一种基于家居应用场景的智能扫地机器人测试评价方法

专利名称：一种基于家居应用场景的智能扫地机器人测试评价方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202111631490.1

专利申请（专利权）人：威凯检测技术有限公司
权利人地址：广东省广州市萝岗区天泰一路3号

专利发明（设计）人：李岳洪,凌宏浩,邢军,胡恒莹,陈启彩,胡姣

专利摘要：本发明公开了一种基于家居应用场景的智能扫地机器人测试评价方法，包括：S1.布置应用场景，所述应用场景设置有模拟典型家居场境内部设施的多种障碍物；S2.测试所述扫地机器人在所述应用场景内完成一次清洁工作的覆盖率值；S3.在所述应用场景内的多个起始点按步骤S2多次测试所述扫地机器人在所述应用场景内完成一次清洁的覆盖率值；S4.通过所述步骤S2和所述步骤S3测试时所述扫地机器人的智能导航、智能行走以及智能清洁的能力进行智能等级划分。本发明便于对智能扫地机器人的测试和综合评级。

主权利要求：
1.一种基于家居应用场景的智能扫地机器人测试评价方法，其特征在于：包括，S1.布置应用场景，所述应用场景设置有模拟典型家居场境内部设施的多种障碍物；
S2.测试所述扫地机器人在所述应用场景内完成一次清洁工作的覆盖率值
C(t)＝{A(t)/A}×100％(1)
式(1)中，C(t)为在规定的所述应用场景内完成清洁工作的覆盖率，重复覆盖的面积不计入，以百分比表示，t为在规定的所述应用场景内完成清洁工作的运行时间，单位为min，运行时间t不包含所述扫地机器人返回充电座上进行充电所耗费的时间，A为在规定的应用2
场景内可覆盖的区域面积，等于总面积减去所述多种障碍物的占地面积，单位为m，A(t)为2
某一运行时间内扫地机器人清洁头覆盖的面积，单位为m；
S3.在所述应用场景内的多个起始点按步骤S2多次测试所述扫地机器人在所述应用场景内完成一次清洁的覆盖率值；
S4.通过所述步骤S2和所述步骤S3测试时所述扫地机器人的智能导航、智能行走以及智能清洁的能力进行智能等级划分，所述智能导航的能力包括多区域覆盖率、导航运行时间、自主回充能力，所述智能行走的能力包括越障能力、避障能力、脱困能力、爬坡能力和防跌落能力，所述智能清洁的能力包括地毯清洁能力、边角清洁能力和多障碍物区清洁能力。
2.根据权利要求1所述基于家居应用场景的智能扫地机器人测试评价方法，其特征在于：所述智能导航的能力还包括APP建图准确度，获取所述APP建图准确度的过程如下：记录所述扫地机器人APP建图获得的覆盖率Capp或清扫面积Aapp，通过多区域平均覆盖率 或平均清扫面积 及公式 或计算APP建图准确度，式(2)中：
Δ－在规定的所述应用场景内APP建图准确度，以百分比表示；
－所述步骤S2和步骤S3多次测试的所述扫地机器人完成清洁工作的平均覆盖率，以百分比表示；
2
A－在规定的所述应用场景内可覆盖的区域面积，单位为m；
2
Aapp－APP建图功能计算实现的清扫面积，单位为m；
Capp－APP建图功能计算实现的覆盖率，以百分比表示。
3.根据权利要求1或2所述基于家居应用场景的智能扫地机器人测试评价方法，其特征2
在于：所述应用场景为112m三房两厅一厨一卫一阳台典型的家居应用场景布局。
4.根据权利要求3所述基于家居应用场景的智能扫地机器人测试评价方法，其特征在于：所述应用场景至少由客厅、餐厅、主卧室、次卧室、书房、衣帽间、厨房、卫生间、玄关及阳台组成，所述客厅区域设置有模拟大沙发、小沙发、凳子、茶几、大块地毯和电视柜的障碍物，所述餐厅区域设置有模拟餐桌、椅子、落地立式空调、推拉门槛的障碍物，所述主卧室区域设置有模拟大床、床头柜、落地灯、电线、窗帘、门、圆弧形门槛、挂衣架底座的障碍物，所述次卧室区域设置有模拟小床、床头柜、落地灯、电线、窗帘、门、矩形门槛、挂衣架的障碍物，所述书房区域设置有模拟大书柜、小书柜、书桌、椅子横脚、落地风扇、电线、窗帘、圆柱形门槛、门的障碍物，所述衣帽间区域设置有模拟衣柜、鞋柜、移门滑轨的障碍物，所述厨房区域设置有模拟推拉门槛、冰箱、橱柜、食品柜的障碍物，所述卫生间区域设置有模拟洗漱台、坐便器、干湿分离玻璃门沉台的障碍物，所述玄关与卫生间交界区域设置有模拟矩形地砖门槛的障碍物，所述阳台区域设置有模拟洗衣机、斜坡、悬崖台、连续台阶、落地摘盆的障碍物。
5.根据权利要求4所述基于家居应用场景的智能扫地机器人测试评价方法，其特征在于：所述客厅、餐厅、主卧室、次卧室、书房、衣帽间、厨房、卫生间、玄关及阳台区域房间内隔离墙墙壁为白色或浅灰色，厚度150mm，高度300mm，各区域之间为门打开的开放式结构。
6.根据权利要求5所述基于家居应用场景的智能扫地机器人测试评价方法，其特征在于：所述餐厅、玄关区域的地面采用第一米白大理石地砖，所述第一米白大理石地砖规格为
600mm×600mm，坡度不大于2％，厚度15mm，摩擦系数为0.5～0.6。
