移动机器人测试方法和性能评估规范指南

前言本指导性技术文件为首次制定。为了方便使用，在正文中简称“本文件”。本指导性技术文件由上海中为智能机器人有限公司负责起草。本指导性技术文件主要起草人卢秋红、蒋金鹏。引言随着移动机器人技术的迅猛发展，移动机器人已经进入了公共安全等领域。关于移动机器人的性能指标的判定尚无国内国际标准。为了能够恰当地评价移动机器人的各项重要指标，特制定本文件，目的是能为移动机器人，尤其是轮式和履带式的移动机器人的性能测试提供方法和评判指南。本文件的制定参考了一些工业机器人的相关标准，本文件与这些标准没有密切相关以及违背和冲突的部分。移动机器人测试方法和性能评估规范指南1、范围本文件提供了如何测试轮式或履带式移动机器人的各项功能。现有文件没有给出移动机器人的测试方法，也没有单独给出轮式或者履带式机器人的测试方法。本文件旨在为这两种机构的移动机器人提供一个测试程序，并能对测试结果的评价提供指导。2、规范性引用文件无3、定义31移动机器人MOBILEROBOT主要是指能自由移动的机械系统，移动机器人都带有至少一个移动机构。机器人的移动机构是多种多样的，主要包括以下几种形式车轮式、履带式、双足式、多足式、混合式、水中移动机构、空中移动机构等。32履带机构TRACKMECHANISM一般由车体和配置在车体左右的各一组履带组成驱动机构。履带机构一般由履带、支撑轮、支撑框架、主动轮、被动轮组成。33遥控操作单元OCUOPERATORCONTROLUNIT34多自由度机械手臂MULTIDOFROBOT是指具有两个以上自由度的机械装置，可以完成物体抓取等操作。35最大行驶速度MAXIMUMSPEED是指机器人在平坦的地面上所能达到的最大直线运行速度。36转弯半径TURNINGRADIUS是指机器人旋转运动时行走的圆形轨迹的圆心与机器人的质心（一般为左右两履带机构主动轮连线中心）之间的距离。37爬坡度GRADEABILITY是指机器人能够行使的路面的最大坡度。38垂直越障高度ACROSSHEIGHT是指机器人能够通过的最大垂直障碍高度。39越沟宽度ACROSSWIDTH是指机器人能够通过的壕沟的最大水平宽度。310运行时间RUNNINGTIME是指机器人从开机到电池欠压自动关机持续的时间。311充电时间CHARGINGTIME是指机器人所配置的电池充满电所需要的时间。312无线通信距离WIRELESSDISTANCE是指遥控操作单元OCU能够操控机器人的最远直线距离。313负载能力LOAD是指机器人能够加载的物体的最大重量。4、测试条件41测试环境除“环境适应性”实验之外，所有实验均在适宜人体的正常温度、晴天、白天、无风的情况下进行。42机器人运行条件除“充电性能”实验之外，所有运动性能试验均应在机器人的电池充满电条件下测试。5、外观质量测试51外观测试方法检查机器人表面有无划痕，色彩是否均匀，左右轮或者左右履带是否对称、安装是否平齐，有无破损件，紧固件有无松动。结果评定宽度小于3MM长度小于20MM的划痕多于3条不合格。具有宽度大于3MM或宽度小于3MM但长度大于20MM的划痕不合格。安装明显倾斜、履带左右不对称的机器人不合格。具有破损件不合格。松动但可以重新加固的紧固件多于5个不合格。52尺寸测试方法若带有翻转臂机构，将其展开，测量机器人的最大尺寸，测量时从轮外沿或者从履带的外齿算起。测量3次，取平均值。结果评定机器人长、宽、高任一尺寸超出其技术指标尺寸10MM以上为不合格。53重量测试方法取下机器人上安装的配件，将机器人水平放置在可测重量超过其标称重量50的台秤上，测量其重量，测量3次，取平均值。结果评定机器人重量超出其技术指标10以上为不合格。6、静态性能测试61开机性能测试测试方法按下机器人电源开关，观察电量指示灯是否正常显示电量；打开遥控操作单元，观察图像是否有显示，是否清晰，若有多路图像，测试能否切换图像。关闭电源开关，观察电量指示灯是否关闭。结果评定任何一项不通过均不合格。62系统工作时间621待机工作时间测试方法电池充满电，打开机器人电源开关，使机器人处于待机状态，直到机器人电量显示欠压自动关机，记录机器人待机工作的时间，测量3次，取平均值。