

（5）光電傳感器

數量：≥1個

檢測方式：反射式，正面檢測

連接方式：導線引出型

檢測距離：10mm~4000mm

感應角度：30-40°圓錐角

可檢測物體：Φ1mm以上透明/非透明物體

（6）激光雷達

尺寸：≤63mm*63mm*93.5mm

重量：≤550g

測量半徑：8m

采樣頻率：15Hz

角度分辨率：0.33°

（7）IMU模塊

通信方式：串口輸出

橫滾角、俯仰角靜態誤差：0.8°

橫滾角、俯仰角動態誤差：2.5°

（8）急停按鈕

數量：≥1個

（9）觸摸屏

屏幕類型：LCD

數量：1個

屏幕尺寸：≥10英寸

分辨率：1920x1080@60HZ

屏幕連接方式：HDMI

（10）揚聲器

數量：≥1個

聲道：2.0

（11）麥克風

硅麥數量：≥6個

頻響范圍：100HZ-16KHZ

靈敏度：-38dBV/Pa

信噪比：65dB

工作電流：300mA

接口類型：USB2.0

（12）物聯網模塊

數據服務：LTE(

LTE-FDD:最大 10Mbps(DL)/最大 5Mbps(UL)LTE-TDD: 最大7.5Mbps(DL)/最大1Mbps(UL)),GSM(EDGE: 最大 236.8Kbps(DL)/最大 236.8Kbps(UL)GPRS:最大 85.6Kbps(DL)/最大 85.6Kbps(UL))

頻段：LTE-FDD: B1/B3/B5/B8，LTE-TDD: B34/B38/B39/B40/B41

數據連接：Max 10Mbps(DL)/ Max 5Mbps(UL)

接口：USB

功耗：2W（max）

（13）磁導航模塊

供電電壓范圍：DC 9~36V

最大消耗電流：55 mA

檢測靈敏度：0.5 mT

通信接口：RS-485\CAN

檢測通道：16通道

檢測極性：N極

檢測有效距離：5~50 mm

使用溫度范圍：-20~+80 ℃

響應速度：1 ms

（14）自動回充模塊

充電電壓：24V

信號顯示：回充模塊內，紅燈正在充電，綠燈已充滿或未充電

（15）驅動器

控制方式：SVPWM 調制，閉環矢量控制

速度控制精度：±1rpm

電子齒輪：(1～9999)/(1～9999)

位置控制精度：±1pulse

制動方式：全新的再生能耗制動方式

過載能力：按實際最大電流計算過載倍數，過載持續15s

數字量輸入：8 路光耦隔離輸入

數字量輸出：4 路光耦隔離輸出，OC 輸出接法

模擬量輸入：2 路：-10V ～ +10V，運算放大器輸入緩沖接口，電氣不隔離

編碼器輸入：支持光電式、磁式等增量編碼器

脈沖輸入：單脈沖正負邏輯、雙脈沖正負邏輯和正交脈沖正負邏輯六種輸入方式

通訊總線：DS232、DS485、CAN

通訊協議：Modbus、Canopen

4.機器人控制系統軟件

(1)底盤系統控制軟件具有移動坐標控制及路徑規劃功能，能夠自動導航到目標位置。

(2)具有SLAM功能，能夠完成地圖的重建，導航避障并且能夠自動導航到目標位置。

(3)具有讀取超聲波傳感器、激光雷達傳感器、防跌落、2D相機和3D相機等傳感器數據功能。

(4)物體識別功能：可通過與機械臂組合，通過機械臂攝像頭對識別物體，并可通過機械臂抓取物體。

(5)底盤控制：可通過配套鍵盤手動控制機器人底盤運動

(6)具有語音喚醒功能，能通過語音喚醒機器人。

(7)具有語音識別功能，能識別語音輸入，并顯示識別結果。

(8)具有語音合成功能，能合成自定義文本的語音音頻，并播放。

(9)具有語音控制機械臂抓取物體功能，通過與機械臂結合，及提供的程序范例，可實現通過語音輸入，控制機械臂2D相機完成物體識別，控制機械臂完成物體抓取的功能。

(10)具有自主搬運物體功能。通過與相關功能模塊的結合，可實現語音輸入，離線命令詞識別，機器人能自動完成路徑規劃、導航避障、物體識別、機械臂控制等。

5.機器人電氣設計及驗證系統

(1)系統支持對移動機器人電氣系統進行設計、驗證，支持檢查機器人電氣系統設計缺陷。

(2)系統包含完整的元器件庫，支持自定義元器件，包含≥36,000個組件的數據庫。

(3)直觀的分析。

(4)系統具有直觀設計驗證功能，可在設計過程中更及時優化設計的性能，并在減少原型迭代次數的情況下確保電路滿足技術要求。系統包含≥20種直觀測量儀器以便將性能視覺化。支持在機器人編程軟件中不斷擴展自定義仿真分析庫，用戶可以視覺化特定領域的設計。

