ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

Роботы и робототехнические устройства МОБИЛЬНЫЕ РОБОТЫ Термины и определения

(ISO 19649:2017, ЮТ)

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2019

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным автономным научным учреждением «Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики» (ЦНИИ РТК) на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 141 «Робототехника»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 17 октября 2019 г. № 1019-ст

4    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 19649:2017 «Мобильные роботы — Словарь» (ISO 19649:2017 «Mobile robots — Vocabulary». ЮТ).

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5) и для увязки с наименованиями, принятыми в существующем комплексе национальных стандартов Российской Федерации

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соотвеллствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

© ISO, 2017 — Все права сохраняются © Стандартинформ, оформление. 2019

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

и

Приложение А (справочное)

Коэффициент состояния опоры для всех ног равен 0,75 Фазы ног 2, 3 и 4 равны 0,75, 0,25 и 0,5, соответственно

Рисунок А 1 —Диаграмма типичной медленной походки

Рисунок А 2 — Пример системы координат мобильной платформы

Библиография

(1J ISO 8373:20124 Robots and robotic devices — Vocabulary

[2]    ISO 92834 Manipulating industrial robots — Performance catena and related test methods

[3]    ISO 9787:2013^{1 2 3}, Robots and robotic devices — Coordinate systems and motion nomenclatures

[4]    ISO 9946^{4 5 6}, Manipulating industnal robots — Presentation of char acton sties

[5]    ISO 134824 Robots and robotic devices — Safety requirements for personal care robots

[6]    ISO 18646-1 2016®*, Robotics — Performance catena and related test methods for service robots — Part 1 Locomotion for wheeled robots

УДК 621.865.8:007.52:006.72    ОКС    01.040.25    ОКПД2    28.99.39.190

25.040.30

Ключевые слова: роботы, робототехнические устройства, мобильные роботы, термины и определения, робототехника

Редактор ПК Одинцов Технический редактор И Е Черепкова Корректор ЕД Дульнева Компьютерная верстка Л А Круговой

Сдано в набор 21 10 2019 Подписано в печать 18 11 2019 Формат 60«84’/₈. Гарнитура Ариап

Уел печ л 2.32. Уч -иэд л. 1.86 Подготовлено на основе электронной версии, предоставленной разработчиком стандарта

Создано в единичном исполнении во ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ» для комплектования Федерального информационного фонда стандартов. 117418 Москва. Нахимовский пр-т. д 31. к. 2. www gostinfo ru lnfo@gostinfo ги

Содержание

1    Область применения..................................................................1

2    Нормативные ссылки..................................................................1

3    Термины и определения...............................................................1

3.1    Общие термины, относящиеся к мобильным роботам...................................1

3.2    Термины, относящиеся к передвижению..............................................2

3.3    Термины, относящиеся к колесным роботам...........................................3

3.4    Термины, относящиеся к шагающим роботам..........................................3

3.5    Термины, относящиеся к перемещению...............................................3

3.6    Термины, относящиеся к навигации..................................................5

Приложение А (справочное) Примеры......................................................7

Алфавитный указатель терминов на русском языке..........................................9

Алфавитный указатель эквивалентов терминов на английском языке...........................10

Библиография........................................................................13

Введение

Стандарты комплекса ГОСТ Р 60 распространяются на роботов и робототехнические устройства. Их целью является повышение интероперабельности роботов и их компонентов, а также снижение затрат на их разработку, производство и обслуживание за счет стандартизации и унификации процессов, интерфейсов и параметров.

Стандарты комплекса ГОСТ Р 60 представляют собой совокупность отдельно издаваемых стандартов. Стандарты данного комплекса относятся к одной из следующих тематических групп: «Общие положения, основные понятия, термины и определения», «Технические и эксплуатационные характеристики», «Безопасность», «Виды и методы испытаний», «Механические интерфейсы», «Электрические интерфейсы», «Коммуникационные интерфейсы», «Методы программирования». «Методы построения траектории движения (навигация)», «Конструктивные элементы». Стандарты любой тематической группы могут относиться как ко всем роботам и робототехническим устройствам, так и к отдельным группам обьектов стандартизации — промышленным роботам в целом, промышленным манипуляционным роботам. промышленным транспортным роботам, сервисным роботам в целом, сервисным манипуляционным роботам и сервисным мобильным роботам.

