全国服务型制造技术技能大赛河南省选拔赛-赛项4-服务机器人应用技术员（机器人智能服务）项目（学生组）技术平台

2022年全国行业职业技能竞赛

——全国服务型制造应用技术技能大赛

河南省选拔赛

服务机器人应用技术员（机器人智能服务）赛项

（学生组）

技

术

平

台

全国服务型制造应用技术技能大赛

河南省组织委员会技术组

2022年9月

1

目录

一、技术平台简介................................................................3

二、技术平台结构图..............................................................3

三、技术平台主要设备配置........................................................4

四、技术平台主要设备技术参数....................................................5

（一）通用服务机器人本体....................................................5

（二）服务机器人巡检模块....................................................8

（三）服务机器人消杀模块....................................................9

（四）服务机器人载运模块...................................................11

（五）智能通用安防模块.....................................................11

（六）通用物联网模块.......................................................12

（七）智能巡检任务场景.....................................................12

（八）智能载运任务场景.....................................................15

（九）综合竞赛任务场景.....................................................21

（十）智能编程训练平台.....................................................21

（十一）可视化终端.........................................................22

（十二）服务机器人人工智能应用软件.........................................22

五、说明.......................................................................24

2

一、技术平台简介

机器人智能服务平台对接主流人工智能应用技术，覆盖服务人多

种典型应用场景，展现服务机器人在日常生活和工业生产的真实场景

业务需求和教学实训需求。平台采用模块化的架构，选用人工智能服

务机器人本体作为载体，搭载不同的上装功能模块，组合成公共服务、

物流载运、智能巡检等多种典型应用场景的智能服务机器人平台，硬

件平台具有通用性和扩展性，软件平台具备开源性和开放性，既能满

足大赛平台持续拓展升级的需求，也能满足教学实训平台通用性、开

放性以及模块化的要求。平台涵盖数据采集及标注、模型训练及优化、

模型部署及应用等全栈人工智能应用技术，融入服务机器人技术、物

联网技术、5G+技术、数字化技术、多机器人协同技术等跨学科技术，

借以提升参赛选手对人工智能技术、服务机器人技术的综合应用能力，

为尽快培养本领域知识性、复合型、技能型人才提供支撑。

二、技术平台结构图

机器人智能服务平台采用模块化架构，包含服务机器人本体、服

务机器人上装模块、服务机器人应用场景以及服务机器人竞赛实训配

套设备等。其中，服务机器人本体包括通用服务机器人本体（适应于

消杀、载运本体）、通用巡检服务机器人本体；服务机器人上装模块

包括服务机器人巡检模块、服务机器人消杀模块、服务机器人载运模