7.根据权利要求6所述基于家居应用场景的智能扫地机器人测试评价方法，其特征在于：所述厨房及阳台区域地面采用第二米白大理石地砖，所述第二米白大理石地砖规格为
300mm×300mm、坡度不大于2％，厚度15mm，摩擦系数为0.6～0.7。
8.根据权利要求7所述基于家居应用场景的智能扫地机器人测试评价方法，其特征在于：所述卫生间区域分为干式区域和湿式区域，所述干式区域为洗漱区，所述干式区域的地面采用黑白棋盘格方式的大理石地砖，所述湿式区域包括方便区和冲凉区，所述方便区和所述冲凉区之间通过玻璃门隔开，所述湿式区域的地面采用所述第二米白大理石地砖，地砖规格为300mm×300mm、坡度不大于2％，厚度15mm，摩擦系数为0.6～0.7。
9.根据权利要求8所述基于家居应用场景的智能扫地机器人测试评价方法，其特征在于：所述客厅、主卧、次卧、书房、衣帽间区域的地面为未经处理的松木板或与所述松木板等效的水平地面，坡度不大于2％，厚度15mm。
10.根据权利要求9所述基于家居应用场景的智能扫地机器人测试评价方法，其特征在于：所述阳台区域采用高度为300mm、厚度为5mm透明钢化玻璃组成的防护栏。 说明书 : 一种基于家居应用场景的智能扫地机器人测试评价方法技术领域[0001] 本发明涉及一种基于家居应用场景的智能扫地机器人测试评价方法。背景技术[0002] 随着国民生活水平的不断提高，人们对购买高品质智能化的扫地机器人产品的需求持续升温。然而，市场上宣称“智能”的扫地机器人，其智能化水平如何，以及针对不同的家居使用场景，扫地机器人的智能化能力和实现的智能功能效果(路径规划能力、自主清洁能力等)是否达到了消费者的要求，目前国内外还缺少成熟的测试与评价方法。[0003] 导航作为智能扫地机器人在复杂和未知环境中实现路径规划和自主清洁的核心技术，已成为衡量扫地机器人产品“智能化”水平评价的关键技术，其性能主要体现在运动轨迹、避障等方面。其中覆盖率作为扫地机器人运动轨迹的量化评价关键指标，是扫地机器人规划能力和“智能化”水平的重要体现。在现有行业标准QB/T4833中将“覆盖率”定义为在规定区域和时间内机器人底部的空气吸入口(清洁头)运行所覆盖的面积与规定区域面积的比例。目前，国内外对扫地机器人覆盖率的测试方法都是依据国际标准IEC62929、国2家标准GB/T34454及行业标准QB/T4833规定的20m单房间区域布局的测试环境，测试环境比较单一，未考虑到用户实际家居多区域场景，比如餐厅、厨房、玄关等大理石砖地面环境。此外，现有测试方法和评价指标都是在单独专有的测试环境中考核，而未将体现扫地机器人的智能化水平的智能导航、智能行走、智能清洁和APP服务功能等主要指标在同一个测试场景中综合考虑评价。因此，现有测试方法的评价结果往往与实际使用情况相差甚远，扫地机器人的智能化水平更加难以体现和评价。发明内容[0004] 本发明的目的是提出一种基于家居应用场景的智能扫地机器人测试评价方法，用于对智能扫地机器人的测试和评级。[0005] 一种基于家居应用场景的智能扫地机器人测试评价方法，包括，[0006] S1.布置应用场景，所述应用场景设置有模拟典型家居场境内部设施的多种障碍物；[0007] S2.测试所述扫地机器人在所述应用场景内完成一次清洁工作的覆盖率值[0008] C(t)＝{A(t)/A}×100％(1)[0009] 式(1)中，C(t)为在规定的所述应用场景内完成清洁工作的覆盖率，重复覆盖的面积不计入，以百分比表示，t为在规定的所述应用场景内完成清洁工作的运行时间，单位为min，运行时间t不包含所述扫地机器人返回充电座上进行充电所耗费的时间，A为在规定的2应用场景内可覆盖的区域面积，等于总面积减多种所述障碍物的占地面积，单位为m，A(t)2为某一运行时间内扫地机器人清洁头覆盖的面积，单位为m；[0010] S3.在所述应用场景内的多个起始点按步骤S2多次测试所述扫地机器人在所述应用场景内完成一次清洁的覆盖率值；[0011] S4.通过所述步骤S2和所述步骤S3测试时所述扫地机器人的智能导航、智能行走以及智能清洁的能力进行智能等级划分，所述智能导航的能力包括多区域覆盖率、导航运行时间、自主回充能力，所述智能行走的能力包括越障能力、避障能力、脱困能力、爬坡能力和防跌落能力，所述智能清洁的能力包括地毯清洁能力、边角清洁能力和多障碍物区清洁能力。[0012] 本发明还具有以下优选设计：[0013] 本发明的所述智能导航的能力还包括APP建图准确度，获取所述APP建图准确度的过程如下：记录所述扫地机器人APP建图获得的覆盖率Capp或清扫面积Aapp，通过多区域平均覆盖率 或平均清扫面积 及公式 或[0014] 计算APP建图准确度，式(2)中：[0015] Δ－在规定的所述应用场景内APP建图准确度，以百分比表示；[0016] －所述步骤S2和步骤S3多次测试的所述扫地机器人完成清洁工作的平均覆盖率，以百分比表示；[0017] A－在规定的所述应用场景内可覆盖的区域面积，单位为m2；[0018] Aapp－APP建图功能计算实现的清扫面积，单位为m2；[0019] Capp－APP建图功能计算实现的覆盖率，以百分比表示。