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试剂库搬运机器人

1.技术要求

1.1试剂库搬运机器人

1.1.1试剂库搬运机器人控制器

（1）尺寸：≤380×350×258mm

（2）重量：≤20kg

（3）示教器连接电缆长度：≥3m

*（4）通讯方式：以太网、ModBus-RS485、TCP/IP、USB等

（5）供电电源：100~240VAC，50~60Hz

（6）防护等级：IP43

（7）IO接口：DI不少于8，DO不少于8；AI不少于2，AO不少于2

1.1.2试剂库搬运机器人本体

*（1）最大负载：≥3kg

*（2）机械臂重量：≤16kg

（3）自由度：6自由度

（4）重复定位精度：≤±0.02mm

*（5）工作半径：≥625mm

（6）工具端线速度：≤1.9m/s

（7）通讯接口：CAN总线接口

（8）连接控制柜电缆长度：≥5m

（9）供电电源：DC48V

（10）功耗：≤150W

（11）外壳材料：铝合金

（12）工作环境温度：0~40℃

（13）工作环境湿度：25~85%（无冷凝）

（14）防护等级：IP54

（15）J1轴运动范围：≥±360°

（16）J2轴运动范围：≥±175°

（17）J3轴运动范围：≥±175°

（18）J4轴运动范围：≥±175°

（19）J5轴运动范围：≥±175°

（20）J6轴运动范围：≥±360°

（21）J1-J6最大速度：≥180°/s

（22）工具端数字量输入输出：4路（可配）

（23）工具端模拟量输入：2路

（24）工具端电源输出：12V/24V（可配）

（25）工具端电流输出：0.8A

*（26）协同操作：根据ISO10218-1:2011进行协同操作，具备“安全适用的受监控停止”、“拖动示教”以及“功率与力限制”等协作机器人安全功能。

1.1.3试剂库搬运机器人人机控制器

（1）尺寸：≤355×235×54mm

（2）重量：≤1.8kg

*（3）显示：≥10寸电阻式液晶触控屏

（4）人体工学设计，配有急停和力控等安全按钮

（5）防护等级：IP43

1.1.4试剂库搬运机器人智能编程软件系统

（1）外设插件集成能力：允许用户将机器人外围生态产品的控制软件无缝集成到示教器内，编程时灵活调用，增强系统扩展性和兼容性。

（2）人机交互界面：采用全触摸屏设计，用户可直接在示教器面板上对机器人进行动作示教和在线编程，提升操作便捷性和直观性。

（3）拖动示教：配备力控按钮，支持用户通过手动拖动机器人本体进行位姿示教，简化编程流程。

（4）轨迹记录与编辑：在拖动示教过程中自动记录轨迹，并允许用户对轨迹进行编辑和插入到在线编程逻辑中，提高编程效率和灵活性。

（5）碰撞防护：提供10个等级的碰撞防护设置，机器人检测到碰撞后自动停止，确保操作安全。

（6）综合安全防护：包括安全IO接口检测、关节运动范围限制以及缩减模式（如TCP速度和关节速度的降低），全方位保障机器人运行安全。

（7）开发环境与ROS平台支持：提供基于ROS平台的配套环境开发包和实训手册，助力用户快速上手ROS应用开发。

（8）多平台SDK与编程语言支持：支持Linux下C++、Lua脚本、Windows V C++、Python脚本及QT跨平台编程，满足不同开发者的需求。

（9）离线仿真功能：支持离线仿真及编程，允许用户在无实际机器人硬件的情况下进行程序开发和测试，降低成本并提高效率。

（10）外设集成能力：支持搬运工具等外设集成在示教器软件中，实现外设与机器人的无缝协同工作。

（11）在线升级与远程维护：支持在线升级功能，确保软件始终保持最新状态；同时支持远程故障诊断与维护、系统状态监控，降低维护成本并提升响应速度。

1.1.5机器人法兰

（1）外形尺寸：63×63×15mm

（2）数量：1套

（3）外形：设有4个机器人安装孔、2个转换板安装孔及1个通孔。

（4）距离尺寸公差：±0.001ｍｍ

（5）直线度公差：±0.001ｍm

（6）平行度公差：±0.01’

