(高清版)GB∕T 44251-2024 腿式機器人性能及試驗方法

國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會GB/T44251—2024 2規(guī)范性引用文件 14性能 2 26額定速度 47最大停止距離 58最大跳躍高度 9最大跳躍長度 810最大攀越高度 9 12最大斜坡角度 13瞬時沖擊抵抗能力 14持續(xù)沖擊抵抗能力 18最小轉身空間 20地形適應能力 21軌跡跟蹤能力 附錄A(資料性)測試報告 附錄B(資料性)對不同尺寸機器人進行對比評測的指導 附錄C(資料性)面向實際應用場景的測試方法 參考文獻 TⅢ1GB/T44251—2024腿式機器人性能及試驗方法1范圍本文件規(guī)定了腿式機器人運動性能并描述了相應的試驗方法。本文件適用于單腿和多腿等不同種類腿式機器人的整機性能試驗、模塊試驗與合格評定。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應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/T14833—2020合成材料運動場地面層GB/T22517.6—2020體育場地使用要求及檢驗方法第6部分：田徑場地3術語和定義3下列術語和定義適用于本文件。行進面travelsurface3.2移動機器人行進的地面。通過往復運動與行進面周期性接觸來支撐及推進移動機器人的桿件結構。腿式機器人leggedrobot利用一條或更多條腿實現移動的移動機器人。負載load在規(guī)定的速度和加速度條件下，沿著運動的各個方向，機械接口處可承受的力和/或扭矩。[來源：GB/T12643—2013,6.2.1,機器人的腿在行進時每次下落與地面首先接觸的點。行進面的形狀。2 3GB/T44251—2024附錄A提供了試驗報告的樣例。附錄B可作為比較不同尺寸機器人能力的指南。附錄C提供了不同試驗項目的組合方式，可組成綜合測試場以模擬實景應用場景來評價腿式機器人的性能。本文件內各示意圖中，被測機器人按圖1所示方法表示。a)俯視示意圖中的被測機器人示意圖b)側視示意圖中的被測機器人示意圖c)立體示意圖中的被測機器人示意圖注：被測機器人在俯視示意圖中以1:1.5的矩形表示，在側視示意圖中以1:2的矩形表示，在立體示意圖中以1:1.5:2的立方體表示。圖1示意圖中被測機器人的表示方法5.2環(huán)境條件試驗應采用以下環(huán)境條件：—-——環(huán)境溫度：—20℃~40℃;如果制造商規(guī)定的環(huán)境條件超出上述指標，應在試驗報告中聲明。5.3行進面條件若無特殊注明，行進面應水平且堅硬平整，摩擦系數介于0.75～1.0之間(參見GB/T18029.13)。4本試驗的目的是確定被測機器人正常運行時能達到的最大速度。b——試驗區(qū)域；5b)被測機器人啟動并加速正向行進；過起止線間距離的10%;本試驗的目的是確定被測機器人從運動狀態(tài)轉變到穩(wěn)定站立姿態(tài)的能力6止距離的10%;73位。量設備測量被測機器人本體在跳躍過程中所經過的空間區(qū)域距離行進面最低點的高度為一次試驗只有滿足以下條件才有效：Hmax=min(Hb.min,H.min)8本試驗的目的是確定被測機器人跳躍一次能夠跨越的最大距離。的位置S;以及落回行進面時與行進面接觸范圍在行進方向上的最后端一點的位置S,完成9本試驗的目的是確定被測機器人能夠攀越上的最大平臺高度。