探索者 · 训练师
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机器人综合实训平台
智能底盘创新平台
应用机械臂创新平台
创新竞赛平台
减速机装配生产线

训练师模块化机器人综合实训平台（桌面级）IMUT-RTM4


多构型、多场景、全开源、机电一体化关节、机器人工作站、机器人数字孪生

方案概要    

      训练师模块化机器人综合实训平台（桌面级）IMUT-RTM4为满足开展机器人技术项目教学实践而设计的。实践内容涉及机器人机构学、机器人运动控制技术、传感器及检测技术、机器视觉、机器人建模与仿真、机器人操作系统等课程内容，可用于机器人专业、机电相关专业、智能制造专业、自动化专业、电子信息专业等根据课程需要开展专业课程实训、专业拓展实训。        

      该平台提供一套机器人模块，涵盖4种驱动模块（基于机电一体化柔性关节扩展，包含转动模块、直线运动模块、夹持器模块及气动执行器模块），6种构件模块，5种智能感知模块（陀螺仪、深度相机、红外对射管、扫码模块等）。

      通过这些模块组合，学生可以自己设计并组装典型机器人，包含4自由度关节串联机械臂，6自由度关节串联机械臂，4自由度连杆码垛机械臂，4自由度Scara机械臂，并联Delta机械臂，双臂机器人，二自由度云台等机器人。

      该平台提供一套场景模块，包含2个速度可调传动带，6个可拼装料盒，4个多孔位安装底板，通过这些场景模块学生可以自己布置出适用于机械臂应用的4种场景。

方案特点

        1.桌面级模块化机器人多场景式教学设计。       可开展基于机器人设计和机器人应用两个方向的实训项目，方案中的机器人形态与真实应用中的工业机器人有着成比例的结构尺寸与⼀致的软件系统。可同时支持3-4人小组/套进行。

      2.模块化设计，统一机械接口、CAN总线通信接口、硬件接口等。

      无需额外设计组件情况下支持并联、多自由度串联、Scara等项目设计，支持基于核心模块扩展设计。

      3.自研机器人三大核心模块，为设计者提供了一套稳定的机器人系统设计环境。

      自研行星减速机、自研伺服驱动器、自研PC级人工智能架构（基于NVIDIA Jetson系列设计）控制器，可系统或每个部分独立选择，满足机器人机械系统、驱动系统、控制系统、感知系统的设计需求。

      4.全开源至底层驱动，满足设计者不同层级的设计需求。

      提供机器人场景及功能应用、机器人本体算法、机器人驱动算法的应用实例及源码。


课程项目（可根据课程方向选择，包含机构设计、运动学控制、系统与仿真、智能控制四部分）


第一部分 机构设计部分（根据课程目标可选）

主题实验项目实验内容

典型模块驱动

实验1 转动模块控制无刷电机的驱动控制；

控制转动模块的速度；

控制转动模块的转动角度；

实验2 直线运动模块控制控制直线运动模块的速度；

控制直线运动模块运动位置；

实验3 驱动夹持器模块驱动双指手爪开合；
实验4 驱动气动执行器模块实现气动吸取物体；



典型应用级操作类机器人

实验5 连杆码垛关节机械臂机构设计组装一种连杆码垛关节机械臂；

了解机械臂自由度、运动空间等；

通过控制关节驱动机械臂；

实验6 六自由度码垛机械臂机构设计组装一种六自由度码垛机械臂；

通过控制关节驱动机械臂；

实验7 Scara机械臂机构设计组装一个Scara机械臂；

通过控制关节驱动机械臂;

