GB∕T 40327-2021 轮式移动机器人导引运动性能测试方法

书书书犐犆犛２５．０４０．３０犆犆犛犑２８!#$%&’’()*犌犅／犜４０３２７—２０２１!#$%&’()*$+,-./0犜犲狊狋犿犲狋犺狅犱狊狅犳犵狌犻犱犲犱犿狅狋犻狅狀狆犲狉犳狅狉犿犪狀犮犲犳狅狉狑犺犲犲犾犲犱犿狅犫犻犾犲狉狅犫狅狋２０２１０８２０12２０２２０３０１34’(+,-./012’()*3/045612目!!次前言!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!范围!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!规范性引用文件!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!#!术语和定义!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!$!缩略语和符号!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!$%!!基本缩略语!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!$%!符号!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!$%#!符号下标定义#!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!&!测试要求#!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!&%!!安装和调试#!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!&%!一般要求#!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!&%#!测试环境条件#!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!&%$!测量仪器$!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!&%&!试验轨迹路径$!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!&%’!其他说明&!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!’!试验方法&!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!’%!!停位特性&!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!’%!轨迹特性(!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!’%#!轨迹速度特性!)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!’%$!障碍物特性!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!*!试验报告!&!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!附录+资料性#!试验报告示例!’!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!#!#$%$$&前!!言!!本文件按照,-$.!%!%))&标准化工作导则!第!部分’标准化文件的结构和起草规则(的规定起草)请注意本文件的某些内容可能涉及专利)本文件的发布机构不承担识别专利的责任)本文件由中国机械工业联合会提出)本文件由全国自动化系统与集成标准化技术委员会/+0$.0!&1#归口)本文件起草单位’工业和信息化部电子第五研究所*广州智能装备研究院有限公司*广州赛特智能科技有限公司*芜湖赛宝信息产业技术研究院有限公司*北京机械工业自动化研究所有限公司*重庆邮电大学*广东省智能制造研究所*苏州傲特敏机器人技术服务有限公司)本文件主要起草人’许奕*赵常均*白晓帆*程德斌*郑建福*刘佳*侯卫国*赖志林*瞿卫新*秦修功*周雪峰)!!!#!#$%$$&轮式移动机器人导引运动性能测试方法&!范围本文件描述了轮式移动机器人下列导引运动性能的测试方法+包括’2#!停位特性’!#!停位准确度,#!停位重复性,##!位姿稳定时间)3#!轨迹特性’!#!轨迹准确度,#!轨迹重复性)4#!轨迹速度特性’!#!轨迹速度准确度,#!轨迹速度重复性,##!轨迹速度波动)5#!障碍物特性’!#!障碍物探测距离,#!障碍物规避时间)本文件适用于分析和检验采用磁带导引*光学导引*激光导航*惯性导航*,6/导航*复合导引等方式的轮式移动机器人的导引运动性能+也可用于轮式移动机器人产品的研发试验*定型试验或验收试验)$!规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款)其中+注日期的引用文件+仅该日期对应的版本适用于本文件,不注日期的引用文件+其最新版本包括所有的修改单#适用于本文件),-$.!()1%!#%))(!轮椅车!第!#部分’测试表面摩擦系数的测定,-&))#$%)!#!建筑照明设计标准#!术语和定义下列术语和定义适用于本文件)#%&轮式移动机器人!$%&&’&()*+,’&-*+*.装备有电磁或光学等自动导引装置+由计算机控制+以轮式移动为特征+自带动力或动力转换装置+并且能够沿规定的导引路径自动行驶的机器人+一般具有安全防护*移载等多种功能)!!!#!#$%$$&#%$导引!/0,(123&轮式移动机器人按规定路径实现自动行驶的控制方法)#%#目标位姿!3*))12(4*5&由轮式移动机器人的任务程序给定的位姿)#%!实到位姿!1..1,2&(4*5&轮式移动机器人响应目标位姿时实际达到的位姿)#%’集群!3’05.&-用于计算准确度和重复性的一组测量点)#%(集群中心!3’05.&-3&2.&-对于由坐标!*#*$#确定的%个点的集群+该集群的中心是坐标为!*##*#$#的点+其中!