(5)快速設計功能。

(6)系統支持將移動機器人電氣設計圖轉換為PCB，具有完整的電子表格查看功能保證有效的設計迭代管理。

2 智能消毒模塊一、智能消毒模塊總體要求

智能消毒模塊能精準高效地消滅病菌，迅速降低病菌密度，確保消毒過程的高效性。同時，它能識別并專注于需要消毒的區域，避免對其他不需消毒的區域造成損害或污染，實現精準的消毒操作。為確保安全性，智能消毒模塊具備安全性能，能保證操作人員的安全，避免因操作不當或設備故障導致的意外傷害。

二、智能消毒模塊主要設備技術參數

▲(1)超聲波加濕≥3核，霧化出口≥3個；提供滿足此功能的實物照片；

(2)支持使用的消毒液：過氧化氫、次氯酸等（消毒液需另購）；

(3)具有拆卸式ROS-WH控制接口,能實現信號、電源等模塊化傳輸；

(4)采用模塊化設計，和通用服務機器人能組合成完整的消毒機器人；

(5)噪聲不高于40dB,內置DC-12V風扇；

(6）結合通用服務機器人，可實現語音控制自動導航消毒；

▲(7)具有防干燒功能；提供滿足此功能的實物照片；

(8)可通過自檢程序對消毒機器人的硬件狀態進行檢測。

3 智能導覽/巡檢/配送三合一模塊一、智能導覽/巡檢/配送三合一模塊總體要求

智能導覽/巡檢/配送三合一模塊具備多場景適配能力，能根據需求實現導覽、巡檢、配送功能。三合一模塊與通用服務機器人結合后，針對巡檢功能，三合一模塊能自動規劃巡檢路徑，根據機器人當前位置和巡檢點的位置，設計最合理的巡檢路線，提高巡檢效率，并能通過預設的程序或指令，自動執行巡檢動作，記錄巡檢過程；針對導覽功能，可概括為精準定位、實時更新、多元化信息、個性化推薦、易用性、數據分析、節能環保、安全可靠、適應性強以及可擴展性；針對配送功能，能根據訂單需求和配送規則完成智能路徑規劃和優化，以提升配送效率。

二、智能配送模塊主要設備技術參數

(1)≥800W像素高清攝像頭，根據部署的訓練模型能實現目標檢測的功能，并傳給服務端實現實時檢測；

(2)高清廣角攝像頭，能識別障礙物，并根據訓練的模型實現目標檢測的功能，并傳給服務端實現實時檢測；

(3)頭部預留通用服務機器人觸摸屏安裝位置，結合通用服務機器人底盤觸摸屏，具有機器人人機交互界面，可提供人機交互功能，空閑時顯示動態的擬態化臉部表情；

(4)具有拆卸式ROS-WH控制接口, 能實現信號、電源等模塊化傳輸；

▲(5)采用模塊化設計，和通用服務機器人能組合成完整的智能巡檢服務機器人、智能導覽服務機器人、智能配送服務機器人；提供滿足此功能的實物照片；

(6)具有模塊化可拆卸式圍擋，能根據場景需求組裝成開放式貨艙的送餐服務機器人，或封閉式貨艙的配送服務機器人，配送服務機器人可通過調用功能接口方式，實現人機交互控制倉門開關；提供包含此功能的系統界面截圖；

(7)結合通用服務機器人，可實現巡檢、導覽、配送功能；

(8)可通過自檢程序對機器人的硬件狀態進行檢測。

4 智能分揀模塊一、智能分揀模塊總體要求

智能分揀模塊具備高準確性的分揀能力，能夠準確地將貨物分揀到指定的位置，減少分揀錯誤和誤差。同時，智能分揀模塊能適應多種分揀場景需求，包括不同種類的貨物、不同的分揀方式、不同的包裝形態等，以實現靈活的分揀作業。

二、智能分揀模塊主要設備技術參數

(1)供電電壓12V；

(2)負載650g；

(3)4相步進電機；

(4)三路步進電機驅動板;

(5) 64位的四核處理器;

(6)串口通信;

(7)5V吸泵模塊;

(8)USB廣角攝像頭;