[0020] 本发明优先采用的所述应用场景为112m2三房两厅一厨一卫一阳台典型的家居应用场景布局。[0021] 作为本发明一种可行的实施方式，所述应用场景至少由客厅、餐厅、主卧室、次卧室、书房、衣帽间、厨房、卫生间、玄关及阳台组成，所述客厅区域设置有模拟大沙发、小沙发、凳子、茶几、大块地毯和电视柜的障碍物，所述餐厅区域设置有模拟餐桌、椅子、落地立式空调、推拉门槛的障碍物，所述主卧室区域设置有模拟大床、床头柜、落地灯、电线、窗帘、门、圆弧形门槛、挂衣架底座的障碍物，所述次卧室区域设置有模拟小床、床头柜、落地灯、电线、窗帘、门、矩形门槛、挂衣架的障碍物，所述书房区域设置有模拟大书柜、小书柜、书桌、椅子横脚、落地风扇、电线、窗帘、圆柱形门槛、门的障碍物，所述衣帽间区域设置有模拟衣柜、鞋柜、移门滑轨的障碍物，所述厨房区域设置有模拟推拉门槛、冰箱、橱柜、食品柜的障碍物，所述卫生间区域设置有模拟洗漱台、坐便器、干湿分离玻璃门沉台的障碍物，所述玄关与卫生间交界区域设置有模拟矩形地砖门槛的障碍物，所述阳台区域设置有模拟洗衣机、斜坡、悬崖台、连续台阶、落地摘盆的障碍物。[0022] 进一步地，所述客厅、餐厅、主卧室、次卧室、书房、衣帽间、厨房、卫生间、玄关及阳台区域房间内隔离墙墙壁为白色或浅灰色，厚度150mm，高度300mm，各区域之间为门打开的开放式结构。[0023] 进一步地，所述餐厅、玄关区域的地面采用第一米白大理石地砖，所述第一米白大理石地砖规格为600mm×600mm，坡度不大于2％，厚度15mm，摩擦系数可以为0.5～0.6。[0024] 进一步地，所述厨房及阳台区域地面采用第二米白大理石地砖，所述第二米白大理石地砖规格为300mm×300mm、坡度不大于2％，厚度15mm，摩擦系数可以为0.6～0.7。[0025] 进一步地，所述卫生间区域分为干式区域和湿式区域，所述干式区域为洗漱区，所述干式区域的地面采用黑白棋盘格方式的大理石地砖，所述湿式区域包括方便区和冲凉区，所述方便区和所述冲凉区之间通过玻璃门隔开，所述湿式区域的地面采用所述第二米白大理石地砖，地砖规格为300mm×300mm、坡度不大于2％，厚度15mm，摩擦系数可以为0.6～0.7。[0026] 进一步地，所述客厅、主卧、次卧、书房、衣帽间区域的地面为未经处理的松木板或与所述松木板等效的水平地面，坡度不大于2％，厚度15mm。[0027] 进一步地，所述阳台区域采用高度为300mm、厚度为5mm透明钢化玻璃组成的防护栏。[0028] 本发明具有以下有益效果：[0029] 1.本发明从用户实际使用场景角度出发，提供了一套典型的家居应用场景的智能扫地机器人的测试、智能等级评价方法，综合考核智能扫地机器人的智能导航、智能行走、智能清洁的能力，用于评价智能扫地机器人的智能化水平。本发明填补了从用户实际使用场景角度下扫地机器人智能化水平评价方法的空白，引导消费者购买符合自己需求的智能扫地机器人产品，具有现实意义和参考价值。[0030] 2.本发明考虑到了用户的实际家居多区域场景情况，通过一个测试用的应用场景就可以比较全面、客观、定量的综合考核智能扫地机器人包含越障、避障、脱困、爬坡、防跌落等移动性能和全屋覆盖能力，测试评价结果更加贴近实际情况，能够较充分地反映扫地机器人的综合性能和智能化水平。[0031] 3.本发明不仅能为第三方实验室人员提供智能扫地机器人运行轨迹和覆盖率情况测试评价结果依据和手段，而且也能为企业研发人员有关智能扫地机器人的动态规划路径算法的优化与改进提供解决思路。附图说明[0032] 图1为基于家居应用场景的智能扫地机器人测试评价方法的流程框图；[0033] 图2为家居应用场景的智能扫地机器人导航覆盖率测试系统组成框图；[0034] 图3为112m2家居应用场景布局设计平面图；[0035] 图4为家居应用场景的智能扫地机器人导航覆盖率测试系统的功能框图；[0036] 图5为112m2家居应用场景布局设计的3D渲染图；[0037] 图6为测试系统摄像机标定坐标系；[0038] 图7为112m2家居应用场景智能扫地机器人导航覆盖率测试系统界面图；[0039] 图8为实施例中某智能扫地机器人导航覆盖率测试结果轨迹图；[0040] 图9为实施例中某智能扫地机器人一次、二次、三次、四次和五次重复性覆盖下的覆盖率测试结果；[0041] 图10为实施例中卫生间区域一种干湿分离玻璃门沉台障碍物的示意图；[0042] 图11为实施例中厨房区域一种推拉门槛障碍物的示意图；[0043] 图12为实施例中餐厅区域一种推拉门槛障碍物的示意图；[0044] 图13为实施例中一种挂衣架底座障碍物的示意图；[0045] 图14为实施例中阳台区域斜坡、悬崖台、连续台阶障碍物的示意图。