沈阳工业大学特种电机与智慧能源实验中心设备采购项目（16）招标公告

伺服电机多目标协同控制研发平台以分层验证、逐步升级为核心，采购精密直线电机、倒立摆、XYZ型直线电机龙门、协作多自由度手臂四类设备构建完整研发体系：其中精密直线电机与倒立摆作为前端单轴精度验证单元，分别验证单轴跟踪精度与动态响应能力，为后续环节提供基础数据；XYZ型直线电机龙门作为中端过渡设备，跟踪复杂轮廓轨迹实现三轴联动以验证轮廓加工精度；协作多自由度手臂作为后端复杂协同载体，通过运动学算法控制多轴联动。最终构建伺服电机多目标协同控制研发平台，具体设备列表如下：

采购设备的具体技术要求如下：

设备名称：1-1 XYZ型直线电机龙门

1、规格

（1）负载：≥3kg；

▲（2）工作范围：X轴≥400mm，Y轴≥400mm，Z轴≥100mm；

（3）自重：450kg-700kg；

▲（4）自由度：≥3轴；

（5）额定寿命：≥80000h；

（6）供电电源：220V  AC。

2、性能

（1）平均功耗：≤3kW；

▲（2）运动精度：≤0.002mm；

▲（3）最大运行速度：XY轴≥1200mm/s，Z轴≥1000mm/s；

▲（4）最大加速度：XY轴≥1.5G，Z轴≥1G；

（5）编码器分辨率：≤0.05μm；

▲（6）重复定位精度：-1μm 至+1μm（包括-1μm和+1μm）；

（7）直线度：≤3μm/100mm；平面度：≥5μm/㎡；垂直度：-10arcsec 至+10arcsec（包括-10arcsec和+10arcsec）。

3、控制系统

▲（1）运动控制：采用工控机式的运动控制器；

★（2）运动控制器底层算法代码开源：全开源（提供源代码截图需要加盖投标人公章）；

★（3）是否支持二次开发：支持；

▲（4）视觉系统是否可以选配：支持。

4、电气系统要求

（1）供电：单相220V  50/60Hz；

★（2）伺服驱动器类型：EtherCat通讯控制；

▲（3）工控机配置：CPU≥6核6线程，基础频率≥3.0GHz，最大睿频≥4.4GHz，≥9MB三级缓存；核显：具有集成核显，基础频率≥350MHz，动态频率≥1.1GHz，支持≥4K@60Hz输出：≥8G内存，≥128G 固态硬盘，≥4千兆网口，带wifi；