試驗設施的立體示意圖如圖4所示，平臺寬度W應至少比被測機器人的行進接觸寬度長1000mm,平臺長度L應足夠長以保證被測機器人不會從邊緣墜落，平臺高度H可變。平臺的高度測圖4最大攀越高度試驗設施示意圖b)機器人攀越到平臺上并保持穩(wěn)定站立姿態(tài)，高度測量設備平臺高度H,完成一次試驗。一次試驗只有滿足以下條件才有效：b)機器人在攀越過程中沒有超出平臺寬度范圍。最大攀越高度即為試驗項目有效結果中的平臺高度H。試驗報告中應聲明最大攀越高度與行進面及平臺表面的摩擦系數。W此外，對于有特定應用場景的腿式機器人，每層臺階長度Ls不是300mm的臺階也可以用于測試本試驗包括兩個方案。第一個方案的每次試驗應按以下步驟進行：a)調整每級臺階高度H為特定值，由高度測量設備測得其高度為H?c)被測機器人啟動并在臺階上行進上行；e)重新設置H的值，由高度測量設備測得其高度為H,并重復步驟b)～d),直至機器人無法完第二個方案的每次試驗應按以下步驟進行：a)調整每級臺階高度H為特定值，由高度測量設備測得其高度c)被測機器人啟動并在臺階上行進下行；e)重新設置H的值，由高度測量設備測得其高度為H,并重復步驟b)～d),直至機器人無法完a)被測機器人完成所有試驗步驟；b)除預期的腿與行進面或臺階的接觸外，被測機器人未與其他臺階行進能力應以被測機器人能夠在其上行進的最大臺階高度Hmax表征，Hmax的計算方式見有效試驗中的最小值，取小數點后1位。試驗報告中應聲明每個試驗方案下Hmax的值及對應的被測機器人行進方向與臺階的摩擦系數。本試驗的目的是確定能使被測機器人行進的最大斜坡角度。試驗設施的側視及俯視示意圖如圖6所示，其為角度可調的斜坡，斜坡坡面長度L至少為3000mm或能夠讓被測機器人在其上行進10步的長度(兩者取最大值),斜坡坡面寬度W應足夠寬以保證機器人不會從斜坡邊緣墜落。斜坡高端平臺應具有足夠空間保證被測機器人不會掉落。斜坡的角a)側視圖b)俯視圖標引序號說明：4——角度測量設備；W——斜坡坡面寬度；圖6最大斜坡角度試驗設施本試驗項目包括4種方案。對于第一種方案，每次試驗應按以下步驟進行：a)斜坡角度α設定為特定角度，角度測量設備測得其值為α?;b)被測機器人除自身外無其他負載，放置在低端平臺，正向朝向斜坡并保持穩(wěn)定站立姿態(tài)；d)被測機器人到達高端平臺后減速至停止并保持穩(wěn)定站立姿態(tài)；e)增大斜坡角度，角度測量設備測得其值為αn,重復b)～d)直至被測機器人無法完成這些步驟對于第二種方案，每次試驗應按以下步驟進行：a)斜坡設定為特定角度，角度測量設備測得其值為α?;b)被測機器人除自身外無其他負載，放置在高端平臺，正向朝向斜坡并保持穩(wěn)定站立姿態(tài)；d)被測機器人到達低端平臺后減速至停止并保持穩(wěn)定站立姿態(tài)；e)增大斜坡角度，角度測量設備測得其值為αn,重復b)～d)直至被測機器人無法完成這些步驟對于第三種方案，每次試驗應按以下步驟進行：GB/T44251—2024d)被測機器人到達高端平臺后減速至停止并保持穩(wěn)定站立姿態(tài)；e)增大斜坡角度，角度測量設備測得其值為αn,重復b)～d)直至被測機器人無法完成這些步驟a)斜坡設定為特定角度，角度測量設備測d)被測機器人到達低端平臺后應減速至停止并保持穩(wěn)定站立姿態(tài)；e)增大斜坡角度，角度測量設備測得其值為αn,重復b)～d)直至被測機器人無法完成這些步驟一次試驗只有滿足以下條件才有效：b)除預期的腿與行進面或斜坡的接觸外，被測機器人未與其他任αmax=min(an.1,αn.2,αn.3)....................