T∕CAMA 51-2021 連棟溫室 茄果類果蔬采摘機器人

1、 ICS 65.060.70CCS B 91團 體 標 準T/CAMA 512021連棟溫室茄果類果蔬采摘機器人Multi-span greenhouse harvesting robot for solanaceous fruit2021-12-29發(fā)布2022-03-01實施 T/CAMA 512021前言本文件按照GB/T 1.12020標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則的規(guī)定起草。I T/CAMA 512021連棟溫室茄果類果蔬采摘機器人1范圍本文件規(guī)定了在連棟溫室內(nèi)從事茄果類果蔬選擇性收獲作業(yè)的采摘機器人（以下簡稱“采摘機器人”）的術(shù)語和定義、產(chǎn)品型號、技術(shù)要求、試驗

2、方法、檢驗規(guī)則、標志、包裝、運輸與貯存。本文件適用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用連棟溫室內(nèi)從事果實選擇性采收作業(yè)的采摘機器人的設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)和測試。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；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/T 9480GB 10396農(nóng)林拖拉機和機械、草坪和園藝動力機械農(nóng)林拖拉機和機械、草坪和園藝動力機械使用說明書編寫規(guī)則安全標志和危險圖形總則GB/T 20721自動導引車通用技術(shù)條件GB/T 36239特種機器人術(shù)語GB/T 36321特種機器人分類、符號、標志

3、JB/T 5673JB/T 6712JB/T 9832.2農(nóng)林拖拉機及機具涂漆通用技術(shù)條件拖拉機外觀質(zhì)量要求農(nóng)用拖拉機及機具漆膜附著性能測定方法壓切法3術(shù)語和定義GB/T 36239界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。采摘機器人 harvesting robot由電動底盤、輕型協(xié)作機械臂、視覺裝置和收集裝置等組成，通過軟件操控能夠在連棟溫室內(nèi)自主完成果實選擇性采摘作業(yè)的農(nóng)業(yè)機器人。識別成功率 recognition success rate成功識別果實的次數(shù)與采摘機器人行走過程中視場內(nèi)所有理論可以識別（滿足成熟度要求和無遮擋要求）的果實數(shù)量之比。采摘成功率 harvesting succes

4、s rate實際采摘果實數(shù)量與實際采摘動作次數(shù)之比。采摘速度 harvesting cycle time完成一次采摘所用的時間，具體是指采摘機器人識別到果實后，從機械臂開始執(zhí)行到采摘、投放果籃，這一系列動作所用的時間。軌道 tube rail由兩根相同直徑管道組成的鋪設(shè)于地面的導軌裝置，兩根管道之間寬度固定，通常用于加熱和各類移動車輛行走。1 T/CAMA 5120214產(chǎn)品型號采摘機器人產(chǎn)品型號應按照GB/T 36321編制，由產(chǎn)品類別、產(chǎn)品功能、產(chǎn)品類型、主參數(shù)和改進型號（可選）五部分組成，標記如下圖所示。其中產(chǎn)品類別用“R”（機器人）表示，產(chǎn)品功能用“CZ”（采摘）表示，產(chǎn)品類型包括履帶

5、式（代號：LD）、輪式（代號：LS）、軌道式（代號：GD），主參數(shù)以產(chǎn)品機械臂額定負載重量表示，改進代號可選。示例：RCZLD-5表示履帶式采摘機器人，機械臂額定負載為5kg。5技術(shù)要求運動性能要求5.1.1自主導航定位精度采摘機器人自主導航定位精度不大于50 mm。5.1.2額定速度采摘機器人在水平地面以額定負載運行的額定速度應不小于1.0 m/s，在溫室種植區(qū)軌道上運行的額定速度應不小于0.6 m/s。5.1.3轉(zhuǎn)向能力采摘機器人在地面上應具有原地360轉(zhuǎn)向能力。5.1.4制動性能采摘機器人在額定速度和額定負載條件下，制動距離應不大于0.5 m。5.1.5續(xù)航能力采摘機器人電池充電一次充滿