（7）垂直度公差：±0.01ｍｍ／ｍ

（8）平面度公差：0.01μm

（9）表面粗糙度Ra：＜0.4μm

（10）铝合金材质，表面喷细砂，本色阳极氧化处理

1.2柔性夹爪

1.2.1精密伺服驱动电动夹爪

（1）整体尺寸（长×宽×高）：≤63×64×160.5mm

（2）工作电压：21.6-26.4V DC

（3）外形尺寸：26×55×107.5mm

（4）电流：0.25A(额定)/0.5A(峰值)

（5）通讯协议：支持Modbus-RTU协议和Digital I/O

（6）通讯接口：1个8芯通讯接口

（7）夹持力（单侧）：6-15N

（8）总行程：≥26mm；

（9）最大推荐负载：0.25kg

（10）打开/闭合时间：0.5s/0.5s

（11）位置重复精度：±0.02mm

（12）额定功率：6W

（13）运行噪音：＜30dB

（14）防护等级：IP40

（15）工作环境温度：0-40℃

（16）工作环境湿度：85%RH以下

1.2.2伺服电动夹爪驱动器

1.2.2.1CPU功能模块

（1）尺寸（长×宽×高）：110×100×75mm；

（2）功率损失，典型值12W；

（3）耗用电流（额定值）500mA；仅CPU，输入电流耗用电流最大值1500mA；CPU连同全部扩展模块；

（4）电源电压：额定值DC24V，允许范围(DC)为20.4V~28.8V；

（5）1个以太网通信端口，支持PROFINET通信；

（6）工作存储器：150KB；装载存储器：4MB；保持性存储器：14KB；位存储器（M）：8192个字节；

（7）用户存储器：150KB（故障安全型200KB）/4MB装载存储器，可用专用SD卡扩展/14KB保持性存储器；

（8）温度为-20℃~60℃，相对湿度为10~95%；

（9）脉冲输出最多可组态4个使用任意内置DC/DC/DCCPU任意内置输出或信号板输出的脉冲输出100kHz（Qa.0到Qa.3），20kHz（Qa.4到Qb.1）。