Настоящий стандарт относится к тематической группе «Общие положения, основные понятия, термины и определения» и распространяется на мобильные платформы и мобильных роботов. Он идентичен международному стандарту ИСО 19649:2017, разработанному техническим комитетом ИСО/ТК 299 «Робототехника».

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Роботы и робототехнические устройства МОБИЛЬНЫЕ РОБОТЫ Термины и определения

Robots and robotic devices Mobile robots Terms and definitions

Дата введения — 2020—03—25

1    Область применения

Настоящий стандарт определяет термины, относящиеся к мобильным роботам, которые перемещаются по твердой поверхности и работают в приложениях, связанных как с промышленными роботами. так и с сервисными роботами. Он определяет термины, используемые для описания мобильности, передвижения и других аспектов, связанных с мобильными роботами.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте нормативные ссылки отсутствуют.

3    Термины и определения

В настоящем стандарте применены приведенные ниже термины и определения. ИСО и МЭК поддерживают терминологические базы данных для использования в документах по стандартизации по следующим адресам:

-    платформа ИСО для онлайн-просмотра доступна по адресу http://www.iso.org/obp;

-    Electropedia МЭК доступна по адресу http://www.electropedia.org.

3.1    Общие термины, относящиеся к мобильным роботам

3.1.1

мобильный робот (mobile robot): Робот, способный передвигаться под своим собственным управлением.

Примечание — Мобильный робот может быть мобильной платформой (3.1.2) с манипуляторами или без них*

[ИСО 8373:2012, статья 2.13]

3.1.2

мобильная платформа (mobile platform): Совокупность всех компонентов мобильного робота

(3.1.1), обеспечивающих его передвижение (3.1.10).

* Помимо манипуляторов на мобильной платформе может быть установлена и другая целевая нагрузка, соответствующая функциональному назначению мобильного робота, например грузовая платформа, функциональный модуль и др.

Издание официальное

Примечания

1    Мобильная платформа может включать шасси, которое может быть использовано для поддержки нагрузки

2    Из-за возможной путаницы с термином «основание» не рекомендуется использовать термин «мобильное основание» для обозначения мобильной платформы

(ИСО 8373:2012, статья 3.18]

3.1.3    мобильность (mobility): Способность мобильной платформы (3.1.2) перемещаться во внешней среде.

Примечание — Мобильность может быть использована в качестве меры, например всенаправленный мобильный механизм (3.3.6) обычно обладает более высокой мобильностью, чем колесный механизм с дифференциальным приводом (3 3.7)

3.1.4    руление (steering): Управпение направпением передвижения мобильной платформы

(3.1.2).

3.1.5

3.1.6    начальная конфигурация (эталонная конфигурация) (alignment configuration (reference configuration)]: Заданная конфигурация (3.1.5) мобильной платформы (3.1.2). определенная изготовителем.

Пример — Конфигурация с нулевым углом поворота рулевых колес для колесного робота, заданная конфигурация спокойного стояния шагающего робота.

3.1.7

поверхность перемещения (travel surface): Поверхность, по которой перемещается мобильный робот (3.1.1).

(ИСО 8373: 2012, статья 7.7]

3.1.8    площадь контакта с поверхностью перемещения (площадь контакта с землей) (travel surface contact area (ground contact area)): Площадь соприкосновения одного или нескольких колес, гусениц или ног, одновременно находящихся в контакте с поверхностью перемещения (3.1.7).

3.1.9    опорный многоугольник (support polygon): Выпуклая оболочка всех площадей контакта с поверхностью перемещения (3.1.8).

3.1.10    передвижение (locomotion): Автономное перемещение мобильной платформы (3.1.2).

3.1.11    турель (turret): Вращающаяся конструкция, установленная на мобильной платформе

(3.1.2) для обеспечения независимой ориентации закрепленным на ней устройствам.

3.2 Термины, относящиеся к передвижению

3.2.1    подвеска (suspension): Система или конструкция, которая предназначена для погашения колебаний и смягчения ударов от поверхности перемещения (3.1.7).

Примечание — Назначением подвески может быть поддержание устойчивости мобильной платформы (3 1 2) и преодоление шероховатости поверхности перемещения путем поддержания контакта с поверхностью перемещения

3.2.2    активная подвеска (active suspension): Подвеска (3.2.1), демпфирующими и/или пружинящими характеристиками которой можно управлять.