实验8 Delta机械臂机构设计组装一个Delta机械臂；

实现Delta机械臂驱动；




机构扩展方案

扩展方案1 二自由度云台设计/组装一个二自由度云台，实现末端球面运动；
扩展方案2 导轨机器人直线导轨，机械臂；

设计/组装1种4自由度以上机械臂；

设计/组装1个导轨；

实现导轨机器人驱动控制；




设计案例

机械臂应用工作站设计设计一个典型的机器人应用场景；

实现机器人码垛功能；

根据场景要求确定机器人构型；

根据作业要求确定机器人参数；


第二部分 运动学控制（根据课程目标可选）

第三部分 系统与仿真（根据课程目标可选）

第四部分 智能控制综合项目（根据课程目标可选）

主题实验项目实验内容

机械臂运动学控制

实验1 典型6自由度机械臂运动学控制建立六自由度机械臂D-H矩阵；

逆解控制机械臂定点运动；

关节插补运动控制；

直线插补运动控制；

圆弧插补运动控制；

实验2 典型Scara机械臂运动学控制

建立4自由度SCARA机械臂D-H矩阵；

逆解控制机械臂定点运动；

关节插补运动控制；

直线插补运动控制；

圆弧插补运动控制；

实验3 典型Delta机械臂运动学控制逆解控制Delta机械臂定点运动；

定点搬运；

圆弧插补运动控制；

实验4 典型连杆码垛运动学控制逆解控制Delta机械臂定点运动；

定点搬运；

插补运动控制；


项目内容
机器人操作系统ROS基础Linux基础指令操作；

ROS文件系统；

ROS基本概念（话题、订阅、服务等）；

ROS工具（RQT、RVIZ、Gazebo等）；

ROS功能包创建及编译；

机器人仿真模型（URDF）制作URDF文件组成；

创建1个简化6轴机械臂的URDF文件；

基于Moveit-Gazebo的仿真实验（ROS）在Gazebo中搭建1个6轴机械臂的物理模型；

6轴机械臂运动学仿真控制；

搭建一个机械臂仿真应用场景；

基于Webots的仿真实验在Webots中搭建1个6轴机械臂物理模型；

6轴机械臂运动学仿真控制；

机械臂运动规划；

仿真-物理环境控制；

基于Matlab的仿真实验搭建一个6轴机械臂的运动学模型；

D-H矩阵建立；

运动学轨迹分析；


主题项目内容

综合项目

项目1 六轴机械臂体感控制方案-陀螺仪陀螺仪数据获取；

手持陀螺仪关节的姿态控制六轴机械臂动作；

项目2 基础视觉识别基于HSV颜色模型视觉颜色识别；

形状视觉识别；

标签码视觉识别；

项目3 六轴机械臂视觉追踪机械臂跟踪工件运动；
项目4 双臂视觉体感控制方案视觉识别手势，双臂根据手势状态变换；
项目5 工件AI检测分选方案基于深度学习检测工件，六轴机械臂分选；
项目6 机器人物联网控制方案PC端WiFi无线控制六轴机械臂；
项目7 机器人视觉分拣工作站（2套解决方案，一套基于ROS，一个使用Python）搭建仿真六轴机械臂视觉工作站；

搭建实物六轴机械臂视觉工作站；

仿真调试实现视觉分选；

实物调试实现视觉分选；

实物-仿真联调；

机械臂运动规划及调试；


核心模块


1. 自研机电一体化柔性驱动关节

      基于模块化设计，由3个模块组成，减速器（行星）模块、无刷电机模块、伺服驱动板模块。产品提供一套标准的参数配置，也可根据使用需求进行定制。可实现速度反馈控制、位置反馈控制和力矩反馈控制。

开放32个API接口。

配套系统及软件支持


1开源机器人操作系统（ROS）-预装

操作系统：Ubuntu18.04系统，基于Debian GNU/Linux，支持x86、amd64（即x64）、ARM和ppc架构。配套开源机器人操作系统ROS melodic。

2. PC级模块化人工智能控制器

基于PC级别设计，控制器主要采用NVIDIA Jetson系列设计，具备人工智能级别运算能力。可根据项目需要进行选择，或根据科研需求进行模块定制。

智能模块-深度相机             可用于进行基于视觉的人工智能相关开发，支持机器视觉、深度学习等实训项目。还可用于机器人视觉应用项目开发，如视觉分拣、视觉追踪等。

参数项参数
最大输出扭矩三级行星减速器：12NM
额定扭矩三级行星减速器：4NM
最大转速三级行星减速器：120rpm(720°/s)
额定转速三级行星减速器：40rpm(240°/s)
电机最大电流15A
电机额定电流6A
驱动板支持最大电流60A
工作电压12V
编码器类型（伺服）磁编码器
电机驱动算法基于稳定的正弦控制FOC设计
通信接口CAN总线


参数项参数
CPU四核ARM Cortex-A57 MPCore处理器
GPUNVIDIA Maxwell架构，具有128个NVIDIA CUDA核心
AI能力不小于0.45TFLOPs；
显存4GB 64位LPDDR4 1600MHz-25.6GB/s
操作系统Ubuntu，预装ROS；
通信接口UART、WLAN；
外部接口WLAN、GPIO、USB3.0等；


参数项参数

工作距离

0.4m-6m；

深度分辨率

1280×1024max；

深度视场角

58.4°×45.5°；

延迟

35-45ms；

RGB

1080P；

数据传输

USB2.0


Moveit-Gazebo-预装Webots-预装


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图片10.png


                                                                                             Matlab-提供项目示例


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2运动规划及仿真软件支持

训练师模块化智能底盘创新平台（桌面级）ZCT-RT-CAM03

方案概要

        训练师模块化智能底盘创新套装（桌面级）ZCT-RT-CA03开展移动机器人技术项目教学实践而设计的。实践内容涉及底盘机器人运动控制技术、传感器及检测技术、机器人建模与仿真、机器人操作系统、机器人导航（磁导航、二维码导航、激光雷达导航）等课程内容，可用于机器人专业、机电相关专业、智能制造专业、自动化专业、电子信息专业等根据课程需要开展专业课程实训、专业拓展实训。

      该平台提供一套机器人模块，涵盖1种机电一体化柔性驱动模块，6种构件模块，3种智能感知模块（陀螺仪、摄像头、、超声雷达）。通过这些模块组合，可完成后轮双驱万向底盘、六轮双驱差速底盘，四轮麦克纳姆轮全向底盘等移动机器人。

课程项目（可根据课程方向选择，包含机构设计、运动学控制、系统与仿真、智能控制四部分）


第一部分 机构设计部分（根据课程目标可选）

第二部分 运动学控制（根据课程目标可选）

第三部分 系统与仿真（根据课程目标可选）

第四部分 智能控制（根据课程目标可选）

方案特点

         1.桌面级模块化机器人多场景式教学设计。

      可开展基于机器人设计和机器人应用两个方向的实训项目，方案中的机器人形态与真实应用中的工业机器人有着成比例的结构尺寸与⼀致的软件系统。可同时支持2-3人小组/套进行。

