标准编号:	GB/T 40229-2021
中文名称:	家用移动机器人性能评估方法
英文名称:	Performance evaluation methods of mobile household robots
行业分类:	GB    国家标准
ICS分类:	97.030 97.030    家用电气设备综合 97.030
发布机构:	国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会
发布日期:	2021-05-21
实施日期:	2021-5-21
标准状态:	valid
翻译语言:	英文
文件格式:	PDF
中文字符数:	23000 字
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Codeofchina.com is in charge of this English translation. In case of any doubt about the English translation, the Chinese original shall be considered authoritative. This standard is developed in accordance with the rules given in GB/T 1.1-2009. This standard, by means of translation, is identical to IEC 62849: 2016 Performance evaluation methods of mobile household robots. The Chinese documents consistent and corresponding with the normative international documents in this standard are as follows: ——GB/T 1804-2000 General tolerances—Tolerances for linear and angular dimensions without individual tolerance indications (eqv ISO 2768-1: 1989) —— GB/T 38048.1-2020 Surface cleaning appliances—Part 1: General requirements on test material and test equipment Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent rights. The issuing body of this document shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. This standard was proposed by the China National Light Industry Council. This standard is under the jurisdiction of the National Technical Committee on Household Electric Appliances of Standardization Administration of China (SAC/TC 46). Drafting organizations of this standard: China Household Electric Appliances Research Institute, Ecovacs Robot Co., Ltd., Xiangcheng Research Institute of Robotics and Intelligent Equipment,Soochow University, Jiangsu Media Cleaning Appliances Co., Ltd., Suzhou Aotemin Robot Technology Service Co., Ltd., Shenzhen Silver Star Intelligent Technology Co., Ltd., CTI Testing and Certification Group Co., Ltd., Suzhou GTT Service Co., Ltd., Beijing Roborock Technology Co., Ltd., Qingdao Haier Intelligent Technology R&D Co., Ltd., Panasonic Home Appliance Research and Development (Hangzhou) Co., Ltd. Chief drafters of this standard: MA Dejun, QU Weixin, ZHOU Wei, CHEN Yuan, SUN Lining, WU Meng, ZHANG Guodong, LIU Panchao, XIONG Kaisheng, SHEN Rui, GAO Xiang, FANG Honggen, JIA Chungeng. Introduction This standard will cover the generic performance test methods for mobile household robots within one document. However, this current version is applicable for indoor floor supported wheeled or wheel-track robots with focus on mobility and power consumption related performance. As the needs for manipulation related performance grows, it will be added into this generic performance standard. Performance evaluation methods of mobile household robots 1 Scope This standard specifies the performance testing and evaluation methods for the common features of mobile household robots. This standard is applicable to various mobile household robots. This standard is neither concerned with safety nor with performance requirements. 