T∕CAMA 51-2021 連棟溫室 茄果類果蔬采摘機(jī)器人

1、 ICS 65.060.70CCS B 91團(tuán) 體 標(biāo) 準(zhǔn)T/CAMA 512021連棟溫室茄果類果蔬采摘機(jī)器人Multi-span greenhouse harvesting robot for solanaceous fruit2021-12-29發(fā)布2022-03-01實(shí)施 T/CAMA 512021前言本文件按照GB/T 1.12020標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則的規(guī)定起草。I T/CAMA 512021連棟溫室茄果類果蔬采摘機(jī)器人1范圍本文件規(guī)定了在連棟溫室內(nèi)從事茄果類果蔬選擇性收獲作業(yè)的采摘機(jī)器人（以下簡(jiǎn)稱“采摘機(jī)器人”）的術(shù)語(yǔ)和定義、產(chǎn)品型號(hào)、技術(shù)要求、試驗(yàn)

2、方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸與貯存。本文件適用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用連棟溫室內(nèi)從事果實(shí)選擇性采收作業(yè)的采摘機(jī)器人的設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)和測(cè)試。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T 9480GB 10396農(nóng)林拖拉機(jī)和機(jī)械、草坪和園藝動(dòng)力機(jī)械農(nóng)林拖拉機(jī)和機(jī)械、草坪和園藝動(dòng)力機(jī)械使用說(shuō)明書(shū)編寫(xiě)規(guī)則安全標(biāo)志和危險(xiǎn)圖形總則GB/T 20721自動(dòng)導(dǎo)引車通用技術(shù)條件GB/T 36239特種機(jī)器人術(shù)語(yǔ)GB/T 36321特種機(jī)器人分類、符號(hào)、標(biāo)志

3、JB/T 5673JB/T 6712JB/T 9832.2農(nóng)林拖拉機(jī)及機(jī)具涂漆通用技術(shù)條件拖拉機(jī)外觀質(zhì)量要求農(nóng)用拖拉機(jī)及機(jī)具漆膜附著性能測(cè)定方法壓切法3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T 36239界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。采摘機(jī)器人 harvesting robot由電動(dòng)底盤、輕型協(xié)作機(jī)械臂、視覺(jué)裝置和收集裝置等組成，通過(guò)軟件操控能夠在連棟溫室內(nèi)自主完成果實(shí)選擇性采摘作業(yè)的農(nóng)業(yè)機(jī)器人。識(shí)別成功率 recognition success rate成功識(shí)別果實(shí)的次數(shù)與采摘機(jī)器人行走過(guò)程中視場(chǎng)內(nèi)所有理論可以識(shí)別（滿足成熟度要求和無(wú)遮擋要求）的果實(shí)數(shù)量之比。采摘成功率 harvesting succes

4、s rate實(shí)際采摘果實(shí)數(shù)量與實(shí)際采摘?jiǎng)幼鞔螖?shù)之比。采摘速度 harvesting cycle time完成一次采摘所用的時(shí)間，具體是指采摘機(jī)器人識(shí)別到果實(shí)后，從機(jī)械臂開(kāi)始執(zhí)行到采摘、投放果籃，這一系列動(dòng)作所用的時(shí)間。軌道 tube rail由兩根相同直徑管道組成的鋪設(shè)于地面的導(dǎo)軌裝置，兩根管道之間寬度固定，通常用于加熱和各類移動(dòng)車輛行走。1 T/CAMA 5120214產(chǎn)品型號(hào)采摘機(jī)器人產(chǎn)品型號(hào)應(yīng)按照GB/T 36321編制，由產(chǎn)品類別、產(chǎn)品功能、產(chǎn)品類型、主參數(shù)和改進(jìn)型號(hào)（可選）五部分組成，標(biāo)記如下圖所示。其中產(chǎn)品類別用“R”（機(jī)器人）表示，產(chǎn)品功能用“CZ”（采摘）表示，產(chǎn)品類型包括履帶

5、式（代號(hào)：LD）、輪式（代號(hào)：LS）、軌道式（代號(hào)：GD），主參數(shù)以產(chǎn)品機(jī)械臂額定負(fù)載重量表示，改進(jìn)代號(hào)可選。示例：RCZLD-5表示履帶式采摘機(jī)器人，機(jī)械臂額定負(fù)載為5kg。5技術(shù)要求運(yùn)動(dòng)性能要求5.1.1自主導(dǎo)航定位精度采摘機(jī)器人自主導(dǎo)航定位精度不大于50 mm。5.1.2額定速度采摘機(jī)器人在水平地面以額定負(fù)載運(yùn)行的額定速度應(yīng)不小于1.0 m/s，在溫室種植區(qū)軌道上運(yùn)行的額定速度應(yīng)不小于0.6 m/s。5.1.3轉(zhuǎn)向能力采摘機(jī)器人在地面上應(yīng)具有原地360轉(zhuǎn)向能力。5.1.4制動(dòng)性能采摘機(jī)器人在額定速度和額定負(fù)載條件下，制動(dòng)距離應(yīng)不大于0.5 m。5.1.5續(xù)航能力采摘機(jī)器人電池充電一次充滿