       2.模块化设计，统一机械接口、CAN总线通信接口、硬件接口等。

       无需额外设计组件情况下支持并联、多自由度串联、Scara等项目设计，支持基于核心模块扩展设计。

       3.自研机器人三大核心模块，为设计者提供了一套稳定的机器人系统设计环境。

       自研行星减速机、自研伺服驱动器、自研PC级人工智能架构（基于NVIDIA Jetson系列设计）控制器，可系统或每个部分独立选择，满足机器人机械系统、驱动系统、控制系统、感知系统的设计需求。

       4.全开源至底层驱动，满足设计者不同层级的设计需求。

       提供机器人场景及功能应用、机器人本体算法、机器人驱动算法的应用实例及源码。

主题实验项目实验内容

典型应用级移动类机器人

实验1 驱动轮模块组装与控制将减速机与轮模块进行组装；驱动轮模块转动；
实验2 前轮转向底盘组装一个前轮转向底盘；
实验3 后轮双驱万向底盘组装一个后轮双驱万向底盘；了解基本底盘差速控制方法；实现Fading差速控制；
实验4 四轮全向底盘组装一个麦克纳姆轮四轮全向底盘；实现四轮全向底盘基本运动；



设计案例

项目1 校园消防机器人设计基于校园环境设计一种移动式的校园消防机器人，设计消防装置结构接口，具备一定的校园路面越障功能，设计必要的交互功能；
项目2 校园餐厅服务机器人设计基于校园餐厅环境设计一种移动式的服务机器人，设计送餐装置，设计必要的交互功能；
项目3 校园图书馆导引机器人设计基于校园图书馆设计一种移动类服务机器人，设计场景，设计结构，设计必要的交互功能；
项目4 校园送餐外卖机器人设计基于校园环境设计一种移动类外卖机器人，设计负载装置，设计结构，设计必要的交互功能；
项目5 工业AGV机器人设计选择一种工业场景，分析移动机器人的工作环境，设计必要的作业装置。


主题实验项目实验内容

典型传感器应用


机器人避障方案1-超声避障

结构本体为4轮全向底盘；超声波传感器的应用；

机器人避障方案2-激光雷达避障

结构本体为4轮全向底盘；激光雷达传感器的应用；
视觉颜色识别

识别红、绿、蓝三色物体；了解HSV颜色模型；

视觉形状识别

检测物体轮廓；识别原型和矩形；了解霍夫变换的应用；
视觉二维码识别识别二维码信息；了解zbar库；
视觉颜色追踪结构本体为底盘；实现底盘跟随特定颜色物体；



机器人导航（本体为四轮全向底盘）

机器人避障

超声波避障；

机器人磁导航

识别地面磁轨并导航；

机器人二维码导航创建二维码地图；实现二维码坐标定位和导航；

激光雷达slam导航-激光雷达

地图构建；地图导航；


参数项

参数

备注

最大输出扭矩

12NM

可定制减速比

额定扭矩

4NM

可定制减速比
最大转速

20rpm(720°/s)

可定制减速比

额定转速

40rpm(240°/s)

可定制减速比

电机最大电流

15A

可定制减速比

电机额定电流6A

可定制减速比

驱动板支持最大电流60A

工作电压

24-48V


编码器类型（伺服）

磁编码器

开放PCB电路图

电机驱动算法基于稳定的正弦控制FOC设计开源驱动算法，提供SDK接口和源码
通信接口

CAN总线



项目内容
机器人操作系统ROS基础Linux基础指令操作；

ROS文件系统；

ROS基本概念（话题、订阅、服务等）；

ROS工具（RQT、RVIZ、Gazebo等）；

ROS功能包创建及编译；

机器人仿真模型（URDF）制作URDF文件组成；

创建1个简化6轴机械臂的URDF文件；

基于Gazebo的仿真实验（ROS）在Gazebo中搭建底盘的物理模型；

底盘运动仿真控制；

搭建一个底盘仿真应用场景；

基于Webots的仿真实验在Webots中搭建1个底盘物理模型；

底盘运动仿真控制；

仿真-物理环境控制；


主题实验项目实验内容

底盘运动学控制


双轮差速底盘运动学控制

底盘基本运动；底盘里程计算；

四轮全向底盘运动学控制底盘基本运动；

底盘写字；

底盘里程计算及控制；


核心模块


1 自研机电一体化柔性驱动关节

      基于模块化设计，由3个模块组成，减速器（行星）模块、无刷电机模块、伺服驱动板模块。产品提供一套标准的参数配置，也可根据使用需求进行定制。可实现速度反馈控制、位置反馈控制和力矩反馈控制。

2 自研PC级模块化人工智能控制器（可安装于底盘内部）

     基于PC级别设计，控制器主要采用NVIDIA Jetson系列设计，具备人工智能级别运算能力。完整的机器人控制器包含4个模块，控制器模块、电源模块、接线模块及机箱。可根据项目需要进行选择，或根据科研需求进行模块定制。

3 激光雷达

      可用于移动机器人对周围环境的远距离、高精度的平面建模使用。支持机器人室内导航，室外辅助定位应用开发。

配套系统及软件支持


开源机器人操作系统（ROS）-预装

      操作系统：Ubuntu18.04系统，基于Debian GNU/Linux，支持x86、amd64（即x64）、ARM和ppc架构。配套开源机器人操作系统ROS melodic。