具体实施方式[0046] 下面结合附图和实施例，详细说明本发明的技术方案，以便本领域普通技术人员更好地理解和实施本发明的技术方案。[0047] 如图1至图14所示，一种基于家居应用场景的智能扫地机器人测试评价方法，包括，[0048] S1.布置应用场景，所述应用场景设置有模拟典型家居场境内部设施的多种障碍物；[0049] S2.测试所述扫地机器人在所述应用场景内完成一次清洁工作的覆盖率值[0050] C(t)＝{A(t)/A}×100％(1)[0051] 式(1)中，C(t)为在规定的所述应用场景内完成清洁工作的覆盖率，以百分比表示，t为在规定的所述应用场景内完成清洁工作的运行时间，单位为min，运行时间t不包含所述扫地机器人返回充电座上进行充电所耗费的时间，A为在规定的应用场景内可覆盖的2区域面积，等于总面积减多种所述障碍物的占地面积，单位为m，A(t)为某一运行时间内扫2地机器人清洁头覆盖的面积，单位为m；[0052] S3.在所述应用场景内的多个起始点按步骤S2多次测试所述扫地机器人在所述应用场景内完成一次清洁的覆盖率值；[0053] S4.通过所述步骤S2和所述步骤S3测试时所述扫地机器人的智能导航、智能行走以及智能清洁的能力进行智能等级划分，所述智能导航的能力包括多区域覆盖率、导航运行时间、自主回充能力，所述智能行走的能力包括越障能力、避障能力、脱困能力、爬坡能力和防跌落能力，所述智能清洁的能力包括地毯清洁能力、边角清洁能力和多障碍物区清洁能力。[0054] 本发明还具有以下优选设计：[0055] 本发明的所述智能导航的能力还包括APP建图准确度，获取所述APP建图准确度的过程如下：记录所述扫地机器人APP建图获得的覆盖率Capp或清扫面积Aapp，通过多区域平均覆盖率 或平均清扫面积 及[0056] 或[0057] 计算APP建图准确度，式(2)中：[0058] Δ－在规定的所述应用场景内APP建图准确度，以百分比表示；[0059] －所述步骤S2和步骤S3多次测试的所述扫地机器人完成清洁工作的平均覆盖率，以百分比表示；[0060] A－在规定的所述应用场景内可覆盖的区域面积，单位为m2；[0061] Aapp－APP建图功能计算实现的清扫面积，单位为m2；[0062] Capp－APP建图功能计算实现的覆盖率，以百分比表示。[0063] 本实施例优先采用的应用场景为112m2三房两厅一厨一卫一阳台典型的家居应用场景布局。[0064] 作为优选实施例，应用场景等级分为1级、2级、3级、4级和5级，每个级别设置符合该等级的障碍物，在每级场景下进行扫地机器人的智能导航、智能清洁、智能行走的能力测试，按图1所示的方法，测试扫地机器人能否通过对应等级的应用场景，仅能通过1级应用场景测试，判定该扫地机器人的智能水平等级为S1；能通过2级应用场景测试，但不能通过3级应用场景的测试，判定该扫地机器人的智能水平等级为S2；依此类推，通过5级应用场景的测试，则判定该扫地机器人的智能水平等级为S5。[0065] 作为优选实施例，所述应用场景至少由客厅、餐厅、主卧室、次卧室、书房、衣帽间、厨房、卫生间、玄关及阳台组成，所述客厅区域设置有模拟大沙发、小沙发、凳子、茶几、大块地毯和电视柜的障碍物，所述餐厅区域设置有模拟餐桌、椅子、落地立式空调、推拉门槛的障碍物，所述主卧室区域设置有模拟大床、床头柜、落地灯、电线、窗帘、门、圆弧形门槛、挂衣架底座的障碍物，所述次卧室区域设置有模拟小床、床头柜、落地灯、电线、窗帘、门、矩形门槛、挂衣架的障碍物，所述书房区域设置有模拟大书柜、小书柜、书桌、椅子横脚、落地风扇、电线、窗帘、圆柱形门槛、门的障碍物，所述衣帽间区域设置有模拟衣柜、鞋柜、移门滑轨的障碍物，所述厨房区域设置有模拟推拉门槛、冰箱、橱柜、食品柜的障碍物，所述卫生间区域设置有模拟洗漱台、坐便器、干湿分离玻璃门沉台的障碍物，所述玄关与卫生间交界区域设置有模拟矩形地砖门槛的障碍物，所述阳台区域设置有模拟洗衣机、斜坡、悬崖台、连续台阶、落地摘盆的障碍物。[0066] 作为优选实施例：[0067] 1)测试前布置好测试场景，确定场景内的障碍物技术参数。[0068] 1‑1)本实施例采用的家居应用场景如图3和图5所示，由长(16000±50)mm×宽2(7000±50)mm的112m地面、厚度为15mm的四周墙面和一个高度为(2750±250)mm的平整天花板组成，四周墙面用白色涂料装饰。所述天花板涂白色涂料；所述客厅、餐厅、主卧室、次卧室、书房、衣帽间、厨房、卫生间、玄关及阳台等区域房间内隔离墙墙壁为浅灰色，厚度为150mm，高度为300mm，各区域之间为门打开的开放式结构。[0069] 所述餐厅、玄关区域的地面采用第一米白大理石地砖，所述第一米白大理石地砖规格为600mm×600mm，坡度不大于2％，厚度15mm，摩擦系数可以为0.5～0.6。[0070] 所述厨房及阳台区域地面采用第二米白大理石地砖，所述第二米白大理石地砖规格为300mm×300mm、坡度不大于2％，厚度15mm，摩擦系数可以为0.6～0.7。