6、后滿負載續(xù)航能力應不低于2 h，續(xù)航時間內(nèi)，采摘機器人應能穩(wěn)定可靠工作。作業(yè)性能要求5.2.1識別成功率采摘機器人應對工作運行過程中采集到的圖像實時處理，識別到成熟果實，識別成功率應不小于85%。5.2.2采摘成功率采摘機器人應對識別到的果實進行空間定位、抓取、切割、投放果籃動作，完成采摘動作，采摘成功率應不小于60%。5.2.3采摘速度采摘機器人采摘一串或一個果實的時間應不大于20 s。2 T/CAMA 512021安全性能要求采摘機器人應滿足GB/T 20721安全要求，并滿足以下要求：5.3.1警報裝置與安全標志采摘機器人運動系統(tǒng)的底盤（除車輪、履帶外）應有遮擋，并在車體周圍安裝探測傳感

7、器和警報裝置，并應在遺留風險附近明顯位置處設(shè)置安全標志，安全標志應符合GB 10396的規(guī)定。5.3.2防碰撞功能采摘機器人工作時，車體周圍的探測傳感器應能探測到車體前后方2 m以內(nèi)障礙物后自動停車報警，障礙物尺寸不小于500 mm（高）200 mm（寬），障礙物移除后應能自主恢復行走。5.3.3緊急停車功能采摘機器人應在操作面板醒目位置設(shè)置急停按鈕，并優(yōu)先于采摘機器人其他所有功能。急停按鈕未經(jīng)手動復位前應不能自動恢復。5.3.4遙控距離采摘機器人遙控器遙控距離在正常工作條件下應不小于120 m，并在全行程范圍內(nèi)控制有效?？煽啃圆烧獧C器人首次故障（輕微故障除外）前平均工作時間應不小于20 h。

8、裝配與外觀質(zhì)量5.5.1采摘機器人裝配質(zhì)量應滿足以下要求：運動件應運轉(zhuǎn)靈活，不得有卡阻、磕碰現(xiàn)象；非運動件裝配后不得有明顯偏移、歪斜、翹曲等現(xiàn)象；緊固件應緊固可靠，無松動現(xiàn)象。5.5.2采摘機器人外觀質(zhì)量應滿足以下要求：零部件應無明顯傷痕、銹漬、油污及可能引起傷害的銳邊、毛刺等缺陷；零件表面應色澤均勻、光潔，附著牢固；漆層厚度應符合JB/T 5673的規(guī)定，漆膜附著力應不低于JB/T 9832.2中規(guī)定的級。使用說明書采摘機器人的使用說明書應按GB/T 9480的規(guī)定編制，至少應有以下內(nèi)容：產(chǎn)品名稱、型號、主要技術(shù)參數(shù)（包括采摘機器人外形尺寸、額定速度、采摘速度等）和生產(chǎn)執(zhí)行標準；有關(guān)安全使用

9、的要求和安全警示說明；操作、檢修和維護保養(yǎng)的信息；制造廠名稱、地址及電話。6試驗方法試驗條件6.1.16.1.2試驗場地應選擇適合采摘機器人作業(yè)的連棟溫室，或選擇具備試驗條件的室內(nèi)進行。試驗應在硬化路面和軌道上進行，路面應平整、干燥、整潔；試驗路段路面坡度的最大允許值應小于5%。6.1.3在試驗路面上和軌道上分別設(shè)置測試區(qū)，測試區(qū)試驗通道長度應不小于 30 m，寬度應不小于1.5 m，在測試區(qū)的兩端應有足夠長的助行區(qū)域和保證安全停車的輔助區(qū)域，并能夠雙向行駛。6.1.4試驗環(huán)境氣溫應在040之間，相對濕度不低于50%。3 T/CAMA 5120216.1.5試驗樣機應裝配完好，技術(shù)狀態(tài)良好，并

10、按照產(chǎn)品說明書規(guī)定充滿電。運動性能試驗6.2.1自主導航定位精度試驗按如下步驟進行試驗：a)在試驗路面測試區(qū)域內(nèi)，預先標定導航軌跡，并標明預設(shè)點位置、始端線和終端線；設(shè)定采摘機器人自主行走路線、預設(shè)點位置和額定速度；將采摘機器人按預設(shè)路線行走，觀察并記錄采摘機器人的自主行走路線，并測量采摘機器人的自主導航定位偏差；b)c)d)重復試驗不少于 3次，記錄前后、左右兩個方向上重復導航定位偏差測量值之和，并取平均值，判斷試驗結(jié)果是否符合本標準規(guī)定。6.2.2額定速度試驗按如下步驟進行：a)b)分別在試驗路面和軌道測試區(qū)域內(nèi)，預先標定導航軌跡，標出始端線和終端線；使采摘機器人自主導航行駛，保持額定速度