参数项参数
CPU四核ARM Cortex-A57 MPCore处理器

GPU

NVIDIA Maxwell架构，具有128个NVIDIA CUDA核心
显存4GB 64位LPDDR4 1600MHz-25.6GB/s
操作系统Ubuntu，预装ROS；
通信接口CAN总线；
外部接口WLAN、GPIO、USB3.0等；


参数项参数

测距范围

0.15-12m

扫描角度


0-360°

测距分辨率

＜0.5

角度分辨率

最小值0.45

测量频率

最大8000

扫描频率最大15HZ
尺寸主体直径76mm，高度41mm；

重量

190g


训练师模块化智能机械臂创新平台（应用级）ZCT-RP-AM03

产品概述

      训练师模块化智能机械臂创新套装（应用级）ZCT-RP-AM03是一套以“模块化设计”理念为核心，统一了机械接口、电气接口、通信接口的可用于围绕应用级机械臂项目设计的模块化设计工具，可用于机电相关、智能制造、机器人等专业根据课程需要开展专业课程实训、专业拓展实训及进行一定的科研项目开发。

      平台共包含3种驱动模块（基于机电一体化柔性关节扩展，包含转动模块、直线运动模块及夹持器模块），6种构件模块，2种智能感知模块（陀螺仪、深度相机等）

产品特点

      1.模块化设计，统一机械接口、CAN总线通信接口、硬件接口等。

       无需额外设计组件情况下支持连杆并联、多自由度串联、Scara、双臂机器人等项目设计，支持基于核心模块扩展设计。

      2.自研机器人三大核心模块，为设计者提供了一套稳定的机器人系统设计环境。

       自研谐波/RV/行星减速机、自研伺服驱动器、自研PC级人工智能架构（基于NVIDIA Jetson系列设计）控制器，可系统或每个部分独立选择，满足机器人机械系统、驱动系统、控制系统、感知系统的设计需求。

      3.全开源至底层驱动，满足设计者不同层级的设计需求。

       提供机器人场景及功能应用、机器人本体算法、机器人驱动算法的应用实例及源码。


课程项目（可根据课程方向选择，包含机构设计、运动学控制、系统与仿真、智能控制四部分）


第一部分 机构设计部分（根据课程目标可选）

        通过模块组合可完成不少于5种机械臂项目设计，包括4自由度连杆并联码垛、5自由度串联、Scara机械臂、6自由度串联、6自由度双臂等。

       在教学实训方面，将项目式通过设计应用级智能机电装备设计实训项目将智能机电涉及的机电传动技术、机电一体化控制技术、运动控制技术、机器人技术、传感技术、物联网技术、机器视觉技术、运动路径规划技术等知识进行有机结合。每个项目资料进行知识单元分类，可以支持学校根据实际情况开展项目式教学、线上线下混合教学、翻转课堂等实训教学模式。

主题实验项目实验内容

典型模块驱动

实验1 转动模块控制无刷电机的驱动控制；

控制转动模块的速度；

控制转动模块的转动角度；

实验2 直线运动模块控制控制直线运动模块的速度；

控制直线运动模块运动位置；

实验3 驱动轮模块组装与控制将减速机与轮模块进行组装；

驱动轮模块转动；

实验4 驱动履带模块组装与控制将减速机与履带模块进行组装；

驱动履带模块转动；

实验5 驱动夹持器模块驱动双指手爪开合；



典型应用级操作类机器人

实验6 四自由度关节机械臂机构设计组装一种四自由度串联关节机械臂；

了解机械臂自由度、运动空间等；

通过控制关节驱动机械臂；

实验7 五自由度码垛机械臂机构设计组装一种五自由度码垛机械臂；

通过控制关节驱动机械臂；

实验8 六自由度关节机械臂机构设计组装一种六自由度机械臂；

通过控制关节驱动机械臂；

实验9 笛卡尔坐标系机械臂机构设计组装一个三轴笛卡尔坐标系机械臂；

通过控制各个单轴实现定点运动；

实验10 Scara机械臂机构设计组装一个Scara机械臂；

通过控制关节驱动机械臂;




扩展方案

扩展方案1 二自由度云台
扩展方案2 双臂机器人单臂3自由度；

设计/组装2个单臂；

设计/组装支架；

设计/组装双臂机器人；

关节驱动控制；

扩展方案5 导轨机器人直线导轨，机械臂；

设计/组装1种4自由度以上机械臂；

设计/组装1个导轨；

实现导轨机器人驱动控制；




设计案例

项目1 校园餐厅饮料吧服务机器人设计基于校园餐厅饮料吧环境设计一种操作类机器人，设计场景，设计夹持器，设计必要的交互功能；
项目2 工业机器人工作站设计选择一种工业场景，分析机器人构型和自由度，设计工作站场景。
项目3 工业AGV机器人设计