&!%$%&!!*##&!%$%&!#*#$&!%$%&!$)#%%测试坐标系!.&5.3**-(,21.&565.&)测试时以测量设备为基准所确定的坐标系+用以测量轮式移动机器人的位姿)#%)轨迹速度!54&&(,2.-17&3.*-6轮式移动机器人在规定轨迹下行驶的速度)!!缩略语和符号!%&!基本缩略语下列缩略语适用于本文件)’!!!!!准确度+4478249#(波动:;7472=?#)长度@A?BC#*位姿6DA#+重复性EAFA223=;=9#,路径.82GA489#-速度HA;4=9#!%$!符号下列符号适用于本文件)’*停位准确度’,轨迹准确度’-轨迹速度准确度.实到位姿和目标位姿间的距离!!#!#$%$$&(-轨迹速度波动)/轮式移动机器人车体长度0实到位姿和各个实到位姿集群中心间的距离1沿轨迹测量点数%测量循环次数+*停位重复性+,轨迹重复性+-轨迹速度重复性2位姿稳定时间!+#+$在测试坐标系下沿!*#*$轴的直线坐标!被测样品的航向角!%#!符号下标定义下列符号下标定义适用于本文件)3表示轮式移动机器人的姿态特性4表示第4点表示第次测试5表示位置’!测试要求’%&!安装和调试轮式移动机器人应按产品安装要求进行安装和调试)’%$!一般要求测试之前应对轮式移动机器人进行各项功能的试操作+确认机器人功能正常且状态稳定后+再进行测试)’%#!测试环境条件测试场地应尽量模拟实际应用场景+若无特殊说明+轮式移动机器人一般测试环境条件如下)2#!应选用清洁*平坦*干燥的沥青*水泥或混凝土路面+并满足以下要求’!#!地面摩擦系数为)%*&!%)按照,-$.!()1%!#%))(中的方法测定#,#!平面度误差小于&II,##!测试场地路面坡度的最大允许值应不大于)%)&+对机器人需精准定位的停车点应不大于)%)!+其中路面坡度6$)#的定义为在!))II以上的长度范围内+路面水平高度差与路线长度的最大比值+坡度取值如图!所示)图&!路面坡度#!!#!#$%$$&!!3#!试验前应根据样品要求配套相应设施+比如磁条*色带*反光板*二维码*基准站等)4#!环境温度应在)J$)J范围内+风速不大于#I$D)5#!环境相对湿度应在!)K1)K+无结露)A#!在有电磁波*散射波*超声波*静电和强反射等环境中+用户及制造商均应在事前共同加以确认是否影响机器人正常运行)L#!对光学导引*激光导航及视觉导航类型的轮式移动机器人包括采用光电式接近开关的轮式移动机器人#应尽量模拟实际使用的光照情况+室内使用的轮式移动机器人的测试环境光照强度应不低于,-&))#$%)!#中第&章的相关规定)B#!为使被测样品和测量仪器在试验前处于热稳定状态+需将它们置于试验环境中足够长时间)若制造商规定的测试环境超出以上环境条件+则需在试验报告中说明)’%!!测量仪器对于停位精度*轨迹特性*位姿稳定时间等性能的测量+数据采集设备的测量误差应达到测试精度要求的!$#以下+且动态特性如采样速率#应足够高+以确保获得被测特性的充分描述)’%’!试验轨迹路径对于试验路径+本文件给出了正方形轨迹路径图#*圆角方形轨迹路径图##和直线轨迹路径图$#三种试验轨迹及其相关的测试点+也可根据产品的要求设置专用的试验轨迹)不同测试项目所选用的试验轨迹形状*尺寸和测试点取决于被测轮式移动机器人类型及规格+且最终选用的试验轨迹路径应在试验报告中注明)图$!正方形轨迹路径图#!圆角方形轨迹路径图!!直线轨迹路径$!!#!#$%$$&’%(!其他说明如无特殊说明+所有试验项目都应在本文件规定的试验负载*试验速度*循环次数*试验路径等试验条件下进行+且额定负载以及额定速度条件应在试验报告中注明)若制造商所采用的试验条件超出本文件的规定范围+则需在试验报告中说明)对于试验负载+如有测量仪器附加于轮式移动机器人上+则应将其视作试验负载的一部分)对于试验速度+轮式移动机器人至少应能在试验轨迹&)K的长度内达到试验条件速度)(!试验方法(%&!停位特性(%&%&!停位准确度(%&%&%&!概述停位准确度’*#表示轮式移动机器人的目标位姿和从同一方向接近该目标位姿时的实到位姿平均值之间的偏差)停位准确度分为位置精度和姿态精度+其定义如下’2#!位置精度’*5#’目标位姿的位置与各实到位置集群中心的距离之差,3#!姿态精度’*3#’目标位姿的航向角与实际航向角之差的平均值)(%&%&%$!试验条件停位准确度试验条件见表!+测试轨迹选用直线轨迹路径)表&!停位准确度试验条件负载速度位姿循环次数!))K额定负载!))K额定速度&)K额定速度!)K额定速度!)K额定负载选用#!))K额定速度&)K额定速度!)K额定速度*!在要求的负载和速度条件下各循环#)次(%&%&%#!试验步骤停位准确度试验步骤如下’2#!机器人从起始点*)开始+按照设定的速度及轨迹运行+当机器人停车定位在终止点*!时+则完成一个运动测试循环)每当其运行至点*!运动控制轨迹收敛并停止后+使机器人预留一定的测量停顿时间+以便测试设备对此时的位姿进行测量,3#!对以上测试重复循环进行#)次+在此试验过程中+机器人始终以单一方向接近*!点位姿)(%&%&%!!停位准确度计算*!点位置精度’*5#按公式!#计算)&!!#!#$%$$&’*5&!7!3#8##7#3#8#$7$3#槡!!!!!!!!!!!#!!式中’!3*#3*$3%%%目标位置的坐标)*!点姿态精度’*3#按公式#计算)’*3&!%$%&!!7!3!!!!!!!!!!#!!式中’!3%%%目标航向角,!%%%第次实到航向角)(%&%$!停位重复性(%&%$%&!概述停位重复性+*#表示轮式移动机器人多次从同一方向到达同一目标的位姿一致性)停位重复性由位置重复精度和姿态重复精度来表示+其定义如下’2#!位置重复精度+*5#’按公式##公式’#计算且以位置集群中心为球心的球半径+*5之值,3#!姿态重复精度+*3#’围绕平均值!的角度散布#93+其中93为标准偏差)(%&%$%$!试验条件停位重复性试验条件见表+测试轨迹选用直线轨迹路径)表$!停位重复性试验条件负载速度位姿循环次数!))K额定负载!))K额定速度&)K额定速度!)K额定速度!)K额定负载选用#!))K额定速度&)K额定速度!)K额定速度*!在要求的负载和速度条件下各循环#)次(%&%$%#!试验步骤停位重复性具体试验步骤同’%!%!%#)(%&%$%!!停位重复性计算*!点的位置重复精度+*5#按公式##公式’#计算)0&!7!#8