| 标准编号 | GB/T 43047-2023 (GB/T43047-2023) | | 中文名称 | 物流机器人 控制系统接口技术规范 | | 英文名称 | Logistics robots - Technical specification for control system interface | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | L67 | | 国际标准分类 | 25.040.30 | | 字数估计 | 58,585 | | 发布日期 | 2023-09-07 | | 实施日期 | 2024-04-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 43047-2023: 物流机器人 控制系统接口技术规范
中华人民共和国国家标准
物流机器人 控制系统接口技术规范
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布
机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国机械工业联合会提出。
本文件由全国机器人标准化技术委员会(SAC/TC591)归口。
本文件起草单位:杭州海康机器人技术有限公司、北京机械工业自动化研究所有限公司、杭州海康
威视数字技术股份有限公司、浙江大学、机科发展科技股份有限公司、云南昆船智能装备有限公司、浙江国自机器人技术股份有限公司、斯坦德机器人(深圳)有限公司、上海快仓智能科技有限公司、华晓精密工业(苏州)有限公司。
本文件主要起草人:朱可平、张昕、张驰、熊蓉、刘洋、苏运春、陶熠昆、李洪祥、刘颖、奚静思、张华。
1 范围
本文件规定了物流机器人控制系统与业务系统的接口模型、客户端接口认证、通信协议结构,以及
控制、传输流程接口的技术要求和检验规则。
本文件适用于仓储、产线、运输、制造业等领域的物流机器人控制系统接口的设计、开发、检验等。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
GB/T 7408 数据元和交换格式 信息交换 日期和时间表示法
GB/T 16977 机器人与机器人装备 坐标系和运动命名原则
GB/T 25000.10-2016 系统与软件工程 系统与软件质量要求和评价(SQuaRE) 第10部分:
系统与软件质量模型
IETFRFC7230-2014 超文本传输协议 (HTTP/1.1):消息语法和路由[HypertextTransfer
(HTTP/1.1):ConditionalRequests]
TP/1.1):Authentication]
3 术语和定义、缩略语
4 接口模型
4.1 通信协议栈
物流机器人控制系统接口通信方式应使用HTTP协议,其中安全层是可选的。通信协议栈示意图
如图1所示。HTTP协议术语应符合附录A。
4.2 接口业务模型
4.2.1 通则
物流机器人控制系统与业务系统(MES/WMS/ERP等)之间接口业务模型如图2所示,应具有两
种类型的业务接口:
a) 控制系统面向业务系统开放的机器人调度API接口,用于接收业务系统的物流调度指令;
b) 业务系统面向控制系统开放的反馈接收API接口,用于向业务系统反馈指令执行情况。
注:一个物流机器人控制系统能接收多个业务系统的调度指令,调度任务按照控制系统的来源进行数据隔离。
4.2.2 站点和载具的状态
站点和载具的启用、绑定状态转换如图3~图6所示。
4.2.3 任务和机器人的业务模型
任务由若干个步骤组成,每个步骤在执行前都应由业务系统主动控制,步骤完成后由控制系统反馈
至业务系统。任务状态转换如图7所示,机器人状态转换如图8所示。
4.2.4 物流机器人控制系统坐标系定义
本文件中坐标系的定义应按照 GB/T 16977中所要求的右手坐标系,旋转方向的定义应按照
GB/T 16977中所要求的右手螺旋前进方向为正方向,如图9所示。物流机器人控制系统的绝对坐标
系O0-X0-Y0-Z0 与物流机器人工作时使用的坐标系O1-X1-Y1-Z1 重合,其中水平面为 X1Y1 平
面,+Z1 轴为高度,+Z1 轴与重力加速度矢量共线,其方向相反。
图9 物流机器人控制系统的绝对坐标系
物流机器人工作时所使用的环境地图,其左下角为行走面坐标系O1-X1-Y1-Z1 的原点O1,如
图10所示。
4.3 HTTP报文模型
4.3.1 请求报文格式要求
除HTTP协议限定不能携带请求报文消息体的请求方式外,请求报文消息体应为JSON对象或空
字符串。请求报文格式如图11所示。
注:request-target= 路径 [+ “?”+ 查询参数 ];HTTP-version取值为“HTTP/1.1”。
图11 请求报文格式图
4.3.2 响应报文格式要求
除HTTP协议限定不能携带响应报文消息体的请求方式外,请求报文消息体应为JSON对象或空
字符串。响应报文格式如图12所示。
注:HTTP-version取值为“HTTP/1.1”。
图12 响应报文格式图
4.3.3 接口向下兼容性要求
客户端在调用服务端时,可在请求报文的查询参数、首部字段和报文消息体中增加字段,服务端应
正常运行。
服务端在响应客户端时,可在响应报文的首部字段和报文消息体中增加字段,客户端应正常运行。
4.3.4 接口幂等性要求
当接口被定义为幂等性接口时,客户端请求报文和服务端响应报文均应携带相同值的首部字段
“X-lr-request-id”。