块、通用智能安防模块；服务机器人应用场景包括通用物联网模块、

智能巡检任务场景、智能载运任务场景、综合竞赛任务场景等；竞赛

实训配套设备包括智能编程训练平台、可视化终端等。具体系统框图

如下图所示。

3

图2机器人智能服务平台结构布局图

三、技术平台主要设备配置

机器人智能服务平台主要配置清单见表2。

表2机器人人工智能技术应用平台主要配置清单

序号设备名称数量单位备注

1通用服务机器人本体2台参考具体技术参数

2服务机器人巡检模块1台参考具体技术参数

3服务机器人消杀模块1套参考具体技术参数

4服务机器人载运模块1套参考具体技术参数

5通用智能安防模块1套参考具体技术参数

6通用物联网模块1套参考具体技术参数

7智能巡检任务场景1套参考具体技术参数

8智能载运任务场景1套参考具体技术参数

9综合竞赛任务场景1套参考具体技术参数

4

10智能编程训练平台1套参考具体技术参数

11可视化终端1套参考具体技术参数

服务机器人人工智能应用

套参考具体技术参数

12软件1

四、技术平台主要设备技术参数

机器人智能服务平台主要设备技术参数如下：

（一）通用服务机器人本体

1.1移动本体

1）驱动类型：直流电机+轮式驱动；

2）底盘结构：≥4轮；

3）负载能力：≥150kg；

4）外形尺寸：≤885×635×560mm；

5）底盘形状：方型；

6）最大行走速度：≥0.5m/s；

7）主动跃障轮胎外径：≥170mm；

8）主动跃障轮胎开槽宽度：≥42mm；

9）续航能力：≥10h；

10）用电方式：支持自动回充；

11）电机动力系统：

电机数量：≥2个；

电机类型：直流有刷；

电压：12V-48V；

额定功率：≥200W；

5

额定扭矩：≥2N·m；

空载转速：120rpm；

编码器类型：霍尔效应；

12）电机伺服驱动器

电源输入：18V～60V；

速度控制精度：±2rpm；

位置控制精度：±1pulse。

1.2控制器

1）CPU主频≥2.0GHz；

2）内存≥8G；

3）固态驱动器：容量≥32GB；

4）系统架构：Ubuntu+机器人元操作系统；

5）外部接口：USB2.0接口≥1个，USB3.0接口≥4个，HDMI接

口≥1个；紧急停止按钮≥1个、压敏开关≥1个、超声波测距传感器接

口≥8个、数字输入≥2个、以太网接口2≥个、485通讯接口≥1个、电

源接口≥2个；

6）通信协议：支持USB、TCP/IP、CAN、UART等协议。

1.3电气系统

1）3D激光雷达：

扫描线数：≥16线

功耗：≤12W；

测量半径：0.4m~150m；

角度分辨率：0.45°～1.35°；

接口类型：TCP/IP；

帧率：20Hz；

6

2）超声波传感器：

数量：≥8个；

工作频率：≥40kHz；

测量角度：≤15°；

探测有效距离：0.02m～5m；

探测分辨率：≤0.5cm；

探测误差：≤±0.5%；

接口类型：TTL；

TTL脉冲：10us；

供电电源：3V～24V；

3）陀螺仪传感器：

通信方式：RS485；

供电电源：9V～36V；

尺寸：≤15×15mm。

4）安全触边传感器：

触发力值：10~50N；

触发距离：2～3mm；

弯曲半径：50mm；

颜色材料：黑色EPDM；

最大承受电压：≥36V；

最大承受电流：≥1A；

盲区范围：单边20～30mm

5）紧急停止按钮：

数量：≥1个；

6）电信号转声信号换能器件：

7

数量：≥1个；

声道：2.0；

净重：≤0.5kg。

7）电池：

电压：12V；

容量：≥10Ah；

类型：锂电池；

充电温度：0℃～45℃；

放电温度：0℃～45℃；

8）温湿度传感器：

工作电压：3.3V～5V；

湿度测量范围：20%～95%（0°～50°范围）；

湿度测量误差：≤±5%；

输出形式：数字输出；

9）预留接口：光耦隔离输入≥8路、光耦隔离输出≥4路；

10）通信接口：支持通讯总线RS232、RS485、CAN、Canopen、

USB、以太网TCP/IP等通讯协议；

11）工作环境：0～40℃。

（二）服务机器人巡检模块

技术参数：

1）总体尺寸：470×430×820mm；

2）传感器：温湿度传感器，烟雾传感器；

3）云台相机：

8

传感器类型：1/2.8"progressivescanCMOS；

有效像素：≥400万像素；

主码流分辨率：50Hz：25fps（2560×1440），60Hz：30fps

