扫地机器人直线除尘自动化测试技术分析①

1 扫地机器人性能测试技术分类

扫地机器人性能测试方法标准GB/T -2017《家用干式清洁机器人 性能测试方法》等同采用国际标准IEC ：2014 Cleaning robots for household use-Dry cleaning: Methods of measuring performance，其中对于扫地机器人除尘能力的测试方法进行了详细的描述，主要包括矩形框除尘和直线除尘这两种方法。矩形框除尘测试用于提供机器人以自主运行方式在无障碍的空旷区域工作和移动时的除尘能力的指示性数据，可用于不同产品之间进行比较。直线除尘测试用于评价机器人在排除自主移动的影响时的除尘能力，测试结果可以在机器人之间直接对比。矩形框除尘是比较传统的测试方法，在扫地机器人的旧标准QB/T 4833-2015《家用和类似用途清洁机器人》中使用的就是该方法，该方法规定：如果机器人在15min内停止自主清洁工作，则测试结束，记录工作时间；如果机器人在15min后仍然工作，应停止机器人移动，记录工作时间为15min。这样就带来一个问题，除尘量和工作时间将作为两个参数反映扫地机器人的除尘能力，从而无法对两台不同运行模式的扫地机器人进行除尘能力上的直观比较。根据IEC内部会议讨论结果，这种方法将在下一版的IEC标准中去除，直线除尘将成为唯一反映扫地机器人除尘能力的测试方法。

2 扫地机器人直线除尘自动化测试内容及解决方法

2.1 使测试灰尘按标准要求均匀分布，通过滚轮压入地毯

标准中要求布灰区域的宽度根据扫地机器人的吸尘口宽度而定，因而撒灰槽应该设计成可以调节宽度，撒灰槽行走距离可以自动控制，标准中要求的硬地板测试灰尘分布为50g/m2，地毯测试灰尘分布为125g/m2。至于如何将灰尘在硬地板和地毯上均匀分布，拟采用的方法一是灰槽底部安置一根带有多孔的滚轴，滚轴按照一定的速度转动，标准试验灰就可以均匀分布在地毯上。拟采用的方法二是用细毛滚刷代替多孔滚轴，在滚轴下面增加一个类似梳子的结构，便于超细颗粒分离脱落。当灰槽的灰完全漏撒完毕，标准压轨进行10个来回辊压。

2.2 辅助扫地机器人匀速直线运动并测速

机器人直线运动，是一个试验假设的理想状态。事实上影响机器人直线行走有很多因素，如清洁运行逻辑、电子齿轮失步、万向轮以及主动轮不圆等因素，就算扫地机器人设置为直线行走的测试模式，也很难真的做到直线行走。拟解决两个问题，确保机器人直线运动且准确地行驶在布灰区域以及其运动速度（速度快慢会影响除尘效率）测试。直线行走的解决方法：目前来说大部分扫地机器人都具备直线行走测试模式，在机上按键、遥控器或APP的协助下进行测试，与此同时增加一个可调节的辅助滑轨及定位装置，从而使扫地机器人能沿轨迹进行直线行走。速度测试的解决方法：机器人一般行走速度为0.1～0.3m/s，需要准确到0.05mm,才不至于对结果产生影响。方法一是测量运动区间总时间，计算平均速度，方法二是视觉跟踪轨迹计算平均速度。前者比后者测量准确，但后者可以记录试验过程中可能碰到的卡滞、局部停止现象。

2.3 测试过程自动化闭环控制并生成报告

除尘能力测试中，撒灰，压灰，测速，称重等过程都至关重要，标准都有着明确的要求，因而自动化闭环控制可以避免复杂操作流程的错乱及人为操作带来的不确定度，撒灰时控制撒灰区域的宽度及长度，压灰时需要控制压灰的速度及力度，测速时控制好传感器的间距，称重时将实时数据导入至软件中，最后通过编写好的运算方式运算出硬地板直线除尘能力，地毯直线除尘能力，运行速度等参数。

3 完善研制扫地机器人直线除尘自动化测试装置

3.1 研制使测试灰尘均匀分布及压入地毯的装置

该任务的研究目标是实现灰尘的均匀分布及压入地毯。研究内容包括研究如何精准地确定布灰区域，包括通过丝杆调节撒灰槽内的挡板来确定布灰区域的宽度，通过伺服电机调节撒灰槽行走的区间来确定布灰区域的长度；研究如何控制标准灰在撒灰槽中流出速度；研究如何控制标准压轨的力度和速度来进行压灰。考核指标：硬灰尘能够均匀分布并压入地毯内，达到标准要求的分布密度；压灰滚轮能对地毯施加标准要求的恒定压力，压灰滚轮速度达到0. m/s。

3.2 研制辅助扫地机器人匀速直线运动并测速的装置

该任务的研究目标是实现辅助机器人的匀速直线运动并测速。研究内容包括研究如何通过增加可调节辅助滑轨及定位装置的方式，使扫地机器人能够直线运行；研究如何通过增加跟踪相机或者光电传感器的方式，对扫地机器人的平均速度进行测试。考核指标：扫地机器人能够沿轨迹直线行走，测速采样率达到30Hz以上。

文章来源：《测试技术学报》 网址: http://www.csjsxbzz.cn/qikandaodu/2021/0111/461.html