当客户端发送多次相同的请求报文时,客户端请求报文应携带相同值的首部字段“X-lr-
request-id”,服务端从首次接收请求报文起计时,响应报文应在120s内保持一致。
4.3.5 数据类型要求
机器人控制系统接口中所有查询参数的值、首部字段的值或报文消息体中,应使用表1中的数据类
型。对JSON对象格式的说明应符合附录B。
4.3.7 超时时间要求
当控制系统作为服务端时,服务端全部接口均应提供接收请求报文的超时时间和发送响应报文的
超时时间(包含服务端运行时间)。
当控制系统作为客户端时,客户端全部接口均应提供发送请求报文的超时时间和接收响应报文的
超时时间。
不同接口可提供不同的超时时间,客户端的超时时间应大于服务端的超时时间。
4.4 安全层模型
当使用安全层时,应使用TLS1.2及以上版本的协议和X.509格式的证书。
证书可选择以下一种方式部署:
a) 服务端部署证书,客户端不使用证书,即使用HTTPS协议进行单向认证;
b) 服务端与客户端之间使用双向证书,即使用HTTPS协议进行双向认证。
5 客户端认证接口
5.1 通则
业务系统和控制系统均应实现本接口。
服务端为每个客户端颁发独立的appKey和appSecret。从安全角度考虑,appKey和appSecret宜
每两年更换一次。
5.2 接口交互流程
接口交互流程如图13所示。
注:客户端的每个接口均携带签名。签名验证未通过的请求,服务端将响应状态码401,说明签名无效。
5.3 签名方案
签名方案按以下步骤,签名方案说明见附录C。
a) 生成请求报文签名的原串:请求行、特定的首部字段、空行、报文消息体应参与签名,首部字段
名应大写,参与签名的特定首部字段名和排序见表4。
6 通用业务接口报文格式
6.1 请求路径前缀
所有业务接口的路径前,应统一增加三层路径前缀:
a) 业务系统访问控制系统时,使用/api/robot/controler;
b) 控制系统反馈业务系统时,使用/api/robot/reporter。
6.2 请求首部字段
请求首部字段见表6。
6.3 请求报文消息体
请求报文消息体应使用UTF-8编码方式的JSON字符串,或空字符串(无字符)。请求报文消息体
的示例见附录D。
6.4 响应首部字段
响应首部字段见表7。
6.5 响应报文消息体
所有业务层面的异常,服务端应使用200状态码进行响应,并通过消息码区分具体的业务异常种
类。响应报文消息体的JSON对象格式见表8。响应报文消息体的示例见附录D。
6.6 响应状态码
响应状态码说明见表9。
6.7 响应报文消息体通用code
响应报文消息体通用code见表10。
7 业务接口分类
7.1 控制系统面向业务系统开放的机器人调度API接口
控制系统面向业务系统开放的机器人调度API接口如下:
a) 任务下发接口;
b) 任务继续执行接口;
c) 任务变更接口;
d) 任务优先级设置接口;
e) 任务人工完成接口;
f) 区域暂停与恢复机器人接口;
g) 区域归巢机器人接口;
h) 区域驱离机器人接口;
i) 区域封锁与恢复接口;
j) 载具与站点绑定接口;
k) 载具与站点解绑接口;
l) 载具禁用与启用接口;
m)站点禁用与启用接口;
n) 查询任务状态接口;
o) 查询机器人状态接口;
p) 查询载具状态接口。
7.2 业务系统面向控制系统开放的反馈接收API接口
业务系统面向控制系统开放的反馈接收API接口如下:
a) 任务执行过程回馈接口;
b) 交管区域申请和释放接口;
c) 机器人归巢完成回馈接口;
d) 区域驱离机器人完成回馈接口;
e) 机器人异常告警上报接口;
f) 任务异常告警上报接口。
8 业务接口消息格式要求
8.1 机器人调度API接口
8.1.1 任务下发接口
任务下发接口消息格式见表11,示例见附录E。
8.1.3 任务变更接口
任务变更接口消息格式见表13。
8.1.4 任务优先级设置接口
任务优先级设置接口消息格式见表14。
8.1.5 任务人工完成接口
任务人工完成接口消息格式见表15。
8.1.7 区域归巢机器人接口
区域归巢机器人接口消息格式见表17。
8.1.9 区域封锁与恢复接口
区域封锁与恢复接口消息格式见表19。
9 检验规则
9.1 检验项目
根据GB/T 25000.10所定义的质量模型,对物流机器人控制系统的接口应按照表33进行检验。
9.2 判定规则
按照表33的规定进行检验,如果有一项不符合要求,则判定该接口检验不合格。
9.3 检验条件
如未标明特殊要求,所有实验均在下述条件下进行:
a) 业务系统与控制系统之间使用有线以太网络,网络丢包率128字节小于0.1%,时延小于10ms;
b) 安全层使用TLS1.2,HTTPS协议进行单向认证。
9.4 检验方法
9.4.1 接口功能正确性
应符合GB/T 25000.10-2016中4.3.2.1.2所定义的功能正确性。
9.4.2 接口时间特性
本文件在制定时,各实现接口标准的软件产品可定义不同的接口超时时间,在检测软件产品时,检
测接口实际超时时间与厂商定义的时间正负偏差应小于1000ms。接口时间特性的定义应符合
GB/T 25000.10-2016中4.3.2.2.1所定义的时间特性。
9.4.3 接口兼容性
本文件在制定时,各实现接口的控制系统软件产品可在接口预留的位置扩展符合各自系统特点的
内容。若业务系统不使用该控制系统软件产品对应的扩展字段,该软件......
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