一种机器人巡航续航自动测试方法及系统与流程

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种机器人巡航续航自动测试方法及系统。

背景技术：

1、续航能力是评估机器人在实际应用中的持续工作能力的一项重要指标，在机器人生产完成后，都需要对机器人进行续航能力测试。然而，现有针对机器人的续航测试存在有以下不足之处：

2、1、依赖人工计时和记录圈数，测试过程中测试人员需要长时间值守，容易因疲劳或观察角度造成漏记、误记，从而导致测试结果与实际结果不一致；

3、2、里程计算依靠机器人内部里程计进行统计，而机器人在实际行驶的过程中会出现轮胎打滑、路径偏移或定位漂移等情况，而以上情况会导致里程计统计的续航里程失真；

4、3、无法及时、统一地明确测试结束原因，不利于后续进行产品续航性能对比和质量检验。

5、基于以上原因，亟需提供一种能够实现对机器人进行自动续航测试，并有效降低测试误差，保证测试效果的方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种机器人巡航续航自动测试方法及系统，能够实现对机器人进行自动续航测试，并有效降低测试误差，保证测试效果。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、第一方面，本发明提供了一种机器人巡航续航自动测试方法，所述方法包括：

4、按照预设的巡航路线控制机器人在目标测试场地内自动循环行驶，其中，目标测试场地在预定位置处设置有起终线，机器人上设置有标识物；

5、连续采集机器人在自动巡航过程中的视频帧，在连续采集的视频帧中识别出标识物，根据识别出的标识物获得机器人在目标测试场地内的坐标位置；

6、根据机器人在目标测试场地内的坐标位置，采用帧间位移累加公式计算机器人的总行驶里程；根据设置的起终线，采用向量叉积穿越判定算法对圈数进行判定；

7、采集机器人的运行状态数据，当运行状态数据满足续航终止条件时，自动终止机器人的续航测试；

8、保存整个续航测试过程的全流程数据，并生成续航测试报告。

9、进一步的，所述帧间位移累加公式如下：

10、；

11、其中，表示总行驶里程，表示视频帧的总帧数，表示当前帧的序号，表示机器人在第帧的位姿向量，表示机器人在第帧的位姿向量，表示第帧的x轴物理坐标，表示第帧的x轴物理坐标，表示第帧的y轴物理坐标，表示第帧的y轴物理坐标。

12、进一步的，所述采用向量叉积穿越判定算法对圈数进行判定具体为：

13、计算连续两帧位置相对于起终线的符号值，计算公式如下：

14、；

15、；

16、其中，起终线为直线段，和表示起终线的两个端点位置坐标；表示机器人在第帧的位姿向量，表示机器人在第帧的位姿向量；表示起终线由指向的方向向量；表示从起终线的起点指向机器人在第帧所在位置的向量，表示从起终线的起点指向机器人在第帧所在位置的向量；

17、当满足，且当前航向与预设巡航方向之间的夹角小于预设角度阈值时，则判定为一次有效穿越，并将圈数加1，且同步记录该圈的耗时、圈内平均速度、最大瞬时速度以及对应的时间戳。

18、进一步的，在采集机器人的视频帧时，使摄像头从目标测试场地的上方进行俯视采集。

19、进一步的，所述当运行状态数据满足续航终止条件时，自动终止机器人的续航测试具体为：

20、根据采集的运行状态数据，判断机器人是否满足低电压状态、停止运动状态、通信中断状态、视觉识别丢失状态和人工停止指令之中的任意一个条件，如果是，则自动终止机器人的续航测试；如果否，则继续进行续航测试。

21、进一步的，所述续航测试报告中包含有测试开始时间、测试结束时间、总续航时间、总行驶里程、总圈数、圈速分布、电压曲线或者测试结束原因。

22、进一步的，所述目标测试场地为平面测试区域，标识物为设于机器人顶部的颜色标识块。

23、第二方面，本发明提供了一种机器人巡航续航自动测试系统，所述系统包括：

24、巡航控制模块，用于按照预设的巡航路线控制机器人在目标测试场地内自动循环行驶，其中，目标测试场地在预定位置处设置有起终线，机器人上设置有标识物；

25、识别模块，用于连续采集机器人在自动巡航过程中的视频帧，在连续采集的视频帧中识别出标识物，根据识别出的标识物获得机器人在目标测试场地内的坐标位置；

26、里程与圈数计算模块，用于根据机器人在目标测试场地内的坐标位置，采用帧间位移累加公式计算机器人的总行驶里程；根据设置的起终线，采用向量叉积穿越判定算法对圈数进行判定；

27、续航终止判定模块，用于采集机器人的运行状态数据，当运行状态数据满足续航终止条件时，自动终止机器人的续航测试；

28、数据存储与报告生成模块，用于保存整个续航测试过程的全流程数据，并生成续航测试报告。

29、进一步的，所述帧间位移累加公式如下：

30、；

31、其中，表示总行驶里程，表示视频帧的总帧数，表示当前帧的序号，表示机器人在第帧的位姿向量，表示机器人在第帧的位姿向量，表示第帧的x轴物理坐标，表示第帧的x轴物理坐标，表示第帧的y轴物理坐标，表示第帧的y轴物理坐标。

32、进一步的，所述采用向量叉积穿越判定算法对圈数进行判定具体为：

33、计算连续两帧位置相对于起终线的符号值，计算公式如下：

34、；

35、；

36、其中，起终线为直线段，和表示起终线的两个端点位置坐标；表示机器人在第帧的位姿向量，表示机器人在第帧的位姿向量；表示起终线由指向的方向向量；表示从起终线的起点指向机器人在第帧所在位置的向量，表示从起终线的起点指向机器人在第帧所在位置的向量；

37、当满足，且当前航向与预设巡航方向之间的夹角小于预设角度阈值时，则判定为一次有效穿越，并将圈数加1，且同步记录该圈的耗时、圈内平均速度、最大瞬时速度以及对应的时间戳。

38、通过采用本发明的上述技术方案，能够很好地实现对机器人进行自动续航测试，并有效降低测试误差，保证测试效果；具体包括以下几个方面：

39、1、通过视觉跟踪来获取机器人的实际运动轨迹，能够独立于机器人内部里程计来统计实际行驶距离，从而降低打滑、路径偏移或内部计数误差等对续航测试结果造成的影响；

40、2、采用帧间位移累加公式计算机器人的总行驶里程，采用向量叉积穿越判定算法进行圈数判定，能够自动获得总圈数、圈速分布、总行驶里程等数据，以避免人工记录所带来的误差；

41、3、判定为一次有效穿越后，除了将圈数加1，还同步记录该圈的耗时、圈内平均速度、最大瞬时速度以及对应的时间戳，可以避免机器人在起终线附近徘徊或往复运动时产生重复计数和误判；

42、4、通过采集和存储运行状态数据，能够方便形成续航时间、行驶里程和电压曲线之间的对应关系，以便于分析电池性能和机器人能耗状态；

43、5、通过从低电压状态、停止运动状态、通信中断状态、视觉识别丢失状态和人工停止指令五个维度来统一自动明确测试结束原因，可以提升测试过程的可追溯性，有利于后续进行产品续航性能对比和质量检验；

44、6、能够自动保存整个续航测试过程的全流程数据，并生成续航测试报告，可以降低测试人员长时间值守的需求，且提高多台机器人或多批次产品续航测试的一致性和效率。