（2560×1440）；

视频压缩：H.265/H.264（Baseline、Main、HighProfile）/MJPEG；

焦距：5.9mm~135.7mm；

运动范围：水平：0°~360°，垂直：+90°~-90°；

运动速度：水平0.1°~200°/s，垂直0.1°~50°/s；

补光距离：红外200m；

工作温度：-40℃~65℃；

防护等级：IP66；

供电：AC：24V±25%，DC：36V；

功耗：≤45W。

（三）服务机器人消杀模块

1、消杀组件技术参数：

1）总体尺寸：620×445×1220mm；

2）紫光灯管

功率：≥8W；

数量：≥4根；

灯管长度：260mm；

灯管供电：DC24V；

3）喷雾组件

雾化出口：≥4个；

9

喷雾机主机尺寸：290×160×480mm；

喷雾机雾量：≥1800ml/h。

2、协作机器人模块技术参数：

2.1协作机器人技术参数：

1）负载：≥3kg；

2）自重：15kg；

3）最大工作范围：≥650mm；

4）各轴关节范围

1轴：≥±175°；

2轴：≥﹣265°~﹢85°；

3轴：≥±160°

4轴：≥﹣265°~﹢85°；

5轴：≥±175°；

6轴：≥±175°；

5）重复定位精度：≤±0.02mm；

6）通讯方式：数字IO、模拟IO、485通信、TCP/IP；

7）防护等级：IP54；

8）夹具：电动夹爪。

2.2深度摄像头技术参数

1）工作环境：室内/室外；

2）深度技术：红外双目；

3）工作范围：0.11~10m；

4）深度FOV（H×V）：65°×40°；

5）深度分辨率：≥1280×720；

6）帧率：≥90fps；

10

7）RGB传感器FOV（H×V）：69°×42°；

8）RGB分辨率：≥1920×1080；

9）RGB帧率：≥30fps；

10）精度误差：＜2%（2m内）；

11）尺寸：99×20×23mm。

3、消杀模块功能：

1）支持开始、完成、安全等语音提示；采用语音合成、语音唤

醒、语音识别等语音处理技术，实现语音交互与控制功能；

2）具有SLAM导航数据交互接口,支持TCPROS或UDPROS应

用层数据协议；

3）提供控制接口，实现模块化安装。

（四）服务机器人载运模块

技术参数：

1）总体尺寸：≤430×390×152mm；

2）电动推杆：

数量：≥2；

行程：≥25mm；

最大推力：≥20N；

输入电压：DC12V。

（五）智能通用安防模块

技术参数：

1）模式识别摄像头：

11

分辨率：≥640×480；

光谱：彩色；

通信接口：TCP/IP/USB；

与上位机通信方式：USB或网线；

其余功能：支持口罩检测；

2）测温模块

测量温度：30℃～45℃；

工作电压：3V～12V；

工作电流：15mA；

测温方式：单点；

测温距离：100cm～120cm；

精度误差：≤±0.3℃；

接口：TTL/USB接口；

测温速度：毫秒级。

（六）通用物联网模块

1）单侧主机尺寸：420×330×1000mm；

2）通道宽度：1~1.2m；

3）驱动类型：直流24V电机；

4）控制方式：PLC控制。

（七）智能巡检任务场景

1、网孔板控制柜

1）材质：Q235；

12

2）外形尺寸（长×宽×高）：800×575×1670mm；

3）底部形态：刹车滚轮。

2、PLC控制器

1）物理尺寸：130×100×75mm；

2）工作存储器：≥125KB；

3）装载存储器：≥4MB；

4）保持性存储器：≥10KB；

5）数字量：14DI/10DO；

6）模拟量：2AI/2AO；

7）位存储器（M区）：8192字节；

8）高速计数器：6路；

9）脉冲输出：4路；

10）以太网端口数：2个；

11）通信协议支持：PROFINET、TCP/IP、SNMP、DCP、LLDP、

ISO-on-TCP、UDP、Modbus、S7等通信协议，PROFIBUS、AS接口

通信扩展可支持；

12）数据传输率：10/100Mb/s；

13）布尔运算执行速度：0.08μs/指令；

14）移动字执行速度：1.7μs/指令；

15）实数数学运算执行速度：2.3μs指令。

3、人机界面与编程

1）显示：7英寸的TFT真彩色显示屏，65535色；

2）背光灯：LED；

3）分辨率：≥800×480像素；

4）触摸屏：电阻式；