结果评定测量值小于其技术指标所述时间的10以上为不合格。622行驶时间测试方法电池充满电，打开机器人电源开关，控制机器人以低速运行（最大运行速度的三分之一左右），直到机器人电量显示欠压自动关机，记录机器人行驶工作的时间，测量3次，取平均值。结果评定测量值小于其技术指标所述时间的10以上为不合格。623充电时间测试方法对显示欠压的电池充电，直到电池充满，记录充电时间，测量3次，取最大值。结果评定测量值大于其技术指标所述时间的20以上为不合格。7、运动性能测试71基本运动性能测试方法在水泥地面，操纵机器人以不同的速度前进、后退、左转、右转、原地转弯，测量5分钟。结果评定任何一项运动不能实现的机器人为不合格。72最大行驶速度测试方法在水泥地面，纵向坡道不大于百分之一，操纵机器人以最大速度直线行走，控制机器人行走2M后开始测量，记录时间和距离。测量3次，取平均值。结果评定测量值小于其技术指标所述最大速度的15以上为不合格。73最小转弯半径测试方法在水泥地面，纵向坡道不大于百分之一，操纵机器人左右轮以相反的方向运动360度，测量机器人的值。测量3次，取平均值。结果评定测量值大于其技术指标所述的转弯半径的15以上为不合格。74爬坡度测试方法选择坡度小于或等于其技术指标所述的爬坡度的纵向坡道，操纵机器人使之在坡道上行驶，测量3次。结果评定有1次能够爬上在与其技术指标所述的坡度相差10以内的坡道上时为合格。75垂直越障高度测试方法选择小于或等于其技术指标所述的垂直障碍，操纵机器人使之越过，测量3次。结果评定有1次能够越过在与其技术指标所述的越障高度相差10以内的障碍时为合格。76越沟宽度测试方法选择小于或等于其技术指标所述的壕沟，操纵机器人使之越过，测量3次。结果评定有1次能够越过在与其技术指标所述的越沟宽度相差10以内的障碍时为合格。77无线通信测试方法在空旷地带，通过遥控操作终端（OCU）遥控机器人，测量图像传输情况和运动操控情况。结果评定各项功能正常的工作距离小于其技术指标所述的无线通信距离10以上为不合格。78负载能力测试方法在机器人上加载小于或等于其技术指标所述的负载重量的物体，并固定好，操控机器人在水平的水泥地上低速（不超过最大运行速度的三分之一）运行，观察机器人运行状况是否正常。结果评定能够承载的负载小于其技术指标所述的负载能力的10以上为不合格。8、机械手臂操作性能测试此项仅对于装载有机械手臂的机器人。81手臂自由度及活动范围测试方法驱动手臂各个关节，观察自由度的个数，测量每个自由的活动范围。结果评定自由度个数与其指标不符的不合格。任一自由度的活动范围小于其技术指标所述值的10以上为不合格。82手臂操作范围测试方法将机械手臂全部展开，测量其执行末端与底部的最大距离。结果评定测量值小于其技术指标所述的操作范围的10以上为不合格。83手臂夹持能力测试方法给手臂夹取小于或等于其技术指标所述的夹持重量的负载，观察其能否顺利抓取物体。结果评定能够抓取的物体重量小于其技术指标所述重量的10以上为不合格。9、环境适应性测试91高温测试此项仅适于如其指标所述具有高温环境适应性的机器人。测试方法先检查机器人开机性能61和基本运动性能71是否正常，检查完成后全系统关机。将检查正常的机器人放入高温室，升温到502，保温两小时。取出机器人开机，再按照61、71测试开机性能和基本运动性能是否正常。结果评定任何一项不正常时机器人为不合格。92低温测试此项仅适于如其指标所述具有低温环境适应性的机器人。测试方法先检查机器人开机性能61和基本运动性能71是否正常，检查完成后全系统关机。将检查正常的机器人放入低温室，降温到152，保温两小时。取出机器人开机，再按照61、71测试开机性能和基本运动性能是否正常。结果评定任何一项不正常时机器人为不合格。93防水实验此项仅适于如其技术指标所述具有防水功能的全天候运行机器人。测试方法先检查机器人开机性能61和基本运动性能71是否正常，检查完成后全系统关机。将机器人浸入其技术指标所述的防水深度