2 Normative references The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies. GB/T 34454-2017 Dry cleaning robots for household use—Methods of measuring performance (IEC 62929: 2014, IDT) ISO 554 Standard atmospheres for conditioning and/or testing—Specifications ISO 2768-1: 1889 General tolerances—Part 1: Tolerances for linear and angular dimensions without individual tolerance indications IEC TS 62885-1 Surface cleaning appliances—Part 1: General requirements on test material and test equipment 3 Terms and definitions For the purposes of this document, the following terms and definitions apply. 3.1 household robot actuated mechanism with a degree of autonomy, operating within the household and similar environment, to perform intended tasks Note: Operating includes travel and/or robot body movement. 3.2 mobile household robot household robot able to travel under its own control 3.3 capability of homing function capability of a mobile household robot to return to the docking station for charging or after completion of the work task or called by user 3.4 pose the combination of position and orientation 3.5 autonomous mode mode set by user where the robot travels horizontally with no user interaction 3.6 manual mode mode set by user where the robot travels with intermittent or continuous user interaction 4 General conditions for testing 4.1 Conditions prior to testing The robot shall be completely assembled and fully operational in accordance with the manufacturer's instructions. All necessary leveling operations, alignment procedures and functional tests shall be satisfactorily completed. Prior to any tests, the batch number, condition and history of the product shall be recorded. Note: Condition information can include model number/name, software version and accessories used (if any). 4.2 Operating and environmental conditions 4.2.1 General The performance characteristics determined by the related test methods in this standard are valid only under the environmental and normal operating conditions as stipulated by the manufacturer. 4.2.2 Operating conditions All tests shall be carried out under conditions in which the mobile household robot is operated in normal use; the normal operating conditions used in the tests shall be consistent with the manufacturer's instructions. Performance will be affected by the installed software. Therefore, installed software shall not be modified or changed during a set of tests. 