4移動機器人定位導(dǎo)航性能評估規(guī)范本規(guī)范規(guī)定了地面最大移動速度不大于3m/s的移動服務(wù)機器人導(dǎo)航、定位、避障評價指標(biāo)體系和測試方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用的移動機器人包括講解機器人、導(dǎo)購/導(dǎo)引機器人、物品遞送機器人、移動廣告機器人、巡邏機器人、大型洗地/清掃機器人等能夠在地面低速行駛的輪式、履帶式或足腿式機器人。其它類似機器人，可參考本規(guī)范對其導(dǎo)航定位性能進(jìn)行評估。本規(guī)范不包括在沒有道路的情況下（山區(qū)、沙漠、樹林、野地）使用的特種作業(yè)機器人，不包括家庭掃地、吸塵、拖地等小型機器人，也不包括在公路上人車混雜環(huán)境應(yīng)用的無人移動設(shè)備。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T12643—2013機器人與機器人裝備詞匯GB/T38124-2019服務(wù)機器人性能測試方法ISO18646-1-2016機器人服務(wù)機器人性能規(guī)范機器人試驗方法第1部分：輪式機器人運動（Robotics-Performancecriteriaandrelatedtestmethodsforservicerobots-Part1:Locomotionforwheeledrobots）3術(shù)語和定義3.1機器人本體和操作3.1.1移動平臺能使移動機器人實現(xiàn)運動的全部組裝件，包含用于支持負(fù)載的結(jié)構(gòu)和移動機械機構(gòu)。3.1.2正常工作狀態(tài)機器人制造商規(guī)定的，在符合使用環(huán)境下能正常運行的狀態(tài)。3.1.3自動導(dǎo)航模式機器人控制系統(tǒng)按照軌跡規(guī)劃任務(wù)程序自主行走的一種工作方式。53.1.4手動模式通過按鈕、操作桿以及除自動操作外，對機器人進(jìn)行操作的控制方式。3.1.5待機狀態(tài)機器人處于正常上電，但不做任何操作的狀態(tài)。3.1.6開機時間主電源打開以后，機器人各系統(tǒng)完成上電啟動和自檢工作，進(jìn)入待機狀態(tài)的時間。3.1.7待機功耗機器人在待機狀態(tài)下，單位時間內(nèi)所消耗的電量。3.1.8工作能耗機器人在工作狀態(tài)下,單位時間內(nèi)所消耗的電量。3.2傳感器3.2.1激光雷達(dá)通過主動發(fā)射并接收反射回來的激光，實時測量目標(biāo)的位置、速度、距離，形成點云圖像，可用于環(huán)境感知的傳感器。3.2.2主動結(jié)構(gòu)光視覺將結(jié)構(gòu)化（點結(jié)構(gòu)、線結(jié)構(gòu)、面結(jié)構(gòu)或光學(xué)編碼）的光線投射到物體表面，獲取視覺圖像后，通過計算圖像中結(jié)構(gòu)光的變形（或飛行時間等）來確定被測物體的三維尺寸和位置信息，可用于環(huán)境感知的傳感器。3.2.3里程計用于測量行駛距離的傳感器。3.2.4慣性導(dǎo)航6采用陀螺和加速度計，測量載體的角速度和加速度，并通過導(dǎo)航解算得到載體運動的速度、姿態(tài)和位置信息，是一種不依賴于任何外部信息的導(dǎo)航技術(shù)。3.2.5主傳感器在多傳感器融合系統(tǒng)中，發(fā)揮最主要作用的傳感器。3.2.6主傳感器作用距離機器人導(dǎo)航系統(tǒng)中，主傳感器的最大探測距離。3.3機器人導(dǎo)航、定位及避障3.3.1軌跡規(guī)劃設(shè)定機器人運動的時間位置序列信息。3.3.2位姿表達(dá)機器人空間位置和姿態(tài)的六維向量，包含三個位置和三個姿態(tài)角信息。對于在平面場地工作的機器人，位姿可以簡化為二維平面坐標(biāo)和機器人航向角的組合，形成一個三維向量。3.3.3定位在環(huán)境地圖上識別或分辨出移動機器人的位姿。3.3.4導(dǎo)航根據(jù)指令或設(shè)定程序，控制機器人從起始定位點通過特定路徑達(dá)到目標(biāo)定位點。