13

5）输入电压：DC24V±20%；

6）额定功率：5W；

7）内存：≥128M；

8）系统存储：≥128M；

9）组态软件：MCGS嵌入版；

10）串行接口：COM1(RS232)\COM2(RS485),可扩展COM3和

COM4；

11）以太网接口：10/100M自适应；

12）USB接口：一主一从；

13）机壳材料：工业塑料；

14）防护等级：IP65（前面板）。

4、巡检组件

4.1组件组成：

1）操作指示灯：≥1套；

2）手动式切换开关≥2套；

3）电压/电流检测表≥1套；

4）液晶显示屏1套。

4.2功能特性

1）模拟指示灯典型状态，模拟数量≥3个。

2）模拟开关通断操作功能。

3）模拟电压检测功能。

4）模拟电流检测功能。

5）提供人机操作界面。

14

（八）智能载运任务场景

1、岸桥吊载运模块

1.1地轨

模块需配有地轨，桥吊可沿地轨平移。地轨长度≥2600mm，两端

均有限位装置，以确保操作安全。

2.2导轨式移动平台技术参数：

1）尺寸：2500x734x1442mm；

2）电机数量：4；

3）X/Y/Z行程：1100/1700/1200mm；

4）X轴传动方式：滚轮导轨传动；

5）Y轴传动方式：同步带直线模组；

6）Z轴传动方式：柔性绳索传动；

7）Y轴重复定位精度：≤±0.1mm；

8）额定负载：≥1kg；

9）夹具：根据作业工件定制设计；

10）相机

传感器：1/2.7"CMOS；

分辨率：≥1920×1080；

镜头接口：M12；

固定光圈：F2.0；

镜头焦距：8mm；

视场角：水平≥41°，垂直≥23°，对角≥48°；

11）供电方式：24V40Ah锂电池；

12）网络通信协议：HTTP或MQTT；

15

13）控制接口：数字量IO或TCPROS/UDPROS控制接口，通过

接口即可控制设备的状态。

1.3PLC技术参数：

1）物理尺寸：130×100×75mm；

2）工作存储器：≥125KB；

3）装载存储器：≥4MB；

4）保持性存储器：≥10KB；

5）数字量：14DI/10DO；

6）模拟量：2AI/2AO；

7）位存储器（M区）：8192字节；

8）高速计数器：6路；

9）脉冲输出：4路；

10）以太网端口数：2个；

11）通信协议支持：PROFINET、TCP/IP、SNMP、DCP、LLDP、

ISO-on-TCP、UDP、Modbus、S7等通信协议，PROFIBUS、AS接口

通信扩展可支持；

12）数据传输率：10/100Mb/s；

13）布尔运算执行速度：0.08μs/指令；

14）移动字执行速度：1.7μs/指令；

15）实数数学运算执行速度：2.3μs指令。

1.4人机界面与编程技术参数：

1）显示：7英寸的TFT真彩色显示屏，65535色；

2）背光灯：LED；

3）分辨率：≥800×480像素；

4）触摸屏：电阻式；

16

5）输入电压：DC24V±20%；

6）额定功率：5W；

7）内存：≥128M；

8）系统存储：≥128M；

9）组态软件：MCGS嵌入版；

10）串行接口：COM1(RS232)\COM2(RS485),可扩展COM3和

COM4；

11）以太网接口：10/100M自适应；

12）USB接口：一主一从；

13）机壳材料：工业塑料；

14）防护等级：IP65（前面板）。

2、场桥吊载运模块

2.1导轨式移动平台技术参数：

1）尺寸：1720x734x1442mm；

2）电机数量：4；

3）X/Y/Z行程：1100/1000/1200mm；

4）X轴传动方式：滚轮导轨传动；

5）Y轴传动方式：同步带直线模组；

6）Z轴传动方式：柔性绳索传动；

7）Y轴重复定位精度：≤±0.1mm；

8）额定负载：≥1kg；

9）夹具：根据作业工件定制设计；

10）相机

传感器：1/2.7"CMOS；

分辨率：≥1920×1080；

17

镜头接口：M12；

固定光圈：F2.0；

镜头焦距：8mm；

视场角：水平≥41°，垂直≥23°，对角≥48°；

11）供电方式：24V40Ah锂电池；

12）网络通信协议：HTTP或MQTT；

13）控制接口：数字量IO或TCPROS/UDPROS控制接口，

通过接口即可控制设备的状态。

2.2PLC技术参数：

1）物理尺寸：130×100×75mm；

2）工作存储器：≥125KB；

