[發明專利]一種巡檢機器人性能量化測評方法及系統

有效

• 申請號: 202011161947.2
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112277004B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 顧曼曼;金尚忠;徐睿;鄒艷秋;凌通
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00
• 代理公司: 杭州鈐韜知識產權代理事務所(普通合伙) 33329
• 代理人: 趙杰香;唐靈

1.一種巡檢機器人性能量化測評方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟S1、構建巡檢機器人性能量化測評體系，所述測評體系包括電池性能測評系統、運動功能測評系統和巡檢功能測評系統；

步驟S2、搭建與所述量化測評體系相對應的巡檢機器人性能測試環境，并基于每一個測評系統制定對應的測試方案，所述測試方案包括測試環境、測試任務、測試對象和測試指標；

步驟S3、在設定的測試任務場景中，獲取巡檢機器人在不同測試任務場景下的多組量化評價數據，并構建巡檢機器人性能量化測評指標，所述量化測評指標包括電池耗電性能指標、運動能力性能指標和巡檢能力指標；

步驟S4、根據所述量化測評指標構建巡檢機器人的綜合性能測評指標，并根據所述綜合測評指標確定巡檢機器人的性能等級；

其中，所述電池耗電性能指標η_e定義為：

其中，i表示測試次數，C_p表示第p次測試時所剩余電量，C表示巡檢機器人充滿電的總電量；

所述運動能力性能指標包括巡檢機器人的位置偏差量指標、爬坡能力指標和越障能力指標，其中，

所述位置偏差量指標η_L定義為：

其中，D為平均位置偏差量，l為巡檢機器人最大平面長度；e(n)為目標值與當前時刻的巡檢機器人的位置差，e(n-1)為上一時刻的值，D(n)表示第n個采樣時刻的控制，N為最后一個采樣周期，K_p表示比例放大系數，K_i表示積分放大系數，K_d表示微分放大系數，T表示采樣周期；

所述爬坡能力指標η_m定義為巡檢機器人在斜坡的最高點時的機械效能η₁和坡度指標η₂的和，其中，巡檢機器人在斜坡的最高點時的機械效能η₁為：

F＝mgsinθ-μmgcosθ (8)；

其中，h_m表示最大爬坡高度，s_m表示對應于最大爬坡高度的坡面長度，F表示到達坡面最高點最大牽引力，μ為動摩擦因素，θ表示坡面傾斜角度；

巡檢機器人的坡度指標η₂為：

其中，h_c為斜坡高度，s_c則是對應的斜位移；

所述爬坡能力指標η_m為：

η_m＝η₁+η₂ (11)；

所述越障能力指標η_c定義為：

其中，s_ch表示巡檢機器人在第i次行駛的最大距離，S表示行駛路徑的總路程；

所述巡檢能力指標包括巡檢誤差率、巡檢效率和維修誤差率，所述巡檢能力指標S_ri定義為：

S_ri＝-η_rr+η_re-η_rm (13)；

其中，η_rr表示巡檢準誤差率，η_re表示巡檢效率，η_rm表示維修誤差率。

2.如權利要求1所述的巡檢機器人性能量化測評方法，其特征在于，所述巡檢機器人的電池性能測評的步驟包括：

搭建巡檢機器人行駛場景，采集巡檢機器人每一次行駛同一固定距離所消耗的耗電量，計算每一次采集的耗電量占總電量的比重，每次測試時巡檢機器人均是充滿電的，并通過式(1)計算得到所述電池耗電性能指標η_e。

3.如權利要求2所述的巡檢機器人性能量化測評方法，其特征在于，所述巡檢機器人的位置偏差量指標的測評步驟包括：

設定巡檢機器人的導航路線，并運用坐標系對所述導航路線進行坐標標定，控制巡檢機器人按照所述導航路線進行行駛，根據PID位置式控制算法，確定所述巡檢機器人各個時刻在所述導航路線上的位置偏差，通過式(2)～(6)計算得到巡檢機器人的位置偏差量指標η_L。