包号/序号：001/01

产品名称：电力电子及电气传动教学实验台

数量：8套

是否为经过审批采购的进口产品：否，本项目不允许采购进口产品

是否为核心产品（非单一产品采购项目时适用）：是

一、产品技术要求：

1）要求完成电力电子技术（功率电子技术），电气传动控制系统（运动控制系统、自动控制系统）、新型DSP开发系统、LABVIEW软件和MATLLAB软件的应用、计算机控制的自动化系统等专业课程的实验教学工作，应能够完成相关实验教学任务，并拥有扩展自由度，以满足研究要求。

2）要求采用固定式模块和挂箱式模块相结合的结构设计，测量仪表、交直流电源、质量重的模块要求采用固定式结构。

3）实验电机要求采用功率在100-200W之间，其参数和特性可模拟中小型电机。

4）整机容量：不大于1.5kVA；工作电源：_~3N/380V/50Hz/3A；参考尺寸：不小于1.60m×0.75m×1.50m。

★5）实验台的安全保护：采用三相隔离变压器的浮地保护,将实验用电与电网完全隔离；三相电源输入端要求设有电流型漏电保护器，设备的漏电流大于30mA即可断开开关，符合国家标准对低压电器安全的要求；强电实验导线要求采用全塑封闭型手枪式导线。

6）实验桌要求为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面采用高密度防腐防火板。设有两只抽屉和存放柜，用于置放工具，挂箱及资料等。实验桌设有四个轮子和四个可调固定支撑脚。

★7）低压电源及仪表：配备模拟显示直流电压表，0.5级精度、测量范围为±300V的电压表；模拟显示直流电流表，0.5级精度、测量范围为±2A的电流表；模拟显示交流电压表，0.5级精度、测量范围为300V的电压表；模拟显示交流电流表，0.5级精度、测量范围为1A的电流表；提供速度变换器、给定、零速封锁器系统实验电路。低压直流电源要求提供±15V/1A直流稳压电源。

8）三相交流电源要求通过开关切换分别输出三相200V和230V交流电源，给直流调速和交流调速提供输入电源，带过流保护。该电源经过电流型漏电保护、三相隔离变压器、电压型漏电保护等安全保护电路。

9）直流励磁电源：提供220V/0.5A电源供直流电动机和直流发电机励磁绕组。

10）提供直流调速实验中需要的平波电抗器及RC滤波，电抗器还能作为电力电子技术实验中的电感负载。平波电抗器采用中心抽头方式，分别为50mH、100mH、200MH、700MH.在交流电流小于1.5A 时保持线性。

11）提供三相变压器，作为串级调速系统和有源逆变线路中的逆变变压器。

12）触发电路和晶闸管主回路要求：触发电路采用数字集成电路，脉冲移相范围为0－160°，在面板上可观察三相同步电压的六个脉冲波形；主回路采用由12只6A/800V金属封装可控硅，6只二极管以及平波电抗器，RC吸收回路组成。

13）主电路保护：由两组晶闸管和三相不可控整流电路组成，与触发电路、电流反馈及过流保护电路连接，完成半导体变流技术实验、交直流双闭环调速系统实验。

14）转速调节器、电流调节器、逻辑无环流控制器、可变电容组件：提供交、直流调速闭环控制系统的模拟PID转速调节器和电流调节器、逻辑无环流可逆双闭环调速系统的逻辑控制器以及4组可变电容器。

★15）功率器件组件：由GTR、MOSFET和IGBT驱动电路、PWM发生器、主电路等部分组成。（要求提供该组件组成部分详细功能说明）

16）直流斩波电路：提供不少于5个的电源、功率场效应晶体管、电抗器、电阻、二极管、电容等，学生根据示意图可以自行搭建不同的电路进行分析、比较、斩控式交流调压：主回路由IGBT管组成，驱动电路由SG3525、运放等构成，通过示波器可观察输入的电压、输出电压以及电流波形。

17）单相交直流变频电路：主回路中间直流电压由交流电整流而得，逆变部分采用单相桥式PWM电路，功率器件要求采用600V14A的MOSFET。

18）三相可调电阻：提供可调电阻600W/0.41A三组，供发电机负载电阻和其它实验阻性负载用以及作为电机起动电阻用。

19）锯齿波触发电路：提供晶体管触发电路、锯齿波触发电路，引出各观察孔，使学生能够直观的了解各种触发电路的工作原理过程，每个触发电路的触发信号分别已经连到对应的晶闸管。