6、后滿負(fù)載續(xù)航能力應(yīng)不低于2 h，續(xù)航時(shí)間內(nèi)，采摘機(jī)器人應(yīng)能穩(wěn)定可靠工作。作業(yè)性能要求5.2.1識(shí)別成功率采摘機(jī)器人應(yīng)對(duì)工作運(yùn)行過(guò)程中采集到的圖像實(shí)時(shí)處理，識(shí)別到成熟果實(shí)，識(shí)別成功率應(yīng)不小于85%。5.2.2采摘成功率采摘機(jī)器人應(yīng)對(duì)識(shí)別到的果實(shí)進(jìn)行空間定位、抓取、切割、投放果籃動(dòng)作，完成采摘?jiǎng)幼?，采摘成功率?yīng)不小于60%。5.2.3采摘速度采摘機(jī)器人采摘一串或一個(gè)果實(shí)的時(shí)間應(yīng)不大于20 s。2 T/CAMA 512021安全性能要求采摘機(jī)器人應(yīng)滿足GB/T 20721安全要求，并滿足以下要求：5.3.1警報(bào)裝置與安全標(biāo)志采摘機(jī)器人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的底盤（除車輪、履帶外）應(yīng)有遮擋，并在車體周圍安裝探測(cè)傳感

7、器和警報(bào)裝置，并應(yīng)在遺留風(fēng)險(xiǎn)附近明顯位置處設(shè)置安全標(biāo)志，安全標(biāo)志應(yīng)符合GB 10396的規(guī)定。5.3.2防碰撞功能采摘機(jī)器人工作時(shí)，車體周圍的探測(cè)傳感器應(yīng)能探測(cè)到車體前后方2 m以內(nèi)障礙物后自動(dòng)停車報(bào)警，障礙物尺寸不小于500 mm（高）200 mm（寬），障礙物移除后應(yīng)能自主恢復(fù)行走。5.3.3緊急停車功能采摘機(jī)器人應(yīng)在操作面板醒目位置設(shè)置急停按鈕，并優(yōu)先于采摘機(jī)器人其他所有功能。急停按鈕未經(jīng)手動(dòng)復(fù)位前應(yīng)不能自動(dòng)恢復(fù)。5.3.4遙控距離采摘機(jī)器人遙控器遙控距離在正常工作條件下應(yīng)不小于120 m，并在全行程范圍內(nèi)控制有效。可靠性采摘機(jī)器人首次故障（輕微故障除外）前平均工作時(shí)間應(yīng)不小于20 h。

8、裝配與外觀質(zhì)量5.5.1采摘機(jī)器人裝配質(zhì)量應(yīng)滿足以下要求：運(yùn)動(dòng)件應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，不得有卡阻、磕碰現(xiàn)象；非運(yùn)動(dòng)件裝配后不得有明顯偏移、歪斜、翹曲等現(xiàn)象；緊固件應(yīng)緊固可靠，無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象。5.5.2采摘機(jī)器人外觀質(zhì)量應(yīng)滿足以下要求：零部件應(yīng)無(wú)明顯傷痕、銹漬、油污及可能引起傷害的銳邊、毛刺等缺陷；零件表面應(yīng)色澤均勻、光潔，附著牢固；漆層厚度應(yīng)符合JB/T 5673的規(guī)定，漆膜附著力應(yīng)不低于JB/T 9832.2中規(guī)定的級(jí)。使用說(shuō)明書(shū)采摘機(jī)器人的使用說(shuō)明書(shū)應(yīng)按GB/T 9480的規(guī)定編制，至少應(yīng)有以下內(nèi)容：產(chǎn)品名稱、型號(hào)、主要技術(shù)參數(shù)（包括采摘機(jī)器人外形尺寸、額定速度、采摘速度等）和生產(chǎn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)；有關(guān)安全使用

