GB∕T 37703-2019 地面废墟搜救机器人通用技术条件

书 书 书犐 犆犛 犔 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准犌犅犜 地面废墟搜救机器人通用技术条件犌犲 狀 犲 狉 犪 犾狊 狆 犲 犮 犻 犳 犻 犮 犪 狋 犻 狅 狀 狊狅 犳犵 狉 狅 狌 狀 犱狉 狅 犫 狅 狋 狊犳 狅 狉狊 犲 犪 狉 犮 犺犪 狀 犱狉 犲 狊 犮 狌 犲犻 狀狉 狌 犻 狀 狊 发布 实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局中国国家标准化管理委员会发 布书 书 书目次前言范围规范性引用文件术语和定义分类和型号编码 分类 型号编码技术要求 基本要求 外观和结构 移动性能 控制性能 作业性能 通信性能 安全保护性能 环境适应性 持续工作 可靠性要求试验方法 外观和结构检验 移动性能试验 控制性能试验 作业性能试验 通信性能试验 安全保护性能试验 环境适应性试验 持续工作时间试验 可靠性试验 检验规则 检验分类 检验项目 出厂检验 型式检验 标志、使用说明书、包装、运输、贮存 标志 使用说明书 包装 犌犅犜 运输 贮存 附录（规范性附录）测试目标 参考文献 犌犅犜 前言本标准按照 给出的规则起草。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这些专利的责任。本标准由全国特种作业机器人标准化工作组（ ）提出并归口。本标准起草单位：中国科学院沈阳自动化研究所、中国地震应急搜救中心、中机生产力促进中心、重庆德新机器人检测中心有限公司、沈阳新松机器人自动化股份有限公司、北京邮电大学、福建省特种设备检验研究院、香港中文大学（深圳） 、上海大学、应急管理部沈阳消防研究所、深圳市城市公共安全技术研究院有限公司、中广核研究院有限公司、中国安全生产科学研究院、上海市特种设备监督检验技术研究院、南京市特种设备安全监督检验研究院、上海合时智能科技有限公司、中国矿业大学、北京鉴衡认证中心有限公司、东南大学、衡癉科技有限公司。本标准主要起草人：李斌、胡卫建、张国伟、张苹、彭鹏、邹风山、张少标、胡素峰、曾钦达、张延恒、丁宁、章亚男、徐放、吴玉、史聪灵、郑耿峰、周前飞、陈庆诚、卢秋红、李允旺、俞辉、王虹、尚红、刘春、田家兴、郐士超、刘铜、樊继春、车洪磊、张军、邹维铁。犌犅犜 地面废墟搜救机器人通用技术条件范围本标准规定了地面废墟搜救机器人的术语和定义、分类和型号编码、技术要求、试验方法、检验规则、标志、使用说明书、包装、运输、贮存等。本标准适用于能够在地面移动，进入建筑废墟环境，执行应急救援任务的地面废墟搜救机器人系统。本标准不适用于飞行搜救机器人系统。本标准不适用于爆炸性、核辐射、高温等特殊环境中使用的地面废墟搜救机器人。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是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。 包装储运图示标志 环境试验第部分：试验方法试验：粗率操作造成的冲击（主要用于设备型样品） 安全标志及其使用导则 人机界面标志标识的基本和安全规则指示器和操作器件的编码规则 外壳防护等级（ 代码） 机械电气安全机械电气设备第部分：通用技术条件 低压成套开关设备和控制设备智能型成套设备通用技术要求 工业产品使用说明书总则 标准对数视力表 机器人与机器人装备词汇 机电产品包装通用技术条件 机械安全急停设计原则 特种机器人术语 特种机器人分类、符号、标志 电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范 工业机器人验收规则术语和定义 、 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复列出了 、 中的一些术语和定义。 