一種基于機械臂技術的網聯(lián)自動化測試方案

盤玉蓮

摘 要：隨著智能網聯(lián)汽車的高速發(fā)展，智能網聯(lián)系統(tǒng)技術日新月異，針對智能網絡系統(tǒng)的測試工作也越發(fā)具有挑戰(zhàn)性。目前智聯(lián)網聯(lián)系統(tǒng)的實車測試工作主要還是依靠純人力進行，依然存在測試慢，且不全面的現象。針對上述所描述的現象，我們可以對這些問題，發(fā)明一款能代替人力來進行測試的設備，機械臂就是我們的研究對象，在不缺失用戶體驗的情況下，它能完全代替人力來對那些規(guī)律且單一的測試項進行測試。

關鍵詞：智能網聯(lián) 智能座艙 自動化 臺架測試 機械臂

A Networked Automation Test Scheme Based on Robotic Arm Technology

Pan Yulian

Abstract：With the rapid development of intelligent networked vehicles， the technology of intelligent networked systems is changing with each passing day， and the testing of intelligent networked systems is becoming more and more challenging. At present， the real-vehicle testing work of the intelligent networked system is mainly carried out by pure manpower， and there is still a phenomenon of slow and incomplete testing. In response to the phenomenon described above， we can invent a device that can replace manpower to test these problems. The robotic arm is our research object. Without missing user experience， it can completely replace manpower to test regular and single test items.

Key words：intelligent network connection， intelligent cockpit， automation， bench test， robotic arm

1 背景技術

就目前機械臂的研究領域，對于制造業(yè)來說，已相對成熟了，并且得到了廣泛應用。相對于智能網聯(lián)車機方面的測試，目前還比較薄弱，且存在以下問題：1、智能網聯(lián)系統(tǒng)的各個軟件更新迭代快，人力測試難以跟上軟件開發(fā)的步伐。2、測試工作較為枯燥且千篇一律，長久進行同樣的工作易使測試人員產生疲憊感，測試過程難以把控。3、功能測試用例條目較多，穩(wěn)定性測試耗時長，在有限的時間內人力無法完全進行測試，容易造成問題遺漏。4、傳統(tǒng)的人力測試需要大量的測試人員投入，容易造成人力資源的浪費。

那我們能否就這些方面，將機械臂自動化這項技術轉移到我們車輛智能座艙的測試方面呢？答案是肯定的，并且也能得到很好的應用。對于這種測試要求不是特別高，并且結構規(guī)律循環(huán)，我們完全可以用機械臂來代替我們人力來進行測試，并且還能使我們的測試得到更好的管控，而且也很全面。

2 技術方案

2.1 方案介紹

（1）基于三自由度機械臂，配合圖像和文字識別技術，模擬人的點擊、雙擊、滑動、語音控制等操作，實現實車智能網聯(lián)系統(tǒng)的自動化測試。

（2）量化具體的測試指標，覆蓋全功能測試、可靠性測試、穩(wěn)定性測試等測試內容。

2.2 具體實施方案

現有智能網聯(lián)系統(tǒng)實車測試需要靠人力進行，系統(tǒng)更新發(fā)版時間較快，測試項覆蓋范圍廣且繁多，實車測試效率較低，難以跟上開發(fā)所需驗證的步伐，且測試覆蓋度及一致性得不到保證，人力資源投入大。

本專利開發(fā)智能網聯(lián)系統(tǒng)實車自動化測試方法，系統(tǒng)對機械手模擬人手的操作都進行了高度封裝，主要動作包括單擊、雙擊、長按、滑屏、拖動、喚醒、滅屏、圖像驗證、條件判斷和循環(huán)等，機器人從客觀上去模擬用戶實際體驗對車機進行地各種操作和檢測。可以根據圖像自動識別算法去檢測界面功能是否符合預期;顯示文本是否正確。合理安排和使用步驟不僅可以提高檢測精度，還可以提升用例健壯性。實現車機智能網聯(lián)系統(tǒng)的實車自動化測試，量化具體的測試指標，覆蓋基本功能測試、軟件穩(wěn)定性測試、可靠性測試等測試業(yè)務。主要實現方式如下：

（1）三軸機械臂：設備配置三自由度機器人，以滿足人機交互測試對觸控動作的仿真需求。通過上位機軟件可以控制機械手完成單機、雙擊、滑屏、快速滑屏、連續(xù)滑屏、連續(xù)點擊、拖拽、長按等操作。

（2）程控USB：通過上位機對USB的控制，可實現車機與U盤或手機的USB通斷功能，從而實現車機通過USB連接的多種功能。

（3）夾具：設備配有專用夾具，用于固定被測設備。該夾具可以固定2款大尺寸設備或四款小尺寸設備（如手機）。夾具調節(jié)方式靈活，滿足不同設備的固定。1、夾持方式：“旋鈕”配合“齒輪、梯形絲桿、直線滑軸”前后夾持式;2、產品兼容：“前后、左右、上下”微型調節(jié)結構設計，以兼容不同尺寸規(guī)格產品;3、前后傳動原理：圓周運動通過錐形齒輪、梯形絲桿轉換成直線運動。