★20）DSP控制的高性能变频调速系统：由主回路和控制电路组成。主回路利用交-直-交电源型变频器，功率器件采用智能功率模块IPM。控制系统要求由DSP、控制检测电路、驱动与保护电路等组成。DSP采用16位数字信号处理器TMS320F240。转速反馈采用的正交编码脉冲光电编码器,直接与交流电机相连，分辨率为2048个脉冲/转。通过面板上的串行口与上位机相连，应用软件来采集电流、转速、磁通波形并加以保存，同时可改变PID、调制比、转子电阻等参数，观察对电机性能的影响。

▲21）交流变频器实验系统：可完成微机控制的交流变频调速设计实验，由核心板、数码管显示和键盘电路、二极管整流电路、二极管整流保护电路、IPM模块等组成。学生通过系统编程、安装、及调试实验，可实现三相异步电机SPWM开环调速控制实验。（投标现场提供以上功能的视频演示）

▲22）交流磁悬浮实训系统：可完成微机控制的交流调压设计实验，由核心板、数码管显示和键盘电路、交流调压电路、串口转换电路等组成。学生通过系统编程、安装、及调试实验，可实现单相交流调压控制实验。（投标现场提供以上功能的视频演示）

▲23）电机仿真软件：基于通用平台设计，便于二次开发设计。通过填写电机运行的相关参数，运行仿真计算即可自动生成各种电机特性曲线，同时可开放部分源代码给学校，供学生自己研究和设计，既满足基本教学同时也可作为研究创新平台使用。要求与设备配套可以仿真模拟电机的运行特性实验，具体实验内容如下：单相变压器特性实验、三相变压器特性实验、三相变压器连接组实验、直流发电机实验、直流电动机实验、三相鼠笼异步电动机工作特性实验、三相异步电机变频调速实验、三相同步发电机运行特性实验、三相同步发电机的并联运行实验等，满足电机学的主要课程实验教学。为了保证产品质量和性能，投标文件中提供电机实验开发教学系统软件评测报告复印件。

▲24）要求投标现场提供电机仿真软件功能视频演示，演示内容要求用户通过填写电机运行的相关参数，运行仿真计算即可自动生成各种电机特性曲线，并要求完成实验不少于以下内容：单相变压器特性实验、三相变压器特性实验、直流发电机实验、三相同步发电机运行特性实验、三相同步发电机的并联运行实验。投标文件中须提供上述所有实验内容的使用说明书（必须包含有软件整体界面以及每个实验的操作界面、基于matlab设计的仿真模型图以及仿真软件的每个实验操作步骤等信息）。

▲25）电力电子3D仿真软件：

要求电力电子及电气传动教学实验台3D教学虚拟仿真软件是以Unity3D为基础软件,作为仿真工具开发而成。按照真实实验台进行1：1建模，含有仪表及电源各种功能模块，完全满足电力电子技术相关课程的虚拟仿真实验，让学生了解并熟悉不同电力电子技术实验的目的，实验方法及实验内容等环节。做到学生在实验前的预习功能。要求通过软件的教学模式可以完成对应实验项目的学习，要求详细列举可完成的实验项目(实验项目不少于6个)，并且学生可通过软件的练习模式，通过鼠标完成各个实验项目的实验接线的连接。可生成考核文档记录，查看得分情况。投标文件中要求提供软件的详细说明和上位机截图。

▲26）要求投标现场提供该软件功能视频演示，演示内容要求该软件界面提供电力电子实验台主体结构，交流电源、变压器、触发电路和晶闸管主回路、直流调速控制单元等组件，以及电机导轨及转速表、可调电阻箱等实验挂箱。并要求演示不少于以下内容：单相桥式全控整流电路实验、三相桥式全控整流及有源逆变电路实验、全桥DCDC变换电路实验、单相交流调压电路实验、直流斩波电路的性能研究、直流双闭环脉宽调速实验、双闭环晶闸管不可逆直流调速系统。

