ICS 03.180 CCS Y51 团 体 标 准 T/JYBZ 014—2021 中小学教学 机器人技术规范 Technical specifications for teaching robots in primary & secondary school 2021-05-28 发布 2021-07-01 实施 中国教育装备行业协会 发 布 全国团体标准信息平台 全国团体标准信息平台 T/JYBZ 014—2021 I 前 言 本文件按GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第 1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由浙江省机器人协会提出。 本文件由中国教育装备行业协会归口。 本文件起草单位：浙江省机器人协会、浙江省教育技术中心、安徽省教育技术装备中心、国家机 器人质量监督检验中心 （重庆） 、 苏州市教育装备与勤工俭学管理办公室、 浙江云集机器人有限公司、乐聚（深圳）机器人技术有限公司、亚龙智能装备集团股份有限公司、浙江创新泛文教育科技有限公 司、重庆德新机器人检测中心有限公司、萧山区红肯学校、上海贝乐文化传播有限公司。 本文件主要起草人：余伟民、张仲华、朱曙培、陈绍义、詹嫣然、郑玉兰、王超、黄剑锋、沈永 军、吴平、彭鹏、朱志亮、白学林、楼旭平、依莉莉、高俊生。 本文件为首次发布。 全国团体标准信息平台 全国团体标准信息平台 T/JYBZ 014—2021 1 中小学教学机器人技术规范 1 范围 本文件规定了中小学教学机器人的术语和定义、分类、产品组成、要求、试验方法、检验规则、 标志、使用说明书、包装、运输及储存。 本文件适用于中小学校开展信息技术学科教学、帮助学生学习计算机编程知识使用的机器人。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适 用于本文件。 GB/T 4208—2017 外壳防护等级（IP代码） GB 4706.1— 2005 家用和类似用途电器的安全 第1部分：通用要求 GB 6675.1— 2014 玩具安全 第 1部分：基本规范 GB 8898 音频、视频及类似电子设备 安全要求 GB/T 9254—2008 信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法 GB/T 9969 工业产品使用说明书总则 GB/T 12643—2013 机器人与机器人装备词汇 GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件 GB/T 17618—2015 信息技术设备抗扰度限值和测量方法 GB/T 26125 电子电气产品 六种限用物质（铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴二苯醚）的 测定 GB/T 26572 电子电气产品中限用物质的限量要求 GB 31241—2014 便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求 GB/T 33265—2016 教育机器人安全要求 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 教学机器人 teaching robots 服务中小学信息技术课程，帮助学生学习计算机编程知识而专门设计的一种机器人，能展示机器 人的机械结构、运动特征、功能关系，实现学生设计、组装、编程、运行机器人。 [来源：GB/T 33265—2016，3.2 ，有修改] 3.2 教学轮式机器人 t eaching wheeled robot 满足中小学计算机编程教学需求，利用轮子实现移动的移动机器人，包括两轮式、三轮式、四轮 全国团体标准信息平台 T/JYBZ 014—2021 2 式、全方向式。 [来源：GB/T 12643—2013，3.16.1，有修改] 3.3 教学人形机器人 t eaching humanoid robot 满足中小学计算机编程教学需求， 具有躯干、 头和四肢， 能模仿 人类外观、 形态和行为的机器人 。 [来源：GB/T 12643—2013，3.17，有修改] 3.4 机器人传感器 r obot sensor 用于获取机器人控制所需的内部和外部信息的传感器。 4 产品分类 教学机器人按产品形态可分为教学轮式机器人和教学人形机器人。 5 产品组成 5.1 教学轮式机器人由轮形本体、机器人传感器、控制系统、执行模块、通讯模块、编程软件、教学 资源组成。 