9、的要求和安全警示說(shuō)明；操作、檢修和維護(hù)保養(yǎng)的信息；制造廠名稱、地址及電話。6試驗(yàn)方法試驗(yàn)條件6.1.16.1.2試驗(yàn)場(chǎng)地應(yīng)選擇適合采摘機(jī)器人作業(yè)的連棟溫室，或選擇具備試驗(yàn)條件的室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)應(yīng)在硬化路面和軌道上進(jìn)行，路面應(yīng)平整、干燥、整潔；試驗(yàn)路段路面坡度的最大允許值應(yīng)小于5%。6.1.3在試驗(yàn)路面上和軌道上分別設(shè)置測(cè)試區(qū)，測(cè)試區(qū)試驗(yàn)通道長(zhǎng)度應(yīng)不小于 30 m，寬度應(yīng)不小于1.5 m，在測(cè)試區(qū)的兩端應(yīng)有足夠長(zhǎng)的助行區(qū)域和保證安全停車的輔助區(qū)域，并能夠雙向行駛。6.1.4試驗(yàn)環(huán)境氣溫應(yīng)在040之間，相對(duì)濕度不低于50%。3 T/CAMA 5120216.1.5試驗(yàn)樣機(jī)應(yīng)裝配完好，技術(shù)狀態(tài)良好，并

10、按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)規(guī)定充滿電。運(yùn)動(dòng)性能試驗(yàn)6.2.1自主導(dǎo)航定位精度試驗(yàn)按如下步驟進(jìn)行試驗(yàn)：a)在試驗(yàn)路面測(cè)試區(qū)域內(nèi)，預(yù)先標(biāo)定導(dǎo)航軌跡，并標(biāo)明預(yù)設(shè)點(diǎn)位置、始端線和終端線；設(shè)定采摘機(jī)器人自主行走路線、預(yù)設(shè)點(diǎn)位置和額定速度；將采摘機(jī)器人按預(yù)設(shè)路線行走，觀察并記錄采摘機(jī)器人的自主行走路線，并測(cè)量采摘機(jī)器人的自主導(dǎo)航定位偏差；b)c)d)重復(fù)試驗(yàn)不少于 3次，記錄前后、左右兩個(gè)方向上重復(fù)導(dǎo)航定位偏差測(cè)量值之和，并取平均值，判斷試驗(yàn)結(jié)果是否符合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。6.2.2額定速度試驗(yàn)按如下步驟進(jìn)行：a)b)分別在試驗(yàn)路面和軌道測(cè)試區(qū)域內(nèi)，預(yù)先標(biāo)定導(dǎo)航軌跡，標(biāo)出始端線和終端線；使采摘機(jī)器人自主導(dǎo)航行駛，保持額定速度

11、駛過(guò)始端線和終端線，記錄采摘機(jī)器人駛過(guò)始端線和終端線的時(shí)間差，計(jì)算行走速度；c)重復(fù)試驗(yàn)不少于3次，計(jì)算采摘機(jī)器人的平均速度，判斷試驗(yàn)結(jié)果是否符合本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。轉(zhuǎn)向能力試驗(yàn)按如下步驟進(jìn)行：6.2.3a)b)c)d)在試驗(yàn)場(chǎng)地內(nèi)，測(cè)定采摘機(jī)器人靜止?fàn)顟B(tài)質(zhì)心位置；操縱采摘機(jī)器人左右驅(qū)動(dòng)輪以相反方向運(yùn)動(dòng)，使采摘機(jī)器人原地轉(zhuǎn)向360；測(cè)量采摘機(jī)器人旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)行走的圓形軌跡的圓心與采摘機(jī)器人的質(zhì)心之間的距離；重復(fù)試驗(yàn)不少于3次，取平均值，判斷試驗(yàn)結(jié)果是否符合本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。制動(dòng)性能試驗(yàn)按如下步驟進(jìn)行：6.2.4a)b)c)d)在平整的試驗(yàn)地面上畫(huà)上停止線；使采摘機(jī)器人以額定速度在滿載條件下運(yùn)行至停止線時(shí)立

12、即停車；測(cè)量采摘機(jī)器人超出停止線部分的行駛距離；取3次試驗(yàn)的算術(shù)平均值，判斷試驗(yàn)結(jié)果是否符合本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。續(xù)航能力試驗(yàn)按如下步驟進(jìn)行：6.2.5a)試驗(yàn)地面上畫(huà)出長(zhǎng)為30 m的測(cè)試區(qū)間，在測(cè)試區(qū)間內(nèi)采用在仿真作物枝葉或藤蔓上懸掛真實(shí)果實(shí)來(lái)模擬實(shí)際作業(yè)場(chǎng)景，確保懸掛的果實(shí)均在采摘機(jī)器人視覺(jué)視場(chǎng)內(nèi)可見(jiàn)無(wú)遮擋，且符合作物實(shí)際生長(zhǎng)狀況；b)c)使采摘機(jī)器人在測(cè)試區(qū)間內(nèi)以最大作業(yè)速度連續(xù)往返進(jìn)行采摘作業(yè)；直至采摘機(jī)器人發(fā)出電量不足報(bào)警信號(hào)，記錄采摘機(jī)器人連續(xù)作業(yè)時(shí)間為續(xù)航，判斷是否達(dá)到續(xù)航時(shí)間要求。作業(yè)性能試驗(yàn)6.3.1識(shí)別成功率試驗(yàn)按如下步驟進(jìn)行：a)試驗(yàn)地面上畫(huà)出長(zhǎng)為30 m的測(cè)試區(qū)間，在測(cè)試區(qū)間內(nèi)

