TCAMA 131-2025 设施番茄采摘机器人 末端执行器定位精度测试方法

65.060.01B90团体标准T/CAMA131—2025设施番茄采摘机器人末端执行器定位精度测试方法Testmethodforpositioningaccuracyoftheendeffectoroftomatopickingrobotfacilities2025-05-发布2025-07-01实施中国农业机械化协会ꢀꢀ发布T/CAMA1312025前言本文件按照GB/T1.1—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。本文件由中国农业机械化协会提出并归口。本文件起草单位：北京航空航天大学、中国农业大学、苏州博田自动化技术有限公司。本文件主要起草人：张天雪、王韫、文力、魏洪兴、张俊雄、袁挺。本文件为首次制定。IT/CAMA1312025设施番茄采摘机器人末端执行器定位精度测试方法1本文件规定了设施番茄采摘机器人末端执行器定位精度的测试要求和测试方法等。试，其他设施内的番茄采摘机器人可参照执行。2规范性引用文件文件。NY/T2970连栋温室建设标准3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。番茄采摘机器人tomatopickingrobot用于番茄选择性自动采摘的一种农业机器人。末端执行器endeffector安装在番茄采摘机器人手臂上，用于完成对番茄夹持、果梗剪切等采摘动作的工具。末端执行器定位精度endeffectorpositioningaccuracy采摘机器人在作业过程中，末端执行器所到达的实际采摘位置和目标位置之间的偏差。chassis使采摘机器人实现在导轨或路面上整体移动的部件。垄间导轨ridgeguiderail连栋温室内番茄种植垄之间供采摘机器人行驶的导轨。cluster用于计算定位精度的一组测量点。4测试要求设施条件连栋温室应按NY/T2970的要求建设，且满足以下要求：a）单副垄间导轨长度不小于40m，坡度不大于1.5%；b）垄间距为1400mm~2000mm；c）垄间可供采摘机器人通行的无障碍通道宽度不小于800mm。环境条件测试场所的温湿度应满足以下条件：a）环境温度为15℃~35℃；1T/CAMA1312025b）环境相对湿度为40%~90%。种植条件mm~1600测试方法测试前准备55.1.1被测设备准备及周边环境检查在测试开始前应做好被测设备的准备及周边环境的检查，包括：a）对采摘机器人进行充电，达到设备的额定电压；b）采摘机器人应进行5min~10min的预热运转，使采摘机器人达到正常工作状态；c）检查采摘机器人行驶路线周边环境，确保无障碍。5.1.2测试区准备在采摘机器人行驶方向的一侧虚拟一长方体CCCCCCCC作为测试区域，如图1所示。假设采12345678摘机器人底盘坐标系中XC轴方向为采摘机器人前进方向，且和垄间导轨方向平行，并位于两根轨道的左右对称平面上。测试区域满足以下要求：1）长方体的近端面CCCC应与坐标轴X平行，且与坐标轴X的距离d宜为番茄垄间距的1234CC1/51/3；2）长方体CCCCCCCC测试区域应能覆盖采摘机器人的采摘工作空间，即边长w和h尽量取12345678大值。在报告中应说明测试区w和h的大小。图1测试区域示意图测试、记录和计算以长方体CCCCCCCC测试区域近端面4个顶点C、C、C、C及近端面中心点C共5个点1234567812340作为定位精度测试的参考点。番茄其采摘点与选定参考点的距离应小于50mm。确定目标番茄后锁定采摘机器人的底盘，按以下步骤进行测试：1）手动示教采摘机器人的机械臂，使末端执行器从初始位姿到达目标番茄的采摘点，记录此时采摘机器人示教器上末端执行器的坐标值。2T/CAMA13120252）重复步骤1）不少于3次，如图2所示，按公式（1）公式（3）计算各次示教的末端执行器位置点集群的重心x,y,z，以此作为目标番茄采摘点的理论位置。ggg图2集群重心坐标示意图1mgimi1式中：g——示教集群重心的x轴坐标，mm；i——第i个示教点的x轴坐标，mm；m——示教集群点数，3。1mygizimi1式中：g——示教集群重心的y轴坐标，mm；i——第i个示教点的y轴坐标，mm。1mzgmi1式中：g——示教集群重心的z轴坐标，mm；i——第i个示教点的z轴坐标，mm。3）设定采摘机器人的机械臂以额定的采摘速度从初始位姿开始自动运行，并设定当采摘机器人末端执行器到达采摘点时停止后续动作，记录此时采摘机器人示教器上末端执行器自动定位的坐标值。心x,y,z，以此作为末端执行器的自动定位位置。ppp1nxpxjnj1式中：p——自动定位集群重心的x轴坐标，mm；xj——第j个自动定位点的x轴坐标，mm；n——自动定位集群点数，4。3T/CAMA13120251nypyjnj1式中：p——自动定位集群重心的y轴坐标，mm；yj——第j个自动定位点的y轴坐标，mm。1nzgzjnj1式中：zp——自动定位集群重心的z轴坐标，mm；zj——第j个自动定位点的z轴坐标，mm。x,y,zx,y,z之间的距离dgggppp偏差。p222xypxypxdggg式中：d——末端执行器在某参考点的定位偏差。执行器进行测试。移动采摘机器人，按上述方法对图1所示的长方体测试区域中的C、C、C、C、C共5个参考01234点寻找目标番茄进行定位精度测试，得到各参考点的定位精度。按公式（8）取其最大值作为采摘机器人末端执行器定位精度。dd,,dCD,LC0C14式中：D——末端执行器定位精度，mm；d,d,L,d——末端执行器在各参考点上的定位偏差，mm。CC1C40测试和计算数据录入附录A中的表A.1。4T/CAMA1312025附录A（资料性）