(6)an.1,an.2,an.3連續(xù)三次有效試驗中，每次試驗被測機器人能夠在斜坡坡面上行進的最大斜坡每個方案中，被測機器人能夠在斜坡坡面上行進的最大斜坡角度αma[單位為度()],應選擇連續(xù)三次有效試驗中的最小值，取小數點后2位。試驗報告中應聲明每個試驗方案下αmax的值及對應的被測機器人行進方向與斜坡坡面的摩擦本試驗的目的是確定被測機器人在突發(fā)外部撞擊時保證自身平衡的能力。需采用高度測量設備，其測量誤差應不超過1mm。試驗設施的側視示意圖如圖7所示。撞錘為剛性圓球，以輕質軟繩接于一固定點上。輕質軟繩的質量應不大于撞錘質量的5%。固定點與行進面h;——撞錘與被測機器人的撞擊點距離行進面的高度；hc————被測機器人質心距離行進面的高度。GB/T44251—2024c)撞錘撞擊在被測機器人本體上而非其他部分；d)撞錘撞擊在被測機器人處的高度高于被測機器人質心的高度；e)撞錘撞擊被測機器人后，被測機器人不失去原有功能。只有當連續(xù)三次試驗有效時，本試驗項目所得結果才被認定為有效。13.5試驗結果瞬時沖擊抵抗能力以M值來表征，M值的計算方式見公式(7)?！璏———表征被測機器人瞬時沖擊抵抗能力的參數；h;——撞錘與被測機器人撞擊點距離水平行進面的高度，單位為米(m);h?！粶y機器人質心距離水平行進面的高度，單位為米(m)。連續(xù)三次有效試驗中，四個朝向上可以得到四組M值，每組三個。用以表征被測機器人抵抗瞬時沖擊能力的M值應選擇每組中的最小值，保留小數點后3位。試驗報告中應聲明四個朝向上的M值以及行進面的摩擦系數等試驗條件。14持續(xù)沖擊抵抗能力本試驗的目的是確定被測機器人在被施加持續(xù)性外力時保證平衡的能力。14.2試驗設施試驗設施的側視示意圖如圖8所示，施力器對機器人施加力，施力方向與機器人行進方向完全相反。試驗應在水平行進面上進行。對于測量施力器所施加力的設備，其測量誤差應不超過5N。被測機器人的質量測量設備，其測量誤差應不超過20g。標引序號說明：1被測機器人；2——被測機器人行進方向；3——施力器；4——施力器施加力的方向；5——水平行進面。圖8瞬時沖擊抵抗能力試驗設施示意圖a)被測機器人除自身外無其他負載，質量測量設備測得其質量為mR,被測機器人放置在水平行進面上并保持穩(wěn)定站立姿態(tài)；c)施力器對機器人施加不斷增大的力直至其無法繼續(xù)向前移動為止，記錄此時所施加力值為一次試驗只有滿足以下條件才有效：a)被測機器人完成所有試驗步驟；b)施力器將力施加在機器人本體上而非其他部位；c)施力器與被測機器人接觸點的高度高于被測機器人質心的高度；d)被測機器人無法繼續(xù)向前移動時，其在左右方向上單側偏移的距離不超過機器人行進接觸…F被測機器人無法繼續(xù)向前移動時施力器所施加力的值，單位為牛(N);H被測機器人質心高度，單位為米(m);用以表征被測機器人持續(xù)瞬時沖擊能力的C值應選擇連續(xù)三次有效試驗中的最小值，保留小數點后3位。試驗報告中應聲明C值以及行進面的摩擦系數。本試驗的目的是確定機器人可以自主移動的最長距離。試驗應在400m田徑場上進行，田徑場應滿足GB/T14833—2020中5.1.1與GB/T22517.6—L=400+N×400+L試驗報告中應聲明被測機器人的最大續(xù)航距離及連續(xù)三次有效試驗中各自的被測機器人行進本試驗的目的是確定機器人能夠跨越的行進面上空洞的最大長度。圖9最大跨越距離試驗設施示意圖方形空洞的寬度為W,長度為C。