4.2.3 Atmospheric conditions Unless otherwise specified, the test procedures and measurements shall be carried out under the following atmospheric conditions (in accordance with ISO 554): ——Temperature: (20 ± 5)°C; ——Atmospheric pressure: 86 kPa ~ 106 kPa. Temperature and humidity conditions, if provided, shall be aligned with manufacturer's instructions for good repeatability and reproducibility. Care should be taken to avoid changes of conditions during a test. 4.2.4 Lighting conditions Unless otherwise specified, the test procedures and measurements shall be carried out under the following lighting conditions: ——Illuminance: (200 ± 50) 1x; ——Color temperature: 2000 K ~ 6000 K. Measurement shall be made at the test surface. 4.3 Test equipment and materials Measurements on carpets shall be carried out on a level floor consisting of a smooth untreated laminated pine tree plate or equivalent panel, at least 15 mm thick and of a size appropriate for the test. Prior to the test, equipment and materials for measurements (devices, test carpets, test dust, etc.) to be used shall be kept for at least 16 h at the standard atmospheric conditions specified in 4.2.3. 4.4 Number of samples All tests shall be carried out on the same sample or the same batch of samples of the robot with its accessories, if any. Tests carried out to simulate stresses a robot may be exposed to during normal use, possibly causing impairment of the robot's performance, may require additional samples of replaceable parts. Such tests shall be carried out at the end of a test process. 4.5 Preparation of battery Any new battery shall need to go through at least one full charge and complete discharge cycle in the robot prior to conducting the first test of the robot. Complete discharge in the robot shall be done by performing a normal operation following the manufacturer's instructions. Note: The complete discharge means low battery signal, if any, without any motion.

Foreword i Introduction ii 1 Scope 2 Normative references 3 Terms and definitions 4 General conditions for testing 5 Units 6 Pose measurements 7 Capability of homing function 8 Operation time per single charge 9 Managing a single step 10 Obstacle avoidance 11 Cable traversing behavior Annex A (Normative) Specific requirements for furniture Bibliography