★二、数字示波器：（1）100MHz带宽，1GSa/s实时采样率（2）2个模拟通道（3）存储深度：≥64kpts（4）波形捕获率高达：≥8,000 wfms/s（5）时基范围：2ns/div~50s/div（6）不小于34种波形参数自动测量（7）触发类型标配：边沿触发、脉宽触发、斜率触发、视频触发（8）交替模式，每通道时基独立可调（9）多种校准信号输出：10Hz、100Hz、1kHz(默认)、10kHz（10）不小于7英寸TFT LCD，WVGA（800×480）（11）支持智能开放实验室管理系统

★三、必须完成的实验项目：

电力电子技术（晶闸管部分）：

1）锯齿波同步移相触发电路实验

2）单相桥式半控整流电路实验

3）单相桥式全控整流电路实验

4）单相桥式有源逆变电路实验

5）三相半波可控整流电路的研究

6）晶闸管三相半波有源逆变电路的研究

7）三相桥式半控整流电路实验

8）三相桥式全控整流及有源逆变电路实验

9）单相交流调压电路实验

10）三相交流调压电路实验

电力电子技术（全控型器件特性部分）：

1）功率场效应晶体管(MOSFET)的主要参数测量

2）功率场效应晶体管(MOSFET)的驱动电路研究

3）绝缘栅双极型晶体管(IGBT)特性及其驱动电路的研究

4）电力晶体管（GTR）驱动电路的研究

5）电力晶体管（GTR）的特性研究

电力电子技术（全控型器件典型线路部分）：

1）单相交直交变频电路的性能研究

2）直流斩波电路（Buck-Boost变换器）的研究

3）全桥DC/DC变换电路实验

直流调速实验：

1）晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定

2）晶闸管直流调速主要单元调试

3）不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究

4）双闭环晶闸管不可逆直流调速系统

5）逻辑无环流可逆直流调速系统

6）双闭环控制的直流脉宽调速系统

交流调速实验：

1）双闭环三相异步电机调压调速系统

2）双闭环三相异步电机串级调速系统

3）异步电机的SPWM变频调速系统（IPM）

4）异步电机的空间矢量控制的变频调速系统

5）采用DSP的异步电机直接转矩变频调速系统

6）采用DSP的异步电机磁场定向变频调速系统

综合实训实验：

1）交流变频器实验系统

2）交流磁悬浮实训系统

电机仿真软件：

1）单相变压器特性实验
2）三相变压器连接组实验
3）直流发电机实验
4）直流电动机实验
5）三相鼠笼异步电动机工作特性实验
6）三相异步电机变频调速实验
7）三相同步发电机运行特性实验
8）三相同步发电机的并联运行实验

四、每套设备配套一套纸质版和电子版产品使用中文说明书、实验指导书。

包号/序号：001/02

产品名称：多模态复合智能化平台

数量：10套

是否为经过审批采购的进口产品：否，本项目不允许采购进口产品

是否为核心产品（非单一产品采购项目时适用）：否

一、功能需求

1、采用典型的麦克纳姆轮全向移动底盘，搭载高性能处理器、深度相机、激光雷达、麦克风阵列、视觉机械臂、显示屏等模组，支持Python及ROS开发，软硬件全开源；可实现基于ROS的机器人定位与地图构建（SLAM）、路径规划、自主导航及仿真开发，基于语音、视觉、体感的人机交互，基于视觉、机器学习/深度学习的目标检测、目标识别、目标跟踪等人工智能创新应用；同时可快速搭建智能分拣、移动抓取、工业搬运、农业采摘等行业应用形态。

2、采用模块化设计，各模组可快速拆卸，支持二次开发；平台主体结构采用硬质铝合金材质，表面氧化处理；以复合机器人（全向底盘+视觉机械臂）形态整机供货，支持差速底盘及驾驶形态的多模态快速切换及图形化初始配置。

二、配置及技术需求

★1、要求平台整机供货，各功能模组（移动底盘、视觉机械臂、深度相机、激光雷达、麦克风阵列、扬声器、显示屏）供电、通信及控制统一集成在一块处理器上，无需额外配置其他控制器即可完成功能需求；投影尺寸要求不低于（长）300mm*（宽）250mm，不高于（长）350mm*（宽）280mm；平台高度要求不低于450m，不高于550mm；平台重量要求不低于5Kg，不高于6Kg。