3.3.5避障機器人在行進(jìn)過程中，中斷原有軌跡規(guī)劃，主動躲避障礙物，完成躲避后，繼續(xù)按照原軌跡規(guī)劃運動。3.3.6重定位當(dāng)前位姿丟失以后，重新獲取新的位姿的過程。73.3.7半圍觀機器人周邊大部分區(qū)域被人群或障礙物占據(jù)，只剩下唯一的通道能夠行走。3.3.8脫困機器人行進(jìn)軌跡被復(fù)雜障礙物阻擋，不能進(jìn)行有效避障和行走，在恢復(fù)通道或具有通道后，重新獲得正常移動能力的過程。3.3.9協(xié)同避讓多個移動機器人相遇時，自動調(diào)整位姿，彼此躲避。3.3.10最小通過寬度機器人能夠自主通過的最窄通道的寬度。3.3.11續(xù)航能力機器人充滿電后，連續(xù)行駛的最大距離或工作的最長時間。3.4機器人建圖3.4.1環(huán)境地圖由一定分辨率的環(huán)境感知傳感器和相關(guān)算法建立的環(huán)境數(shù)學(xué)模型，用于表達(dá)環(huán)境特征。3.4.2建圖建立環(huán)境地圖的過程。3.4.3增量建圖在已有環(huán)境地圖基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增加或修改部分內(nèi)容，形成新的環(huán)境地圖。3.4.4修正建圖8在已有環(huán)境地圖基礎(chǔ)上，對原有環(huán)境地圖中區(qū)域視覺特征變化劇烈的部分，進(jìn)行修改補充的建圖方法。3.4.5擴展建圖針對某些應(yīng)用環(huán)境不能一次完成建圖，或不適合一次構(gòu)建完整地圖的場景，分次逐步添加新區(qū)域地圖至原有環(huán)境地圖的建圖方法。3.4.6地圖共享一個機器人的建圖結(jié)果可以被其它機器人使用。3.4.7回環(huán)檢測判斷機器人是否回到出發(fā)點，利用閉環(huán)約束消除機器人行走累計定位誤差的方法。4定位與導(dǎo)航性能測試4.1定位與導(dǎo)航性能測試設(shè)備及通用測試環(huán)境布置4.1.1測試設(shè)備機器人定位和導(dǎo)航過程中，測試設(shè)備應(yīng)具備對機器人姿態(tài)和路徑追蹤功能，并能實時完成位置、角度、運行軌跡、移動速度、旋轉(zhuǎn)速度等參數(shù)的記錄和計算。在室外測試時，可以采用雙天線GPS/Bd定位定向系統(tǒng)，高精度慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，視覺追蹤系統(tǒng)、激光追蹤儀等，本規(guī)范對測試設(shè)備類型不做強制規(guī)定，但所用測試設(shè)備應(yīng)帶有計量鑒定部門出具的計量鑒定合格證，并在有效期內(nèi)。測試設(shè)備要求如下：——位置分辨率≤3cm；——位置精度≤5cm；——數(shù)據(jù)采集頻率≥30Hz。4.1.2通用測試環(huán)境測試環(huán)境溫濕度為機器人標(biāo)稱使用的典型環(huán)境溫濕度。對于主要應(yīng)用于室內(nèi)的機器人，優(yōu)先選擇在室內(nèi)測試；對于主要應(yīng)用于室外的機器人，優(yōu)先選擇在室外測試。當(dāng)測試場地不能達(dá)到測試目標(biāo)和精度時，可以靈活選擇室內(nèi)或室外測試。室外測試應(yīng)選擇無雨雪、大風(fēng)等惡劣天氣。要求測試區(qū)域應(yīng)開闊，在測試路徑上以及測試路徑附近不能有非設(shè)定障礙物。若測試區(qū)域設(shè)置有隔離墻，則需滿足機器人在設(shè)定測試路徑上任何一個位置時，隔離墻與機器人中心的距離不小于1.5L(L為機器人沿運動方向的長度)或不小于1.5m,二者取較小值。隔離墻高度應(yīng)當(dāng)高于機器人高度，并且不能被越過。9B場地面積則需根據(jù)機器人大小和轉(zhuǎn)彎半徑確定。可以選擇室內(nèi)或室外籃球場作為測試場地，面積為200-1000m2。有些試驗如果無法找到合適場地或不方便在空曠場地進(jìn)行，也可以根據(jù)試驗環(huán)境具體要求選擇其它場地。B4.1.3通用測試路徑測試路徑包括：——直線形路徑：在測試區(qū)域設(shè)定起點A和目標(biāo)點B，AB距離至少5L（L為機器人沿運動方向的長度），機器人行走方向要求如圖1所示。