（10）布尔运算执行速度0.08μs/指令，移动字执行速度1.0μs/指令（DB访问），实数数学运算执行加法速度1.78μs/指令（DB访问）。

（11）过程映像大小：1024字节输入（I）和1024字节输出（Q）。

（12）信号模块扩展最多8个信号模块，信号板扩展最多1块信号板，通信模块扩展最多3个通信模块。

（13）最多可组态6个使用任意内置输入或信号板输入的高速计数器100kHz/80kHz（Ia.0到Ia.5），30kHz/20kHz（Ia.6到Ib.5）。

（14）12个用于HMI。

（15）8个用于客户端GET/PUT(CPU间S7通信)。

（16）4个用于编程设备。

（17）8个用于用户程序中的开放式用户通信指令。

（18）延时中断/循环中断各4个，精度为1ms。

（19）沿中断：12个上升沿和12个下降沿（使用可选信号板时，各为16个）。

1.2.2.2IO功能模块

（1）输入点数14，输出点数10。

（2）数字输入逻辑1信号（最小）2.5mA时15VDC，逻辑0信号（最大）1mA时5VDC。

（3）数字输出电压范围20.4－28.8VDC。

1.2.2.3模拟输入模块

（1）模拟输入点数2

（2）输入范围0~10V

（3）分辨率：10位

1.2.2.4profinet通信功能模块

（1）通信接口由一个抗干扰的RJ45连接器组成。

（2）数据传输速率达10/100Mbit/s。

（3）集成的PROFINET接口允许与以下设备通信：编程设备、HMI设备、其它SIMATIC控制器。

（4）支持以下协议：TCP/IP、UDP、OPCUA（服务器）、ISO-on-TCP、ModbusTCP、S7通信、ProfinetIO。

（5）隔离（外部信号与PLC逻辑侧）：变压器隔离，1500VAC（型式测试）。

（6）通过开放的以太网协议支持与第三方设备的通信。

（7）8个连接用于S7通信的客户端连接，可以实现与S7-1200，S7-300/400/1500的以太网S7通信。

（8）2个连接用于与Web浏览器的连接。

1.2.2.5Modbus RTU协议

（1）通过Modbus指令，S7-1200可以作为Modbus主站或从站与支持Modbus RTU协议的设备进行通信。

（2）通过使用CM1241 RS485通信模块或CB1241 RS485通信板，Modbus指令可以用来与多个设备进行通信。

1.2.3I0扩展数字量输出模块

（1）产品类型标志：SM1221，DQ8x24VDC/0.5A；

（2）电源电压额定值(DC)：24V；

（3）电源电压允许范围下限(DC)：≥20.4V；

（4）电源电压允许范围下限(DC)：≤28.8V；

（5）来自背板总线DC5V，输入电流最大值：120mA；

（6）功率损失的典型值：1.5W；

（7）数字输出端数量：8；

（8）数字输出在组件中的数量：1；

（9）数字输出短路保护：外部预设；

（10）数字输出感应式关闭电压的限制：典型值(L+)-48V

（11）输出端的通断能力在电阻负载时的最大值：0.5A

（12）输出端的通断能力在照明负载时的最大值：5W

（13）额定输出电压（DC）：24V；

（14）对于信号“0”，输出电压最大值；0.1V，附带10kOhm负载；

（15）对于信号“1”，输出电压最小值DC20V；

（16）对于信号“1”，输出电流额定值：0.5A；

（17）对于信号“0”的剩余电流，输入电流最大值：10μA；

（18）从“0”到“1”，电阻负载时的输出延迟最大值：50µs；

（19）从“1”到“0”，电阻负载时的输出延迟最大值：200µs；

（20）在水平安装位置，环境温度最高50℃的条件下，输出端的总电流（每组）最大值：4A，每根零线的电流；

（21）继电器输出端，电感负载时的最大值：0.5A；

（22）照明负载时的最大值：5W；

（23）电阻负载时的最大值：0.5A；

（24）屏蔽导线最大长度：500m；

（25）非屏蔽导线最大长度：150m；

（26）报警信息可诊断；

（27）用于输入端状态，诊断可显示LED；

（28）在通道之间，数字输出电位隔离分组点数：1；在通道和背板总线之间电位差：AC500A；

（29）防护等级IP：IP20；

（30）满足标准或许可：CE、CSA、UL、cULus、FM、RCM（原C-TICK）、KC；

（31）露天情况下，最大落差：0.3m；

（32）运行中的环境温度范围：-20-60℃；

（33）在水平安装条件下，运行中的环境温度范围：-20-60℃；

（34）在竖直安装条件下，运行中的环境温度范围：-20-50℃；

（35）运行中允许温度变化：5℃至55℃，3℃/分钟；

（36）运输/储存时的环境温度范围；-40-70℃；

（37）存放/运输时的气压范围：660-1080hPa（气压符合IEC60068-2-13标准要求）；

（38）运行时最大空气湿度：95%（25℃无冷凝水）；

（39）外壳材料（正面）：塑料；

（40）尺寸（宽×高×深）：≤45×100×75mm；

（41）重量：≤180g

1.2.4伺服驱动夹爪

（1）外形尺寸：≤19.5×20×44mm

（2）数量：2套

（3）外形呈“7”字形，设有3个圆柱销安装孔

（4）距离尺寸公差：±0.001mm

（5）直线度公差：±0.001mm

（6）平行度公差：±0.01’

（7）垂直度公差：±0.01mm/m

（8）平面度公差：0.01μm

（9）表面粗糙度Ra：＜0.4μm

（10）铝合金材质，表面喷细砂，本色阳极氧化处理

1.2.5转接板

（1）外形尺寸：63×63×10mm

（2）数量：1套

（3）外形呈圆柱形，设有2个机器人法兰安装孔、4个电动夹爪安装孔、

（4）距离尺寸公差：±0.001ｍｍ

（5）直线度公差：±0.001ｍm

（6）平行度公差：±0.01’