2、智能处理器

★2.1 CPU：采用ARM架构，不低于4核ARM Cortex-A57处理器。

2.2 GPU：采用NVIDIA Maxwell架构，不少于128个NVIDIA CUDA核心。

2.3 内存：不低于4GB；存储：采用TF（MicroSD）卡，可插拔，不低于64GB。

★2.4 通信：支持Wi-Fi通信，采用隐藏式天线，并可通过按键快速切换成热点（AP）模式。

2.5 不少于4个USB板载接口；不少于4个USB扩展接口，采用独立供电，最大输出电流不小于5A；不少于1个HDMI或DP、1个RJ45、1个Micro USB或Type-C接口。

★2.6 扩展：不少于2路GPIO接口（4Pin）、2路IIC接口（4Pin）、1路UART接口；板载5V/3.3V电源接口、LED指示灯及不少于2路的可编程按键。

3、深度相机（3D）

★3.1 采用单目结构光技术，工作范围：0.6-8米，最大视场角（FOV）不小于H58°*V45°。

3.2 数据接口：USB。

4、激光雷达

4.1 功能：适合室内外环境，具备抗日光能力。

4.2 通信接口：串口（可转接USB）；工作电压：不大于5V。

★4.3 扫描半径：0.05m-18m（90%反射率）；扫描范围：360°；扫描频率：不小于10Hz。

4.4 角度分辨率：不大于0.12°；测距精度：不大于30mm；测距分辨率：≤13mm。

4.5 防护等级：不低于IP65。

5、麦克风阵列

5.1 通道：不少于六通道；支持回声消除、音频降噪；配套扬声器。

★5.2 拾音距离：不小于10m；角度范围：360°；采用USB接口通信。

5.3 二次开发：提供完整SDK例程，可以实现离线命令词识别，返回识别结果、唤醒角度等。

6、视觉机械臂

6.1 自由度：不低于5自由度+夹持器；末端负载：不低于500g；旋转半径：不低于430mm；底座：采用轴承结构，支持水平转动。

★6.2 运动关节：采用串行总线舵机，数量不少于3个，转动扭矩不低于45KG·cm 11.1V，转速达0.18sec/60° 11.1V，支持位置模式（0-240°）和电机模式（360°），工作电压9V-12.6V，支持堵转保护/过温保护，精度不大于0.3°，UART串口指令控制，金属齿轮，支持温度、电压、位置反馈，PH2.0-3P接口不少于3个。

6.3 云台及夹持器：采用串行总线舵机，数量不少于3个，支持位置模式（0-240°），工作电压9V-12.6V，支持堵转保护/过温保护，精度不大于0.3°，UART串口指令控制，金属齿轮，支持温度、电压、位置反馈。

6.4 具备总线舵机调试系统功能。

★6.5 视觉：采用双目结构光深度相机，工作范围0.25-2.5m，装载在机械臂末端。

7、运动控制器

★7.1 基于STM32F407核心，主频不低于168MHz；板载6轴运动处理组件（3轴陀螺仪+3轴加速度计）、手柄接收器、蜂鸣器及电源开关，集成CAN通信芯片；最大支持驱动不少于4路（6PIN）编码电机、2路总线舵机及2路PWM舵机。

7.2 扩展接口丰富，至少包含蓝牙*1、IIC*1、USB串口*2、SBUS*1、LCD显示屏*1、GPIO*26。

7.3 电源输出接口至少包含5V/5A独立接口1个，5（3.3）V并联接口2个。

★7.4 提供基于Python语言开发的支持ROS1/ROS2的SDK包，提供完整的Ros Robot Controller项目代码，包括电机控制、姿态结算及上位机通信。

8、移动底盘

8.1 底盘尺寸：不低于（长）300mm*（宽）255mm；运动方式：全向/差速移动；悬挂类型：后轮摆式悬挂，爬坡角度：不低于25°。

8.2 电机：直流减速电机不少于4个，配霍尔编码器；额定电压不小于12V；堵转扭矩：不小于15kg·cm；减速比：不小于1：90；采用6pin接线口，抱紧式金属联轴器。