>5LABA——L形路徑：在測試區(qū)域設(shè)定起點A和目標(biāo)點B，機器人行走方向要求如圖2所示，L為機器人沿運動方向的長度。>5L>5LA——U形路徑：在測試區(qū)域設(shè)定位置點A、B、C、D，機器人行走方向要求如圖3所示，L為機器人沿運動方向的長度。>5LCDC>5LBAB——回形路徑：在測試區(qū)域設(shè)定位置點A、B、C、D，機器人行走方向要求如圖所示4，機器人按A-B-C-D-A路徑行走，此路徑起點和目標(biāo)點均為A，L為機器人沿運動方向的長度。>5LCDC>5LBAB4.1.4通用測試速度約定本規(guī)范中，凡沒有明確約定機器人行進(jìn)速度的測試項目，機器人行進(jìn)速度均為廠家標(biāo)稱的額定速度V額定。4.1.5其它通用測試設(shè)備有質(zhì)量鑒定合格標(biāo)簽的秒表或計時器，精度1s。4.2定位性能4.2.1測試目的本指標(biāo)為了評估機器人在自主導(dǎo)航模式下，沿不同測試路徑到達(dá)指定目標(biāo)的能力，包括到達(dá)目標(biāo)點的位姿準(zhǔn)確度與重復(fù)性。4.2.2測試環(huán)境與設(shè)備使用4.1.1測試設(shè)備，4.1.2測試環(huán)境，4.1.3測試路徑。4.2.3測試方法選擇4.1.3中每一種測試路徑類型，設(shè)定機器人起始點和目標(biāo)點，在自主導(dǎo)航模式下使機器人從起始點到達(dá)目標(biāo)點，記錄機器人到達(dá)目標(biāo)點時的實際位姿??,?,,記設(shè)定的目標(biāo)選擇4.1.3中每一種測試路徑類型，設(shè)定機器人起始點和目標(biāo)點，在自主導(dǎo)航模式下使機器人從起始點到達(dá)目標(biāo)點，記錄機器人到達(dá)目標(biāo)點時的實際位姿??,?,,記設(shè)定的目標(biāo)===σ1-)2姿態(tài)重復(fù)性：?=3?,?=σ1(-?)2測試完成后，填寫測試結(jié)果，被測機器人最終評測結(jié)果為所測試所有路徑條件下的平均值，如表1所示：表1定位性能測試結(jié)果12344.3重定位性能4.3.1測試目的本指標(biāo)為了評估機器人在開機啟動后，確定自己位姿的能力和速度，以及在某些場景環(huán)境中丟失自己位姿信息后，重新確定位姿的能力，包括重定位成功率、速度、準(zhǔn)確度和重復(fù)性。4.3.2測試環(huán)境與設(shè)備使用4.1.1測試設(shè)備，4.1.2測試環(huán)境，4.1.3中L形或U形測試路徑。4.3.3測試方法選擇L形或U形測試路徑，在機器人航向角轉(zhuǎn)過90°以后的路徑上選擇一個測試點。機器人進(jìn)入自主導(dǎo)航模式，并運行到該測試點后，命令機器人停止運動，記錄此時測試設(shè)備上輸出的機器人位姿x0,y0,θ0。然后遮擋其主傳感器，使其位姿信息丟失10s以上，撤除遮擋物，記錄從撤除遮擋物開始，在30s內(nèi)是否能夠重定位成功及重定位時間。若重定位成功，機器人導(dǎo)航定位系統(tǒng)輸出的重定位位姿為xi,yi,θi，每個測試點重復(fù)N(N=6~10)次，測試點不少于3個（起點、終點、一個中間點）。重定位過程允許機器人在原地作小幅度的運動，小幅度運動中機器人中心與測試點偏離距離不得超過0.5L（L為機器人沿運動方向的長度否則按重定位失敗處理。對機器人原地運動航向角大小不作限制。若機器人是經(jīng)過小幅度運動后重定位成功，則重定位成功后，記錄此時測試設(shè)備上輸出的機器人位姿x0,y0,θ0，機器人導(dǎo)航定位系統(tǒng)輸出的重定位位姿定義如下指標(biāo)：——成功率(PTel)：30s內(nèi)成功重定位的概率——重定位時間(TTel)：成功重定位的情況下，重定位消耗的平均時間——重定位位置準(zhǔn)確度(ARPl)：根據(jù)公式（4-1）計算——重定位姿態(tài)準(zhǔn)確度(ARPθ)：根據(jù)公式（4-2）計算——重定位位置重復(fù)性(RRPl)：根據(jù)公式（4-3）計算——重定位姿態(tài)重復(fù)性(RRPθ)：根據(jù)公式（4-7）計算——開機重定位：在4.3.3中，選擇一個起始點，將機器人放置在該點處之后再開機，重復(fù)N(6-10)次，使機器人在全局地圖中進(jìn)行重定位。