11、駛過始端線和終端線，記錄采摘機器人駛過始端線和終端線的時間差，計算行走速度；c)重復試驗不少于3次，計算采摘機器人的平均速度，判斷試驗結(jié)果是否符合本標準的規(guī)定。轉(zhuǎn)向能力試驗按如下步驟進行：6.2.3a)b)c)d)在試驗場地內(nèi)，測定采摘機器人靜止狀態(tài)質(zhì)心位置；操縱采摘機器人左右驅(qū)動輪以相反方向運動，使采摘機器人原地轉(zhuǎn)向360；測量采摘機器人旋轉(zhuǎn)運動時行走的圓形軌跡的圓心與采摘機器人的質(zhì)心之間的距離；重復試驗不少于3次，取平均值，判斷試驗結(jié)果是否符合本標準的規(guī)定。制動性能試驗按如下步驟進行：6.2.4a)b)c)d)在平整的試驗地面上畫上停止線；使采摘機器人以額定速度在滿載條件下運行至停止線時立

12、即停車；測量采摘機器人超出停止線部分的行駛距離；取3次試驗的算術(shù)平均值，判斷試驗結(jié)果是否符合本標準的規(guī)定。續(xù)航能力試驗按如下步驟進行：6.2.5a)試驗地面上畫出長為30 m的測試區(qū)間，在測試區(qū)間內(nèi)采用在仿真作物枝葉或藤蔓上懸掛真實果實來模擬實際作業(yè)場景，確保懸掛的果實均在采摘機器人視覺視場內(nèi)可見無遮擋，且符合作物實際生長狀況；b)c)使采摘機器人在測試區(qū)間內(nèi)以最大作業(yè)速度連續(xù)往返進行采摘作業(yè)；直至采摘機器人發(fā)出電量不足報警信號，記錄采摘機器人連續(xù)作業(yè)時間為續(xù)航，判斷是否達到續(xù)航時間要求。作業(yè)性能試驗6.3.1識別成功率試驗按如下步驟進行：a)試驗地面上畫出長為30 m的測試區(qū)間，在測試區(qū)間內(nèi)

13、采用在仿真作物枝葉或藤蔓上懸掛真實果實來模擬實際作業(yè)場景，果實數(shù)量應不低于30個，確保懸掛的果實均在采摘機器人視覺視場內(nèi)可見無遮擋，且符合作物實際生長狀況；b)使采摘機器人在模擬場景內(nèi)以最大作業(yè)速度自主行走，采摘機器人自主識別果實，并記錄識別數(shù)量；c)d)計算采摘機器人實際識別果實個數(shù)與應識別果實個數(shù)之比；采摘機器人一次行走完成場景中全部識別任務為 1次試驗，取 3次試驗的算術(shù)平均值，判斷試驗結(jié)果是否符合本標準的規(guī)定。6.3.2采摘成功率和采摘速度試驗按如下步驟進行：a)b)試驗準備參考6.3.1；使采摘機器人在模擬場景內(nèi)以最大作業(yè)速度自主行走，采摘機器人自主識別果實并完成全部采摘流程；c)記

14、錄采摘機器人每一次采摘過程中從機械臂開始執(zhí)行到果實投放入果籃為止所用時間；4 T/CAMA 512021d)e)統(tǒng)計采摘機器人收集藍中實際采摘果實個數(shù)與執(zhí)行采摘動作次數(shù)；采摘機器人一次行走完成場景中全部采摘任務為 1次試驗，分別統(tǒng)計采摘機器人的采摘速度和采摘成功率；f)取3次試驗的算術(shù)平均值，判斷試驗結(jié)果是否符合本標準的規(guī)定。安全性能試驗6.4.1警報裝置性能試驗警報裝置性能是在正常作業(yè)狀態(tài)下，確認下列各種警報裝置工作性能：自動運行指示燈；啟動報警；運動報警；異常報警。6.4.2防碰撞功能試驗在采摘機器人的運行路線上設(shè)置障礙物（高500 mm寬200 mm），使采摘機器人按照預定路線行走，觀察