★8.3 轮胎：麦克纳姆轮不少于4个，采用尼龙加纤材质，直径不小于100mm；实心橡胶轮不少于2个，直径不小于100mm；全向轮不少2个，采用尼龙加纤材质，直径不小于100mm。

9、显示屏及支架

9.1 机载显示屏：尺寸不小于7英寸，分辨率不小于1024*600，合金材质支架，支持触屏功能。

★9.2 状态显示屏：采用OLED材质，可实时显示电压、机器人ID及机载IP（STA/AP）信息。

9.3 教学专用支架：桌面式，主体采用亚克力+铝型材材质，尺寸不小于（长）480mm*（宽）480mm,可将平台四轮悬空至于桌面上，配套实验教学道具。

★9.4 开发平台：处理器不低于I5 12代；内存不低于16G；存储不低于256G SSD+1T机械硬盘；显存不低于1G；显示器不低于23.8英寸。

10、电源系统

★10.1电池模式：采用锂电池，容量不低于11.1V/6000mAh，配专用充电器；智能处理器及各功能模组采用统一供电模式。

10.2 适配器模式：要求采用双电源适配器，主控制器单独供电。

▲11、控制方式：支持无线手柄（标配）控制；支持APP（IOS/Android等）控制，投标文件提供手机控制移动底盘运动及机械臂运动的功能截图；支持PC远程控制，投标文件提供采用远程桌面及SSH方式实现远程连接的功能截图。

12、具备机器人控制系统功能。

三、软件需求

★1、提供快速配置工具软件、机械臂动作编辑软件，要求基于Linux系统开发，提供源代码程序；可视化图形界面，支持中、英文。

▲2、支持设备快速初始化功能：包括摄像头、雷达、模态及语音模块；支持系统参数实时监测功能：包括操作系统、内存信息、磁盘信息、IP地址、主机信息、热点信息、系统版本，投标文件提供软件功能截图。

▲3、支持机械臂动作组编辑，标配不少于20组动作，支持动作组添加、编辑、更新及删除功能，支持动作组运行、停止功能，投标文件提供软件功能截图。

▲4、支持机械臂关节仿真编程，可回读角度信息；支持舵机偏差调整及舵机回中功能，投标文件提供软件功能截图。

★5、APP控制软件：支持IOS/Android系统，提供源代码程序；可选择直连模式/局域网模式连接，并支持局域网快速配置，即通过APP可快速将机器人连接到局域网，无需在机器人上操作，且可显示机器人的ID、IP信息；支持机器人遥控功能，包括麦克纳姆轮底盘的前后左右、左右转控制，差速底盘的前后、左右转控制，同时支持重力控制，即通过手机陀螺仪实现机器人的运动控制；支持相机的图像回传显示、保存，臂载相机、机载相机的快速切换功能，机载云台的左右转动功能；支持机载机械臂云台、关节和抓手可视化控制及快速复位功能；支持机载雷达的避障、跟随、警卫应用的快速开启及关闭功能，且雷达检测距离0.3-1.5m范围可调，机器人运动速度可调；支持臂载相机的颜色追踪功能，即在APP上选中目标颜色，机器人随着目标移动而移动；支持臂载相机的巡线运动功能，即在APP上选中目标线路，机器人沿着目标线路移动；支持AR展示功能。

6、提供机器人URDF模型，支持Gazebo、MoveIt仿真开发。

★7、软件系统版本：不低于Ubuntu 18.04+ROS Melodic。

四、配套资源需求

1、技术手册1套，以机器人为操作载体，至少包括平台简介、装箱清单、组装指南、技术架构及配置参数、快速使用、平台控制、网络配置、快速建图及导航、文件系统及功能代码、运动控制及功能代码、系统镜像，要求内容真实详细。

2、专业实验-机器人运动控制与仿真课程1套，以机器人为操作载体，至少包括开发环境搭建、了解编码器电机驱动模块、底盘控制原理及操作、机器人的速度控制、PID算法介绍、IMU/线速度/角速度较准、IMU与里程计数据发布、手柄和键盘控制、URDF模型简介与入门、ROS机器人URDF模型分析、Gazebo入门、Gazebo开发，要求提供Python源代码程序，内容真实详细。