废墟狉 狌 犻 狀 狊因外力作用导致建筑结构的破坏、坍塌，形成临时稳定状态或不稳定状态的结构物。犌犅犜 地面废墟搜救机器人犵 狉 狅 狌 狀 犱狉 狅 犫 狅 狋犳 狅 狉狊 犲 犪 狉 犮 犺犪 狀 犱狉 犲 狊 犮 狌 犲犻 狀狉 狌 犻 狀 狊一般由移动平台、控制系统、探测装置、辅助救援装置、通信装置、操控单元等组成，进入建筑废墟环境，辅助和或替代救援人员执行搜索与救援任务的地面移动式救援机器人。 移动平台犿狅 犫 犻 犾 犲狆 犾 犪 狋 犳 狅 狉犿能使移动机器人整体位姿发生改变的载体。 ，定义 控制系统犮 狅 狀 狋 狉 狅 犾狊 狔 狊 狋 犲犿一套具有逻辑控制和动力功能的系统，能控制和监测机器人机械结构并与环境（设备和使用者）进行通信。 ，定义 探测装置犱 犲 狋 犲 犮 狋 犻 狅 狀犱 犲 狏 犻 犮 犲用于获取环境、搜救对象等信息的装置。 辅助救援装置犪 狊 狊 犻 狊 狋 犪 狀 狋狉 犲 狊 犮 狌 犲犱 犲 狏 犻 犮 犲给废墟内被困搜救对象输送水、气、营养液、药品、工具等救援物资的装置。 通信装置犮 狅犿犿狌 狀 犻 犮 犪 狋 犻 狅 狀犱 犲 狏 犻 犮 犲实现机器人本体与操控单元间信息传递的装置。 通行入口犲 狀 狋 狉 犪 狀 犮 犲机器人进出废墟的入口，包括但不限于倒塌建筑自然形成的入口、由救援人员建立的入口。 操控单元狅 狆 犲 狉 犪 狋 犻 狅 狀犮 狅 狀 狋 狉 狅 犾狌 狀 犻 狋通过操作员与机器人间的信息交互，实现操作、控制机器人的装置。 ，定义 遥控控制狋 犲 犾 犲 狅 狆 犲 狉 犪 狋 犻 狅 狀犮 狅 狀 狋 狉 狅 犾由操作员从本地连续控制远地机器人或机器人装置的作用力与运动，有目的地执行预期任务。注：改写 ，定义 。 半自主控制狊 犲犿 犻 犪 狌 狋 狅 狀 狅犿狅 狌 狊犮 狅 狀 狋 狉 狅 犾基于当前状态和感知信息，由人类、机器人共同合作控制，有目的地执行预期任务。 自主控制犪 狌 狋 狅 狀 狅犿狅 狌 狊犮 狅 狀 狋 狉 狅 犾基于当前状态和感知信息，无人为干预条件下，有目的地执行预期任务。注：改写 ，定义 。犌犅犜 分类和型号编码 分类 按功能可分为：）搜索型；）辅助救援型；）复合型。 按控制方式可分为：）遥控控制；）半自主控制；）自主控制。 按通信方式可分为：）有线通信；）无线通信；）有线无线兼备通信。 型号编码地面废墟搜救机器人型号编码由企业代号、名称代号、行业代号、空间代号、运动方式代号、功能代号、设计代号组成，编码规则符合 的规定。设计代号由产品特征代号和设计顺序代号组成，由企业自定义。型号编码结构见图。图型号编码结构其中，名称代号、空间代号、功能代号分别为“” “” “ ” 。产品特征代号由位字母组成，表示细分功能分类代号、控制方式分类代号和通信方式分类代号，分别见表、表、表。表细分功能分类代号类型汉语拼音符号基础搜索型 辅助救援型 复合型犌犅犜 表控制方式分类代号类型汉语拼音符号基础遥控控制 半自主控制 自主控制 表通信方式分类代号类型汉语拼音符号基础有线通信 无线通信 有线无线兼备通信 示例：由国家搜救公司生产的可变形地面废墟搜索机器人，履带式，遥控控制，无线通信，为设计原型，其型号编码为：国搜 。技术要求 基本要求地面废墟搜救机器人的基本功能配置应符合表规定。