[0071] 所述卫生间区域分为干式区域和湿式区域，所述干式区域为洗漱区，所述干式区域的地面采用黑白棋盘格方式的大理石地砖，所述湿式区域包括方便区和冲凉区，所述方便区和所述冲凉区之间通过玻璃门隔开，所述湿式区域的地面采用所述第二米白大理石地砖，地砖规格为300mm×300mm、坡度不大于2％，厚度15mm，摩擦系数可以为0.6～0.7。[0072] 所述客厅、主卧、次卧、书房、衣帽间区域的地面为未经处理的松木板或与所述松木板等效的水平地面，坡度不大于2％，厚度为15mm。[0073] 1‑2)不同区域的设置的模拟家居场景障碍物的数量、规格尺寸、外观、颜色等参数按照如表1进行布置，调整家居应用场景中玄关矩形地砖门槛高度设置为18mm，厨房与餐厅交界区域推拉门槛高度设置为16mm，餐厅与阳台交界区域推拉门槛高度设置为16mm，书房与客厅交界区域的圆柱形门槛直径设置为16mm，主卧室与客厅交界区域的圆弧形门槛拱高设置为18mm，次卧室与客厅交界区域的矩形门槛高度设置为18mm。[0074] 应用场景内不同区域设置的模拟家居场景障碍物的数量、规格尺寸、外观/颜色及技术细节如表1所示。[0075] 表1[0076][0077][0078][0079][0080][0081] 书房区域、主卧室区域、次卧室区域采用的电线外径直径7mm，电线平整放置，离地面最大的高度不超过10mm；书房区域、主卧室区域、次卧室区域布置的窗帘场景设置为高于被测智能扫地机器人主体机身的高度；所述书房区域、主卧室区域、次卧室区域布置的门与墙面之前的开合角度设置为60°。[0082] 以上各类门槛高度或直径可调范围为10mm～30mm，调节步长为2mm；各门槛障碍物采用可拆卸组合式安装方式，方便更换。[0083] 以上各电线外径直径可选范围为3m‑10mm，调节步长为0.5mm。[0084] 以上所述书房区域、主卧室区域、次卧室区域布置的门与墙面之前的开合角度调整参数范围为30°、45°、60°、75°、90°。[0085] 2)设置测试场景等级[0086] 依据扫地机器人所处的应用场景等级1级～5级，通过智能导航、智能行走、智能清洁和APP服务功能自主完成清洁任务的能力进行智能等级划分，将扫地机器人智能等级分为S1、S2、S3、S4和S5共5个等级。综合评价扫地机器人智能行走、智能导航、智能清洁和APP服务功能自主完成清洁任务的能力。详见表2。扫地机器人在越高级别的应用场景下自主完成清洁任务，代表扫地机器人的智能等级越高。[0087] 表2智能等级划分限值技术要求示例[0088][0089][0090] 3)被测试智能扫地机器人样机准备、安装及测试系统操作[0091] 3‑1)将被测试智能扫地机器人样机根据制造商说明书进行一次正常清洁工作来实现放电直至机器人不能再启动工作为止，然后再根据制造商说明书要求的充电方式进行充满电。[0092] 3‑2)测量并记录智能扫地机器人样机的机身高度和地刷长度，将备好的被测试智能扫地机器人样机放置在家居应用场景规定的位置区域，在机器人上表面对应机器人底部清洁头的中心位置区域安装测试系统的跟踪器，如图2所示，所述跟踪器安装在被测试的智能扫地机器人主体上，用于跟踪智能扫地机器人的位置信息，开启所述跟踪器的电源开关处于待机状态。[0093] 3‑3)开启所述测试系统中的数据处理中心计算机设备PC1即服务器Server，通过所述测试系统中显示切换器依次开启数据采集端计算机设备PC2、PC3、PC4、PC5，PC6，共5个客户端Client，点击计算机设备PC1的测试系统监测软件《智能扫地机器人家居场景轨迹跟踪系统(RobotTrackingServer)》登录测试界面，如图7所示；点击所述测试界面功能按钮“配置相机”进行摄像机的添加、标定、校准和启动操作；点击所述测试界面功能按钮“测试界面”进行测试项目信息录入，例如项目编号、样机型号、样机机身高度、样机地刷长度等信息，并进行如下系统参数的设定：样机起始位置、测试次数、场景障碍物位置等信息；点击所述测试界面功能按钮“启动测试”开始试验，并同时将被测试的智能扫地机器人样机开机运行，所述测试系统监测软件便开始实时记录被测试的智能扫地机器人样机当前运行的实时速度、最大速度、位置显示、运行时间等测试参数；点击所述测试界面功能按钮“暂停测试”将停止对当前被测试的智能扫地机器人样机运行状态参数的记录，再点击该按钮可恢复对被测样机运行状态参数的记录；点击所述测试界面功能按钮“停止测试”停止记录，判定实验结束，保存测试数据、并进行数据处理和计算，生成数据报表，以EXCEL文件进行保存。