其它同上。4.3.4測試結(jié)果測試完成后，填寫重定位指標(biāo)測試結(jié)果，見表2：表2重定位指標(biāo)測試結(jié)果124.4導(dǎo)航性能4.4.1測試目的測試機器人在工作環(huán)境下的路徑規(guī)劃能力和運動軌跡控制能力。4.4.2測試環(huán)境與設(shè)備使用4.1.1測試設(shè)備，4.1.2測試環(huán)境，4.1.3中直線形測試路徑或本節(jié)定義的”S”形特殊路徑。4.4.3測試方法4.4.3.1導(dǎo)航路程誤差在4.1.3測試環(huán)境中，選擇直線形測試路徑，指定起點A和目標(biāo)點B，使機器人在自主導(dǎo)航模式下從A到達(dá)B，測試設(shè)備記錄機器人的行走路程Li，記L0為A-B最短路程，路程差為Li-L0，重復(fù)N(6-10)次，計算得到均方根誤差： 及單位路程均方根誤差：4.4.3.2導(dǎo)航時間誤差測試過程同4.4.3.1，記錄數(shù)據(jù)為行走時間Ti，T0為機器人以額定速度走完A-B最短路徑所需要的時間，時間差為Ti-T0，重復(fù)N(6-10)次，計算得到均方根誤差：=0（4-11）=σ1(-0)2=0（4-11）4.4.3.3單位軌跡均方根誤差（選做項目）對于有設(shè)定路徑功能的機器人，此項測試機器人導(dǎo)航的控制能力。在圖5中,由兩個半徑為R（R≥5L）的半圓拼成”S”形測試路徑，令機器人在該設(shè)定路徑L0上行走，測試設(shè)備記錄機器人實際行走軌跡為Li，重復(fù)N(N=3)次。對L0和Li等距采樣獲取同等數(shù)量的K(K≥10)個位置采樣點:軌跡均方根誤差：單位軌跡均方根誤差：)}??)2=??（4-12）（4-13）（4-14）RRR圖5：S形路徑4.4.3.4行走平滑度（選做項目）定義：上一時刻位姿與下一時刻位姿之差大于3°為一次巨大位姿調(diào)整；上一時刻速度與下一時刻速度之差大于機器人額定速度的15%，記為一次巨大速度調(diào)整。時刻間隔定義為0.5s。選擇4.4.3.3測試路徑，記路徑長度為L。設(shè)定被測機器人行駛速度為額定速度，控制被測機器人以自主導(dǎo)航模式從”S”形路徑起點行進(jìn)到終點，記錄行進(jìn)過程中機器人巨大位姿調(diào)整和巨大速度調(diào)整的總次數(shù)n。行走平滑度：=（4-14）4.4.4測試結(jié)果測試完成后，填寫測試結(jié)果，見表3：表3導(dǎo)航性能指標(biāo)測試結(jié)果5避障能力5.1測試目的本測試是在機器人正常工作條件下,測試其在不同工作環(huán)境中對靜態(tài)和動態(tài)障礙物識別和避讓的能力。5.2測試環(huán)境與設(shè)備本節(jié)試驗環(huán)境為4.1.2定義的通用測試環(huán)境。試驗設(shè)備為不同形狀和材質(zhì)的障礙物，典型障礙物規(guī)格見表4。相同形狀，但材質(zhì)不同的障礙物視為不同障礙物。本規(guī)范涉及的障礙物形狀有5種、材質(zhì)有5種，定義的障礙物共有10種。表4典型障礙物大圓柱體，模擬人的軀干，材質(zhì)為小圓柱體，模擬人的手臂或腿等，5.3測試方法5.3.1靜態(tài)障礙物避讓測試5.3.1.1機器人最小通過寬度測試如圖6所示，機器人進(jìn)入自主導(dǎo)航模式，設(shè)定導(dǎo)航路徑通過障礙物SO1和SO2，逐步減小SO1和SO2間距。若測試機器人能順利往返P1和P2點，且不觸碰到障礙物連續(xù)30次，則將此距離定義為機器人的最小通過寬度Wpass。SO1和SO2是5-2節(jié)描述的5種墻體障礙物中的一種，且為同一種障礙物。圖6最小通道寬度試驗圖5.3.1.2靜態(tài)避障能力及效率測試a）測試方法：根據(jù)場地大小確定一次試驗?zāi)軌蛉菁{的障礙物SOn（n≤10）數(shù)量（SOn為5.2節(jié)描述的10種障礙物中的一種），每一種障礙物在本試驗中只出現(xiàn)一次。障礙物布局如圖7所示。