表基本功能配置表功能搜索型辅助救援型复合型移动控制作业功能环境信息获取生命搜索辅助救援通信安全保护操作安全异常报警环境适应性耐温、耐湿防尘、防水耐跌落持续工作时间可靠性注：“”表示该分类机器人应配置的功能； “ ”表示该分类机器人无此功能。犌犅犜 外观和结构机器人外观和结构应符合：）表面应无裂纹、明显的凹陷和变形，不应存在其他有损结构强度的质量缺陷；）金属零件不应有锈蚀；）所有连接件、紧固件均应有防松脱落措施。 移动性能机器人应能进入通行入口尺寸不大于 （宽） （高）的废墟。废墟通行入口尺寸小于 （宽） （高）时，机器人最小进入距离应大于。废墟通行入口尺寸大于 （宽） （高）时，机器人移动性能应符合表规定。表移动性能要求移动性能参数要求行走速度不小于 越障高度不小于 爬坡角度不小于 爬楼梯尺寸踏步宽度不小于 、高度不大于 越沟宽度不小于 转弯半径小于 控制性能机器人动作应与操作指令一致，延迟时间应小于 。操作指令应具有互锁能力。 作业性能 搜索型机器人搜索型机器人作业性能应满足如下要求：）应能实时检测到半径内被搜救者发出的声音，点声源强度 ，可靠度大于 ；）光照强度小于 的条件下，应能获取与清晰呈现地面废墟搜救机器人前端内环境图像能力，可靠度大于 ；）温度测量误差应小于 。 辅助救援型机器人辅助救援型机器人作业性能应满足如下要求：）光照强度小于 的条件下，应能获取与清晰呈现地面废墟搜救机器人前端内环境图像能力，可靠度大于 ；）温度测量误差应小于 ；）氧气浓度测量误差应小于；犌犅犜 ）具备送水、送气功能，要求送水管流量应大于或等于 ，送气量应大于或等于 。 通信性能 应具有数据、语音和图像传输能力。 采用无线通信时，空旷无遮挡条件下，通信距离应大于 。 采用有线通信时，线缆长度应大于 。 安全保护性能 机器人本体和操控单元控制器的安装和接线应符合 的规定。 机器人本体和操控单元控制器的技术特性应符合 中 、 、 的规定。 具有急停按钮，应符合 中 规定的要求。 电源电路与壳体之间应绝缘，绝缘电阻不应低于。 环境适应性 在表耐温耐湿环境条件下使用时，应能保持正常。表耐温耐湿环境条件环境条件工作条件一般条件中等条件恶劣条件环境温度 相对湿度 防尘防水防护等级不低于 。 机器人从不低于 的高度跌落到地面后应能正常工作。 持续工作无外接动力源时，连续工作时间应不小于。 可靠性要求平均无故障工作时间应不小于 ，平均修复时间不大于。试验方法 外观和结构检验应在常规环境条件、机器人处于初始状态下进行目测观察检验。 移动性能试验 通行入口建立宽度犾、高度犾的矩形通行入口，见图。操作机器人稳定、安全进入矩形通道，目测机器人能否通过矩形通道。犌犅犜 单位为米犾犾 说明： 建筑物墙体； 入口。图矩形通道示意图 进入距离建立如图所示的型通道，通道内部截面尺寸为犾犾，操作机器人进入通道，并沿通道运动，测量机器人进入的最远距离。测试过程不准许人工干预。单位为米犪）犝型通道尺寸图犫）犝型通道内部截面空间尺寸图犾犾犾犾犾 图犝型通道示意图犌犅犜 行走速度建立如图所示的水泥地面直线路径，路径长度犾不小于 ，路径线涂 宽的黄色颜料。要求操作机器人连续运行，保持移动底盘覆盖路径线，完成次路径，采用秒表计时，路径长度除以时间即为行走速度。测试过程不准许人工干预，重复完成试验次，取速度的最大值作为行走速度。说明： 测试起点； 测试终点。图直线路径环境示意图 越障高度建立如图所示的垂直障碍，由启动区域、垂直障碍、着陆区域和围墙组成，表面材质为欧松板。测试过程中，机器人由启动区域开始运动，翻越垂直障碍到达着陆区域，如果成功越过垂直障碍，记录一次成功试验；如果穿越过程中发生穿越失败或自身故障，记录一次失败试验。