机器人运动性能测试（11）

机器人运动性能测试详解（行走 / 爬坡 / 越障 / 制动 / 载重 / 续航 / 转向 / 异响 / 侧翻）

 

适用：商用清洁、巡检、配送、底盘机器人，可直接整理成测试方案、用例、EVT/DVT/PVT 验证项；续航部分重点讲循环工况 + 压降曲线。
说明：下面所有测试，前置条件统一：常温 25℃±5℃、额定胎压、电池满电、固件正常、地面平整干燥，测试前记录整机重量、重心高度。
一、基础运动能力测试
1. 行走（前进、后退）
目的：验证直线行走精度、速度稳定性、丢偏、卡顿
测试场地：平直硬质地面（水泥 / 环氧，长≥10m）
步骤
设置额定速度、低速、高速三档
前进：从起点标记出发，走 10m，记录终点横向偏移量
后退：同流程，后退直线偏移
判定项：是否跑偏、中途停顿、速度是否达标、无无故急加减速
指标示例：10m 直线偏移≤±2cm；速度误差≤±5%
2. 原地旋转
目的：原地自旋精度、姿态、轮组打滑
步骤：低速 / 额定速度原地左转、右转，旋转 360°，标记初始朝向
观测：旋转结束角度偏差、轮子是否持续空转、底盘有没有弹跳、异响
风险点：差速底盘原地转容易打滑，麦克纳姆轮容易漂移
3. 转向平顺性 + 抖动、异响
目的：曲线转向、差速过渡、机械共振、摩擦异响
测试场景
大半径缓转向、小半径转弯、急转向
低速蠕行转向、高速转向
观测项：
转向过程速度是否断崖式下跌、是否顿挫
底盘、电机、减速器、悬挂是否周期性抖动
异响分类：电机啸叫、齿轮撞击、轴承摩擦、线束拍打、轮边刮擦
判定：转向过程速度平滑无阶跃；无异常撞击 / 摩擦异响，允许正常电机低频嗡鸣
二、地形通过性：爬坡、越障、跨门槛、减速带冲击
1. 爬坡测试
区分：额定载重爬坡、空载最大爬坡角度（两个指标不要混）
工装：可调坡度斜坡，防滑表面，角度仪校准
工况：空载、额定载重，从平地低速驶入坡面，保持持续上行
观测：
✅ 能否稳定持续爬坡，不溜坡
✅ 爬坡时是否打滑、电机堵转、过热降功率
✅ 下坡制动、缓降功能是否生效，不加速俯冲
边界：最大爬坡角：缓慢加大坡度，直到无法稳定上行 / 持续打滑，记录临界角度
安全强制项：爬坡失速必须触发制动，禁止自由溜坡
2. 越障、跨门槛
越障：垂直凸起障碍；门槛：薄台阶，高度一般更低
障碍物规格：标准方块（5mm/10mm/15mm/20mm 等，按产品规格）
行进方式：正向垂直冲击障碍、斜向 45° 斜跨门槛（很多底盘正向能过，斜向卡滞）
观测：
能否平稳爬上、通过、落下，不卡死、不翘头、不卡在台阶边缘
轮组、悬挂、机身底部是否刮蹭、撞击
越障瞬间是否触发急停、丢导航
重点坑：单轮先上台阶，重心偏移，容易单侧打滑
3. 减速带冲击测试（冲击耐久 + 单次冲击）
属于动态冲击，和静态越障不一样
减速带规格：橡胶减速带，常规高度 5~10cm
速度：低速、额定行进速度，垂直正向驶过、斜向驶过
观测：
冲击后机身剧烈弹跳、悬挂触底？
传感器（雷达、相机）是否位移松动、镜头抖动失焦
结构异响、螺丝松动、壳体撞击
进阶耐久：连续往复过减速带 N 次（DVT 可靠性项），复测间隙、紧固件、PCB 焊点
三、制动性能、打滑检测、重心侧翻稳定性
1. 制动测试（制动距离）
分正常减速制动、紧急急停制动
场地：干燥硬质地面；空载、额定载重两组
流程：底盘稳定达到目标速度，收到制动信号开始计时测距，直到完全静止
记录：
制动响应延时（指令下发到电机开始减速）
制动距离（核心指标）
制动过程是否甩尾、跑偏、单侧抱死打滑
注意：湿滑地面制动距离会大幅变长，可选附加湿滑地面测试
安全要求：急停制动不能出现 “轮子抱死硬拖地面” 造成过度磨损
2. 打滑检测
打滑定义：电机有转速，底盘位移远小于理论里程，轮空转
两种测试方式：
架空：轮子悬空，下发运动指令，看算法是否识别打滑并停机 / 降速
地面打滑台 / 湿布地面：主动制造低摩擦面，前进、爬坡、转向时验证打滑上报、保护逻辑