b)機器人開始行進并跨越空洞至另一側(跨越采取的運動方式不限),跨越后停止行進并保持穩(wěn)c)增大長方形空洞長度C并重復a)、b)直至被測機器人無法完成這些步驟為止，完成一次試驗。一次試驗只有滿足以下條件才有效：a)被測機器人完成所有試驗步驟；b)被測機器人未與長方形空洞內壁及底面發(fā)生接觸；試驗中使用的長方形空洞的長度C即為[單位為米(m)]即為機器人的最大跨越距離，應選擇連續(xù)試驗報告中應聲明最大跨越距離、所處水平行進面的摩擦系數及跨越時的運動狀態(tài)(原地起跳跨本試驗的目的是確定機器人可以正常行進通過的低矮通道的最低高度。GB/T44251—2024試驗設施的立體示意圖與側視示意圖如圖10所示，其為上方懸垂的長方體障礙物，其水平截面為矩形，底面距離水平行進面的高度H可變，長度L至少為1000mm,寬度W至少比機器人的行進接觸寬度長1000mm。測量長方體障礙物底面距離水平行進面高度H的高度測量設備至于長方體障礙物圖10最低通行高度試驗設施示意圖測得長方體障礙物底面距離水平行進面的高度為H。b)機器人向前行進經由長方體障礙物下方到達另一側，到達后保持穩(wěn)定站立姿態(tài)，完成一次a)被測機器人完成所有試驗步驟；c)被測機器人在行進過程中垂直于行進方向上沒有超過長方體障礙物在水平行進面上的投影。長方體障礙物距離水平行進面的高度H[單位為米(m)]即為被測機器人的最低通行高度，應選擇連續(xù)三次有效試驗中的最小值，保留小數點后3位。試驗報告中應聲明機器人的最低通行高度。18最小轉身空間本試驗的目的是確定機器人實現原地轉向最小的空間需求。試驗場地的立體示意圖如圖11所示，為水平行進面上的方形場地，方形場地邊緣處有與之相接的試驗場地側壁。對于測量覆蓋被測機器人最小轉身空間的測量設備，其測量誤差應不超過5mm。12本試驗包括兩個方案。第一個方案的每次試驗應按以下步驟進行：地側壁上的投影掃過的區(qū)域在水平方向上的總寬度為L、Lv.(其中n為試驗序數),完成一一次試驗只有滿足以下條件才有效：c)機器人沒有行進至試驗場地外。矩形的兩個邊長分別見公式(11)和公式(12)。L,=max(L.,Lx?,L,3)............................(121L——試驗區(qū)域長度；本試驗包括兩個方案。第一個方案的每次試驗應按以下步驟進行：c)被測機器人直線移動通過試驗區(qū)域；在兩側上偏移的最大距離為Wd,完成一次試驗。c)被測機器人直線移動通過試驗區(qū)域；一次試驗只有滿足以下條件才有效：c)行進過程中，被測機器人在垂直于行進方向上沒有行進至試驗區(qū)域外S=Wa/L…………(13)行進直線度應選擇每個方案下連續(xù)三次有效試驗中的最大值，保留小數點后2位。試驗報告中應聲明每個方案下的行進直線度與水平行進面的摩擦系數。20地形適應能力本試驗的目的是確定被測機器人對在不同地形上行進的適應程度。20.2試驗設施試驗設施的俯視示意圖如圖13所示。試驗裝置區(qū)的長度L為3000mm,寬度W為1000mm。在試驗裝置區(qū)的兩端應提供足夠的空間使被測機器人完成加速和減速。試驗設施內由可形成不同地形形”裝置(見圖14b)]的中央為最低點，其左右表面與水平面之間的夾角應相形”裝置(見圖14c)]沿試驗區(qū)域長度方向有向上及向下兩種傾斜方23圖14地形適應能力試驗裝置示意圖2425通過試驗裝置區(qū)的時間T[單位為秒(s)]應選擇連續(xù)三次有效試驗中的最小值，保留小數點后本試驗的目的是測試機器人跟蹤目標行進的能力。