[0094] 本实施例采用的测试系统由计算机设备PC、摄像机、交换机、供电模块、跟踪器、显示切换器、显示器组成，用于作为智能扫地机器人测试过程中的实时位置数据采集、位置轨迹分析和覆盖率计算、数据和图形显示、报告生成及结果存储；所述计算机设备PC由六台组成，即计算机设备PC1、PC2、PC3、PC4、PC5，PC6作为所述测试系统的数据监测、数据处理、数据存储及软件运行管理和控制中心，所述计算机设备PC1作为所述测试系统的数据处理中心即服务器Server，负责数据的处理和人机交互界面操作，通过数据图像处理和计算，绘制出智能扫地机器人运行轨迹图，并计算得出覆盖率数值，所述其余五台计算机设备PC2、PC3、PC4、PC5、PC6作为所述测试系统运行的数据采集端即客户端Client，负责数据的采集、融合和分析，然后将分析后的数据发送给服务器Server；如图6所示，所述摄像机设置有182个，负责112m 家居应用场景区域内智能扫地机器人位置信息的实时监测与数据采样，每个摄像机采样区域约为2m×4m米的长房形面积；所述交换机用于数据采集端五台计算机设备PC2、PC3、PC4、PC5、PC6的显示切换并通过所述显示切换器共享至所述显示器；所述供电模块用于给所述服务器Server、所述显示器和所述交换机供电。[0095] 所述测试系统能够实现测试场景环境地图构建、机器人位置跟踪、相机标定和校2准、数据采集、数据分析与处理、数据报告管理等功能模块。所述地图构建模块为模拟112m三房两厅家居应用场景布局图的参数设置，包括面积区域划分；障碍物面积规格；障碍物位置信息(X，Y)mm；角度，单位为°；移动中心位等设置。所述机器人位置跟踪模块与摄像机配合使用，用于跟踪机器人的实时位置并进行数据采样；所述相机标定和校准模块用于获取跟踪器在相机图像中的像素坐标点以及此点位置的校准像素参数值，相机标定包括配置相机标定区域和管理区域，两者参数值由房间实际位置(世界坐标系值(X，Y)mm)和标定位置(图像坐标系值(X,Y)像素(Pixel))确定，通过校准操作可以获取此位置的校准像素参数值；所述数据采集模块和数据分析与处理模块用于摄像机数据采集，分析采集数据，将数据采集后发送给数据处理中心即服务器Server，数据处理中心(服务器Server)处理数据采集端即客户端Client回送过来的位置数据，将数据转换成可视化的扫地机器人的轨迹图；所述数据报告管理模块用于停止试验后，处理位置数据，计算覆盖率值并绘制数据曲线图，生成对应的EXCEL试验数据报表。[0096] 所述数据处理中心(服务器Server)作为主控机，安装有测试系统监测软件RobotTrackingServer，用于人机交互操作。测试参数界面设有“当前速度”、“最大速度”、“显示参数”、“运行时间”等扫地机器人运行状态参数显示功能，测试管理栏设有“配置相机”、“测试界面”、“启动测试”、“暂停测试”、“停止测试”等功能窗口，以及场景地图扫地机器人实时位置轨迹显示窗口。[0097] 上面所述计算机设备PC1、PC2、PC3、PC4、PC5，PC6采用的主机配置为处理器为Inteli9、10核，16G华硕显卡，硬盘1T，所述计算机设备PC1、PC2、PC3、PC4、PC5，PC6与18个摄像机之间采用USB2.0接口连接，所述计算机设备PC1服务器Server与计算机设备PC2、PC3、PC4、PC5，PC6客户端Client之间共用交换机采用RS‑485接口通讯，所述计算机设备PC2、PC3、PC4、PC5，PC6客户端Client通过显示切换器共用显示器采用HMDI接口连接，所述计算机设备PC1服务器Server与显示器的之间采用HMDI接口连接；所述交换机采用华为S1730S‑L16T‑A，所述显示切换器采用迈拓维矩(MT‑viki)的高清HDMI八进一出共享切换控制器MT‑801HK‑C，18个摄像机采用罗技930C。[0098] 4)试验过程监测、测试结果处理与分析及数据报表[0099] 本实施例中，通过测试系统监测软件RobotTrackingServer实现智能扫地机器人实时位置信息、当前速度、运行时间、运行轨迹和覆盖率计算并绘制数据曲线图和轨迹图，生成对应的EXCEL文件的试验数据报表，如图8和图9所示。[0100] 本实施例采用的测试系统监测软件基于.NetCore3.1软件构建，采用C#语言、C/C++语言设计；软件运行的硬件环境要求为Inteli9或同等性能以上的处理器、8G系统内存及500GB以上硬盘空间，软件运行平台至少支持Windows7操作系统；所述测试系统监测软件界面简洁实用，交互友好，测试采样率不低于30帧/s，位置测试准确度小于10mm,时间测量准确度小于0.02s，符合目前国内外标准对室内移动机器人的测量精度要求。[0101] 4‑1)多区域覆盖率[0102] 本实施例通过测试系统软件计算所述智能扫地机器人的多区域覆盖率：[0103] 被测试的智能扫地机器人在规定的应用场景内完成一次清洁工作的覆盖率值按照式(1)计算：[0104] C(t)＝{A(t)/A}×100％(1)[0105] 本实施例中，试验分别在如图3所示的充电座位置P1、充电座位置P2和充电座位置P3总共3个起始位置进行，每个位置重复试验3次，共试验9次。[0106] 最终试验结果按式(3)计算：[0107][0108] 式(3)中，k为智能扫地机器人不同的试验起始点；j为试验次数。