障礙物選擇的數(shù)量和材質(zhì)越多，表明機器人避障適應(yīng)性越強。5-2圖中粗實線部分代表真實墻體或5.2節(jié)描述的墻體障礙物，最窄墻體通道寬度為機器人最小通過寬度Wpass的1.1倍。P1和P2點是起始點或目標(biāo)點。且P1和P2點的連線經(jīng)過每對障礙物連線的中心。每兩對相鄰障礙物SOn和SOn+1間的距離大于機器人沿運動方向長度L的5倍。令機器人從P1點自主行進(jìn)到P2點。若機器人成功抵達(dá)，且未碰觸到障礙物，記為成功避障1次。如果測試場地足夠大，可以一次擺放5.2節(jié)描述的10種障礙物。記錄N（N=6~10）次試驗過程中，機器人成功避障的次數(shù)和材質(zhì)數(shù)量，以及每次從起點到終點的行駛時間如果受場地大小限制，一次不能擺放多個障礙物時，可分組試驗。每一組障礙物測試N（N=6~10）次。累計待測機器人在每一組試驗中成功避障的次數(shù)和材質(zhì)數(shù)量，以及每次從起點到終點的行駛時間ti。試驗中，如果機器人不能正確避讓某一種障礙物，導(dǎo)致后續(xù)測試無法繼續(xù)進(jìn)行，則可更換障礙物（更換的障礙物必須從5.2節(jié)描述的10種障礙物中選擇）或取消該障礙物重新試驗。被更換或取消的障礙物不參與累計計數(shù)。圖7機器人靜態(tài)避障能力試驗圖b）結(jié)果計算：假設(shè)試驗分為k組進(jìn)行（如果一次能夠擺放10個障礙物，則不用分組，即k=1每組試驗N（N=6~10）次，每組試驗障礙物數(shù)量為n（n≤10）。成功避讓的障礙物總數(shù)量為s，成功避讓的障礙物種類總數(shù)為p，成功避讓的障礙物材質(zhì)種類為m。定義靜態(tài)避障能力SOA（p，m）,靜態(tài)避障速度效率為Eas（p，m）,計算方法如下：其中：Lp1p2為p1和p2之間距離；V額定是機器人額定速度;ti是機器人第i次從起點到終點的行駛時間。5.3.2動態(tài)障礙物避讓能力和效率5.3.2.1測試方法：如圖8所示，在一個寬度范圍是4-6倍Wpass的狹長通道內(nèi)，設(shè)置兩組移動障礙物SO1和SO2，設(shè)定機器人的行進(jìn)軌跡為在P1和P2兩點之間往返行駛。記錄機器人在行進(jìn)過程中沒有碰觸到兩組移動障礙物的次數(shù)。在連續(xù)N（N=3）次成功測試后,視為測試成功。SO1和SO2是放置在可以移動的平臺上的大圓柱障礙物（5.2節(jié)定義），或者是來回走動的試驗人員。障礙物SO1按圖5-3所示的左右走向往復(fù)運動，障礙物SO2按上下走向往復(fù)運動。測試場景參數(shù)約定：1)狹長通道寬度：4-6倍Wpass，Wpass為機器人最小通過寬度；2)障礙物SO1和SO2移動速度設(shè)定為：機器人額定速度的80%；3)障礙物移動距離：Ld=3Wpass；4)障礙物SO1和SO2距離：≥5L機器人沿運動方向長度L的5倍5)P1和P2點距離：Lp1p2≥12L機器人沿運動方向長度L的5倍）。圖8機器人動態(tài)避障能力試驗圖5.3.2.2結(jié)果計算：如機器人未到達(dá)目標(biāo)位置P2或在運動過程中碰到障礙物,則視為測試失敗。在連續(xù)N（N=3）次成功測試后,視為測試成功。定義機器人避讓動態(tài)障礙物的運行速度為Vbd,實測機器人從P1到P2點的時間為ti，則：動態(tài)避障速度可記為：對于N次試驗，平均動態(tài)避障速度效率可記為：Ed=t/V額定×100%(5-4)其中：V額定是機器人額定速度。6脫困性能6.1測試目的考察機器人在復(fù)雜場景或受限空間中的自主逃離困境的能力。6.2測試環(huán)境與設(shè)備在4.1.2通用測試環(huán)境中，用5.2節(jié)中木質(zhì)墻面構(gòu)成凹形障礙物（或用試驗人員組成凹形障礙物），將機器人半包圍，如圖6-1所示。要求凹形障礙物內(nèi)部空間足夠大，可以保證機器人完成掉頭動作。凹形障礙物口處寬度尺寸為W（Wpass≤W≤Wpass+20cm，Wpass為機器人最小通過寬度）。機器人以P1為出發(fā)點，且機器人的朝向（正常前進(jìn)方向）為背向出口，P2為目的地，P1和目標(biāo)點P2之間距離Lp1p2≥5L（L為機器人沿運動方向的長度）。