选择一种工业场景，分析移动机器人的工作环境，设计必要的作业装置。


主题实验项目实验内容

机械臂运动学控制


实验1 典型六自由度机械臂运动学控制

建立六自由度机械臂D-H矩阵；

逆解控制机械臂定点运动；

关节插补运动控制；

直线插补运动控制；

圆弧插补运动控制；

实验2 典型三轴笛卡尔坐标系运动学控制

插补计算；

绘制标准几何图形；

绘制圆形；

机器人绘图；

实验3 典型Scara机械臂运动学控制

建立4自由度SCARA机械臂D-H矩阵；

逆解控制机械臂定点运动；

关节插补运动控制；

直线插补运动控制；

圆弧插补运动控制；


实验项目实验内容

机器人操作系统ROS基础


Linux基础指令操作；

ROS文件系统；

ROS基本概念（话题、订阅、服务等）；

ROS工具（RQT、RVIZ、Gazebo等）；

ROS功能包创建及编译；

机器人仿真模型（URDF）制作


URDF文件组成；

创建1个简化6轴机械臂的URDF文件；

基于Moveit-Gazebo的仿真实验（ROS）在Gazebo中搭建1个6轴机械臂的物理模型；

6轴机械臂运动学仿真控制；

搭建一个机械臂仿真应用场景；

基于Webots的仿真实验在Webots中搭建1个6轴机械臂物理模型；

6轴机械臂运动学仿真控制；

机械臂运动规划；

仿真-物理环境控制；

基于Matlab的仿真实验


搭建一个6轴机械臂的运动学模型；

D-H矩阵建立；

运动学轨迹分析；


第二部分 运动学控制（根据课程目标可选）

第三部分 系统与仿真（根据课程目标可选）

第四部分 智能控制（根据课程目标可选）

主题项目内容

典型传感器应用

机器人体感控制方案1-陀螺仪结构本体为2自由度云台；

手持陀螺仪关节的姿态控制云台动作；

机器人体感控制方案2-深度相机结构本体为2自由度云台；

通过深度相机识别人体动作控制云台；

机器人物联网控制方案

结构本体为2自由度云台；

通过访问服务器，远程互联网无线控制云台；

视觉颜色识别-深度相机识别红、绿、蓝三色物体；

了解HSV颜色模型；

视觉形状识别-深度相机检测物体轮廓；

识别原型和矩形；

了解霍夫变换的应用；

视觉二维码识别-深度相机识别二维码信息；

了解zbar库；

视觉条形码识别-深度相机识别条形码信息；

了解zbar库；

视觉颜色追踪-深度相机结构本体为2自由度云台；

实现云台跟随特定颜色物体；

视觉人脸识别-深度相机识别人脸；

识别五官；

识别表情；

机器人视觉分拣工作站（推荐本体为6轴机械臂）

搭建工作站设计/组装一个4轴及以上机械臂；

安装机械臂、深度相机、载物台、分选台等；

机械臂运动规划机械臂复位调试；

机械臂禁区设定；

机械臂运动学坐标点运动；

视觉标定确定分选台坐标；

确定载物台坐标；

确定分选物体的特征值及光线条件；

整体调试实现按不同物体的特征进行分选；
扩展-仿真-物理联调实现仿真-物理环境的同步控制；


核心模块


         1 自研机电一体化柔性驱动关节

      基于模块化设计，由3个模块组成，减速器（RV/行星/谐波）模块、无刷电机模块、伺服驱动板模块。产品提供一套标准的参数配置，也可根据使用需求进行定制。可实现速度反馈控制、位置反馈控制和力矩反馈控制。

     2 .自研PC级模块化人工智能控制器

      基于PC级别设计，控制器主要采用NVIDIA Jetson系列设计，具备人工智能级别运算能力。完整的机器人控制器包含4个模块，控制器模块、电源模块、接线模块及机箱。可根据项目需要进行选择，或根据科研需求进行模块定制。

智能模块


     1. 深度相机

      可用于进行基于视觉的人工智能相关开发，支持机器视觉、深度学习等实训项目。还可用于机器人视觉应用项目开发，如视觉分拣、视觉slam导航等。

配套系统及软件支持


     1.开源机器人操作系统（ROS）-预装

      操作系统：Ubuntu18.04系统，基于Debian GNU/Linux，支持x86、amd64（即x64）、ARM和ppc架构。配套开源机器人操作系统ROS melodic。

2.运动规划及仿真软件支持

     2. 关节扩展控制器

      内置陀螺仪，支持自定义功能编程，支持扩展。可用于检测关节的运动状态和机器人运动状态。

参数项参数备注
减速器类型行星/RV/谐波；可定制减速器
最大输出扭矩三级行星减速器：30NM

RV减速器：60NM

谐波减速器：70NM

可定制减速器和电机
额定扭矩三级行星减速器：10NM

RV减速器：20NM

谐波减速器：25NM

可定制减速器和电机
最大转速三级行星减速器：30rpm(180°/s)

RV减速器：20rpm(120°/s)

谐波减速器：20rpm(120°/s)

可定制减速器和电机
额定转速三级行星减速器：10rpm(60°/s)

RV减速器：6.7rpm(40°/s)

谐波减速器：6.7rpm(40°/s)

可定制减速器和电机

电机最大电流30A支持定制电机
电机额定电流15A支持定制电机
驱动板支持最大电流100A
工作电压24-48V
编码器类型（伺服）磁编码器开放PCB电路图
电机驱动算法基于稳定的正弦控制FOC设计开源驱动算法，提供SDK接口和源码
通信接口

CAN总线



参数项参数
CPUHMP Dual Denver 2/2MB L2+Quad ARM@A57/2 MB L2
GPUNVIDIA Pascal架构，具有256个NVIDIA CUDA 核心
浮点算力1.3TFLOPS(FP16)
内存8G 128bit LPDDR4 59.7GB/S
操作系统Ubuntu，预装ROS；
通信接口CAN总线；
外部接口WLAN、GPIO、USB3.0等；