（4）电控保护功能：需要配备过载保护、过流保护及接地保护；

（5）显示器：≥21寸显示器；

★（6）运动控制器系统：采用开源的Linux系统；

（7）需要具有软限位及硬限位功能。

设备名称：1-2协作多自由度手臂

1、规格

▲（1）机器人负载：≥7kg；

▲（2）工作半径：≥1125mm；

（3）机器人自重：≤30kg；

▲（4）关节自由度：≥7轴；

（5）额定寿命：≥80000h；

（6）供电电源：220V  AC；

▲（7）编程：拖动示教，图形化界面；

▲（8）实验平台尺寸：长≤800mm，宽≤800mm；

▲（9）实验平台材质：方通焊接+钣金+16mm以上镀铬厚度平面大板。

2、性能

（1）功耗：≤4kW；

▲（2）安全：≥21项可调安全功能；

（3）协作机器人认证：通过CR认证（提供认证证书截图需要加盖投标人公章）；

▲（4）力测量分辨率：≤0.1N；

▲（5）力控相对精度：≤0.5N；

（6）笛卡尔刚度可调范围：0-3000N/m；

（7）工作温度范围：0-40℃/20-80% RH（无冷凝）。

3、运动

▲（1）重复定位精度：-0.03mm 至+0.03mm（包括-0.03mm和+0.03mm）；

（2）运动参数

轴  运动范围  最大速度    

A1  ±170°   90°/s      

A2  ±120°   90°/s      

A3  ±170°   90°/s      

A4  ±120°   120°/s      

A5  ±170°   120°/s      

A6  ±120°   120°/s  

A7  ±360°   120°/s

（3）工具段最大速度：≤2.5m/s。

4、特点  

（1）IP防护等级：IP54；ISO洁净室等级：≥5；

（2）噪声：≤70dB（A）；

（3）机器人安装：任意角度；

（4）工具端I/O端口：≥2路数字输入，≥2路数字输出；工具通讯接口：RS485；工具连接器类型：M8工具I/O电源：24V 1A；

▲（5）各关节配置力扭矩传感器。

5、控制系统

▲（1）控制柜：本体集成控制器；

（2）人机交互设备：笔记本/PAD/示教器/拖动交互面板；

（3）安全设备：手持使能≥1路/手持急停≥1路；

（4）底座IO端口：≥4路数字输入，≥4路数字输出，≥4路安全输入底座通讯接口：≥2路 Ethernet；

（5）底座输出电源 ：24V 1.5A；

（6）拖动示教功能：拖动方式：笛卡尔空间/轴空间；示教方式：点位/连续轨迹；

▲（7）高动态力控：笛卡尔空间/轴空间阻抗控制；力控搜索运动规划；

（8）通讯协议：至少包含TCP/IP 100Mbit，Modbus TCP，Profinet ,Modbus TCP & EtherNet/IP Adapter，CC-Link，CC-Link IE Field Basic；

★（9）外部控制接口：支持高动态外部控制；底层力/位置控制接口；机器人模型库及API

（10）协同操作：拖动示教、安全适应的受监控停止、功率与力过载限制；

★（11）支持二次开发SDK。

6、视觉配套

（1）具有不少于颜色算法、形状算法、轮空算法等3种视觉算子；具有深度学习算法；

（2）具有机器人视觉引导软件；软件内置轨迹规划算法。

7、功能

★（1）通过视觉定位及分类，可以控制机器人抓取对应产品放置到对应区域；

（2）视觉分类算法包含颜色算法、形状算法等常用算法。

设备名称：1-3精密直线电机

1、直线电机▲（1）运动精度：≤0.002mm；

▲（2）最大运行速度：≥1200mm/s；

★（3）最大加速度：≥1.5G；

▲（4）编码器分辨率：≤0.1μm；

★（5）重复定位精度：-1μm 至+1μm（包括-1μm和+1μm）；

▲（6）有效行程：≥400mm；

▲（7）有效负载：≥10Kg。

2、底座平台

★（1）钢结构及钣金平台；

▲（2）底座大板：≥16mm厚镀硬铬板；

★（3）底座长宽高（不含单轴高度）：长≤800mm，宽≤800mm，高≤800mm；

（4）底座带脚杯及轮子，方便搬运。

3、电控

（1）电控箱在底座内部；

（2）输入电压：220V,50/60Hz；

★（3）运动控制：采用工控机式的运动控制器，提供控制器底层算法源代码( 提供源代码截图，需要加盖投标人公章）；

★（4）可以进行二次开发；

▲（5）伺服驱动器：采用ethercat通讯式伺服；

★（6）运动控制器系统：采用开源的Linux系统；

▲（7）工控机配置：CPU≥6核6线程，基础频率≥3.0GHz，最大睿频≥4.4GHz，≥9MB三级缓存；核显：具有集成核显，基础频率≥350MHz，动态频率≥1.1GHz，支持≥4K@60Hz输出, ≥8G内存, ≥128G固态硬盘，≥4千兆网口，带wifi；

（8）电控保护功能：需要配备过载保护、过流保护及接地保护；

（9）显示器：≥21寸显示器；

（10）需要具有软限位及硬限位功能。

设备名称：1-4 倒立摆

1、直线电机▲（1）电机行程：≥300mm；

▲（2）电机分辨率：≥1um；

▲（3）最大速度：≥1.5m/s；

（4）最大加速度：≥15m/s2；

（5）连续推力：≥50N；峰值推力：≥250N；连续电流：≥3.8A；峰值电流：≥16.7A；角度分辨率：≥0.036°。

2.摆杆

（1）长度：≥454mm；重量：≤144g；

（2）底座重量：≥0.4kg；底座高度：≥25mm。

3.角度编码器

（1）分辨率：≥2500线；

（2）倍频系数：≥4倍频。

4、控制系统

（1）采用箱体结构，控制箱体尺寸：长≤410mm，宽≤360mm，高≤145mm；控制箱体上侧盖板使用透明亚克力板，能直观看到控制系统的硬件电路结构；（提供控制系统实物图片，需要加盖投标人公章）；