5.2 教学人形机器人由人形本体、机器人传感器、控制系统、执行模块、通讯模块、编程软件、教学 资源组成。 6 功能要求 6.1 运动能力 6.1.1 教学轮式机器人可进行动作编程， 运动方式不少于移动、寻迹、寻光、避障、跟随、定位， 编 程后，达到以下要求： ——运行速度不大于 500 mm/s，不小于 10 mm/s，单次行走距离不小于 100 m。 6.1.2 教学人形机器人可进行动作编程，运动方式不少于行走、转向、翻滚、俯卧撑、跳舞、肢体稳 定支撑，可进行动作编程，达到以下要求： ——行走速度不小于 30 mm/s，单次行走距离不小于 2 000 mm； ——在距离障碍物 100 mm，依据传感器的反馈，避开障碍物； ——爬坡的角度不低于 15°； ——转弯半径不低于 20 mm； ——在满电量下，连续工作运动时间不低于 20 min。 6.1.3 教学人形机器人应具备物品抓取功能， 手形抓取不少于两个， 可以完成但不限于手部直接抓取、 动作抓取，编程后，达到以下要求： ——抓取机构的抓取物体宽度不小于 20 mm。 6.2 机器人传感器 6.2.1 教学轮式机器人应包含以下机器人传感器： ——触碰传感器，能够感应机器人与外界发生碰撞信号的有无； 全国团体标准信息平台 T/JYBZ 014—2021 3 ——红外传感器，能够感应目标辐射的红外线，利用红外线的物理性质对外界物体进行测量； ——灰度传感器，能够检测目标物体反射光的强度，来区分目标物体的颜色深浅； ——火焰传感器，能够用来探测和识别火源； ——声音传感器，能够检测声音的有无； ——超声波传感器，能够发射、接收超声波，碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射回波， 碰到活动物体能产生多普勒效应； ——图像传感器，能够采集图像信息，并进行运动控制和识别物体，完成相应功能。 6.2.2 教学轮式机器人宜配备扩展接口或扩展板，应能外接但不限于以下机器人传感器： ——光敏传感器，能够对外界光信号或光辐射有响应或转换功能； ——烟雾传感器，能够检测外界烟雾的浓度； ——颜色传感器，能够将物体颜色同前面已经示校过的参考颜色进行比较来检测颜色的装置； ——粉尘传感器，能够感知烟气、花粉等微小粒子； ——温湿度传感器，能够检测机器人所处环境的温度和湿度； ——角度传感器，能够检测角度； ——激光雷达，发射激光束 探测目标的位置、速度等特征量。 6.2.3 教学人形机器人应包含以下机器人传感器： ——视觉传感器，利用光学元件和成像装置实时获取外部环境图像信号； ——听觉传感器，能够实时获取外部声音，处理成语音信号； ——触碰传感器，能够检测机器人与外界发生碰撞的强度信号； ——红外传感器，能够感应目标辐射的红外线，利用红外线的物理性质对外界物体进行测量； ——运动辅助传感器，能感知机器人自身运动状态信号，如三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁 传感器。 6.2.4 教学人形机器人宜配备各类扩展接口，外接但不限于以下机器人传感器： ——光敏传感器，能够对外界光信号或光辐射有响应或转换功能； ——温湿度传感器，能够检测机器人所处环境的温度和湿度； ——颜色传感器，能够将物体颜色同前面已经示教过的参考颜色进行比较来检测颜色的装置； ——火焰传感器，能够用来探测和识别火源； ——烟雾传感器，能够检测外界烟雾的浓度； ——粉尘传感器，能够感知烟气、花粉等微小粒子。 6.3 控制系统 6.3.1 能存储和运行机器人的执行程序，控制机器人完成各种操作。 6.3.2 指令与机器人动作应协调一致，延迟时间应小于 0.5 s。 6.3.3 能对单个教学人形机器人进行控制，也能对群体教学人形机器人统一控制。 6.3.4 支持手柄远程遥控，遥控距离不少于 5 m。 6.4 执行机构 6.4.1 教学轮式机器人 6.4.1.1 直流电机或步进电机不少于 2个，直流电机功率不小于 0.5 W，扭矩≥5 N•m；步进电机精 度≤1°，舵机执行角度 180°±10°，舵机扭矩≥12 N•m。 6.4.1.2 应配有 LED灯、蜂鸣器或音箱。宜配有 LED /LCD显示器，显示文字、图形信息。 6.4.2 教学人形机器人 全国团体标准信息平台 T/JYBZ 014—2021 4 6.4.2.1 伺服电机不少于 14个， 执行精度不小于 1°， 执行角度 180°±10 °， 空载寿命大于 20万次， 电机扭矩不小于 2 N.m。 6.4.2.2 各轴运动应平稳正常无超调，能通过编程软件自动地完成动作。 6.5 通讯模块 6.5.1 教学机器人应有通讯功能，能与编程软件或遥控器进行