6.3測試方法測試方法如下：a）如圖9所示，將機器人按規(guī)定方向置于P1點；b）進(jìn)入自動導(dǎo)航模式，設(shè)置行進(jìn)路線為凹形障礙物正前方P2處；c）記錄機器人成功從P1點抵達(dá)P2的時間和次數(shù)。如果30s內(nèi)無法行走到目標(biāo)點，則記錄為失敗一次。d）如果脫困成功，記錄第i次測試中機器人到達(dá)目標(biāo)點所需的時間ti。e）重復(fù)試驗N(N≥20)次。圖9機器人脫困能力試驗示意圖6.4脫困能力計算試驗共進(jìn)行N(N≥20)次，成功脫困次數(shù)記為n，定義脫困概率Pb,脫困速度效率為Et，計算方法如下：脫困概率Pb脫困平均速度效率Et：7地圖構(gòu)建性能7.1建圖精度測試7.1.1測試目的機器人在自主導(dǎo)航之前，一般需要建立環(huán)境地圖，環(huán)境地圖的分辨率和準(zhǔn)確性，直接影響機器人導(dǎo)航和避障性能。本節(jié)內(nèi)容就是為了評價機器人建圖后獲得的環(huán)境地圖精度。7.1.2測試環(huán)境與設(shè)備在4.1.2節(jié)定義的通用測試環(huán)境中，均勻布設(shè)k（k=10~15）個標(biāo)志桿。標(biāo)志桿上應(yīng)包含足夠明顯的特征，能夠被主傳感器準(zhǔn)確識別。在測試場地最大長度和最大寬度方向應(yīng)至少布設(shè)各一對標(biāo)志桿。所有標(biāo)志桿之間相對平面直線距離已知（或通過皮尺或其它方法提前測7.1.3測試方法測試步驟如下：a)使用機器人系統(tǒng)對測試場景進(jìn)行建圖，行走路線不固定，但應(yīng)經(jīng)過所有標(biāo)志桿，確保在圖中能夠找到所有標(biāo)志桿的相對坐標(biāo)。如圖10所示；圖10：一種可能的機器人構(gòu)建地圖行走路線建圖完畢后，在所建地圖中分別找到標(biāo)志桿所對應(yīng)地圖坐標(biāo)點。在同一幅地圖中分別計)，如圖7-2所示，圖中白色星為環(huán)境地圖中標(biāo)志桿位置，彩色星為測試場景中標(biāo)志桿的實際位置； 1323圖11：環(huán)境地圖和真實場景中標(biāo)志桿距離關(guān)系b)重復(fù)步驟a)和b)N(N=3~6)次；7.1.4計算方法按照公式表5分別計算每次建立的環(huán)境地圖中，每一個標(biāo)志桿和其它k-1個標(biāo)志桿之間表5：標(biāo)志桿之間距離誤差統(tǒng)計表（單位：m，假設(shè)k=10）123…9102030…000以每一個標(biāo)志桿與其它標(biāo)志桿距離的最大絕對值誤差,?為該標(biāo)志桿距離誤差（表7-1按列取絕對值的最大值）。定義一次建圖誤差為：在一次建立環(huán)境地圖操作中，每一個標(biāo)志桿距離誤差的均值：定義一次建圖誤差為：在一次建立環(huán)境地圖操作中，每一個標(biāo)志桿距離誤差的均值：定義建圖精度為N次建圖誤差的均值:=σ1定義建圖精度為N次建圖誤差的均值:7.2單位面積建圖時間7.2.1測試目的測試使用視覺傳感器（如相機、激光雷達(dá)等設(shè)備）進(jìn)行定位或輔助定位的移動機器人系統(tǒng)構(gòu)建環(huán)境地圖的速度。7.2.2測試環(huán)境與設(shè)備在4.1.2定義的測試環(huán)境中，均勻分布機器人主傳感器可以識別的N個典型障礙物（表5-1定義）或類似障礙物，障礙物密度為每20m2一個。采用秒表或計時器計時（也可通過機器人系統(tǒng)服務(wù)器日志中的時間戳來確定時間）。7.2.3測試方法測試步驟如下：a)機器人系統(tǒng)在測試環(huán)境中進(jìn)行建圖，建圖過程中需經(jīng)過測試環(huán)境中設(shè)置的N個障礙物，在輸出的環(huán)境地圖應(yīng)包含對應(yīng)的障礙物；b)記錄建圖過程中數(shù)據(jù)采集時間(從機器人開始行走到最終停止的過程所消耗的時間)、數(shù)據(jù)傳輸時間?