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LGGY-F6A型服务机器人应用技术实训平台

一、技术平台总体要求

技术平台是基于通用的机器人操作系统（ROS）开发，可用于LINUX及ROS系统框架教学，C++，Python编程教学，也可用于算法验证和二次开发。配备激光雷达、深度摄像头、防跌落传感器、超声波传感器，具有同步定位与地图构建（SLAM），路径规划、语音交互和自动回充等功能，可拓展性强，顶层可选择搭载分拣模块、消毒模块、配送/送餐模块，配合机器人视觉系统可应用智能分拣、消毒、配送、送餐、导览、巡检等应用场景的服务机器人实训，完成人物料分拣、货物派送、人脸识别、定点导航、多点巡逻等任务。

二、技术平台主要设备技术参数

1.控制器参数

（1）CPU性能≥I5-10200u；

（2）MCU性能≥F407VET6；

（3）使用Ubuntu系统；

（4）内存≥8G DDR4；

（5）硬盘大小≥128G M.2 SSD；

（6）外部接口：USB 3.0接口数量≥4个，COM接口≥2个，音频接口≥1个，RJ45千兆网口≥2个，在响应文件中提供投标产品实物图片，图片中能体现各接口的数量；

（7）显示接口：HDMI 2.0，VGA；

（8）输入接口：≥1路急停开关接口，1路防撞触边传感器接口，1路防跌落传感器接口，6路超声波测距传感器接口，2路数字输入，1路TYPE-C串口接口；

（9）输出接口：2路PWM，2路DC-24V电源输出，5路DC-12V电源输出， 2路DC-5V电源输出，1路TYPE-C串口输出，1路CAN口输出。

2.移动管理系统参数

(1)移动类型：差速移动；

(2)车轮类型：橡胶轮、万向轮；

(3)车轮数量：≤6个；

(4)车轮负载能力≥30kg；

(5)电机数量：≥2个；

(6)电机码盘精度≥17-bit；

(7)电机内置温度传感器；

(8)轮胎外径≥169mm；

(9)电机电气和性能：额定输出功率160W,额定电压24VDC,额定转矩8N·m，瞬间最大转矩15 N·m，额定转速200rpm，最高转速500rpm，额定相电流14A，瞬间最大电流27A，编码器1400P/R，单边出轴方式。

（10）机器人需在狭窄的空间（600*600mm）内工作，机器人需满足狭窄空间工作要求，需提供相应的支撑材料。

3.电气系统参数

（1）超声波装置：

数量：≥2个

工作频率：≤40kHz

探测有效距离：1cm～500cm

探测分辨率：0.5cm

探测误差：±0.5%

接口类型：TTL（单线模式和双线模式可切换）

方向性侦测范围：定向式（水平/垂直）65度圆锥

（2）2D摄像头

数量：1个

感光元件类型：CMOS

默认速度：30帧/秒

信噪比：39dB

工作温度：-20~70℃

动态范围：56dB

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

输出格式：MJPG/YUY2(默认MJPG)

