采购项目名称：教学机器人套装
采购项目编号：清设比选20231831号
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采购单位：清华大学
物资名称：模块化机器人
采购数量：2
计量单位：台
技术参数及配置要求：一、硬件部分
1、包装箱
提供定制仪器包装箱，尺寸（长宽高）：不小于650mm*460mm*400mm；包装箱采用分离式三层设计。
2、★结构件
提供不少于24种97个结构零件，结构件上预留了标准安装孔，采用国标标准件连接、用户可自行安装和设计相关结构件；零件以5052铝合金和Q235碳钢材质为主，具体包括4孔螺纹板、底盘-底板、底盘-三角板、底盘-圆形板、底盘-隔板、底盘-隔板圆形板、舵机-支架、舵机-旋转支架、旋转支架、平板-支架、相机-支架、机械臂-手掌、L型-支架、转轴模块。
3、电机模块
提供电机模块*4；内置电机：12V直流有刷电机；电机模块可安装麦克纳姆轮、全向轮、橡胶轮等轮子，可配合结构件组装2轮差速底盘、3轮全向底盘、4轮全向底盘等底盘形态。
4、轮子
提供金属麦克纳姆轮*4，提供全向轮*2，金属轮毂；提供橡胶轮*2；提供减震万向轮*2。
5、数字舵机
提供10个总线式机器人数字舵机，数字舵机配套主舵盘、辅舵盘和法兰轴承。
6、云台模块
云台可进行水平旋转和垂直旋转，旋转角度270°。
7、柔性机械爪模块
柔性机械爪可进行0~90度开关闭合，抓取重量不低于500g，机械爪控制舵机支持串联。
8、射击装置
射击装置主体材质：碳纤、ABS材质；发射物：圆柱形金属柱，安全系数高；发射物储弹量：不少于10发；射击方式：舵机蓄力击打发射物；射击装置和机器人控制一体化，射击装置直连机器人嵌入式控制器。
9、电源系统
电池：锂电池，电池容量不低于12.6V，10000mAh，配备专用充电器。
10、★传感器系统
a)激光雷达：检测距离不低于25米、360度测量范围，测量距离精度±3cm(0-6m)；
b)高帧率相机：1080P分辨率；彩色全局曝光，饱和度、曝光值、对比度等参数可调；最大帧率120fps；
c)IMU模块：九轴IMU模块(三轴陀螺仪+三轴加速度+三轴磁场)，串口波特率921600；
d)超声TOF测距传感器*4：集成超声波和TOF测距传感器，超声测距范围40~4000mm；
e)碰撞传感器：工作电压3.3V、通讯接口PH2.0、可返回高低电平；
f)提供传感器接口板一个，具有4路碰撞传感器接口、12路ADC传感器接口；
11、★嵌入式控制器
嵌入式控制器通过串口与系统级控制器通讯，配置了液晶显示屏，按键等，方便用户快速调试程序；配置丰富的传感器接口，可将超声TOF等传感器连接在控制器上；配置机器人数字舵机接口，可直接驱动多个数字舵机；配置电机接口，可驱动多路电机；嵌入式控制器通电后，可以为多种外设供电，具体参数：CPU运行频率：不低于200MHz；CPU内核：ARM Cortex-M4；RAM：不低于256KB；ROM：不低于512KB；配置1.3寸显示屏；配置5路按键；4个舵机接口；1个12V供电Type-C接口，可用于系统主机供电；4个485电机接口；2个单总线传感器接口；1个Micro USB接口；2个USB 5V供电接口；嵌入式控制器供电电压12V。
12、★系统级控制器
系统机控制器装有Linux操作系统，已配置ROS机器人系统，可直连相机进行图像处理，可进行多种人工智能视觉应用开发、ROS机器人功能开发。具体参数如下：CPU：不低于四核，主频2Ghz；GPU：最大动态频率750MHz；内存：不低于8G；硬盘：不低于256G；无线接口：双频WIFI，蓝牙4.2（867Mbps）；其他通信接口：USB3.0*2，有线网口，HDMI接口，Type-C接口，3.5mm音频接口，TF卡槽；配置散热风扇。