[0109] 在规定的应用场景测试区域内任何位置停止动作超过3min，充电座上除外，最多人为解救1次，解救过程：在保证不搬离地面的情况下将扫地机器人推离障碍物，使其继续工作，并记录解救时间和解救原因。再次被困停止动作超过3min，测试失败，结束试验。[0110] 在规定的应用场景测试区域内出现跌落情况，直接判测试失败，结束试验。[0111] 在规定的应用场景测试区域内如果出现漏扫情况，则直接判测试失败，结束试验。[0112] 整个试验过程中，应记录扫地机器人每次完成清洁工作任务测试的运行时间t。[0113] 4‑2)导航运行时间[0114] 在多区域覆盖率试验基础上，求取9次多区域覆盖率试验中所有完成清洁工作任务测试的运行时间t的平均值作为导航运行时间。[0115] 4‑3)自主回充能力[0116] 扫地机器人在规定的应用场景测试区域内，如图3所示的充电座位置P1、充电座位置P2和充电座位置P3处来执行正常工作模式。充满电的扫地机器人应与制造商使用指导中设置一致。[0117] 当扫地机器人分别完全进入如图3所示的回充起始区域A、回充起始区域B、回充起始区域C和回充起始区域D时，应发出回充电座指令。应测量并分别记录返回到充电站的时间为t。若机器人不能在规定时间内到达充电座位置，包括扫地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3次运行组成，所有结果都应被记录。[0118] 应使用对接成功率和回充平均时间来表示扫地机器人的自主回充能力。[0119] 在3个充电座位置上共进行试验36次，按照式(4)计算对接成功率。[0120][0121] 式(4)中：[0122] P—对接成功率,以百分比表示；[0123] M—总的试验次数。[0124] 4‑4)APP建图准确度，即APP服务功能的关键能力[0125] 记录所述扫地机器人APP建图获得的覆盖率Capp或清扫面积Aapp，通过多区域平均覆盖率 或平均清扫面积 及 或[0126] 计算APP建图准确度，式(2)中：[0127] Δ－在规定的所述应用场景内APP建图准确度，以百分比表示；[0128] －所述步骤S2和步骤S3多次测试的所述扫地机器人完成清洁工作的平均覆盖率，以百分比表示；[0129] A－在规定的所述应用场景内可覆盖的区域面积，单位为m2；[0130] Aapp－APP建图功能计算实现的清扫面积，单位为m2；[0131] Capp－APP建图功能计算实现的覆盖率，以百分比表示。[0132] 4‑5)越障[0133] 扫地机器人在规定的应用场景测试区域内，通过视觉追踪系统或同等位置测量精度的追踪系统、视频实时监控判定扫地机器人是否能够成功跨越所规定位置的障碍物。在场景测试区域内扫地机器人只要出现漏测场景区域的障碍物，例如至少有一个门槛未跨过或未进行测试等，则直接判测试失败，结束本试验。[0134] 4‑6)避障[0135] 扫地机器人在规定的应用场景测试区域内，通过视觉追踪系统或同等位置测量精度的追踪系统、视频实时监控判定扫地机器人是否能够成功避开场景中规定位置的障碍物，例如桌子、凳子、沙发、书桌、电视柜、床等腿，并记录整个应用场景试验过程中发生碰撞的次数以及碰撞力。[0136] 情况1：扫地机器人成功躲避障碍。[0137] 机器人向着障碍物移动并且不与其接触。应终止测试和用相机记录最小避障距离L。如果机器人在测试期间，由于任何原因出现永久性停止，那么应将它放在开始位置重新启动。[0138] 情况2：机器人碰撞到障碍。[0139] 若机器人碰撞到障碍物，则应终止测试。[0140] 应记录每次碰撞过程中的最大受力。[0141] 碰撞障碍物的平均受力应按式(5)计算：[0142][0143] 式(5)中：[0144] F—第i次碰撞障碍的最大受力；[0145] n—碰撞障碍的次数；[0146] —碰撞障碍的平均受力。[0147] 4‑7)脱困[0148] 脱困测试包括沙发底、床底、电线缠绕、门缝的最窄宽度和最低通道的脱困。[0149] 扫地机器人在规定的应用场景测试区域内，通过视觉追踪系统或同等位置测量精度的追踪系统、视频实时监控判定扫地机器人是否能够成功穿过或摆脱场景中规定位置的障碍物，例如沙发底、床底、电线缠绕、门缝。[0150] 4‑8)爬坡和防跌落[0151] 扫地机器人在规定的应用场景测试区域内，通过视觉追踪系统或同等位置测量精度的追踪系统、视频实时监控判定扫地机器人是否能够成功通过模拟的坡度，并且是否会出现跌落现象。[0152] 根据不同等级场景组合可以设定沿边靠墙及台阶情况。[0153] 爬坡和防跌落场景示意图，如图14所示。[0154] 4‑9)智能清洁[0155] 颗粒回收率测试主要包括应用场景下的客厅地毯上的清洁、沿边墙角区域的清洁以及餐厅多障碍物区域的清洁。颗粒物规格要求见表3所示。