像素：200万

接口类型：USB2.0

（3）3D摄像头

数量：1个

深度范围（米）：0.6m-6m

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

彩色图分辨率：1280x960@7FPS，640x480@30FPS，320x240@30FPS

精度：3mm@1m

深度FOV：H58.4° V45.5°

彩色FOV：H62.7° V49°

延迟（毫秒）：30ms-45ms

数据传输：USB2.0或以上

供电方式：USB

（4）电池

数量：1个

电压：24V

容量：30AH

电池类型：锂电池

（5）光电传感器

数量：≥1个

检测方式：反射式，正面检测

连接方式：导线引出型

检测距离：10mm~4000mm

感应角度：30-40°圆锥角

可检测物体：Φ1mm以上透明/非透明物体

（6）激光雷达

尺寸：≤63mm*63mm*93.5mm

重量：≤550g

测量半径：8m

采样频率：15Hz

角度分辨率：0.33°

（7）IMU模块

通信方式：串口输出

横滚角、俯仰角静态误差：0.8°

横滚角、俯仰角动态误差：2.5°

（8）急停按钮

数量：≥1个

（9）触摸屏

屏幕类型：LCD

数量：1个

屏幕尺寸：≥10英寸

分辨率：1920x1080@60HZ

屏幕连接方式：HDMI

（10）扬声器

数量：≥1个

声道：2.0

（11）麦克风

硅麦数量：≥6个

频响范围：100HZ-16KHZ

灵敏度：-38dBV/Pa

信噪比：65dB

工作电流：300mA

接口类型：USB2.0

（12）物联网模块

数据服务：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))

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

数据连接：Max 10Mbps(DL)/ Max 5Mbps(UL)

接口：USB

功耗：2W（max）

（13）磁导航模块

供电电压范围：DC 9~36V

最大消耗电流：55 mA

检测灵敏度：0.5 mT

通信接口：RS-485\CAN

检测通道：16通道

检测极性：N极

检测有效距离：5~50 mm

使用温度范围：-20~+80 ℃

响应速度：1 ms

（14）自动回充模块

充电电压：24V

信号显示：回充模块内，红灯正在充电，绿灯已充满或未充电

（15）驱动器

控制方式：SVPWM 调制，闭环矢量控制

速度控制精度：±1rpm

电子齿轮：(1～9999)/(1～9999)

位置控制精度：±1pulse

制动方式：全新的再生能耗制动方式

过载能力：按实际最大电流计算过载倍数，过载持续15s

数字量输入：8 路光耦隔离输入

数字量输出：4 路光耦隔离输出，OC 输出接法

模拟量输入：2 路：-10V ～ +10V，运算放大器输入缓冲接口，电气不隔离

编码器输入：支持光电式、磁式等增量编码器

脉冲输入：单脉冲正负逻辑、双脉冲正负逻辑和正交脉冲正负逻辑六种输入方式

通讯总线：DS232、DS485、CAN

通讯协议：Modbus、Canopen

4.机器人控制系统软件

(1)底盘系统控制软件具有移动坐标控制及路径规划功能，能够自动导航到目标位置。

(2)具有SLAM功能，能够完成地图的重建，导航避障并且能够自动导航到目标位置。

(3)具有读取超声波传感器、激光雷达传感器、防跌落、2D相机和3D相机等传感器数据功能。

(4)物体识别功能：可通过与机械臂组合，通过机械臂摄像头对识别物体，并可通过机械臂抓取物体。

(5)底盘控制：可通过配套键盘手动控制机器人底盘运动

(6)具有语音唤醒功能，能通过语音唤醒机器人。

(7)具有语音识别功能，能识别语音输入，并显示识别结果。

(8)具有语音合成功能，能合成自定义文本的语音音频，并播放。

(9)具有语音控制机械臂抓取物体功能，通过与机械臂结合，及提供的程序范例，可实现通过语音输入，控制机械臂2D相机完成物体识别，控制机械臂完成物体抓取的功能。

(10)具有自主搬运物体功能。通过与相关功能模块的结合，可实现语音输入，离线命令词识别，机器人能自动完成路径规划、导航避障、物体识别、机械臂控制等。

5.机器人电气设计及验证系统

(1)系统支持对移动机器人电气系统进行设计、验证，支持检查机器人电气系统设计缺陷。

(2)系统包含完整的元器件库，支持自定义元器件，包含≥36,000个组件的数据库。

(3)直观的分析。

(4)系统具有直观设计验证功能，可在设计过程中更及时优化设计的性能，并在减少原型迭代次数的情况下确保电路满足技术要求。系统包含≥20种直观测量仪器以便将性能视觉化。支持在机器人编程软件中不断扩展自定义仿真分析库，用户可以视觉化特定领域的设计。