3）装载存储器：≥4MB；

4）保持性存储器：≥10KB；

5）数字量：14DI/10DO；

6）模拟量：2AI/2AO；

7）位存储器（M区）：8192字节；

8）高速计数器：6路；

9）脉冲输出：4路；

10）以太网端口数：2个；

11）通信协议支持：PROFINET、TCP/IP、SNMP、DCP、LLDP、

ISO-on-TCP、UDP、Modbus、S7等通信协议，PROFIBUS、AS接口

通信扩展可支持；

12）数据传输率：10/100Mb/s；

13）布尔运算执行速度：0.08μs/指令；

14）移动字执行速度：1.7μs/指令；

18

15）实数数学运算执行速度：2.3μs指令。

2.3人机界面与编程技术参数：

1）显示：7英寸的TFT真彩色显示屏，65535色；

2）背光灯：LED；

3）分辨率：≥800×480像素；

4）触摸屏：电阻式；

5）输入电压：DC24V±20%；

6）额定功率：5W；

7）内存：≥128M；

8）系统存储：≥128M；

9）组态软件：MCGS嵌入版；

10）串行接口：COM1(RS232)\COM2(RS485),可扩展COM3和

COM4；

11）以太网接口：10/100M自适应；

12）USB接口：一主一从；

13）机壳材料：工业塑料；

14）防护等级：IP65（前面板）。

3、船型货架

船型货架用于模拟港口货轮，货架上放有集装箱模型。货架内部

安装有凸轮机构，可以带动集装箱模型上下运动，模拟货轮在港口的

浮动状态。

上下运动幅度：≥20mm。

4、新能源小车

技术参数：

1）尺寸：≤820×640×700mm；

19

2）底盘结构：4轮；

3）驱动形式：后轮轮毂电机驱动；

4）额定载重：50kg；

5）最大行进速度：≥4.8m/s；

6）最小转弯半径：≤1.5m；

7）空载爬坡角度：≥30°；

8）续航时间：2h；

9）续航里程：≥30km；

10）控制器

CPU主频：≥2.0GHz；

内存：≥8G；

固态驱动器：≥32GB；

系统架构：Ubuntu+机器人元操作系统；

接口：USB2.0接口1个，USB3.0接口4个，HDMI接口1个，

紧急停止按钮1个，压敏开关1个，超声波测距传感器接口8个，数

字输入2个，以太网接口2个、485通讯接口1个，电源接口2个

通信协议支持USB、TCP/IP、CAN、UART等协议；

11）3D激光雷达：

扫描线数：≥16线

功耗：≤12W；

测量半径：0.4m~150m；

角度分辨率：0.45°～1.35°；

接口类型：TCP/IP；

帧率：20Hz；

12）超声波传感器：

20

数量：≥4个；

工作频率：≥40kHz；

测量角度：≤15°；

探测有效距离：0.02m～5m；

探测分辨率：≤0.5cm；

探测误差：≤±0.5%；

接口类型：TTL；

TTL脉冲：10us；

电电源：3V～24V。

5、载运模块功能特性：

1）与服务机器人控制系统交互控制；

2）执行视觉引导的上料操作；

3）执行视觉引导的下料操作。

（九）综合竞赛任务场景

1.尺寸：≤8m×8m；

2.场景：智能巡检、智能消杀、智能物流载运等场景。

（十）智能编程训练平台

智能编程训练平台主要由主控编程计算机和编程计算机组成。

1、主控编程计算机技术参数：

1）可视化终端：≤21.5英寸；

2）处理器：I5或同等以上处理器；

3）内存：≥16G；

4）固态硬盘：≥256GB；

21

5）机械硬盘：≥1TB；

6）显卡：独立显卡，显存≥4GB；

7）系统：Ubuntu64位版本，能流畅使用相关工程软件；

8）用途：主要用于编程任务的实现及机器人软件的使用；

9）电脑桌尺寸（长×宽×高）：≥700×600×750mm；

2、编程计算机技术参数：

1）可视化终端：≤21.5英寸；

2）处理器：I5或同等以上处理器；

3）内存：≥8G；

4）固态硬盘：≥256GB；

5）机械硬盘：≥1TB；

6）显卡：独立显卡，显存≥6GB；

7）系统：Ubuntu64位版本，能流畅使用相关工程软件；

8）用途：用于视觉编程软件的使用；

9）电脑桌尺寸（长×宽×高）：≥700×600×750mm；

（十一）可视化终端

1.功能要求：实时呈现感知和规划运行过程等；

2.显示终端参数要求：终端显示采用≤55英寸。

（十二）服务机器人人工智能应用软件

1、主编程软件

技术参数：