（如果采用服務(wù)器進(jìn)行建圖，則統(tǒng)計從機器人采集某幀數(shù)據(jù)到服務(wù)器獲取該幀數(shù)據(jù)所消耗的時間；如果采用本地建圖則此項時間為零）、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)存儲的時間（從機器人運動停止到完成場景地圖本地生成，以及人工編輯地圖所消耗的時間）；則總建圖時間為：?=+?+。c)在同一環(huán)境條件下重復(fù)建圖N（N=3~6）次；7.2.4計算方法（7-3）在該測試環(huán)境下，N次試驗的平17.2.4計算方法（7-3）定義單位面積建圖時間RTi（單位：s/m2):i=/S（7-4）其中：S為測量場地面積。7.3增量建圖能力7.3.1測試目的測試使用視覺傳感器（如相機、激光雷達(dá)等設(shè)備）進(jìn)行定位或輔助定位的移動機器人系統(tǒng)是否具備增量構(gòu)建地圖的能力（可以是柵格地圖、特征點地圖、稠密像素點地圖）。增量構(gòu)建地圖能力包含對原有地圖區(qū)域視覺特征變化進(jìn)行修正的能力（即修正建圖）和添加新區(qū)域至原有地圖的能力（即擴展建圖）。7.3.2測試環(huán)境與設(shè)備在4.1.2定義的測試環(huán)境中，用表5-1定義的木質(zhì)墻體作為隔板劃分成不同區(qū)域，每個區(qū)域內(nèi)部具有若干個典型障礙物（表5-1定義的典型障礙物）或類似障礙物，障礙物密度為每20m2一個。區(qū)域劃分所使用隔板及典型障礙物可以隨時拆卸。以上場地也可以采用室內(nèi)（外）環(huán)境和其它障礙物搭建。7.3.3測試方法7.3.3.1修正建圖測試步驟如下：a)機器人系統(tǒng)在測試環(huán)境中進(jìn)行建圖，建圖過程中需經(jīng)過設(shè)置的若干個障礙物，在輸出的環(huán)境地圖應(yīng)包含對應(yīng)的障礙物，如圖12所示；圖12：機器人對測試場景進(jìn)行建圖b)建圖完畢后隨機選擇測試區(qū)域內(nèi)一半原有典型障礙物，將其移至與區(qū)域內(nèi)隨機其它位置，并保證新位置與初始位置距離1m以上。或添加（減少）10%的典型障礙物。c)重新操作機器人系統(tǒng)，設(shè)置其初始地圖為第一步輸出的環(huán)境地圖，在新的測試環(huán)境中進(jìn)行修正建圖操作，如圖13所示； 圖13修正建圖d)修正建圖完畢后，觀察初始地圖與更新之后地圖的變化情況，應(yīng)能如實刪除被移除的障礙物，并將其重新構(gòu)建到新的位置。或者增加（刪減）相應(yīng)障礙物。7.3.3.2擴展建圖測試步驟如下：a)機器人系統(tǒng)在測試環(huán)境中進(jìn)行建圖，建圖過程中需經(jīng)過測試環(huán)境中設(shè)置的若干個障礙物，在輸出的環(huán)境地圖應(yīng)包含對應(yīng)的障礙物，如圖14所示；圖14機器人對測試場景中部分場景進(jìn)行建圖b)建圖完畢后移除周圍測試區(qū)域隔板；c)重新操作機器人系統(tǒng)，設(shè)置其初始地圖為第一步輸出的環(huán)境地圖，在新的測試環(huán)境中進(jìn)行建圖操作，建圖路線應(yīng)包含移除隔板之后的新增區(qū)域，如圖15所示；圖15擴展建圖d)建圖完畢后，觀察初始地圖與更新之后地圖的變化情況，應(yīng)能將地圖擴展到新增區(qū)域，并正確將新增障礙物構(gòu)建到地圖當(dāng)中。7.3.4評估方法增量建圖能力只考核被測機器人是否具有該項功能，不考核精度和效率。8多移動機器人協(xié)同能力8.1機器人協(xié)同避讓能力8.1.1測試目的考察多個機器人在狹小空間相遇后互相避讓并成功到達(dá)目標(biāo)位置的能力。8.1.2測試環(huán)境與設(shè)備在4.1.2通用測試環(huán)境中，用5.2節(jié)中木質(zhì)墻面構(gòu)成狹長通道，通道寬度為2.5倍Wpass（Wpass為機器人最小通過寬度）。在通道中間P1點和P2點放置兩臺機器人，兩點間距離為Lp1p2=5L(L為機器人沿運動方向的長度)，如圖8-1所示。本試驗中的墻面也可以利用真實墻面。機器人R1以P1為起始出發(fā)點，P2為目的地，且朝向（正常前進(jìn)方向）P2。機器人R2以P2為起始出發(fā)點，P1為目的地，且朝向（正常前進(jìn)方向）P1。