13、★硬件调试器
硬件调试器可对单个舵机进行调试控制、ID修改、参数查看；可对电机进行调试、参数查看。可直连传感器对传感器数据进行信息查看；可以连接嵌入式控制器，对机器人底盘进行运动测试，保障机器人良好的运行状态，具体参数如下：CPU内核：ARM Cortex-M4；CPU最大主频：200MHz；RAM总容量：192KB；EROM容量：512KB；内置12V、1700mAh电池；内置2.4寸，240*320分辨率显示屏，可将调试结果直接显示在屏幕上。
16、其他配件
无线键鼠套装1套；配置13.3寸1080P高清显示屏1套；配置电子计数标靶1套。
二、软件部分
1、软件功能
a)★基于ubuntu 18.04 版本，ros-melodic机器人操作系统编程语言，支持不少于三种开发语言，其中必须包含Python、C、C++；
b)★提供机器人调试软件，通过串口连接，可以将超声波、碰撞、里程计等传感器信息显示在图形界面上，在软件内可以通过鼠标操作控制两轮底盘、三轮底盘、四轮底盘前后左右、停止等基本运动；
c)★基于人工势场法的自主导航避障算法、基于OpenCV的机器人视觉巡线、基于AI视觉的口罩识别；
d)配置远程桌面访问软件，能自动搜索局域网中的主机，可以通过本软件在PC端直接远程操作系统级控制器；
e)总线式电机驱动控制、总线式数字舵机控制；
f)★基于Gmapping、cartographter的SLAM建图以及move_base、amcl、dijkstra 、A* 、dwa、teb的导航定位避障算法,支持三轮全向底盘、四轮全向底盘、两轮差速底盘形态;
g)基于OpenCV颜色形状识别、人脸识别；基于openvino表情识别、人体姿态识别；基于KCF的目标跟踪；
2、提供产品配套开发代码，须支持以下功能
a)上位机调试软件，通过本软件可以快速的实现对机器人功能调试，在软件内可以通过鼠标操作，控制底盘前后左右、停止等运动，并可调试射击装置；
b)三轮全向底盘+射击模块机器人构型综合项目，在封闭场地内，并通过slam导航，利用视觉寻找特定的标靶，完成标靶的射击；
c)两轮差速底盘+单臂机器人构型综合项目，机器人从起点出发，通过视觉自主搜寻并抓取货物，导航避障至目标点进行货物放置；
d)四轮全向底盘+双臂机器人构型综合项目，机器人从起点出发，通过视觉自主搜寻并抓取货物，导航避障至目标点进行货物放置；
e)人脸检测与人体姿态识别，基于openvino优化后的模型，快速实现实时的人脸检测和人体姿态识别；
f)激光slam建图，基于激光雷达结合里程计数据通过Gmapping算法构建室内2d栅格地图；
g)室内导航避障，采用acml定位结合move-base路径规划实现机器人自主导航避障；
h)颜色形状识别，基于OpenCV对当前画面进行轮廓提取、形状检测、面积判断、颜色提取与判断实现了对颜色物块的识别和跟踪；
三、配套资源
1、提供完整的硬件接口协议、技术参数等便于二次开发。教师和学生还可以利用结构上预留的大量标准接口，可以使用各种设备设计加工新的结构件，实现结构的自由扩展，完成新的功能，开展科研或者产品设计。具体清单如下：
a)ROS下全部示范功能的源代码；
b)提供嵌入控制器Keil环境下的函数库、工程模板，提供控制电机、舵机的通讯协议文档，用户可自行开发嵌入式程序；
c)★提供两轮差速底盘+单臂、三轮全向底盘+单臂、三轮全向底盘+射击、四轮全向底盘+双臂、六轴机械臂等机器人构型的搭建指导书，以图片为主，浅显易懂。