家用移动机器人性能评估方法 1 范围 本标准规定了家用移动机器人共同特性的性能测试和评估方法。 本标准适用于各种家用移动机器人。 本标准不涉及安全和性能要求。 2 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。 GB/T 34454—2017 家用干式清洁机器人 性能测试方法(IEC 62929：2014，IDT) ISO 554 调节和/或试验用标准大气 规范(Standard atmospheres for conditioning and/or testing-Specifications) ISO 2768-1：1989 一般公差 第1部分：未注公差的线性和角度尺寸的公差(General tolerances—Part 1：Tolerances for linear and angular dimensions without individual tolerance indications) IEC TS 62885-1 表面清洁器具 第1部分：试验材料和设备的通用要求(Surface cleaning appliances—Part 1：General requirements on test material and test equipment) 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 家用机器人 household robot 在家庭和类似的环境中运行，执行预期的任务，具有一定程度自主性的驱动机构。 注：运行包括移动和/或机身的动作。 3.2 家用移动机器人 mobile household robot 能够在自主控制下移动的家用机器人。 3.3 回充电座能力 capability of homing function 家用移动机器人在需要充电时、完成工作任务后或用户下达指令后返回充电座的能力。 3.4 位姿 pose 空间位置与方向的总称。 3.5 自主模式 autonomous mode 由用户设定的，在无用户交互的情况下，机器人水平移动的模式。 3.6 手动模式 manual mode 由用户设定的，在与用户间歇或连续进行交互的情况下，机器人移动的模式。 4 测试的一般条件 4.1 测试的前提条件 机器人应按照制造商使用说明全部组装完毕并可正常运行。所有必要的调平操作、校准程序及功能测试应全部完成。 在任意测试之前，应记录产品的批号，状态和使用档案。 注：状态信息可包含型号/名称，软件版本和使用的附件(如有)。 4.2 工作条件和环境条件 4.2.1 一般条件 本标准中相关测试方法所确定的性能特性仅在制造商规定的环境和正常工作条件下有效。 4.2.2 工作条件 所有的测试应在家用移动机器人正常使用的条件下进行，在测试中使用的正常工作条件应与制造商使用说明一致。 性能会受已安装软件的影响。因此，已安装的软件在一组测试中不应被修改或更换。 4.2.3 大气条件 除非另有规定，测试过程和测量应在下列大气条件下进行(与ISO 554一致)： ——温度：(20±5)℃； ——大气压：86kPa～106kPa。 如果提供特定温度和湿度条件的话，它们应与制造商的使用说明一致，以达到良好的重复性和再现性。在测试中宜注意避免各条件的变化。 4.2.4 光照条件 除非另有规定，测试过程和测量应在下列光照条件下进行： ——照度：(200±50)lx； ——色温：2000K～6000K。 测量应在测试表面上进行。 4.3 测试设备和材料 地毯上的测量应在由未经处理的表面光滑的松木层压板或等效的平板组成的水平地板上进行，地板厚度至少为15mm，尺寸应适于测试。 测试使用的测量设备和材料(装置、测试地毯、测试灰尘等)，测试前应在4.2.3规定的标准大气条件下放置至少16h。 4.4 样品数量 所有测试应在同一个(或同一批次)的样品上进行，如有附件，带附件一起测试。 测试是为模拟机器人在正常使用过程中可能承受的压力可能对机器人性能造成损害，并可能需要额外的可更换部件样品。此类测试应在测试流程的最后阶段进行。 4.5 电池的准备 未使用过的电池在首次测试前应至少在机器人中进行过一次完全充放电。 在机器人中完全放电应根据制造商使用说明进行一次正常工作来实现。 注：完全放电意味着机器人不能执行任何动作，同时可能有低电信号提示。 4.6 家用移动机器人的工作 除非另有规定，注意下列事项： ——在测试之前，家用移动机器人、充电座及其他所有附件均应按照制造商使用说明中正常工作的要求来使用和调整；并且， ——在测试之前，为了满足运行环境的要求，可根据制造商使用说明选择并调节机器人的工作模式； ——应记录工作模式。 应允许所有与安全相关的装置都可以运行。 4.7 尺寸公差 所有不是以尺寸范围出现且未标注公差的尺寸，其公差应符合表1和表2的要求。 表1 线性尺寸公差 单位为毫米 标称尺寸范围 公差 3～6 ±0.5 ＞6～30 ±1.0 ＞30～120 ±1.5 ＞120～400 ±2.5 ＞400～1000 ±4.0 ＞1000～2000 ±6.0 ＞2000～5000 ±8.0 注：数值来源于ISO 2768-1：1989的表1。 表2 倒圆半径和倒角高度尺寸公差 单位为毫米 标称尺寸范围 公差 ＞0.5～3 ±0.4 ＞3～6 ±1.0 ＞6 ±2.0 注：数值来源于ISO 2768-1：1989的表2。 5 单位 除非另有规定，所有单位应如下所示： ——长度单位为毫米(mm)； ——角度单位为度(°)； ——时间单位为秒(s)； ——质量单位为千克(kg)； ——速度单位为米每秒(m/s)。 6 位姿测量 6.1 一般要求 本测试用来评估机器人精准到达预定位姿的能力。 注：本测试主要针对运行的结束位置/方向对其正常使用有重大影响的家用移动机器人。 6.2 测试台 6.2.1 一般要求 测试应在GB/T 34454—2017中规定的测试房间中心区域进行，且该房间地板上应没有地毯、椅子腿、桌子腿及其他物体。 测试台尺寸为4000mm×5000mm。测试地板为未经处理的松木层压板或等效木板，厚度至少为15mm，或者是IEC TS 62885-1中规定的威尔顿地毯。 6.2.2 测试模式 这种模式应使机器人能够执行一种可重复的测试模式动作，在此模式中向前推进1000mm，旋转90°4次，以形成一个完整单循环测试。该测试应按如图1所示的顺时针和逆时针方向进行。制造商应明确说明进入测试模式的精确性，它宜是简单易执行的。一旦测试模式工作完毕，机器人应处于空闲状态。 注：进入测试模式的方法示例可以是要求用户在机器人打开时按下机器上的按钮组合，或者要求将在机器人正常工作期间不会出现的按钮组合保持一段时间。唯一的条件是这种进入方法要被记录下来。 6.3 测试方法 测试模式下充满电的机器人应放于如图1所示的起始位置。机身中心应位于起点的上方，并且机身应与行进方向一致。应向机器人分别发出顺时针和逆时针的操作指令，使其按图1所示的规定路线运行。 在工作完成后，应测量机器人实际位姿与规定位姿的偏差(位置和方向)。每种工作(顺时针和逆时针)的单次测试应包含3次运行。 所用的地板材料应记录在测试报告中。 