测试过程不准许人工干预，重复完成试验 次，允许失败次。单位为米犾犾犾犾犾 说明： 启动区域； 垂直障碍； 着陆区域； 围墙。图垂直障碍物测试环境示意图犌犅犜 爬坡角度建立如图所示的倾斜平面试验环境，倾斜平面表面材质为欧松板，平面上设计个停靠点（、） ，形成水平线，对角线和竖直线三种路径、。测试过程中，机器人从点出发，沿路径线抵达点或点或点，要求机器人偏离路径的宽度不超过机器人宽度的一半。如果成功爬坡，记录一次成功试验；如果爬坡过程中发生机器人偏离路径宽度超过机器人宽度的一半或自身故障，记录一次失败试验。测试过程不准许人工干预，机器人应完成三种路径试验，每种路径重复完成试验 次，允许失败次。单位为米犪）倾斜平面尺寸示意图犫）水平线路径示意图犮）对角线路径示意图犱）竖直线路径示意图犾犾犾犾犾 说明：、 停靠点。图倾斜平面示意图 爬楼梯能力建立如图所示的楼梯测试环境，楼梯踏步高度犾、宽度犾、表面材质为欧松板。测试过程中，从楼梯底部平台开始运动，攀越测试楼梯到达顶部平台中心。如果成功穿越楼梯，记录一次成功试验；如果穿越过程中发生穿越失败或自身故障，记录一次失败试验。测试过程不准许人工干预，重复完成试验犌犅犜 次，允许失败次。单位为米犾犾犾犾犾犾犾犾 图楼梯测试环境示意图 越沟宽度构建如图所示的测试环境，由启动区域、着陆区域、水平沟以及围墙组成，表面材质为欧松板。测试过程中，机器人由启动区域中心，穿越水平沟到达着陆区域中心。如果机器人从启动区到达着陆区，记录一次成功试验。如果机器人从启动区没有到达着陆区，记录一次失败试验。要求测试过程不准许人工干预，重复完成试验 次，允许失败次。 犌犅犜 单位为米犾犾犾犾犾犾 说明： 启动区域； 水平沟； 着陆区域； 围墙。图水平沟测试环境示意图 转弯半径操作地面废墟搜救机器人在水平地面上顺时针、逆时针方向旋转，测量机器人旋转中心到机器人形心的距离。要求顺时针旋转重复完成试验次，逆时针旋转重复完成试验次，取测量值的最小值为转弯半径。 控制性能试验 按钮功能检查机器人本体、操控单元按钮开关布局合理，操作方便。全部按钮开关动作灵活可靠、正确完成按钮的指令功能。 显示检查视检按钮、指示灯颜色应符合 中 的规定，功能应正常。 犌犅犜 动作检查通过操控单元实现所有指令动作，检查机器人动作是否正确，检查全部联锁功能。延迟时间采用往返延迟测量方法，操控单元发送指令后开始计时，机器人接收到指令后，并立即发送应答数据；操控单元接收到应答数据后，再次发送指令，重复试验 次后停止计时，取计时时间间隔的千分之一为延迟时间。 作业性能试验 声音检测试验建立如图所示的测试环境，测试环境噪声小于 ，测试目标应符合附录要求，机器人操控单元与测试目标距离犾不小于 。测试过程中，机器人沿测试目标圆周路径线移动，顺次在个测试点处停留，搜索声音信号，全部获得个测试点处的声音信号，记录一次成功试验。要求重复完成试验 次，允许失败次，操控单元处能够准确获取声音信息。说明： 操控单元；犾 机器人操控单元与测试目标距离。图声音测试环境、无线通信测试环境示意图 视觉检测试验建立如图 所示的密闭空间，空间内无光源，标准视力表满足 的规定。检测人员视力不小于 ，视检环境照度不低于 ，且避免阳光或强光直射。用操控单元显示机器人采集的现场视频信息，检测人员能够清晰观察到视力表中视力 以上的“”形视标。要求重复完成试验 次，允许失败次。 犌犅犜 单位为米犾犾犾犾 说明： 测试停止线； 标准视力表。图 视觉测试环境示意图 温度测量试验将机器人所测量的环境温度值与标准仪器所测温度值进行比较。 