R=D/L2627(資料性)測試報告表A.1腿式機器人運動性能測試報告(樣例)腿式機器人運動性能測試報告基本信息機器人生產商：機器人型號：機器人類型：□雙足□四足□多足(腿的數量：)額定速度試驗試驗基本信息試驗日期：試驗地點：測試機構：試驗區(qū)域長度：試驗區(qū)域行進面摩擦系數：試驗結果額定速度v(正向):額定速度v(倒退):最大停止距離試驗試驗基本信息試驗日期：試驗地點：測試機構：試驗區(qū)域行進面摩擦系數：試驗結果最大停止距離S(正向):最大停止距離S(倒退):最大跳躍高度試驗試驗基本信息試驗日期：試驗地點測試機構：試驗區(qū)域行進面摩擦系數：起跳前被測機器人的運動狀態(tài)：試驗結果最大跳躍高度Hmax:28GB/T44251—2024表A.1腿式機器人運動性能測試報告(樣例)(續(xù))腿式機器人運動性能測試報告最大跳躍長度試驗試驗基本信息試驗日期：試驗地點：測試機構：試驗區(qū)域行進面摩擦系數：起跳前被測機器人的運動狀態(tài)：試驗結果最大跳躍長度S:最大攀越高度試驗試驗基本信息試驗日期：試驗地點：測試機構：試驗區(qū)域行進面摩擦系數：試驗結果臺階行進能力試驗試驗基本信息試驗日期：試驗地點：測試機構：試驗區(qū)域行進面及臺階上表面摩擦系數：試驗結果最大臺階高度(上行)Hmax:最大臺階高度(下行)Hmax:最大斜坡角度試驗試驗基本信息試驗日期：試驗地點：測試機構：試驗區(qū)域行進面及斜坡上表面摩擦系數：試驗結果最大斜坡角度(機器人正向向上)αmax:最大斜坡角度(機器人倒退向上)αmax:最大斜坡角度(機器人正向向下)αmax:最大斜坡角度(機器人倒退向下)αmax:瞬時沖擊抵抗能力試驗試驗基本信息試驗日期：試驗地點：測試機構：試驗區(qū)域行進面摩擦系數：29表A.1腿式機器人運動性能測試報告(樣例)(續(xù))腿式機器人運動性能測試報告瞬時沖擊抵抗能力試驗試驗結果瞬時沖擊抵抗能力M值(正面):瞬時沖擊抵抗能力M值(左面):瞬時沖擊抵抗能力M值(右面):瞬時沖擊抵抗能力M值(后面):持續(xù)沖擊抵抗能力試驗試驗基本信息試驗日期：試驗地點：測試機構：試驗區(qū)域行進面摩擦系數：試驗結果持續(xù)沖擊抵抗能力M值：最大續(xù)航距離試驗試驗基本信息試驗日期：試驗地點：測試機構：試驗結果第一次有效試驗中的行進距離：第二次有效試驗中的行進距離：第三次有效試驗中的行進距離：最大續(xù)航距離L:最大跨越距離試驗試驗基本信息試驗日期：試驗地點：測試機構：試驗區(qū)域行進面摩擦系數：跨越時被測機器人的運動狀態(tài)：試驗結果最大跨越距離C:最低通行高度試驗試驗基本信息試驗日期：試驗地點：測試機構：試驗區(qū)域行進面摩擦系數：試驗結果最低通行高度H:GB/T44251—2024表A.1腿式機器人運動性能測試報告(樣例)(續(xù))腿式機器人運動性能測試報告最小轉身空間試驗試驗基本信息試驗日期：試驗地點：測試機構：試驗區(qū)域行進面摩擦系數：試驗結果行進直線度試驗試驗基本信息試驗日期：試驗地點：測試機構：試驗區(qū)域行進面摩擦系數：試驗結果行進直線度S(正向行進):行進直線度S(側向行進):地形適應能力試驗試驗基本信息試驗日期：試驗地點：測試機構：試驗區(qū)域行進面摩擦系數：試驗結果通過“A形”裝置試驗區(qū)域的時間T(正向):通過“A形”裝置試驗區(qū)域的時間T(倒退):通過“V形”裝置試驗區(qū)域的時間T(正向):通過“V形”裝置試驗區(qū)域的時間T(倒退):通過“M形”裝置試驗區(qū)域