（7）垂直度公差：±0.01ｍｍ／ｍ

（8）平面度公差：0.01μm

（9）表面粗糙度Ra：＜0.4μm

（10）铝合金材质，表面喷细砂，本色阳极氧化处理

1.2.6伺服驱动控制协议

（1）力位速可控：可以对夹爪的夹持位置、夹持力值和运行速度进行编程调节，可以任意组合搭配。

（2）夹持判断：夹持过程中采用力控和位控相结合的方式

（3）夹持反馈：夹爪的状态可以通过编程进行读取，也可以根据夹爪本体的指示灯进行判断

（4）掉电自锁：当出现断电时，夹爪可以持续保持夹持状态来使工件不掉落，保证了夹持的安全性。

（5）出线定义：红色线定义为24V，是电源直流24V正极；白色线定义为INPUT1，是I0模式数字输入1；棕色线定义为INPUT2，是I0模式数字输入2；橙色线定义为OUTPUTI，是IO模式数字输出1；黄色线定义为OUTPUT2，是IO模式数字输出2；黑色线定义为GND，是电源直流GND负极；蓝色线定义为485_B，是通讯线负，T/R-；绿色线定义为485_A，是通讯线正，T/R+；编织线定义为PGND，是外壳(PE)接口。

（6）IO模式控制功能及对应地址：

初始化夹爪：256（0x0100），重新标定夹爪和回零位；

力值：257(0x0101)，夹爪力值；

位置：259（0x0103），运动到指定位置；

速度：260（0x0104），以设定速度运行；

初始化状态反馈：512（0x0200），反馈当前夹爪的初始化状态；

夹持状态反馈：513（0x0201），反馈当前夹爪的夹持状态；

位置反馈：514（0x0202），反馈当前夹爪位置信息；

写入保存：768（0x0300），写入flash保存；

初始化方向：769（0x0301），配置夹爪初始化方向；

IO参数测试：1024（0x0400），直接控制4组IO功能；

IO模式开关：1026（0x0402），开启IO功能开关；

IO输出输入高低电平选择：1027-1028（0x0403-0404），配置IO输入输出类型；

（7）IO参数配置：1029-1040（0x0405-0410），四组IO参数，第1组IO参数配置，高字节0x04，低字节0x05，第1组位置；低字节0x06，第1组力值；低字节0x07：第1组速度；第2组IO参数设置，高字节0x04，低字节0x08，第2组位置；低字节0x09，第2组力值；低字节0x0A：第2组速度；第3组IO参数设置，高字节0x04，低字节0x0B，第3组位置；低字节0x0C，第3组力值；低字节0x0D：第3组速度；第4组IO参数设置，高字节0x04，低字节0x0E，第4组位置；低字节0x0F，第4组力值；低字节0x10：第4组速度。

1.3试剂库搬运机器人编程测试程序

1.3.1模型库集成度

（1）直接调用的机器人模型库：提供丰富且可直接调用的机器人模型，减少用户自定义建模时间。

（2）设备模型库：集成多样化的设备模型，支持快速部署仿真环境，涵盖常见工业设备。

（3）自定义三维CAD模型功能：支持用户自定义并导入三维CAD模型，增强仿真环境的灵活性和定制化。

1.3.2虚拟示教器仿真

（1）高度仿真的虚拟示教器：虚拟示教器界面与真实示教器基本一致，支持点动机器人、程序创建、I/O配置等操作，确保培训和学习效果。

（2）坐标显示功能：实时显示机器人及工作空间坐标，提升操作精度和可视化水平。

1.3.3视觉定位与仿真

（1）手持式相机视觉定位：在随机位置通过手持相机实现试剂盒的精确视觉定位，支持动态画面拍摄与模拟。

（2）固定式相机视觉定位：同样支持随机位置试剂盒的精确抓取，利用固定相机拍摄动态画面，增强视觉系统的验证能力。

1.3.4离线编程与导入

离线编程与直接运行：在仿真软件中编制的程序可直接导入真实机器人，无需二次调整，实现无缝对接与快速部署。

1.3.5数字双胞胎与同步

数字双胞胎功能：具备数字双胞胎基本特性，确保虚拟机器人系统与实际系统动作高度同步，便于预测与优化。

1.3.6PLC通讯与控制

PLC信号通讯：实现仿真环境与PLC的通讯，通过PLC控制机器人、气动元件及输送线，支持手动/自动切换控制模式。

1.3.7安全区域保护

直观的安全区域显示：用户可直观查看机器人工作区域，一旦机器人试图超出设定区域，立即停止工作，保障操作安全。

1.3.8综合操作体验

一致的操作体验：无论是虚拟示教器的操作还是整体仿真流程，均保持与实际机器人操作方式一致，降低学习曲线，提升操作效率。

1.4功能要求

（1）现场与远程编程灵活性：试剂库搬运机器人配备人机控制器，支持现场示教、在线及离线编程模式，用户可轻松进行机器人自动搬运动作的设定与调整。同时，支持拖动搬运和抓取示教功能，简化编程流程，提升操作便捷性。