参数项参数

工作距离

0.4m-6m；

深度分辨率

1280×1024max；

深度视场角

58.4°×45.5°；

延迟

35-45ms；

RGB

1080P；

数据传输

USB2.0


参数项参数

尺寸

直径100mm，宽度不大于65mm

内置传感器

6轴陀螺仪

处理芯片

基于STM32设计

显示

LED灯条

通信接口

CAN总线

工作电压24-27V

重量

190g


Moveit-Gazebo-预装参数项

Webots-预装


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                                                                                                                       Matlab-提供项目案例


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实时调试

离线仿真调试


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                                                                                                              互联在线远程调试


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3调试方式

探索者创新竞赛平台Rob-DC03

设备简介

      该设备是针对学校在机器人创新教学或竞赛的高需要而设定，设备功能强大，学生可以根据教学或竞赛的需要，使用机械零件、电子模块以及驱动部件等组件完成各种机器人方案，主要以底盘和机械臂为主，不少于10种底盘方案，不少于5种机械臂和执行器方案，组合可完成不少于20种机器人方案。每个方案可完成可编写程序且提供项目案例，可进行实际运作。完全满足日常教学、研究开发、竞赛训练等技术需要。


设备特点

      包含非常丰富的机械零件和高性能电子模块，国内外常见和新兴的机械、控制、检测、通信等技术均有涉及，包含嵌入式控制器，学生可直接制作高技术水平作品，直达国际先进水平；

包含大量且种类丰富的传感器模块，如电子罗盘、陀螺仪、语音识别、高清摄像头等；

      提供多种机器人创新作品案例，如全向移动底盘、串联机械臂、并联机械臂等，能满足各种教学需求，同时支持国内多数大学生机器人竞赛，教学竞赛均涉及；

      支持学校用户二次扩展开发，学校可以根据学生水平以及目标，开设不同水平的机器人创新实验课程，也可根据需要扩展其他配件，扩展实验平台的性能和功能。


项目案例

      部分移动底盘类（提供全套项目资料，其中最大底盘尺寸长×宽×高=50×40×25cm）

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三轮万向底盘四轮差速底盘四轮悬挂差速底盘四轮悬挂麦克纳姆轮底盘
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三轮全向底盘四轮福来轮底盘六轮全向底盘攀爬底盘


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Delta机械臂

三轴直角坐标系机械臂

串联关节机械臂


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并联连杆机械臂和齿轮连杆组夹持器

手爪夹持器

气动执行器


零件说明

零件图结构简图
探索者专利原理级金属零件：该零件设计参考的是机电专业学生熟悉的机构简图，是示意性的零件，完成的样机可以看作是实物化的机构简图，能够更好的反映出自身的运动原理。有良好的通用性，所有孔径、孔间距、零件厚度统一规格，采用国标五金零件进行连接，与自制零件可以很容易连接。该产品中利用该零件主要用于小型机械装置，如夹持器、传动装置等。


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探索者专利工程级桁架件：该零件完全兼容探索者原理级金属零件，采用型材工艺加工，具备更好的强度，可用于框架的搭建。立体性更强，使得样机更具备层次感。该产品中利用该零件主要用于底盘、delta机械臂、直角坐标系机械臂以及机械装置框架等。图片17.png

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探索者专利多角度转接金属配件：兼容探索者零件，可实现多角度平面内固定拼接（90°、105°、120°、135°、150°、165°、180°），其配合中心预留轴承孔，可配合推力轴承做180°以内的铰接。图片21.png

   

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探索者轮式配件：有3种大型轮胎，包含100mm橡胶承重轮，100mm全向福来轮，100mm全向麦克纳姆轮。              图片28.png                     图片29.png               图片30.png


电机简介

图示

伺服电机：内部减速箱全部采用铜质齿轮传动，输出扭力不小于20kg·f·cm。最大输出角度为270°。主要用于关节、夹持器或摆动部分的驱动。

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带反馈直流电机：该电机扭力大，结合编码器具备反馈功能，支持PID控制，额定电压为12V。主要用于带负载的底盘驱动。

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步进电机：步进电机驱动精度高，控制算法较为简单，该步进电机为42步进电机，步距角1.8°，支持2，4,8,16细分模式。主要用于运动精度较高的装置中，比如全向底盘和delta机械臂、直角坐标系机械臂的驱动。

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微型气泵：内部为直流无刷电机驱动，供电12V，负载电流320MA，压力90kpa，流量≥1.1L/min。该产品中主要用于吸盘执行器。

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主控简介

图示

Basra主控板，基于arduino uno设计，AVR Atmega328芯片，同时具有14路数字输入/输出口，6路PWM口。可作为传感器和驱动部件的下位机，适用于一般的对运算速度要求不高的项目。


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Arduino mega2560主控板，Mega2560的处理器核心是ATmega2560，同时具有不少于52路数字输入/输出口（其中16路可作为PWM输出），16路模拟输入，4路UART接口。可作为传感器和驱动部件的下位机，用于需要大量硬件和I/O口且对运算速度没有很大要求的项目。


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RT-STM01主控板，基于STM32设计，采用基于ARM   Cortex-M4设计的F407ZG芯片，32位RISC内核，工作频率≥168 MHz。闪存≥1 MB，SRAM的闪存≥192 KB，备用SRAM≥4 KB。≥11个通用16位定时器。可作为传感器和驱动部件的下位机，适用于I/O口需要数量高且对运算速度有一定要求的项目。