d)★提供三轮全向移动底盘、四轮全向移动底盘、两轮差速移动底盘的控制协议；
e)射击装置结构的三维模型图纸；
f)★提供配套实验指导书，包含ROS基本功能、机器人运动控制、激光雷达驱动与滤波、轮式里程计与坐标变换、激光SLAM之Gmapping、激光SLAM之Cartographer、激光SLAM之Navigation自主导航、目标跟踪、图像处理、综合实训等内容，实验指导书不小于400页。（提供电子版实验实验指导书）；
2、机器人仿真软件
基于ROS架构，支持ROS开发，具备地面服务机器人、无人机的仿真功能，可以在本软件内进行机器人操作系统、Slam算法、自主导航与定位、机器视觉算法等功能的开发，并移植到机器人上。
四、★大赛支持
符合中国高校智能机器人创意大赛-主题三-统一部件组轮式自主格斗B和主题一-模块化产品搭建组、中国智能机器人格斗及竞技大赛-统一部件组轮式自主格斗B等赛项的参赛要求。提供本产品可参加上述赛事的承诺书，以上文件需加盖制造厂商公章承诺其真实性。
物资名称：小型服务机器人
采购数量：2
计量单位：台
技术参数及配置要求：一款具有全向移动能力和双机械臂的小型服务机器人平台，该平台具备STM32单片机、Arduino、树莓派三种层次的硬件，涵盖C、C++、Arduino、Python开发环境，满足大学生课内外开展机器人和人工智能技术的学习、竞赛及研究。
一、硬件部分
1、包装箱
提供定制仪器包装箱，长宽高尺寸不大于435*400*365mm，采用拉杆式拖动设计，内村有泡棉方便后续储存和运输
2、★整机规格
机器人尺寸：不小于370*320*320mm；整体骨架使用Q235碳素钢钣金件和铝合金，搭配ABS外壳，兼具稳定性及观赏性；机器人重量：不低于3.2kg；最高速度：不低于2m/s；整机自由度：不低于13个自由度，必须包括底盘3个自由度，双臂8个自由度，肩部2个自由度；模块化设计：双机械臂可快速拆卸，便于维护保养。机器人本体也可以从腰部快速拆卸为半人形机身和底盘，底盘可作为二次开发全向移动平台；机器人关节采用总线式数字舵机，舵机需具备机械离合器+堵转限流双保护，通电后，可以外力干扰掰动各关节不损害舵机；机械臂具备武器识别接口和霍尔、加速度计传感器，机械臂末端可直接安装刀、剑、锤三种武器进行格斗（非通过胶粘、扎/绑带等方式固定）。
3、★战损系统
机器人具备非破坏性战损系统，将机器人的真实格斗与虚拟损害实时连接，利用多传感器混合算法识别武器打击不同的位置与打击力度，可识别的有效打击位置不少于10处，其中前胸不少于4处，后背不少于4处，手臂不少于2处。
4、动力系统
机器人须使用三轮驱动全向移动的运动方式；须具备航向锁定运动方式，当机器人受外力作用改变方向，机器人能自动纠正程序设定方向；机器人配备塑料加橡胶全向轮，直径不小于37mm。
5、电源系统
机器人动力由电池提供，电池容量不低于11.1V、1800mAh；配备专用充电器。
6、传感器模块
至少配置九种共计二十三个传感器，便于多传感器融合教学及研究。包含：视觉传感器、霍尔传感器、六轴姿态传感器、超声传感器、颜色传感器、碰撞传感器、温度传感器、角度传感器、声音传感器。
7、★体感控制套装
配套姿态模块6个，6个姿态模块分别用2.4G RF无线传输方式连接到接收器。姿态模块集成了三轴加速度计、三轴陀螺仪以及一款低功耗微处理器；提供姿态模块接收器1个：具备USB接口，同时具备2.4G RF无线可接收6个姿态模块的数据；提供姿态模块专用充电器一套。
8、控制系统及扩展性
机器人使用至少三种控制平台：
