IEC 62929：清洁器具——家用干式清洁机器人——性能测量方法

IEC 62929于2014年发布，定义了测量家用干式清洁机器人（通常称为机器人吸尘器或扫地机器人/拖地机器人）性能的标准化方法。随着全球家用机器人市场急剧扩张，年销售量超过3,000万台，对一致、可比较的性能指标的需求对于制造商和消费者都变得至关重要。该标准由IEC第59技术委员会制定，提供了第一个国际公认的、在可重复实验室条件下评估机器人清洁性能的框架。

该标准涵盖了在家居环境中执行干式地板清洁的自主机器人设备，包括基于吸尘和基于扫刷的清洁机构。它专门针对自主或半自主导航的机器人，涵盖家庭中常见的硬木地板、瓷砖、复合地板和低绒地毯等典型地板表面。标准明确排除了湿式清洁机器人、工业清洁机器人和由其他IEC标准涵盖的手动吸尘器。测试方法侧重于可测量的性能结果而非特定设计方法，确保标准随着清洁机器人设计的发展保持技术中立。

性能测量方法与测试设置

标准定义了多个关键性能指标，每个指标在仔细控制的实验室条件下进行测量。主要性能指标包括集尘效率（从地板上清除的测试粉尘百分比）、区域覆盖率（机器人到达的测试区域百分比）、边缘清洁性能（沿墙壁和角落的粉尘清除效果）、导航效率（覆盖面积与总行驶距离之比）和电池续航时间（满电运行时间）。每个指标需要多次测试运行以建立统计显著性，标准建议每个测试条件至少进行五次运行。

测试设置需要具有特定尺寸、地板类型和家具配置的受控环境。标准测试室定义约为20 m²的矩形区域，配有包括沙发、带椅子的桌子和书架或橱柜的标准化家具布局。房间必须有明确定义的照明条件（地面500 lux）、受控温度（23 deg C +/- 2 deg C）和受控相对湿度（50% +/- 5% RH）。指定的地板类型包括硬木、中绒地毯（绒高7-10 mm）和瓷砖。对于每种地板类型，测试粉尘必须标准化——通常是硅砂和滑石粉的混合物，具有受控的粒度分布（砂50-200微米，滑石1-50微米）。粉尘以裸地板10 g/m²、地毯20 g/m²的标准均匀分布在地板上，模拟典型的家庭污物条件。

集尘效率测试通过在测试地板上均匀撒布精确称重的测试粉尘，让机器人执行完整的清洁循环，然后收集并称重机器人集尘盒中捕获的粉尘。效率计算公式为收集的粉尘与撒布的粉尘之比，以百分比表示。对于具有自动集尘功能的机器人，必须同时计算机器人集尘盒和自动集尘座中的粉尘。标准要求每种地板类型重复测试，并分别报告每种表面的结果，因为不同表面之间的性能差异很大——许多机器人在硬木上达到85-95%的效率，但在中绒地毯上仅为50-75%。

导航、覆盖与实际性能考虑

区域覆盖率测量是标准中最复杂的方面之一。标准认识到清洁机器人使用各种导航策略——从随机碰撞算法到基于SLAM的具有LiDAR或摄像头环境地图构建的系统性导航。覆盖测量必须考虑机器人覆盖同一区域的次数（重叠率）以及未到达的区域。标准在测试区域上定义了一个10 cm x 10 cm的”覆盖网格”，如果机器人在清洁周期中经过某个网格单元的任何部分，则该单元被分类为”已覆盖”。覆盖效率是至少被访问一次的单元百分比，而导航效率考虑实现该覆盖所需的总路径长度。

边缘清洁性能通过沿测试室周边（墙壁5 cm以内）和角落撒布测试粉尘来单独测试。标准认识到边缘和角落对圆形机器人构成了重大挑战，边缘清洁测试专门评估机器人清洁这些困难区域的能力。结果以边缘清洁效率和角落清洁效率报告。对于具有可伸缩边刷或专用边缘清洁模式的机器人，标准要求在启用和禁用这些功能的情况下进行测试，以量化其贡献。

清洁机器人开发工程设计要点

从产品设计角度来看，IEC 62929为优化清洁机器人性能提供了宝贵的指导。首先，集尘机构设计必须平衡吸力、滚刷设计和能耗。标准测试结果一致表明，滚刷设计——特别是刷毛硬度、模式和与地板的接触角度——对地毯清洁性能的影响比单纯的吸力更大。对于硬木地板，吸入口的气流优化更为关键，大多数设计的入口间隙高度在2-5 mm为最佳。工程师应追求喷嘴处至少800 Pa的吸力以实现有效的硬木清洁，2,000+ Pa以实现可接受的地毯清洁，同时将电池续航保持在90分钟以上以覆盖典型的家庭地板面积。

其次，导航算法开发应优先考虑覆盖完整性而非重复访问。标准的覆盖测量方法揭示，设计良好的基于SLAM的导航系统应达到95%以上的覆盖率，重叠率不超过20%。仅依赖沿墙和随机模式的算法通常达到60-75%的覆盖率，重叠率30-50%。结合LiDAR或vSLAM实现系统性的往复清洁模式可将覆盖效率提高30-50%。从传感器角度，标准鼓励使用多种传感器模态以在不同光照条件和地板类型下实现稳健运行。

第三，电池和充电系统必须针对机器人的特定清洁周期进行设计。工程师应设计电池容量，使其至少完成标准测试室的一次完整清洁循环（或等效面积），并有至少20%的剩余容量以应对返回充电座的导航和产品使用寿命期间的电池退化。中端到高端机器人典型使用容量为2,500-5,000 mAh、14.4-21.6 V（36-108 Wh）的锂离子电池，提供90-180分钟的运行时间。

第四，过滤系统设计直接影响清洁性能和室内空气质量。标准的过滤效率测试根据排气空气的颗粒物截留率对机器人进行分类。推荐对过敏敏感的家庭使用HEPA级过滤器，在0.3微米颗粒物下捕获至少99.95%。过滤器系统应设计为易于维护，推荐的清洁间隔为1-3个月，过滤器更换周期为6-12个月。集尘盒和过滤器之间的密封必须保持至少98%的密封效率，这是一个常见的设计缺陷，即使使用高质量的过滤介质也会显著降低有效过滤性能。