用秒表或計時器記錄機器人運行時間。8.1.3測試方法測試步驟如下：a)如圖16所示，機器人R1位于P1點，機器人R2位于P2點；b)進(jìn)入自動導(dǎo)航模式，設(shè)置機器人R1行動至目標(biāo)點位P2,機器人R2行動至目標(biāo)點位P1處,同時出發(fā)；c)設(shè)單個機器人在無障礙物的情況下以額定速度到達(dá)目標(biāo)點位的時間為T,若兩機 器人在6T時間內(nèi)均抵達(dá)目標(biāo)點，且中途無碰撞現(xiàn)象發(fā)生，則試驗成功，否則失敗。d)若協(xié)同避讓成功，記錄第i次測試中最后一個機器人到達(dá)目標(biāo)點所需的時間ti， 并記錄成功避讓總次數(shù)為n，e)重復(fù)試驗N次(N≥6)。圖16協(xié)同避讓試驗8.1.4協(xié)同避障能力和效率設(shè)試驗的總次數(shù)為N,機器人成功協(xié)同避障次數(shù)為n。記錄每次試驗中，最晚到達(dá)目標(biāo)點機器人所用時間ti，定義：協(xié)同避障能力Pca：Pca=n/N×100%(8-1)協(xié)同避讓速度效率Eca：其中：Lp1p2為p1和p2之間距離；V額定是機器人額定速度;ti是機器人第i次協(xié)同避讓所用時間。8.2機器人協(xié)同交通能力8.2.1測試目的在路徑比較狹窄，只允許一臺機器人通過時，考察機器人之間是否能夠協(xié)同工作，自主解決簡單交通問題。8.2.2測試環(huán)境與設(shè)備在4.1.2通用測試環(huán)境中，用5.2節(jié)中木質(zhì)墻面構(gòu)成狹長通道，通道寬度為2.5倍Wpass（Wpass為機器人最小通過寬度）。在通道中部設(shè)置間距為W（Wpass=W=1.8Wpass）的兩個障礙物SO1和SO2。在通道中間P1點和P2點放置兩臺機器人，兩點間距離為Lp1p2=5L(L為機器人沿運動方向的長度)，如果8-2所示。本試驗中的墻面也可以利用真實墻面。機器人R1以P1為起始出發(fā)點，P2為目的地，且朝向（正常前進(jìn)方向）P2。機器人R2以P2為起始出發(fā)點，P1為目的地，且朝向（正常前進(jìn)方向）P1。用秒表或計時器記錄機器人運行時間。8.2.3測試方法測試步驟如下：a)如圖17所示，機器人R1位于P1點，機器人R2位于P2點；b)設(shè)置機器人進(jìn)入自動導(dǎo)航模式，且R1的目標(biāo)點為P2，R2的目標(biāo)點位為P1；c)兩機器人同時出發(fā)，相向而行，基本同時達(dá)到障礙物附近；d)設(shè)單個機器人在無障礙物的情況下以額定速度到達(dá)目標(biāo)點位的時間為T,若兩機器人在6T時間內(nèi)均順利抵達(dá)終點，途中無碰撞現(xiàn)象，則試驗成功，否則失敗；e)記錄協(xié)同交通成功次數(shù)n。以及最后一個機器人到達(dá)目標(biāo)點所用時間ti；f)重復(fù)試驗N(N≥6)次。圖17機器人協(xié)同交通試驗8.2.4協(xié)同交通能力和效率設(shè)試驗的總次數(shù)為N,機器人成功協(xié)同交通次數(shù)為n。記錄每次試驗中，最晚到達(dá)目標(biāo)點機器人所用時間ti，定義：協(xié)同交通能力Pct：Pct=n/N×100%(8-3)協(xié)同交通速度效率Ect：其中：Lp1p2為p1和p2之間距離；V額定是機器人額定速度;ti是機器人第i次協(xié)同避讓所用時間。9其它特殊性能測試9.1室外環(huán)境光線對導(dǎo)航性能的影響程度測試9.1.1測試目的針對室外移動機器人，檢驗室外光線變化對機器人導(dǎo)航性能的影響。9.1.2測試場地與設(shè)備使用4.1.1測試設(shè)備，室外光照充足測試環(huán)境，4.1.3中L形或U形測試路徑。9.1.3測試方法選擇晴天有陽光的天氣，分別在早晨8:00-10:00之間和傍晚17:00-19:00之間（或者陽光照射地面角度為[10°,40°]時和[140°,170°]之間按4.3要求，測試機器人重定復(fù)性,姿態(tài)重復(fù)性?,比較在兩種不同光照環(huán)境下對機器人重定位性能的影響。以角標(biāo)1表示早晨測試