氧气浓度测量试验贴近机器人的氧气传感器通入标准浓度的氧气，机器人的测量值与标准值进行对比。 送水功能试验操作地面废墟搜救机器人执行供水作业持续 ，用分度值不大于的量杯测量供水总量，供水总量除以作业持续时间即为送水量。 送气功能试验操作地面废墟搜救机器人执行供气作业，用精度不小于 级的气流量计测出气流量，要求作业时间大约 。 通信性能试验 机器人传输语音、数据和图像功能试验视检机器人传输语音、数据和图像功能。 犌犅犜 无线通信试验试验应在长度大于 ，宽度大于 的平坦路面上进行，建立如图所示的无外界干扰测试环境，测试目标应符合附录要求，操控单元与测试目标的距离犾不小于 。测试过程中，机器人沿测试圆周路径线移动，顺次在个测试点处停留，搜索到警示标志后停止。要求在个测试点处，操控单元能够呈现警示标志影像及声音。 有线通信试验参照 建立测试环境，要求操控单元距测试目标不小于 ，在个测试点处，操控单元能够呈现警示标志影像以及声音。 安全保护性能试验 视检控制系统的安装、接线，判断试验结果是否符合 的规定。 按照 中第章的规定对机器人本体和操控单元控制器进行试验。 检查急停按钮，按下急停按钮，检查机器人动力电源是否切断。 绝缘电阻按照 中 的规定要求进行。 环境适应性试验 耐温耐湿环境试验按照 中 规定进行。 防尘防水试验按照 中 、 规定进行。 耐跌落试验按照 中 所述的方法规定进行。 持续工作时间试验用机器人操控单元操作机器人，持续执行搜索与辅助救援作业工作。要求试验过程中不允许机器人补充能源。 可靠性试验按照用户规格书中的约定进行平均无故障工作时间、平均修复时间试验。检验规则 检验分类 产品检验分为出厂检验（交收检验）和型式检验（例行检验） 。 产品交货时应进行的各项试验，统称为出厂检验。 对产品质量进行全面考核，及按产品标准中规定的技术要求全部进行检验，称为型式检验。 有下列情况之一时，一般应进行型式检验：）新产品或老产品转厂生产的试制定型鉴定时；）已定型的产品，如设计、关键工艺、材料有较大改变，可能影响产品性能时；）正常生产的产品，每隔年或累计台数大于 台时；）产品停产年恢复生产时；）出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时；）国家市场监督管理部门提出要求时。 犌犅犜 检验项目检验项目见表。表检验项目序号检验项目试验方法出厂检验型式检验外观与结构 移动性能通行入口 进入距离 行走速度 越障高度 爬坡角度 爬楼梯能力 越沟宽度 转弯半径 控制性能按钮功能 显示 动作 作业性能声音 视觉 温度、氧气 、 送水、送气 、 通信性能 安全保护性能 环境适应性耐温耐湿 防尘防水 耐跌落 持续工作时间 可靠性 注：“”表示该项目需要检验。 出厂检验 每台机器人都应进行出厂检验，并由制造单位的质量检验部门负责实施。 出厂检验项目全部检验合格后，出具产品合格证。 检验中出现某项目不符合要求或发生故障时，应查明原因，进行返修，对该项重新检验。在重新检验中，该项目再次出现不符合要求或发生故障时，则该产品被判为不合格。 犌犅犜 型式检验 进行型式检验的机器人，应是出厂检验合格的产品，受检台数由产品标准规定。 型式检验由制造单位的质量检验部门负责实施，或由上级主管部门指定的单位实施。 检验中任一项目不符合要求或出现故障时，应查明原因，进行返修，经修复后，从该项目开始重新进行检验。如再次出现故障或某项不符合要求时，在查明原因后，应提出分析报告，经修复后，则应重新进行各项型式检验。在重新检验中，再次出现该项不符合要求时，应全面分析，并对该批产品全部采取措施，重新交付型式检验。经型式检验的样品，应印有标记。 检验后出