注：如果在机器人中不容易获得产生测试所需运动的测试模式，那么可跳过此测试。 测试中的平均位置偏差dP应从3次运行的结果来计算，见式(1)： ……………………………………………(1) 式中： dPn——第n次运行的位置偏差，n＝1，2，3； dP——运行后机身中心到起始位置的距离。 测试中的平均方向偏差dA应从3次运行的结果来计算，见式(2)： ………………………………………(2) 式中： dAn——第n次运行的绝对角度偏差，n＝1，2，3； dA——运行后机身中心与起始位置之间的角度。 单位为毫米 起始和终点位置 图1 位姿测量配置图 7 回充电座能力 7.1 一般要求 本测试用来评估机器人从较远位置找到返回充电座的路径并成功对接充电的能力，以及所用时间。 7.2 测试台 测试台的长和宽为5000mm×4000mm，如图2所示。天花板离测试台地板表面高度为2500mm±50mm。隔断墙的高度为600mm～800mm。测试地板为未经处理的松木层压板或等效木板，厚度至少为15mm。 应用透明胶带沿着东墙向着隔断墙将白色的延长电缆安装在踢脚线顶。然后，沿着实心隔断墙的顶部，为P1充电座供电。从充电座引出的电缆应越过隔断墙连到电源。对于P2，应从东墙电源插座沿着踢脚线向着P2充电座方向安装一个白色的延长电缆，如图2所示。 单位为毫米 回充区域 东墙 半墙高度600～800 电源插座 图2 回充电座能力配置图 7.3 测试方法 充满电的机器人应与制造商的使用说明中设置的一致，在如图2所示的充电座P1和P2处来执行正常工作模式。当机器人的整个机身进入图2所示的回充电座功能初始区域时，应发出回充电座指令。应测量并记录返回到充电座的时间为t。若机器人不能在30min内到达充电座，包括机器人无法成功返回充电座的情况，运行应视为未完成。对接并能够启动充电程序视为成功返回充电座。 单次测试试验由每个起始位置的5次运行组成，所有结果都应被记录。 应使用完成率和平均时间来表示回充电座能力。 完成率应按式(3)计算： ………………………………………(3) 式中： R——回到充电座的完成率； C——完成的次数。 返回充电座的平均时间应按式(4)计算： ……………………………………………(4) 式中： ti——在第i次完成中的返回时间； n——完成的次数； ——返回充电座的平均时间。 如果有其他设备可用于改善机器人的导航，可根据制造商的使用说明选择性地添加这些设备，并应记录在测试报告中。 8 单次充电工作时间 8.1 一般要求 本测试用来估算机器人每一个充电周期允许的最长工作时间。 8.2 测试台 测试台的长度和宽度应为5000mm×4000mm，如图3所示。测试台周围的墙的高度应至少为300mm。测试台上方的天花板高度不应高于3500mm。测试地板为未经处理的松木层压板或等效木板，厚度至少为15mm。家具的具体要求见附录A。 单位为毫米 加热器基板 电线 西墙 分隔物 地毯区域(在桌子下方) 东墙 圆柱形障碍物 桌子 沙发 金属压线条 凹进去的门 棋盘格 木质压线条 椅子 食品柜 起始位置 机器人 背靠墙 南墙 窗帘 注：本图中的测试台参照GB/T 34454—2017的图8。 图3 单次充电工作时间配置图 8.3 测试方法 测试前，应让机器人在足够大的场地内工作以确保其完全放电。当机器人开始工作，即移开充电座，以确保其完全放电。 注1：完全放电意味着机器人不能执行任何动作，同时可能有低电信号提示。 在放电后机器人应根据制造商使用说明进行完全充电。测试应立刻进行，或应将机器人从充电座移出并关闭电源以防额外的电量损耗。 充电过程中输入到电池充电器的总电能应记录为Emax。 然后，应将充满电的机器人置于图3所示的起始位置。机器人在测试房间以选定的工作模式运行直到它自己停在充电座外，或不能被重新启动，或已经到达充电座。应记录总共的工作时间twork和所选择的工作模式。 机器人应按照制造商使用说明再次进行完全充电。对应的交流电能消耗应记为Ework。 单次充电的工作时间按式(5)计算： Tmax＝(Emax/Ework)×twork…………………………………(5) 式中： Tmax——单次充电的工作时间； Emax——对应机器人从完全放电到完全充电的交流能量消耗； Ework——对应机器人在每次运行后从完全充电到完全放电的交流能量消耗； twork——每次运行的总工作时间。 应运行3次，并且将平均值作为单次充电的工作时间。 注2：这个计算是基于对充电行为的线性关系假设。 注3：虽然此测试被定义为单次测试，但测试者可以进行超过一次的测试。 注4：由于测量公差，如果Ework＞Emax，则设置Tmax＝twork。 9 单台阶处理 9.1 一般要求 本测试用来确定机器人在各活动的移动过程中对单个台阶的处理能力。移动机器人应在整个测试过程中保持移动，并且允许在机器人由于其设计功能而停止运动时，重新启动机器人以使其继续移动。其他可能的任务(例如，机器人不移动时的空气净化任务)不视为移动，执行这些任务的时间不包括在整个测试时间内。 注：如有必要，允许测试人员重新启动机器人以使其继续移动。 9.2 测试台 测试台如图4所示。测试台包括基座和台阶，它们应由未经处理的松木层压板制成。测试台周围700mm范围内不应有围墙，并且在测试期间不应修改测试设置。 注1：不同组合中的测试台和地板可能要用不同的颜色和材料。对于这种情况，测试结果可能会不同。 注2：如果机器人底盘尺寸大于测试台，则本测试方法不适用。 单位为毫米 台阶 半径175 基座 半径350 半径350 基座 台阶 图4 单台阶处理配置图 9.3 测试方法(自主模式) 将充满电的机器人放在起始位置，如图5所示。机器人应按照制造商使用说明工作10min。机器人的行为应被记录下来。产生不同的行为是可能的： a)基座触碰：机器人不会在台阶前停下且机器人的任何部分触碰到基座。测试应停止。 b)悬挂：机器人悬挂在台阶的边缘(它没有任何部分与基座接触)，且不能继续运动。在这种情况下，应给予机器人自动恢复移动的机会，直到10min的测试时间结束。如果机器人显示错误消息，应在达到10min的测试时间之前停止测试。 c)行进：机器人持续在桌子上行进，并探测到边缘。如果机器人在10min的测试时间内主动停止，机器人应在它停止的位置重新启动，直到达到10min的测试时间。 测试应在所有可能的工作模式下，按照制造商使用说明进行3次。应记录每次测试的行为(基座接触、悬挂、行进)、所用时间和工作模式。