13、采用在仿真作物枝葉或藤蔓上懸掛真實(shí)果實(shí)來(lái)模擬實(shí)際作業(yè)場(chǎng)景，果實(shí)數(shù)量應(yīng)不低于30個(gè)，確保懸掛的果實(shí)均在采摘機(jī)器人視覺(jué)視場(chǎng)內(nèi)可見(jiàn)無(wú)遮擋，且符合作物實(shí)際生長(zhǎng)狀況；b)使采摘機(jī)器人在模擬場(chǎng)景內(nèi)以最大作業(yè)速度自主行走，采摘機(jī)器人自主識(shí)別果實(shí)，并記錄識(shí)別數(shù)量；c)d)計(jì)算采摘機(jī)器人實(shí)際識(shí)別果實(shí)個(gè)數(shù)與應(yīng)識(shí)別果實(shí)個(gè)數(shù)之比；采摘機(jī)器人一次行走完成場(chǎng)景中全部識(shí)別任務(wù)為 1次試驗(yàn)，取 3次試驗(yàn)的算術(shù)平均值，判斷試驗(yàn)結(jié)果是否符合本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。6.3.2采摘成功率和采摘速度試驗(yàn)按如下步驟進(jìn)行：a)b)試驗(yàn)準(zhǔn)備參考6.3.1；使采摘機(jī)器人在模擬場(chǎng)景內(nèi)以最大作業(yè)速度自主行走，采摘機(jī)器人自主識(shí)別果實(shí)并完成全部采摘流程；c)記

14、錄采摘機(jī)器人每一次采摘過(guò)程中從機(jī)械臂開(kāi)始執(zhí)行到果實(shí)投放入果籃為止所用時(shí)間；4 T/CAMA 512021d)e)統(tǒng)計(jì)采摘機(jī)器人收集藍(lán)中實(shí)際采摘果實(shí)個(gè)數(shù)與執(zhí)行采摘?jiǎng)幼鞔螖?shù)；采摘機(jī)器人一次行走完成場(chǎng)景中全部采摘任務(wù)為 1次試驗(yàn)，分別統(tǒng)計(jì)采摘機(jī)器人的采摘速度和采摘成功率；f)取3次試驗(yàn)的算術(shù)平均值，判斷試驗(yàn)結(jié)果是否符合本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。安全性能試驗(yàn)6.4.1警報(bào)裝置性能試驗(yàn)警報(bào)裝置性能是在正常作業(yè)狀態(tài)下，確認(rèn)下列各種警報(bào)裝置工作性能：自動(dòng)運(yùn)行指示燈；啟動(dòng)報(bào)警；運(yùn)動(dòng)報(bào)警；異常報(bào)警。6.4.2防碰撞功能試驗(yàn)在采摘機(jī)器人的運(yùn)行路線上設(shè)置障礙物（高500 mm寬200 mm），使采摘機(jī)器人按照預(yù)定路線行走，觀察

15、采摘機(jī)器人行走過(guò)程中遇到障礙物是否停止，將障礙物移除后，觀察采摘機(jī)器人是否自主恢復(fù)行走。6.4.3緊急停車性能試驗(yàn)緊急停車性能測(cè)試是以規(guī)定速度自主運(yùn)行的采摘機(jī)器人在直線軌跡上預(yù)先標(biāo)志的地點(diǎn)按下急停按鈕后，采摘機(jī)器人緊急停車，測(cè)試從標(biāo)志位置到停車位置的距離。6.4.4遙控距離試驗(yàn)在測(cè)試場(chǎng)地內(nèi)，用遙控器操縱采摘機(jī)器人啟動(dòng)、行走和停止，檢查遙控器在采摘機(jī)器人作業(yè)全過(guò)程內(nèi)控制的靈敏、有效性，不斷增大遙控器與采摘機(jī)器人之間的距離，直至操縱無(wú)效，記錄遙控距離。至少取3次試驗(yàn)的算術(shù)平均值，判斷試驗(yàn)結(jié)果是否符合本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定?？煽啃栽囼?yàn)在正常作業(yè)狀況下考核采摘機(jī)器人累計(jì)工作時(shí)間為50 h，測(cè)定采摘機(jī)器人發(fā)生首次