3.2.3    точка нулевого момента (Zero Moment Point, ZMP): Точка на опорном многоугольнике (3.1.9). относительно которой результирующий момент всех сил. приложенных к мобильному роботу

(3.1.1) от поверхности перемещения (3.1.7), имеет нулевые составляющие в горизонтальном направлении.

Примечание — При этом считается, что поверхность перемещения расположена горизонтально

3.3 Термины, относящиеся к колесным роботам

3.3.1    управляемое колесо (рулевое колесо) (steer wheel (steered wheel)]: Колесо, ориентацией которого регулируется изменение направления перемещения.

3.3.2    ведущее колесо (приводное колесо) [drive wheel (driving wheel)]: Колесо, приводящее в движение мобильную платформу (3.1.2).

3.3.3    ведомое колесо (неприводное колесо, поддерживающее колесо) (idler wheel (follower, trailing wheel)]: Колесо, которое не приводит в движение мобильную платформу (3.1.2) и активно не управляется.

3.3.4    (поворотная) роликовая опора ((swivel) castor]: Сборочная единица, включающая один или несколько роликов в корпусе, который свободно вращается вокруг вертикальной оси, имеющей горизонтальное смещение относительно оси вращения роликов.

3.3.5    всенаправленное колесо (omni-directional wheel): Колесо с роликами, установленными на его наружной поверхности, которые обеспечивают перемещение в любом направлении, даже перпендикулярно самому колесу.

Пример — Омни-колеса (ролики ориентированы под углом 90° к оси колеса), меканум-колеса (ролики ориентированы под углом 45° к оси колоса).

Примечание — Всенаправленный мобильный механизм (3 3 6) часто конструируется с использованием трех и более всенаправленных колес

3.3.6

всенаправленный мобильный механизм (omni-directional mobile mechanism): Колесный механизм, обеспечивающий перемещение мобильного робота (3.1.1) в любом направлении.

(ИСО 8373:2012. статья 3.19]

3.3.7    дифференциальный привод (differential drive): Система взаимосвязанных устройств, обеспечивающая независимое управление ведущими колесами (3.3.2). расположенными на одной геометрической оси. при котором скорости вращения колес обеспечивают поступательное перемещение, а разность скоростей обеспечивает поворот.

Примечани е —Данный термин применим и к гусеничным роботам

3.4    Термины, относящиеся к шагающим роботам

3.4.1    походка (gait): Схема циклического движения ног при передвижении (3.1.10) шаганием.

3.4.2    длина шага (шаг) [stride length (stride)]: Расстояние, на которое перемещается шагающий робот за один цикл походки (3.4.1).

3.4.3    период походки (период ходьбы) [gait period (walking period)]: Время одного цикла походки

(3.4.1).

3.4    4 фаза ноги (leg phase): Отношение промежутка времени между началом состояния переноса (3.4.6) данной ноги и началом состояния переноса базовой ноги к периоду ходьбы (3.4.3).

3.4.5    состояние опоры (состояние стояния) (support state (staiюе state)]: Состояние ноги, при котором нога находится в контакте с поверхностью перемещения (3.1.7).

3.4.6    состояние переноса (состояние возврата в исходное положение, состояние перемещения) [swing state (recovery state, transfer state)]: Состояние ноги, при котором нога не находится в контакте с поверхностью перемещения (3.1.7).

3.4.7    коэффициент состояния опоры (duty factor): Отношение длительности состояния опоры (3.4.5) ноги к периоду ходьбы (3.4,3).

3.4    8 диаграмма походки (gait diagram): Диаграмма циклического движения ног во времени при передвижении (3.1.10) шаганием.

Пример — Диаграмма медленной походки (3.4.1) четвероногого робота показана на рисунке А.1.

3.5    Термины, относящиеся к перемещению

3.5.1 сила реакции поверхности перемещения (сила реакции земли) (travel surface reaction force (ground reaction force)]: Усилие, прилагаемое к мобильной платформе (3.1.2) от поверхности перемещения (3.1.7) через зону контакта с поверхностью перемещения (3.1.8).