3、专业实验-SLAM与自主导航课程1套，以机器人为操作载体，至少包括激光雷达介绍、雷达避障/跟随/警卫、SLAM地图构建原理、Gmapping建图算法、Cartographer建图算法、RRT/Explore_Lite自主建图、ROS机器人自主导航原理、AMCL自适应蒙特卡洛定位、TEB和DWA路径规划、雷达多点导航与避障、RTAB-VSLAM三维建图与导航、APP建图与导航、Gazebo建图仿真、Gazebo导航仿真，要求提供Python源代码程序，内容真实详细。

▲4、综合案例-基于激光雷达的自主定位、地图构建及自主导航，要求投标现场提供功能视频演示。

5、专业实验-计算机视觉课程1套，以机器人为操作载体，至少包括OpenCV基础课程、颜色空间转换/几何变换/平滑/边缘检测/形态学处理/阈值处理/轮廓介绍与特征/特征匹配/角点检测、深度相机配置、安装深度相机ROS SDK、深度相机使用、相机标定方法、数据类型和点云、颜色阈值的调节、颜色识别、色块定位及追踪、KCF物体追踪，要求提供Python源代码程序，内容真实详细。

▲6、综合案例-基于深度相机（3D）的自主定位、地图构建及自主导航，要求投标现场提供功能视频演示。

7、专业实验-机器学习与深度学习课程1套，以机器人为操作载体，至少包括机器学习基础、MediaPipe介绍及三维人脸检测、颜色追踪、肢体体感控制、人体跟踪、颜色识别+体感控制、人体跌倒检测、Yolov5简介/模型结构/运行流程、Yolov5模型训练、TensorRT路标卡片检测，要求提供Python源代码程序，内容真实详细。

8、专业实验-机器人语音交互课程1套，以机器人为操作载体，至少包括语音基础、声源定位、声卡与扬声器简介及基本使用、语音交互注意事项、TTS文字转语音、语音控制小车移动、语音控制自主巡检导航，要求提供Python源代码程序，内容真实详细。

9、专业实验-机械臂运动控制与仿真课程1套，以机器人为操作载体，至少包括机械臂基础、MoveIt仿真、机械臂动作编辑、自主识别分拣、自主追踪、巡线搬运+行人检测、定点导航搬运，要求提供Python源代码程序，内容真实详细。

▲10、综合案例-无人驾驶，实现路标检测、车道保持、红绿灯识别、转向决策、自主泊车等功能，要求投标现场提供功能视频演示。

▲11、综合案例-智能搬运，实现语音控制、自主路径规划、自主识别、定位及抓取等功能，要求投标现场提供功能视频演示。

五、竞赛需求

★可以作为标准平台参加中国机器人及人工智能大赛-机器人任务挑战赛项目，全国大学生信息安全与对抗技术竞赛-智能安全项目，并在供货后提供赛项解读、场地指导、关键技术、核心算法等竞赛指导服务。

六、配套实训套件（共配一套）

1.小型服务机器人实训套件1：

1.1硬件部分

1.1.1整机规格

尺寸（长宽高）：不小于280mm*280mm*230mm（不含机械臂）；

材质：主体为碳钢和铝合金5052材质；

机器人上预留了标准安装孔、可自行安装和设计相关结构件；

额外负载不低于：3kg；

最高速度不低于0.4m/s。

★1.1.2动力系统

移动方式：2轮差速移动；

驱动器：2路独立驱动，单路最大峰值电流不小于3A，最大供电电压不超过12.6V，485总线式通信；

电机：12V直流有刷电机*2；

电机编码器精度：轮子旋转一周编码器脉冲数不少于5760个；

轮子：直径不低于100mm，金属轮毂橡胶轮胎；

减震万向轮*2。

★1.1.3机械臂

机械臂主体材质：铝合金材质；

自由度：5自由度+柔性机械爪。

机械臂单关节旋转角度：支持270°旋转；

机械臂舵机参数：空载速度不超过0.16sec./60°，堵转扭矩不小于25kg·cm，操作角度： 270°±10°，具备电压、温度、堵转保护，通信方式TTL/ Half dulpex (半双工)，波特率 115200，输出轴规格？6.0x25T，舵机支持串联；

柔性机械爪可进行0~90度开关闭合，抓取重量不低于500g，机械爪控制舵机参数：空载速度