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树莓派，CPU采用1.2GHz ARM A53芯片，RAM为1GB，板载WiFi，包含HDMI视频口、WLAN口、USB口等，可支持连接激光雷达、摄像头等传感器。可用于视觉识别和slam激光雷达导航以及ros相关项目。


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电子模块简介

图示

常见传感器和通信模块：包含触碰、闪动、声控、火焰、黑标、近红外、超声波、温度、触须、语音识别、电子罗盘、陀螺仪、霍尔、气体传感器、RFID、WiFi模块、蓝牙模块等。可用于智能功能和物联功能。比如机器人避障、跟随、循迹、外部环境检测、机器人本体姿态检测等。


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高清广角摄像头：720p，100万像素，30fps帧速率，USB数据传输口。可用于远程监控、视觉识别相关项目。


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激光雷达：激光雷达测距范围0.15-12m，360°无死角扫描，测距分辨率<0.5mm，角度分辨率<1°，测量频率最小值2000hz，测量频率最大值8000hz，扫描频率最小值1hz，扫描频率最大值10hz。主要用于地图自构建和slam导航。

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电池简介

图示

锂电池和充电器：额定电压7.4V，1100mAh，额定电流7.8A；1个专用充电器



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动力电池和充电器：额定电压11.2V，2200mAh，放电系数30C；1个专用充电器。



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主题实验项目实验内容

单片机综合项目

实验1 Basra控制板认知实验了解Basra主控板的芯片性能、参数、存储器、芯片接口引脚、电路等信息。掌握简单的使用方法。学会配置编程环境。
实验2 STM32控制板认知实验了解STM32主控板的芯片性能、参数、存储器、芯片接口引脚、电路等信息。掌握简单的使用方法。学会配置编程环境。
实验3 树莓派认知实验了解树莓派芯片性能、参数；安装配置树莓派系统；
实验4Bigfish扩展板认知实验了解Bigfish扩展板的特点、参数、电路、接口等。掌握简单的使用方法。
实验5 LED灯闪烁实验熟悉Arduino数字输出功能的使用，掌握digitalWrite()、delay()函数
实验6 模拟输入监控实验熟悉Arduino模拟功能的使用，掌握analogRead()、analogWrite()、Serial.print()、Serial.println()等函数
实验7 串口传输试验熟悉Arduino串口通信的使用。掌握Serial.begin()、Serial.print()、Serial.println()等函数
实验8 EEPROM读取实验熟悉Arduino的EEPROM读取功能，掌握EEPROM.read()函数。
实验9 EEPROM清除实验熟悉Arduino的EEPROM清除功能，掌握EEPROM.write()函数在清除数据时的用法。
实验10 EEPROM写入实验熟悉Arduino的EEPROM写入功能，掌握EEPROM.write()函数在写入数据时的用法。
实验11 扩展库的安装实验学习Arduino扩展库的安装，安装定时器扩展库MsTimer2，并使用MsTimer2实现Blink功能。

电机综合项目

实验12 控制直流电机学习直流电机的数字控制方法
实验13 Servo-控制舵机学习Arduino对舵机的控制方法，掌握myservo.attcch()、myservo.write()等函数的用法。
实验14 控制步进电机学习通过步进电机扩展库Stepper.h控制步进电机，掌握stepper()、stepper.setSpeed()等函数的用法

传感器项目

实验15 TTL传感器实验

掌握触碰、触须、火焰、灰度、近红外、闪动、声控、超声波等传感器的参数及用法。掌握摇杆模块、编码器的参数及基础用法。

实验16 DHT11温湿度传感器了解DHT11温湿度传感器的性能和用法，学会使用例程在串口件事其中观测环境温度与湿度的采集值。
实验17 HC-SR04超声测距传感器了解HC-SR04超声测距传感器的性能和用法，理解测距算法公式，学习使用测距算法实现测距，并能够根据实际环境改写测距算法。
实验18 红外测距传感器了解红外测距传感器的性能和用法，学会使用DisMeasure()函数测距，并理解测距算法的意义。
实验19 气体传感器

了解气体传感器的性能用法，学会使用气体传感器监测气体中的烟雾颗粒浓度

实验20 霍尔传感器了解霍尔传感器的性能和用法，学会使用霍尔传感器检测磁性物质。
实验21 热释电红外传感器了解热释电红外传感器的性能和用法，学会使用热释电红外传感器检测人体。
实验22 压力传感器了解压力传感器的性能和用法实现在OLED显示屏上显示压力值。
实验23 8*8LED阵列（一）了解8*8LED阵列的性能和显示方法，学习使用lc.setLed()函数实现一个流水灯
实验24 8*8LED阵列（二）学会使用lc.setColumn()函数，实现在8*8LED阵列上依次显示ARDUINO字母
实验25 8*8LED阵列（三）学会调用英文和数字字库，掌握利用字库在8*8LED阵列上显示英文和数字的方法
实验26 OLED显示屏了解OLED显示屏的性能和用法
实验27陀螺仪了解和使用陀螺仪，掌握MPU6050.cpp的使用
实验28电子罗盘了解和使用电子罗盘，掌握HMC5883L的使用
实验29语音识别了解和使用语音识别，掌握HBR640.h的使用
实验30摄像头掌握摄像头的视频显示和视觉中的应用
实验31激光雷达基于ROS查看激光雷达数据