3.5.2    контактное давление на поверхность перемещения (контактное давление на землю) [travel surface contact pressure (ground contact pressure)]: Давление, оказываемое колесами, гусеницами или ногами мобильной платформы (3.1.2) на поверхность перемещения (3.1.7) через зону контакта с поверхностью перемещения (3.1.8).

3.5.3    опрокидывающий момент (overturning moment): Минимальный момент, необходимый для того, чтобы опрокинуть мобильного робота (3.1.1) из статически устойчивого пространственного расположения (3.6.1).

Примечание — Данный момент зависит от состояния поверхности, например, уклона

3.5.4    тяговое усилие (traction): Максимальная сила трения, которая может быть создана между поверхностью перемещения (3.1.7) и колесами, гусеницами или ногами мобильного робота (3.1.1).

3.5.5

Примечание⁷ — ИСО 9787 2013, статья 5.5, определяет систему координат мобильной платформы, О_р — Х_р — Y_p — Z_p Начало системы координат мобильной платформы, Ор, является нулевой точкой мобильной платформы Ось +Х_р направлена к переднему краю мобильной платформы Ось +Zp направлена вверх от мобильной платформы (рисунок А 2).

3.5.6    угол поворота колеса (steer angle): Угловое смещение оси управляемого колеса (3.3.1) вокруг оси +Zp.

Примечание — Угол поворота колеса обычно равен нулю, когда ось колеса совпадает с направлением оси Y_p мобильной платформы (3 1.2)

3.5.7    перемещение вперед (forward travel): Движение мобильной платформы (3.1.2) по направлению оси +Х_р.

Примечание — См система координат мобильной платформы (3.5.5).

3.5.8    перемещение назад (обратное перемещение) (reverse travel (backward travel)]: Движение мобипьной платформы (3.1.2) по направлению оси —Х_р.

Примечание — См система координат мобильной платформы (3 5 5).

3.5.9    поперечное перемещение (траверс) [lateral travel (traverse)): Движение мобильной платформы (3.1.2) по направлению оси Y_p.

Примечание — См система координат мобильной платформы (3.5.5).

3.5.10    диагональное перемещение (diagonal travel): Движение мобильной платформы (3.1.2). являющееся комбинацией перемещения вперед (3.5.7) или перемещения назад (3.5.8) и поперечного перемещения (3.5.9).

3.5.11    всенаправленное перемещение (omni-directional travel): Движение мобильной платформы (3.1.2), направление которого может быть незамедлительно и произвольно изменено с помощью всенаправленного мобильного механизма (3.3.6).

3.5.12

поворот (turning): Движение мобильной платформы (3.1.2), вызывающее изменение ориентации системы координат мобильной платформы (3.5.5).

Примечание — Поворот обычно сопровождается изменением направления движения мобильной платформы

[ИСО 18646-1:2016, статья 3.12]

Примечан и е — В таблице А 1 приведено сравнение поворота, поворота вокруг точки контакта (3 513) и вращения (3.5.14).

3.5.13    поворот вокруг точки контакта (поворачивание) [pivot turning (pivoting)]: Вращение с поступательным перемещением, во время которого точка контакта одного колеса, гусеницы или ноги остается на одном месте на поверхности перемещения (3.1.7) и определяет ось. вокруг которой осуществляется поворот (3.5.12).

Примечание — В таблице А 1 приведено сравнение поворота (3.5 12). поворота вокруг точки контакта и вращения (3.5.14).

3.5.14

поворот вращением (вращение) [spin turning (spinning)]: Вращение на месте или вращение вокруг начала координат мобильной платформы (3.1.2) без поступательного перемещения.

[ИСО 18646-1:2016. статья 3.13)

Примечание — В таблице А 1 приведено сравнение поворота (3 5 12), поворота вокруг точки контакта (3 5 13) и вращения

3.5.15    радиус поворота (turning radius): Радиус кривизны траектории начала координат мобильной платформы (3.1.2).

3.5.16

3.5.17    боковая реакция при повороте (cornering force): Сила, воздействующая на мобильного робота (3.1.1) за счет центробежной силы, возникающей при его движении на повороте.

3.5.18    контроль равновесия (управление равновесием) [balance control (balance management)] Процесс поддержания статической и динамической устойчивости мобильного робота (3.1.1).