观测：打滑识别阈值、触发后动作（停止 / 退回 / 告警 / 重新规划）、是否误报
3. 重心侧翻稳定性测试（防倾覆）
核心：静态稳定角 + 动态侧翻风险
静态侧翻（斜坡倾翻台）
把整机放在可倾斜平台，缓慢抬升一侧，直到单侧轮离地，记录倾翻临界角度；分别测前后倾、左右侧倾，空载 + 满载
动态侧翻（转向离心风险）
额定速度下小半径连续转弯，观察内侧轮是否抬离地面
判定：额定工况下，稳定角必须大于最大使用爬坡角；正常转向无抬轮
载重越高、重心越高，侧翻风险急剧上升；水箱、上装负载是重灾区
四、载重测试
分额定载重、超载测试、长期载重蠕变
静态载重：额定载荷放置在规定重心位置，静置，检查悬挂、轮轴、机身形变
动态载重：满载状态，全套复现前面所有项目：行走、转向、爬坡、越障、制动
很多底盘空载性能很好，满载之后：爬坡无力、制动距离变长、转向抖动、打滑明显
超载验证（极限，一般只做 DVT 可靠性，不做标称指标）：1.25 倍额定载重，验证结构强度、电机不烧毁
五、续航测试 + 循环工况跑 + 压降曲线【重点详解】
单纯原地静置放电不是机器人续航！机器人续航 = 动态循环工况续航，行业标准做法：模拟真实工作循环，记录时间、里程、电池电压、SOC、压降曲线
5.1 测试前置准备
电池满电：标准充电流程充至满电，静置 30min，静置后初始电压 V0
采集设备：电池 BMS 日志 / 外接电压采集器（采样频率建议≥1Hz，高要求 5~10Hz）；记录：时间、里程、SOC、单体电压、总电压、电流、温度
划定标准循环工况脚本（核心，不能随便乱跑）
工况要贴合真实业务，举一个通用底盘标准循环示例（可直接改）
plaintext
循环单元（单圈）：
1. 直线前进 5m（额定速度）
2. 原地旋转90°
3. 直线前进3m
4. 缓慢转弯（R=0.8m）
5. 后退2m
6. 低速蠕行1m
7. 爬坡（标称坡度，短坡）
8. 越障/跨门槛（可选，按产品定义）
循环往复，直到BMS下电保护（截止电压）
为什么要循环工况？
机器人不是匀速一直跑；有加速、减速、转向、爬坡、短时大电流冲击。恒速平直跑出来的续航会虚高，和现场真实差距很大。
5.2 测试执行步骤
记录初始：总电压、SOC、温度、里程清零，拍照
自动运行循环脚本，全程不间断，禁止中途充电、暂停（除非保护触发）
持续采集，直到到达电池截止保护电压（BMS 自动下电，停止动力输出）
停止后，静置电池 30min，记录静置回升电压
输出结果：
总续航时长（h:min）
总行驶里程（km）
平均能耗 Wh/km
压降曲线（时间 - 总电压曲线，时间 - SOC 曲线，时间 - 电流曲线）
5.3 压降曲线怎么看、分析哪些点（重点）
横轴：时间；纵轴：电池总电压（或 SOC）
正常锂电池压降曲线特征：
初始平台段：满电后一段平缓平台，电压下降慢，正常匀速工作区
波动锯齿：每次爬坡、急加速、转向，电流瞬间拉高 → 电压瞬时下拉（电压凹陷）；平路滑行 / 低速，电流变小，电压回弹
✅ 这个锯齿是重点分析项：同样工况，凹陷越深，内阻越大、电池越差或者瞬时负载超标
中段缓慢线性下降：大部分工作区间
末尾陡降区：接近截止电压，电压快速跳水，BMS 保护停机
异常曲线问题定位：
一爬坡电压直接掉很多、掉压严重：电池内阻偏大 / 电机峰值功率过高 / 线束接触电阻大
曲线频繁无规律跳变：BMS 采样异常、接线松动
提前陡降、续航远低于预期：电池容量不足、负载偏大、电机效率低
停机静置后电压回升很高：属于典型大电流下拉，不是电池彻底放空
5.4 续航测试两个重要区分
标称续航（客户指标）：标准循环工况，额定载重，25℃ → 写规格书
极限续航：空载、平直匀速 → 仅内部参考，严禁对外宣传
补充低温续航验证：0℃低温环境仓做同工况，压降会更陡、可用容量下降
5.5 输出交付物
续航记录表：里程、时长、能耗、起止电压、截止电压
压降曲线图（时间 - V、时间 - SOC、时间 - 电流三张）
异常事件标注：在哪一圈爬坡时掉压大、是否打滑降功率、过热降额