将符合ISO4766的M3×6类型、2 2密度为15g/m的螺丝(质量偏差为±0.1g)和符合ISO4032的M3六角类型、密度为15g/m 的螺母(质量偏差为±0.1g)混合。混合物应以任意位置和方向摆放尽可能均匀分布在规定的应用场景测试区域内(客厅地毯上、沿边墙角区域、餐厅多障碍物区域)。[0156] 表3颗粒物规格[0157]螺丝 螺母类型：M3平的槽头螺丝 类型：M3，六角形常规螺母(I型)标准：ISO4766 标准：ISO4032材料：PA6.6 材料：PA6.6颜色：自然色 颜色：自然色[0158] a)客厅地毯上的清洁[0159] 客厅地毯上的清洁仅考虑扫地机器人在起始位置1开始试验的3次多区域覆盖率测试。在地毯上等同于茶几规格(长800mm×宽400mm)区域内(茶几脚所占面积除外)尽可能均匀分布符合上述要求混合密度的螺丝与螺母，在每次试验结束后，需要取出集尘器称重并记录螺丝与螺母混合物的重量m地毯(1,j)。[0160] 并按式(6)计算地毯上清洁工作的颗粒回收率：[0161][0162] 式(6)中：[0163] K1,j—扫地机器人在规定的应用场景内起始位置1完成第j次清洁工作的颗粒回收率，以百分比表示；[0164] m地毯(D)—在规定的应用场景客厅地毯上规定区域清洁前布置的颗粒物量，单位为g；[0165] m地毯(1,j)—在规定的应用场景客厅地毯上规定区域清洁后扫地机器人集尘盒收集的颗粒物量，单位为g。[0166] 在起始位置1开始试验，完成规定的应用场景下的3次试验后，最终的颗粒回收率平均值按式(7)计算：[0167][0168] 式(7)中：[0169] —在规定的应用场景内完成清洁工作的地毯上颗粒回收率平均值，以百分比表示。[0170] b)沿边墙角的清洁[0171] 沿边墙角的清洁仅考虑扫地机器人在起始位置2开始试验的3次多区域覆盖率测试。在沿边墙角上50mm区域内尽可能均匀分布符合上述要求混合密度的螺丝与螺母，在每次试验结束后，需要取出集尘器称重并记录螺丝与螺母混合物的重量m边角(2,j)。[0172] 并按式(8)计算沿边墙角清洁工作的颗粒回收率：[0173][0174] 式(8)中：[0175] K2,j—扫地机器人在规定的应用场景内起始位置2完成第j次清洁工作的颗粒回收率，以百分比表示；[0176] m边角(D)——在规定的应用场景沿边墙角规定区域清洁前布置的颗粒物量，单位为g；[0177] m边角(2,j)——在规定的应用场景沿边墙角规定区域清洁后扫地机器人集尘盒收集的颗粒物量，单位为g。[0178] 在起始位置2开始试验，完成规定的应用场景下的3次试验后，最终的颗粒回收率平均值按式(9)计算：[0179][0180] 式(9)中：[0181] —在规定的应用场景内完成清洁工作的沿边墙角颗粒回收率平均值，以百分比表示。[0182] c)餐厅餐桌多障碍物的清洁[0183] 餐厅餐桌多障碍物仅考虑扫地机器人在起始位置3开始试验的3次多区域覆盖率测试。在餐厅餐桌多障碍物例如桌子腿、椅子腿周围50mm区域内尽可能均匀分布符合上述要求混合密度的螺丝与螺母，在每次试验结束后，需要取出集尘器称重并记录螺丝与螺母混合物的重量m多障碍物(3,j),并按式(10)计算餐厅餐桌多障碍物清洁工作的颗粒回收率：[0184][0185] 式(10)中：[0186] K3,j—扫地机器人在规定的应用场景内起始位置3完成第j次清洁工作的颗粒回收率，以百分比表示；[0187] m多障碍物(D)—在规定的应用场景客厅餐厅餐桌多障碍物规定区域清洁前布置的颗粒物量，单位为g；[0188] m多障碍物(3,j)——在规定的应用场景餐厅餐桌多障碍物规定区域清洁后扫地机器人集尘盒收集的颗粒物量，单位为g。[0189] 在起始位置3开始试验，完成规定的应用场景下的3次试验后，最终的颗粒回收率平均值按式(11)计算：[0190][0191] 式(11)中：[0192] —在规定的应用场景内完成清洁工作的餐厅餐桌多障碍物区域颗粒回收率平均值，以百分比表示。[0193] 5)智能等级结果评价[0194] 本实施例中扫地机器人在1级～5级个应用场景下进行评定，智能等级采用S1、S2、S3、S4、S5共5个等级，5级应用场景等级最高，通过第5级应用场景测试的扫地机器人智能等级能够达到最高级别S5级。各个等级评价结果应符合表4的规定。[0195] 表4智能等级分级评价表[0196][0197] 不同应用场景等级对应的障碍物规格参数可参照表5设置[0198] 表5不同应用场景等级的元素(障碍物)构建要求[0199][0200][0201][0202] 上述实施例仅是本发明较优实施例，但并不能作为对发明的限制，任何基于本发明构思基础上作出的变型和改进，均应落入到本发明保护范围之内，具体保护范围以权利要求书记载为准。

专利地区：广东

专利申请日期：2021-12-28

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN114674583B