3.6 Термины, относящиеся к навигации

3.6.1

пространственное расположение (pose): Комбинация позиции и ориентации в пространстве.

Примечания

1    Под пространственным расположением манипулятора обычно понимают позицию и ориентацию рабочего органа или механического интерфейса

2    Пространственное расположение мобильного робота (3 1 1) может включать совокупность пространственных расположений мобильной платформы (3.1.2) и любого манипулятора, установленного на мобильной платформе, относительно глобальной системы координат

[ИСО 8373:2012. статья 4.5)

3.6.2    одновременные локализация и построение карты (simultaneous localization and mapping. SLAM): Построение и уточнение карты внешней среды с использованием параметров частично построенной карты для распознавания пространственного расположения (3.6.1) мобильного робота (3.1.1), перемещающегося в данной среде.

3.6.3    наведение (guidance): Предоставление внешней информации для обеспечения навигации мобильного робота (3.1.1).

3.6.4    планирование маршрута (path planning): Планирование упорядоченного набора пространственных расположений (3.6.1) при перемещении.

3.6.5    планирование траектории (trajectory planning): Планирование маршрута (3.6.4) с учетом времени как параметра.

3.6    6 столкновение (collision): Динамический контакт, приводящий к обмену импульсами.

3.6.7 обход препятствий (obstacle avoidance): Предотвращение взаимодействия, такого как приближение. соприкосновение или столкновение (3.6.6), с препятствиями благодаря их обнаружению с помощью датчиков внешнего состояния и корректировки планирования траектории (3.6.5).

3.6    8 предотвращение столкновения (collision avoidance): Исключение возможности столкновения (3.6.6) с помощью датчиков внешнего состояния и надлежащего реагирования.

3.6.9    стыковка (docking): Процесс подхода и/ипи соединения со станцией, оборудованием или другой мобильной платформой (3.1.2) для выполнения поставленного задания.

Примечание — Примерами поставленных заданий являются зарядка аккумулятора, обмен данными и передача полезной нагрузки

3.6.10    инерциальная навигационная система, ИНС (inertial navigation system. INS): Система, обрабатывающая данные от инерциальных датчиков для расчета прошранственного расположения

(3.6.1). линейных и угловых скоростей и ускорений мобильной платформы (3.1.2).

Примечание — ИНС обычно вычисляет пространственное расположение, линейные и угловые скорости и ускорения, используя инерциальный блок измерения (ИБИ), состоящий из гироскопа и акселерометра, а также, дополнительно, компаса

3.6.11

счисление пути (dead reckoning): Метод вычисления пространственного расположения (3.6.1) мобильного робота (3.1.1) с использованием только внутренних измерений, начиная с известного исходного пространственного расположения.

(ИСО 8373:2012, статья 7.8]

3.6.12 одометрия (odometry): Метод измерения, использующий инкрементные данные о расстоянии от датчиков внутреннего состояния для оценки изменения положения с течением времени.

Примечание — Когда используются не только инкрементные данные о расстоянии, но и информация о направлении от компаса или инерциальной навигационной системы (3.6.10), то применение термина «счисление пути»(3 6 11) будет более правильным, чем применение термина «одометрия»

1

^ Действует ГОСТ P 60 0 0 4—2019/ИСО 8373 2012 Роботы и робототехнические устройства Термины и определения

2

   Действует ГОСТ Р 60 3 3.1—2016/ИСО 9283 1998 Роботы промышленные манипуляционные Рабочие характеристики и соответствующие методы тестирования

3

   Действует ГОСТ Р 60 0 0 3—2016/ИСО 9787 2013 Роботы и робототехнические устройства Системы координат и обозначение перемещений

4

   Действует ГОСТ Р 60 3 1.1—2016/ИСО 9946:1999 Роботы промышленные манипуляционные Представление характеристик.

5

   Действует ГОСТ Р 60 2 2.1—2016/ИСО 13482 2014 Роботы и робототехнические устройства Требования по безопасности для роботов по персональному уходу.

6

   Действует ГОСТ Р 60 6 3 14—2019/ИСО 18646-1 2016 Роботы и робототехнические устройства Рабочие характеристики и соответствующие методы испытаний сервисных мобильных роботов Часть 1 Передвижение колесных роботов

7

Данное примечание заменяет примечание к ИСО 8373:2012, статья 4 7 6