（2）高级碰撞防护机制：该机器人内置10级碰撞防护系统，一旦检测到任何碰撞，立即自动停止运行，有效保护机器人本身及周围环境安全，确保操作过程的安全无忧。

（3）多平台SDK支持：为满足不同开发需求，试剂库搬运机器人提供丰富的SDK开发包，支持Linux C++、Lua脚本、Windows V C++、Python脚本及QT跨平台编程，助力用户实现个性化定制与功能扩展。

（4）无水无氧环境适应性：特别设计用于无水无氧环境下的化学试剂搬运，配备防爆防护与预警功能，确保试剂在搬运过程中的绝对稳定与安全。

（5）开放通讯协议与离线仿真：机器人开放通讯接口与协议，便于与其他系统无缝集成。同时，支持离线仿真测试功能，允许用户在无实际硬件的情况下进行程序验证与优化，降低开发成本。

（6）高精度定位与移动能力：采用先进的定位与运动控制系统，试剂库搬运机器人在三维空间内实现高精度定位与移动，确保每次试剂搬运的准确性和可重复性，满足高精度实验需求。

（7）高效作业性能：具备快速响应和高速运动能力，能够迅速完成大量试剂瓶的搬运任务，显著提升实验室工作效率和生产力。

（8）智能监控与信号传输：集成光电开关监控系统，实时监测4套移液枪头盒和1套废料盒的状态，并将信号准确传输至PLC，实现自动化监控与管理。

（9）自动充电与连续作业：内置自动充电功能，确保机器人能够持续工作，实现24小时不间断作业，满足长时间、高强度的实验需求，进一步提升工作效率。

（10）系统协同与远程监控：无缝接入自动化系统，实现与其他设备的协同控制、数据采集及远程监控，为实验室管理提供全面支持，提升整体运营效率。

（11）高稳定性与可靠性：专为化学试剂搬运设计，从材料选择到结构设计均考虑到化学试剂的特殊性，确保机器人在各种环境下都能稳定运行，为实验流程提供高稳定保障。

1.5工作条件与配置要求

（1）试剂库搬运机器人包含：1套机器人模块和1套柔性电爪，机器人模块由1套六轴机器人、1件机器人法兰和1件机器人底座组成，柔性电爪由1套电爪、1件转换块和2件伺服驱动夹爪组成。

（2）电源适应性：设备能够在220V电压的基础上，承受±10%的波动范围，即其有效工作电压区间为198V至242V。

（3）环境温度适应性：设备具备出色的环境温度适应性，能够在0℃至40℃的广泛温度范围内正常工作。

（4）湿度耐受性：设备对工作环境中的湿度也有严格但合理的控制要求，即相对湿度需保持在85%以下，且确保无冷凝现象发生。

1.6售后服务

1.6.1项目有专门负责的经验丰富的维修工程师和专门的技术应用支持工程师负责，负责设备送货上门、安装、调试（提供过程中所需的专用工具和辅助材料，并提供设备使用的全部材料）。在质保期内，质保服务为货物及现场维修与维护、相关软件的升级以及电话技术支持等服务，不再收取额外费用；保修期后，保证长期供应零备件和正常的售后服务，包括备用零配件及消耗品。提供7×24小时的故障服务受理，4小时内响应，一般故障在24小时内排除；重大故障在48小时内排除。

1.6.2安装验收期间，负责送货上门、安装、调试（提供过程中所需的专用工具和辅助材料，并提供设备使用的全部材料），对用户进行设备的基本操作和日常维护的现场培训，内容包括设备原理，使用方法和维护方法等；

1.6.3设备在安装、调试通过后1年的免费保修期。

1.6.4要求中标厂家在中国有完备的售后服务和技术支持，在中国通过ISO9001售后服务质量体系认证，并提供认证证书。

1.6.5支付方式：合同签订后支付合同总金额的95%作为预付款，剩余5%验收合格后支付。

注：*标注要求必须满足，无法满足者，做无效处理。

3套

合同签订生效后30天内交货

88万元(人民币)