1）一个STM32控制器： 32-bit，主频84 Mhz；2）一个开源控制器：不低于8bit，主频16 Mhz，控制器上接口丰富，可同时将多个本产品配套的多个传感器同时插在控制器上并顺利运行。3）一个人工智能控制器：CPU：64位处理器，4核，图像处理器主频不低于1.2GHz；GPU：主频不低于400MHz；控制器ROM：32GB；控制器内置Linux系统，支持python、C、C++等语言编程；4）机器人有三种连接方式，USB连接、PC端WIFI连接，安卓app连接，支持体感模块控制。
二、软件部分
1、★提供图形化编程软件和Arduino IDE库文件，满足不同基础的用户需求。
2、提供动作编辑器软件，可配置3种武器和无武器模式下的动作编辑，支持无线通讯。
3、提供手机APP软件，可通过机器人AP模式或局域网模式连接机器人，实现手机控制机器人运动，并做出设定动作，同时支持战斗模式；支持远程固件升级以及机器人调试，支持APP版本远程升级；
4、配置远程桌面访问软件，采用了NX远程连接技术，能自动搜索局域网中的主机，无需设置，安装也简单，可以通过本软件在PC端直接远程操作人工智能控制器；
5、★提供基于体感模块控制机器人的demo及源码，支持体感模式和技能模式。
6、提供机器人配套的python开发源代码，必须支持以下功能：（投标现场提供演示视频）
人脸识别 、情绪识别、机器士兵、手势识别、二维码识别、基于卷积神经网络Tensorflower的自动驾驶。
7、提供机器人体感控制演示：通过可穿戴式体感设备控制机器人底盘进行全向移动和双四自由度机械臂的运动。（投标现场提供演示视频）
三、配套资源
1、提供产品使用指导书一份，包含产品概述、产品各部件介绍、机器人使用操作、Python趣味案例、注意事项、日常维护和保养、故障排查等内容；
2、提供本产品基于Arduino IDE功能函数文档一份；包含机器人控制函数解析、机器人拓展传感器函数解析等内容；
3、提供依托本产品录制的视频教程一套，包含开箱介绍、产品介绍、手机APP使用教程、机器人动作编辑器教程、图形化编程软件使用教程、树莓派背包使用教程等；
4、提供依托本产品录制的案例视频教程一套，包含情绪识别机器人、迎宾机器人、语音控制机器人、早教机器人等案例，内容包括硬件安装、软件配置、启动说明、演示等；
5、提供实验范例的全部python源程序，便于教学使用；
6、具备良好的二次开发能力，用户可以自行设计部件和现有的机器人相结合，实现不同的场景功能，提供以下作品的演示视频：（投标现场提供演示视频）
物流搬运机器人、多机编队、舞蹈机器人。
7、提供依托本产品开发的《Python机器人视觉与人工智能编程》实验指导书一套，配套搭建指导、程序源码、竞赛规则等。内容如下（投标现场提供电子版实验实验指导书）：
1）系统镜像的安装2）操作继承及机器人运动测试3）Opencv安装及读取摄像头图像4）图像基本操作5）形状提取6）人脸识别7）二维码识别8）手势识别9）语音识别10）人脸表情识别 11）Camshift目标跟踪12）光流法目标跟踪13）KCF+Kalman目标跟踪14）MLP多层感知器 15）Tensorflow物体识别
8、机器人仿真软件
基于ROS架构，支持ROS开发，具备地面服务机器人、无人机的仿真功能，可以在本软件内进行机器人操作系统、Slam算法、自主导航与定位、机器视觉算法等功能的开发，并移植到机器人上。
四、★竞赛支持
符合中国机器人大赛武术擂台赛、中国高校智能机器人创意大赛主题三视觉对抗和仿人格斗、中国智能机器人格斗及竞技大赛视觉对抗和仿人体感格斗等赛项的参赛要求，并提供本产品参加上述比赛的搭建调试指南，赛项规则、赛程赛制培训讲解视频等。
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