(5)快速设计功能。

(6)系统支持将移动机器人电气设计图转换为PCB，具有完整的电子表格查看功能保证有效的设计迭代管理。

2 智能消毒模块一、智能消毒模块总体要求

智能消毒模块能精准高效地消灭病菌，迅速降低病菌密度，确保消毒过程的高效性。同时，它能识别并专注于需要消毒的区域，避免对其他不需消毒的区域造成损害或污染，实现精准的消毒操作。为确保安全性，智能消毒模块具备安全性能，能保证操作人员的安全，避免因操作不当或设备故障导致的意外伤害。

二、智能消毒模块主要设备技术参数

▲(1)超声波加湿≥3核，雾化出口≥3个；提供满足此功能的实物照片；

(2)支持使用的消毒液：过氧化氢、次氯酸等（消毒液需另购）；

(3)具有拆卸式ROS-WH控制接口,能实现信号、电源等模块化传输；

(4)采用模块化设计，和通用服务机器人能组合成完整的消毒机器人；

(5)噪声不高于40dB,内置DC-12V风扇；

(6）结合通用服务机器人，可实现语音控制自动导航消毒；

▲(7)具有防干烧功能；提供满足此功能的实物照片；

(8)可通过自检程序对消毒机器人的硬件状态进行检测。

3 智能导览/巡检/配送三合一模块一、智能导览/巡检/配送三合一模块总体要求

智能导览/巡检/配送三合一模块具备多场景适配能力，能根据需求实现导览、巡检、配送功能。三合一模块与通用服务机器人结合后，针对巡检功能，三合一模块能自动规划巡检路径，根据机器人当前位置和巡检点的位置，设计最合理的巡检路线，提高巡检效率，并能通过预设的程序或指令，自动执行巡检动作，记录巡检过程；针对导览功能，可概括为精准定位、实时更新、多元化信息、个性化推荐、易用性、数据分析、节能环保、安全可靠、适应性强以及可扩展性；针对配送功能，能根据订单需求和配送规则完成智能路径规划和优化，以提升配送效率。

二、智能配送模块主要设备技术参数

(1)≥800W像素高清摄像头，根据部署的训练模型能实现目标检测的功能，并传给服务端实现实时检测；

(2)高清广角摄像头，能识别障碍物，并根据训练的模型实现目标检测的功能，并传给服务端实现实时检测；

(3)头部预留通用服务机器人触摸屏安装位置，结合通用服务机器人底盘触摸屏，具有机器人人机交互界面，可提供人机交互功能，空闲时显示动态的拟态化脸部表情；

(4)具有拆卸式ROS-WH控制接口, 能实现信号、电源等模块化传输；

▲(5)采用模块化设计，和通用服务机器人能组合成完整的智能巡检服务机器人、智能导览服务机器人、智能配送服务机器人；提供满足此功能的实物照片；

(6)具有模块化可拆卸式围挡，能根据场景需求组装成开放式货舱的送餐服务机器人，或封闭式货舱的配送服务机器人，配送服务机器人可通过调用功能接口方式，实现人机交互控制仓门开关；提供包含此功能的系统界面截图；

(7)结合通用服务机器人，可实现巡检、导览、配送功能；

(8)可通过自检程序对机器人的硬件状态进行检测。

4 智能分拣模块一、智能分拣模块总体要求

智能分拣模块具备高准确性的分拣能力，能够准确地将货物分拣到指定的位置，减少分拣错误和误差。同时，智能分拣模块能适应多种分拣场景需求，包括不同种类的货物、不同的分拣方式、不同的包装形态等，以实现灵活的分拣作业。

二、智能分拣模块主要设备技术参数

(1)供电电压12V；

(2)负载650g；

(3)4相步进电机；

(4)三路步进电机驱动板;

(5) 64位的四核处理器;

(6)串口通信;

(7)5V吸泵模块;

(8)USB广角摄像头;