15、采摘機器人行走過程中遇到障礙物是否停止，將障礙物移除后，觀察采摘機器人是否自主恢復行走。6.4.3緊急停車性能試驗緊急停車性能測試是以規(guī)定速度自主運行的采摘機器人在直線軌跡上預先標志的地點按下急停按鈕后，采摘機器人緊急停車，測試從標志位置到停車位置的距離。6.4.4遙控距離試驗在測試場地內(nèi)，用遙控器操縱采摘機器人啟動、行走和停止，檢查遙控器在采摘機器人作業(yè)全過程內(nèi)控制的靈敏、有效性，不斷增大遙控器與采摘機器人之間的距離，直至操縱無效，記錄遙控距離。至少取3次試驗的算術(shù)平均值，判斷試驗結(jié)果是否符合本標準的規(guī)定?？煽啃栽囼炘谡Ｗ鳂I(yè)狀況下考核采摘機器人累計工作時間為50 h，測定采摘機器人發(fā)生首次

16、故障（輕微故障除外）前的平均工作時間。按公式（1）計算采摘機器人首次故障前平均工作時間。= 1 =1 + 1( ) (1)式中：首次故障前平均工作時間，單位為小時（h）；試驗采摘機器人臺數(shù)；試驗期間發(fā)生首次故障的采摘機器人臺數(shù)；第臺采摘機器人發(fā)生首次故障時的累計工作時間，單位為小時（h）；實驗結(jié)束時，未發(fā)生故障的采摘機器人累計工作時間，即50 h。當 = 0時，規(guī)定。裝配與外觀質(zhì)量檢查6.6.16.6.26.6.3采摘機器人以額定負載、額定速度運行30 min之后，采用目測、手感等方式進行檢查、測定。緊固件連接牢固程度采用常規(guī)扳手進行檢查。涂漆層厚度按JB/T 5673的規(guī)定測定；漆膜附著力的

17、測定按照JB/T 9832.2的規(guī)定進行。使用說明書檢查使用說明書按5.6規(guī)定內(nèi)容逐項檢查是否齊全。5 T/CAMA 5120217檢驗規(guī)則出廠檢驗7.1.17.1.2采摘機器人應經(jīng)制造廠質(zhì)量檢驗部門檢驗，并附有產(chǎn)品質(zhì)量合格證方準出廠。采摘機器人出廠前應全部進行出廠檢驗，檢驗項目見表1，全部檢驗項目均應合格。型式檢驗7.2.1有下列情況下之一時，應進行型式檢驗：新產(chǎn)品定型鑒定或產(chǎn)品轉(zhuǎn)廠生產(chǎn)；正式生產(chǎn)后，如結(jié)構(gòu)，工藝，材料有較大的改變，可能影響產(chǎn)品性能；工裝、模具的磨損可能影響產(chǎn)品性能；成批生產(chǎn)的采摘機器人應定期抽檢，至少每年一次，每一次不少于 2臺；出廠檢驗結(jié)果與上次型式試驗有較大差異時；產(chǎn)品

18、長期停產(chǎn)后，恢復生產(chǎn)時；質(zhì)量監(jiān)督機構(gòu)提出進行型式檢驗要求時。7.2.2型式檢驗的樣機應從出廠檢驗合格的產(chǎn)品中隨機抽取，數(shù)量不少于2臺，抽樣基數(shù)不少于5臺。型式檢驗項目按表 1規(guī)定，按其對產(chǎn)品質(zhì)量的影響程度，分為 A、B、C三類。A類為對產(chǎn)品質(zhì)7.2.3量有重大影響的項目，B類為對產(chǎn)品質(zhì)量有較大影響的項目，C類為對產(chǎn)品質(zhì)量有一般影響的項目。7.2.4抽樣判定方案按表2的規(guī)定進行。表中接收質(zhì)量限AQL、接收數(shù)Ac、拒收數(shù)Re均按計點法（即不合格項次數(shù)）計算。采用逐項考核，按類別判定的原則，若各類不合格項次小于接收數(shù) Ac時，判定該產(chǎn)品合格；若不合格項次大于拒收數(shù)Re時，判定該產(chǎn)品不合格。表1檢驗項目分類項目分類檢驗項目對應條款出廠檢驗型式檢驗類項1234567123456123警報裝置與安全標志防碰撞功能緊