一種移動機器人室內(nèi)環(huán)境感知能力測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及移動機器人智能感知能力測評領(lǐng)域，具體涉及一種移動機器人室內(nèi)環(huán) 境感知能力的測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 移動機器人在自然災害和核泄漏救援、極地和外星探險、軍事偵察和作戰(zhàn)、工業(yè)制 造和物流自動化、民用車輛智能化、助老助殘等方面具有廣闊的應用前景，可以代替人類從 事各種危險、繁重、枯燥的工作。感知能力是移動機器人理解周圍環(huán)境、執(zhí)行工作任務的前 提條件，是實現(xiàn)智能決策的前提。國內(nèi)外學者在移動機器人感知能力方面開展了大量的研 宄，發(fā)展了許許多多的理論方法與技術(shù)，然而如何評價各種方法和技術(shù)的優(yōu)劣是一個沒有 解決的問題。因此移動機器人感知能力測試系統(tǒng)是提升機器人自主能力的關(guān)鍵實驗裝備。
[0003] 本發(fā)明專利提出的測試系統(tǒng)將為移動機器人感知能力的研宄提供量化的實驗和 測試條件，對促進我國的移動機器人自主能力的提高起到重要作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于：提供一種移動機器人室內(nèi)環(huán)境感知能力測試系統(tǒng)，很好地解 決外界環(huán)境不可控對被測機器人感知能力的影響，能全面真實的反應出被測機器人的感知 能力并進行定量評估。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種移動機器人室內(nèi)環(huán)境感知能力測試方法，該測試 方法步驟如下：
[0006] 步驟一、測試評價指標體系的4類關(guān)鍵指標：
[0007] 1.被測移動機器人感知的靜態(tài)目標的位置及偏差；
[0008] 2.被測移動機器人感知的運動目標的位置和速度曲線；
[0009] 3.被測移動機器人構(gòu)建的環(huán)境地圖的覆蓋率和匹配度；
[0010] 4.被測移動機器人完成上述每項任務的耗時；
[0011] 通過測試評價指標體系的4類關(guān)鍵指標，得到被測機器人感知靜態(tài)目標物遠近距 離的能力、空間分辨的能力、對外界干擾因素變化的抵抗能力，感知動態(tài)目標物的速度變 化，運動軌跡變化的能力，感知環(huán)境地圖的覆蓋率和匹配度的能力，及相應的時間代價；
[0012] 步驟二、場景設(shè)置方法由以下六種場景設(shè)置：
[0013] I、面向目標特性（包括形狀、大小、顏色）變化的感知測試場景；
[0014] II、面向目標全空間分布的感知測試場景；
[0015] III、面向不同距離上目標空間間距分布的感知測試場景；
[0016] IV、面向目標高度分布的感知測試場景；
[0017] V、面向目標運動方式的感知測試場景；
[0018] VI、面向地圖構(gòu)建能力的感知測試場景。
[0019] 本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果為：
[0020] 1、測試條件選擇靈活：室內(nèi)搭建的平臺可以很好地解決外界環(huán)境不可控對被測機 器人感知能力的影響，更接近于理想情況。
[0021] 2、本發(fā)明測試方案涵蓋了多種測試場景和測試方案，能全面真實的反應出被測機 器人的感知能力并進行定量評估。
【附圖說明】
[0022] 圖1為面向目標特性的感知測試場景。
[0023] 圖2為面向目標全空間分布的感知測試場景。
[0024] 圖3為面向不同距離上目標空間間距分布的感知測試場景。
[0025] 圖4為面向目標高度分布的感知測試場景。
[0026] 圖5為面向目標運動方式的感知測試場景。
[0027] 圖6為面向地圖構(gòu)建能力的感知測試場景，其中圖（a)為場景擺放俯視示意圖，圖 (b)為場景擺放三維示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明：
[0029] 本發(fā)明所述一種移動機器人室內(nèi)環(huán)境感知能力測試方法，其特征是該測試方法由 評價指標體系、場景設(shè)置方法、能力測試步驟和結(jié)果評估表格四個部分組成。
[0030] 評價指標體系由如下4類關(guān)鍵指標構(gòu)成：
[0031] 1.被測移動機器人感知的靜態(tài)目標的位置及偏差。
[0032] 2.被測移動機器人感知的運動目標的位置和速度曲線。
[0033] 3.被測移動機器人構(gòu)建的環(huán)境地圖的覆蓋率和匹配度。
[0034] 4.被測移動機器人完成上述每項任務的耗時。
[0035] 以上的測試指標系，涵蓋了被測機器人感知靜態(tài)目標物遠近距離的能力、空間分 辨的能力、對外界干擾因素變化的抵抗能力，感知動態(tài)目標物的速度變化，運動軌跡變化的 能力，感知環(huán)境地圖的覆蓋率和匹配度的能力，及相應的時間代價。
[0036] 場景設(shè)置方法由如下6種典型場景構(gòu)成：
[0037] I.面向目標特性（包括形狀、大小、顏色）變化的感知測試場景
[0038] II.面向目標全空間分布的感知測試場景
[0039] III.面向不同距離上目標空間間距分布的感知測試場景
[0040] IV.面向目標高度分布的感知測試場景
[0041] V.面向目標運動方式的感知測試場景
[0042] VI.面向地圖構(gòu)建能力的感知測試場景
[0043] 每個場景下的具體設(shè)置、測試步驟和評估表格分別闡述如下：
[0044] (I)面向目標特性（包括形狀、大小、顏色）的感知測試場景（附圖1)
[0045] 場景設(shè)置目的：固定目標物的數(shù)量和位置，在距離移動機器人遠近不同的5個典 型位置上布置目標，并在其對稱位置上布置5個相反顏色的目標，測量目標形狀和大小變 化時移動機器人對目標位置的感知能力，和不同顏色（或表面反射能力）對感知結(jié)果的影 響。
[0046] 場景設(shè)置方法：在6m*6m的測試空間內(nèi)，把機器人放在下方的中間位置處，在兩 排平行豎直位置分別每隔1.2m擺放目標物（其中左邊擺放黑色目標物，右邊擺放白色目 標物），目標物位置如附圖1所示。目標物規(guī)格為球體、圓柱體、圓椎體。尺寸規(guī)格為5cm、 10cm、15cm、20cm、25cm、30cm。規(guī)格含義是：球體為球直徑；柱體為底面圓的直徑，高度統(tǒng)一 為50cm ;椎體為底面圓的直徑，高度與椎體底面直徑相同。
[0047] 圖1中，檢測移動機器人可感知物體的大小和顏色（長度單位cm)，其中黑色填充 表示物體顏色為黑色；無填充物表示物體為白色；物體直徑依次可更換為5cm，10cm，15cm， 20cm，25cm，30cm。
[0048] 測試步驟：
[0049] (I)將被測機器人放到指定位置；
[0050] (2)選定被觀測目標為球體，尺寸規(guī)格為最小，在設(shè)計位置上放置目標，左側(cè)放置 黑色目標，右側(cè)放置白色目標；
[0051] (3)被測機器人執(zhí)行環(huán)境感知任務，給出感知結(jié)果；
[0052] (4)按照尺寸規(guī)格逐步增大被觀測目標的大小，重復（2) (3)步驟；
[0053] (5)改變被觀測目標類型為圓柱體，重復（2) (3) (4)步驟；
[0054] (6)改變被觀測目標類型為圓椎體，重復（2) (3) (4)步驟；
[0055] (7)重復上述步驟3次，記錄測試結(jié)果，填寫評估表格。
[0056] 評估表格如下：
[0057] 表1面向目標特性的感知能力評估表