(9)具有拆卸式ROS-WH控制接口,能實現信號、電源等模塊化傳輸；

▲(10)采用模塊化設計，和通用服務機器人能組合成分揀服務機器人；提供滿足此功能的實物照片；

(11)可通過自檢程序對分揀機器人的硬件狀態進行檢測。

5 智能物聯網模塊一、智能物聯網模塊總體要求

智能物聯網模塊具備高準確性和快速響應的能力，能夠準確地識別不同的命令并即刻執行，待機時間長。同時，智能物聯網模塊能夠快捷地添加或刪減物聯網設備。根據不同的場景需求及展示需求，完成場景設備部署，以實現靈活的配置需求。

二、智能燈光系統

(1)MCU性能不低于STM32F103C8T6；

(2)支持通用串行總線、CAN，不少于7個定時器，不少于2個ADC，不少于1路ADC, 不少于1路PWM接口；

(3)電源：12V；

(4)發光溫度不高于40攝氏度,重量不大于0.4kg；

▲(5)采用MQTT網絡通信協議，支持服務器端訂閱信息；提供滿足此功能的截圖證明；

(6)提供TCPROS/UDPROS控制接口，通過接口即可獲取所有設備的數據信息；

三、智能門鈴系統

(1)不低于32位ARM核心的帶64K字節閃存的微控制器；

(2)支持通用串行總線、CAN，不少于7個定時器，不少于2個ADC，不少于9個通信接口；

(3)支持定制WIFI、LORA、NB-IOT等常用的物聯網通信協議；

(4)內置集成放大電路驅動有源蜂鳴器、ESP8266 WI-FI模組，通信頻段2.4GHz、支持WPA/WPA2模式。

(5)內置Tensilica L106超低功耗32位微型MCU，MCU支持TCP、UDP、HTTP、FTP網絡通信協議。

(6)提供TCPROS/UDPROS控制接口，通過接口即可獲取所有設備的數據信息；

(7)待機功率不高于1.0mw;

(8)平均工作電流位:80mA。

四、智能窗簾系統

(1)不低于32位ARM核心的帶64K字節閃存的微控制器；

(2)支持通用串行總線、CAN，不少于7個定時器，不少于2個ADC，不少于9個通信接口；

(3)支持定制WIFI、LORA、NB-IOT等常用的物聯網通信協議；

(4)驅動電壓:4.8-7v,4.8V,轉速大于44圈/分。

(5)集成ACS712電流檢測芯片，1.2毫歐內部電阻，總輸出誤差為1.5%。

▲(6)提供MQTT網絡通信協議和TCPROS/UDPROS控制接口，通過接口即可獲取所有設備的數據信息；提供滿足此功能的截圖證明；

▲(7)支持PWM寬度脈沖調制輸的模擬控制方式，可變速位置型舵機；提供滿足此功能的截圖證明；

五、智能閘門系統

(1)不低于32位ARM核心的帶64K字節閃存的微控制器；

(2)支持通用串行總線、CAN，不少于7個定時器，不少于2個ADC，不少于9個通信接口；

(3)支持定制WIFI、LORA、NB-IOT等常用的物聯網通信協議；

(4)驅動電壓:4.8-7v,4.8V,轉速大于44圈/分。

(5)集成ACS712電流檢測芯片，1.2毫歐內部電阻，總輸出誤差為1.5%。

(6)提供MQTT網絡通信協議和TCPROS/UDPROS控制接口，通過接口即可獲取所有設備的數據信息；

(7)支持PWM寬度脈沖調制輸的模擬控制方式，可變速驅動舵機。

6 智能編程設備智能編程設備主要提供給實訓完成編程任務，遠程調試設備等。

(1)可視化終端：不低于21.5寸；

(2)中央處理器：Intel i5或同等以上處理器；

(3)內存不低于16G 三代雙倍速率的SDRAM、時鐘頻率不低于1066MHz、數據傳輸帶寬不低于8.5GB/s、電壓不高于1.5V；

(4)硬盤：≥256GB可用空間；

(5)系統為Ubuntu 64位版本，能流暢使用相關工程軟件。

(6)主要用于編程任務的實現，以及機器人軟件的使用。

7 工具套裝

(1)掌上萬用表；

(2)內六角扳手套裝；

(3)活動扳手；

(4)斜口鉗；

(5)十字、一字螺絲批；

(6)備用螺絲；

(7)物聯網模塊備用電池；

(8)物聯網模塊電源適配器；

(9)排插。

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LGGY-F6A型服務機器人應用技術實訓平臺