16、故障（輕微故障除外）前的平均工作時(shí)間。按公式（1）計(jì)算采摘機(jī)器人首次故障前平均工作時(shí)間。= 1 =1 + 1( ) (1)式中：首次故障前平均工作時(shí)間，單位為小時(shí)（h）；試驗(yàn)采摘機(jī)器人臺(tái)數(shù)；試驗(yàn)期間發(fā)生首次故障的采摘機(jī)器人臺(tái)數(shù)；第臺(tái)采摘機(jī)器人發(fā)生首次故障時(shí)的累計(jì)工作時(shí)間，單位為小時(shí)（h）；實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，未發(fā)生故障的采摘機(jī)器人累計(jì)工作時(shí)間，即50 h。當(dāng) = 0時(shí)，規(guī)定。裝配與外觀質(zhì)量檢查6.6.16.6.26.6.3采摘機(jī)器人以額定負(fù)載、額定速度運(yùn)行30 min之后，采用目測(cè)、手感等方式進(jìn)行檢查、測(cè)定。緊固件連接牢固程度采用常規(guī)扳手進(jìn)行檢查。涂漆層厚度按JB/T 5673的規(guī)定測(cè)定；漆膜附著力的

17、測(cè)定按照J(rèn)B/T 9832.2的規(guī)定進(jìn)行。使用說(shuō)明書(shū)檢查使用說(shuō)明書(shū)按5.6規(guī)定內(nèi)容逐項(xiàng)檢查是否齊全。5 T/CAMA 5120217檢驗(yàn)規(guī)則出廠檢驗(yàn)7.1.17.1.2采摘機(jī)器人應(yīng)經(jīng)制造廠質(zhì)量檢驗(yàn)部門檢驗(yàn)，并附有產(chǎn)品質(zhì)量合格證方準(zhǔn)出廠。采摘機(jī)器人出廠前應(yīng)全部進(jìn)行出廠檢驗(yàn)，檢驗(yàn)項(xiàng)目見(jiàn)表1，全部檢驗(yàn)項(xiàng)目均應(yīng)合格。型式檢驗(yàn)7.2.1有下列情況下之一時(shí)，應(yīng)進(jìn)行型式檢驗(yàn)：新產(chǎn)品定型鑒定或產(chǎn)品轉(zhuǎn)廠生產(chǎn)；正式生產(chǎn)后，如結(jié)構(gòu)，工藝，材料有較大的改變，可能影響產(chǎn)品性能；工裝、模具的磨損可能影響產(chǎn)品性能；成批生產(chǎn)的采摘機(jī)器人應(yīng)定期抽檢，至少每年一次，每一次不少于 2臺(tái)；出廠檢驗(yàn)結(jié)果與上次型式試驗(yàn)有較大差異時(shí)；產(chǎn)品

18、長(zhǎng)期停產(chǎn)后，恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)；質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)提出進(jìn)行型式檢驗(yàn)要求時(shí)。7.2.2型式檢驗(yàn)的樣機(jī)應(yīng)從出廠檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品中隨機(jī)抽取，數(shù)量不少于2臺(tái)，抽樣基數(shù)不少于5臺(tái)。型式檢驗(yàn)項(xiàng)目按表 1規(guī)定，按其對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響程度，分為 A、B、C三類。A類為對(duì)產(chǎn)品質(zhì)7.2.3量有重大影響的項(xiàng)目，B類為對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有較大影響的項(xiàng)目，C類為對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有一般影響的項(xiàng)目。7.2.4抽樣判定方案按表2的規(guī)定進(jìn)行。表中接收質(zhì)量限AQL、接收數(shù)Ac、拒收數(shù)Re均按計(jì)點(diǎn)法（即不合格項(xiàng)次數(shù)）計(jì)算。采用逐項(xiàng)考核，按類別判定的原則，若各類不合格項(xiàng)次小于接收數(shù) Ac時(shí)，判定該產(chǎn)品合格；若不合格項(xiàng)次大于拒收數(shù)Re時(shí)，判定該產(chǎn)品不合格。表1檢驗(yàn)項(xiàng)目分類項(xiàng)目分類檢驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)條款出廠檢驗(yàn)型式檢驗(yàn)類項(xiàng)1234567123456123警報(bào)裝置與安全標(biāo)志防碰撞功能緊