(9)具有拆卸式ROS-WH控制接口,能实现信号、电源等模块化传输；

▲(10)采用模块化设计，和通用服务机器人能组合成分拣服务机器人；提供满足此功能的实物照片；

(11)可通过自检程序对分拣机器人的硬件状态进行检测。

5 智能物联网模块一、智能物联网模块总体要求

智能物联网模块具备高准确性和快速响应的能力，能够准确地识别不同的命令并即刻执行，待机时间长。同时，智能物联网模块能够快捷地添加或删减物联网设备。根据不同的场景需求及展示需求，完成场景设备部署，以实现灵活的配置需求。

二、智能灯光系统

(1)MCU性能不低于STM32F103C8T6；

(2)支持通用串行总线、CAN，不少于7个定时器，不少于2个ADC，不少于1路ADC, 不少于1路PWM接口；

(3)电源：12V；

(4)发光温度不高于40摄氏度,重量不大于0.4kg；

▲(5)采用MQTT网络通信协议，支持服务器端订阅信息；提供满足此功能的截图证明；

(6)提供TCPROS/UDPROS控制接口，通过接口即可获取所有设备的数据信息；

三、智能门铃系统

(1)不低于32位ARM核心的带64K字节闪存的微控制器；

(2)支持通用串行总线、CAN，不少于7个定时器，不少于2个ADC，不少于9个通信接口；

(3)支持定制WIFI、LORA、NB-IOT等常用的物联网通信协议；

(4)内置集成放大电路驱动有源蜂鸣器、ESP8266 WI-FI模组，通信频段2.4GHz、支持WPA/WPA2模式。

(5)内置Tensilica L106超低功耗32位微型MCU，MCU支持TCP、UDP、HTTP、FTP网络通信协议。

(6)提供TCPROS/UDPROS控制接口，通过接口即可获取所有设备的数据信息；

(7)待机功率不高于1.0mw;

(8)平均工作电流位:80mA。

四、智能窗帘系统

(1)不低于32位ARM核心的带64K字节闪存的微控制器；

(2)支持通用串行总线、CAN，不少于7个定时器，不少于2个ADC，不少于9个通信接口；

(3)支持定制WIFI、LORA、NB-IOT等常用的物联网通信协议；

(4)驱动电压:4.8-7v,4.8V,转速大于44圈/分。

(5)集成ACS712电流检测芯片，1.2毫欧内部电阻，总输出误差为1.5%。

▲(6)提供MQTT网络通信协议和TCPROS/UDPROS控制接口，通过接口即可获取所有设备的数据信息；提供满足此功能的截图证明；

▲(7)支持PWM宽度脉冲调制输的模拟控制方式，可变速位置型舵机；提供满足此功能的截图证明；

五、智能闸门系统

(1)不低于32位ARM核心的带64K字节闪存的微控制器；

(2)支持通用串行总线、CAN，不少于7个定时器，不少于2个ADC，不少于9个通信接口；

(3)支持定制WIFI、LORA、NB-IOT等常用的物联网通信协议；

(4)驱动电压:4.8-7v,4.8V,转速大于44圈/分。

(5)集成ACS712电流检测芯片，1.2毫欧内部电阻，总输出误差为1.5%。

(6)提供MQTT网络通信协议和TCPROS/UDPROS控制接口，通过接口即可获取所有设备的数据信息；

(7)支持PWM宽度脉冲调制输的模拟控制方式，可变速驱动舵机。

6 智能编程设备智能编程设备主要提供给实训完成编程任务，远程调试设备等。

(1)可视化终端：不低于21.5寸；

(2)中央处理器：Intel i5或同等以上处理器；

(3)内存不低于16G 三代双倍速率的SDRAM、时钟频率不低于1066MHz、数据传输带宽不低于8.5GB/s、电压不高于1.5V；

(4)硬盘：≥256GB可用空间；

(5)系统为Ubuntu 64位版本，能流畅使用相关工程软件。

(6)主要用于编程任务的实现，以及机器人软件的使用。

7 工具套装

(1)掌上万用表；

(2)内六角扳手套装；

(3)活动扳手；

(4)斜口钳；

(5)十字、一字螺丝批；

(6)备用螺丝；

(7)物联网模块备用电池；

(8)物联网模块电源适配器；

(9)排插。

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