（4）設備配置2組機器視覺相機，其中包含2個高清工業(yè)相機和2個高速相機。高清相機為500萬像素，通過圖像識別方式定位機械手操作坐標及驗證界面遷移結果是否正確;高幀相機幀率為120fps，相機高頻率采集圖像，配合圖像處理算法，自動計算響應時間、流暢度。

（5）高清相機設置：“高清相機”即“定位相機”點擊“屏幕范圍”后的“獲取”，精確框選車機或手機的顯示區(qū)范圍，框選好車機或手機屏幕后，攝像頭就只把獲取到的框選區(qū)域傳輸到PC端進行操作。注：屏幕偏暗時系統(tǒng)無法自動框選屏幕范圍，可手動框選或更換識別度較好的屏幕背景。

本技術的方案框圖如下：

實施方法：首先需要把測試前的腳本寫好，通過攝像頭去獲取手機或者車機屏幕中目標元素，針對該元素我們可以使用機械臂對其進行定位點擊操作，并且可以先針對預期結果進行模板保存操作，以便于對測試過程中出現的目標元素進行對比，在測試時獲取實際界面，根據所述模板信息判斷實際界面相對于目標界面是否測試通過;若測試通過，則獲取待操作模板的預設參照位置引導機械臂進行下一步測試操作，根據測試需求對攝像頭采集的圖片進行灰度測量，自動框選出屏幕區(qū)域作為目標界面，將實際界面的界面元素和所述模板進行對比，所述實際界面的界面元素信息與模板信息匹配地越多，實際界面與目標界面的相似度越高;若相似度大于對比閾值，則判定測試通過;若相似度小于或等于對比閾值，則判定測試不通過。

3 該技術所解決的技術問題

1、智能網聯(lián)系統(tǒng)更新迭代快，導致測試不及時、不充分問題。

2、零件測試周期過長，測試過程難以把控問題。

3、傳統(tǒng)測試人力資源投入較大問題。

4 該技術所帶來的有益效果

1、基于機械臂的自動化測試可24小時進行，此方案可提高測試效率，減少零件開發(fā)周期，快速應對軟件版本的更新迭代所需要的測試。

2、此方案采用自動化的測試方式，可減少實車測試人員資源的投入，更好的把控測試過程，充分利用時間進行測試，降本增效。

5 技術層面的創(chuàng)新點

1、將三自由度的機械臂、對應測試對象的夾具及上位機自動化測試平臺等設備集成開發(fā)運用為手機軟件和車機的自動化測試方法。

2、將機械臂代替人手模擬操作，在車機與手機軟件的開發(fā)周期內進行大量的功能與穩(wěn)定性測試，能充分利用時間進行測試。

3、機械臂將模擬人為實操，從客觀上去模擬用戶實際體驗測試，把從人眼等感官上發(fā)現的軟件問題一一暴露，協(xié)助開發(fā)人員進行軟件優(yōu)化。

4、該技術可很大程度上降低人力資源的投入，解放雙手，并且能夠并行工作，達到創(chuàng)新創(chuàng)造、降本增效的目的。

6 結論

隨著日益增長的生活和物質需要，人們也越來越依靠科技進步所帶來的便利。

機械自動化設備的實用型應用技術。實用型的機械自動化設備應用技術，是目前應用最為廣泛的技術，此類應用技術的主要目的在于提高機械設備的運行效率在不同類型商品生產與制作流程中提高設備適應性，為工業(yè)企業(yè)提供最大程度的生產動力;此類應用技術的應用優(yōu)勢在于提升機械自動化設備的應用效率，使其能夠最大程度減小操作難度，適應于更多工業(yè)企業(yè)的生產與制作環(huán)節(jié)，滿足工業(yè)企業(yè)的實際操作需求 由于機械自動化設備在工業(yè)企業(yè)中應用廣泛，工業(yè)企業(yè)的需求需要以實用為主，對機械自動化設備的實用性、運行效率要求較高。因此，工業(yè)企業(yè)中的機械自動化設備應用從低到高的技術難度與從簡到繁的進化程序，以適應工業(yè)企業(yè)生產與制作的實際要求，保證機械設備的運行效率。

伴隨著機械自動化的發(fā)展， 其技術會越來越廣泛地應用到其他各個領域中。 機械自動化技術的發(fā)展為解決人才就業(yè)問題貢獻了力量。 隨著今后科學技術水平的不斷提高，機械自動化技術也會不斷地發(fā)展和進步 隨著國民經濟的不斷發(fā)展，機械自動化技術已經滲透到了我國國民經濟各個部門，如今，我們應該立足國情，走自己的機械自動化技術發(fā)展道路，勇于實踐、敢于探索創(chuàng)新。這樣才能形成高質量、高效益的機械自動化之路

自動化測試可以將產品的知識固化到腳本中，以降低測試人員流動對項目造成的影響。但是這個優(yōu)勢的前提是，這些腳本易于維護，這就需要一些必要的文檔，這又是另一個議題了。雖說有些測試層面，可能自動化測試無法做到，但是對于那些反復測試，規(guī)律循環(huán)，結構單一的測試項，自動化還是具備有優(yōu)勢的。

嚴格來講，自動化測試每個階段都在做測試腳本維護，但是一個不值得維護的自動化測試項目是不值得立項的。

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