部分机械臂类（提供全套项目资料，其中最大机械臂尺寸长×宽×高=35cm×35cm×40cm）

控制器、电机驱动及传感器项目

设备构成

       结构件：包含原理级金属零件、工程级金属零件、金属配件等。

驱动元件：包含4种驱动，伺服电机、带反馈直流电机、步进电机、微型气动等。

控制器：包含4种控制器，树莓派、STM32F407控制器、Arduino2560、Basra控制器。

电子模块：21种常见传感器，包含几乎所有常见的传感器模块，近红外、灰度、超声波、温湿度、陀螺仪、电子罗盘、霍尔、高清摄像头、语音识别、颜色识别等模块。

电源：2种电源，包含7.4v供电电源和11.1v两种供电电源，配置相应的充电器。

五金零件：包括M3、M5螺丝、螺母、轴套、螺柱等。螺丝、螺母均采用不锈钢材质，坚固耐用。

机器人减速机自动化装配生产线ZCT-AML-RP01

      机器人减速机自动化装配生产线模拟真实的机器人减速机生产，包含中控系统、原料区调度系统、工件运送系统、装配系统、传送系统、动检系统、包装系统、入库系统等。

      可支持工业生产线设计与调试、机器人开源系统设计（基于ROS开源机器人系统）、协作式机械臂运动控制、双目视觉、机器人底盘运动控制、Slam激光雷达导航、视觉二维码定位于导航等项目教学实训。可作为电子学、机械学、计算机学、机器人工程、人工智能等学科的教学载体。产品配套提供开源在线调试软件、实验教学教程、开发例程，完全支持二次开发应用于科研项目。

生产线构成

机器人减速机自动化生产线系统架构

      机器人减速机装配生产线中控系统：由中控台、局域网和中控系统构成。可用于整体生产线的调控、每个工作站的控制、每个工作站执行数据实时反馈、生产状态监控等。

       货架：用于原料区存放减速机零件和库房存放包装完整的减速机。每个货架上有料盒，每个料盒对应有二维码标签，二维码显示坐标信息，以便原料管理和库房管理。

       运输AGV：主要由全感知双轮全向移动底盘和升降台组成。运输AGV有两台，一台主要作业是将原料区减速机零件运输到装配工作站中，另一台主要作业是将包装完成的减速机进行入库。底盘定位和导航通过Slam激光雷达导航和二维码视觉定位协作完成。

      装配减速机工作站：由2台四轴协作机械臂、1台三轴螺丝机、 1条传送带、1对红外对管传感组成。通过协作机械臂进行零件的抓取和装配，结合双目视觉准确识别装配零件和零件摆放位置及位置矫正处理；通过螺丝机对零件进行固定，螺丝机具备3轴运动，支持两种规格螺丝装配，结合视觉对零件固定位置进行矫正处理；协作机械臂将装配好的减速机放置到传送带上进行传送，由红外对管识别工件是否到位。

      转运AGV：由双轮全向底盘和四轴协作机械臂组成，主要任务是将装配好的减速机放置到动检工序进行减速机检测。底盘定位和导航通过Slam激光雷达导航和二维码视觉定位协作完成，机械臂精确抓取利用双目视觉协作完成。

      包装工作站：由四轴协作机械臂、传送带、作业台、包装料盒等组成。主要作业由四轴协作机械臂完成，对检测合格的减速机进行包装，并且将包装完成的减速机放置到传送带上，结合双目视觉完成包装位置矫正处理。

生产线主要机器人


1. 协作式机械臂（4个）

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主要参数

1.自由度四自由度+装配手爪
2.最大负载及自重最大负载1kg，自重≤15kg
3.工作范围800mm
4.重复定位精度0.5mm
5.控制系统四核CPU控制箱，24V工作电压，基于ROS机器人开源系统开发，预留网络、USB、COM口等接口，支持二次开发
6.传感系统双目视觉
7.伺服系统带反馈无刷电机


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主要参数

1.结构

双轮全向底盘，带减震系统

2.最大负载及自重

最大负载100kg，自重≤60kg

3.控制系统

四核CPU控制箱，24V工作电压，基于ROS机器人开源系统开发，预留网络、USB、COM口等接口，支持二次开发

4.导航及定位

SLAM激光雷达导航、视觉二维码惯性导航

5.伺服系统

带反馈无刷电机

6.安全防护

急停开关、超声避障、防撞条


主题

内容

实训形式

ROS基础学习

1.ROS机器人操作系统简介
2. ROS系统基本结构
3. 建立第一个ROS系统软件包
4. ROS话题(topic)机制
5. ROS服务(service)机制
6. 建立机器人模型

7.Rviz机器人仿真

理论50%

实训50%


机械臂运动控制

1.机械臂运动学

2.机械臂运动坐标系建立

3.机械臂运动仿真

4.机械臂操作实验

5.机械臂双目视觉实验

理论30%

实训70%


底盘运动控制

1.机器人导航的基本概念
2. 地图构建
3. 定位
4. 路径规划1——全局路径规划
5. 路径规划2——局部路径规划
6. slam导航

7.视觉二维码识别

8.二维码导航

理论30%

实训70%


生产线调度控制

1.原料区调度系统

2.工件运送系统

3.装配系统

4.传送系统

5.动检系统

6.包装系统

7.入库系统

8.中控系统

理论20%

实训80%



2. 全感知全向移动底盘（3个）

支持的实验内容：