（2）为了便于教学和维护，硬件电路需采用模块化结构，各模块化结构相互独立；

★（3）除底板外，其余硬件电路板使用插针方式安装在底板上，方便安装与拆卸。（提供控制系统实物图片，要求可以清晰看到与底板接插接口，需要加盖投标人公章）；

▲（4）主控芯片采用TI TMS320F28069 及以上型号；

（5）具有上电顺序管理功能，具有可恢复的10A过流保护功能；

▲（6）控制板处理器芯片采用 TI TMS320F28335 及以上型号。控制板引出不少于120引脚的硬件接口至底板；

（7）eQEP接口：≥2组差分输入，≥32位分辨率；SCI接口：≥1组；CAN接口：≥1组；JTAG 接口：≥1组；

（8）LED 指示灯：电源指示灯≥1个，程序运行指示灯≥1个；数码管显示：≥4位数码管，用于显示系统状态和故障状态；

（9）电源：≥5v输入，控制器内包含3.3V和1.8V的电源转换电路；

（10）采用开放式伺服驱动器，可通过≥6路PWM控制MOSFET三相全桥电路；驱动芯片采用TI TMS320F28069及以上型号；

（11）支持1路增量编码器、1路霍尔传感器位置采样；

（12）≥1路CAN和≥1路RS232通信接口；

（13）工作电压支持20V~60V 之间，额定电流5A，最大支持8A，具备硬件过流保护；驱动器至少能工作在位置环，速度环，电流环，加速度环4种模式下；

▲（14）具有过压、欠压、过流、过温保护；

（15）支持通过文件方式进行电机参数及运行参数的下载与上传；支持通过Bootloader或JTAG方式进行驱动器程序的下载或调试；

▲（16）支持上位机图形化调试，可进行运行模式切换；

（17）≥4路输出，≥16位精度，电压范围-10V到10V；≥1路AD输入，≥12位精度，电压范围-10V~10V；≥2路32位增量式编码器；≥1路485通信，≥1路CAN通信接口；≥1路4位拨码开关；至少5路LED灯；至少1路蜂鸣器。

5、人机交互软件要求

★（1）采用集成化设计，可直接在软件界面进行产品选择和实验选择（截图证明，需要加盖投标人公章）；

（2）能在同一屏幕显示至少4个波形窗口，支持窗口布局操作；支持至少任意8个Simulink程序中的变量的实时波形及文本显示，能实时保存及回显。支持运行状态及故障状态显示；支持至少任意8个Simulink程序中的变量的实时修改；支持显示变量名称及单位。

6、软件开发要求

为了方便教学和科研，必须采用先进的MBD开发方式，使用MATLAB/Simulink图形化进行开发，可自动生成C代码；运行于Windows操作系统之上，支持MATLAB/Simulink软件和软件工具箱；提供实时代码生成组件TI Target，集成于MATLAB/Simulink环境中，实现由MATLAB/Simulink模型自动生成TI DSP目标代码；提供IO模块库，集成于MATLAB/Simulink环境中，提供IO模块的配置；提供编码器模块库，至少支持2路编码器信号采集；提供PWM模块库，PWM 模块可独立工作也可工作在互补模式；提供ADC模块库，至少支持4路模拟信号采集，为12位精度；提供DAC模块库，至少支持4路模拟信号输出，范围在正负10V，精度为16位；提供通信模块包括：SCI通信模块，SPI通信模块，IIC通信模块，CAN通信模块。

▲7、支持实验内容（必须在同一平台上完成）

系统认知实验；系统基础试验；系统建模与稳定性分析实验；根轨迹法校正实验；PID 法校正实验；频域法校正实验；根轨迹法复合校正实验；PID 法复合校正实验；频域法复合校正实验；状态空间极点配置实验；线性二次型控制实验；BangBang 自起摆实验；神经网络控制实验；模糊控制实验。

★8、教科研资源包

（1）提供详细的产品介绍、使用说明书、实验指导书、实验例程源码、硬件原理图；

（2）自动控制方向（基于MATLAB/SIMULINK编程）：提供两轮智能平衡车基础外设使用以及自平衡控制相关程序；（投标文件中提供程序截图证明，需要加盖投标人公章）；

（3）串联机器人方向（基于 MATLAB/SIMULINK 编程）：提供三轴串联机械臂仿真，正运动学、逆运动学、零力拖动程序；

（4）移动机器人方向：提供两驱差速底盘仿真，底盘运动控制程序模型、2D导航功能包、视觉 SLAM 功能包，可实现室内建图、定位及导航功能；

（5）提供手机端教学资源，有控制与仿真、智能控制、移动底盘等课程，有不少于10期学者讲坛板块，有论文专利分享板块，有机器人爱好者社群板块。在学习中心可以查看累计学习课时、今日学习时长、连续学习天数等信息；（投标文件中提供功能截图，并能完整体现以上信息，需要加盖投标人公章）；

（6）提供倒立摆学习相关的网络教学资源，至少包含基于MBD在倒立摆的算法部署、倒立摆系统建模与仿真、基于神经网络和滑模在倒立摆上的应用案例、一阶并联旋转双倒立摆系统的EFCLQR双模态控制、两轮遥控小车倒立摆及其平衡控制方法等内容。