가정용 건식 청소로봇 동작 신뢰성 평가법

1. 가정용 건식 청소로봇 동작 신뢰성 평가법 (Evaluation Methods for Serviceability of Household Dry-type Cleaning Robot) 20133570 이현영

2. 적용 범위 • 가정 또는 이와 유사한 환경에 사용되는 가정용 청소로봇(이하 청소로봇이라 한다)에 대하여 규정 • 진공방식 등의 흡입형태를 지닌 청소로봇에 적용하며 건식 청소로봇이 아닌 것 • ( (예)액체 또는 증기를 이용하여 청소하는 습식청소로봇 등)은 적용하지 않음. • * 습식청소로봇 : 자체적으로 물 등의 액체 및 증기를 이용하여 청소하는 청소로봇

3. 2. 시험에 관한 일반 요구사항 • 2.1 환경 조건 • - 특별히 지정된 다른 조건이 없다면, 측정은 다음 조건에서 수행되어야 한다. • (1) 표준 대기 23/50 • (2) 온 도 (23±2)℃ • (3) 상대 습도 (50±5) % • (4) 기 압86∼106 kPa • 측정 범위 내의 온도와 습도 조건은 반복성 및 재현성이 확보되어야 한다. 시험 중에 변화가 없도록 주의해야 한다. • 특히, 집진시험을 위해서 사용되는 시험먼지는 습도에 매우 민감하여, 습도변화에 따른 청소성능 시험 결과 값이 크게 변화할 수 있으므로, 습도 유지에 많은 주의가 필요하다.

4. 2. 시험에 관한 일반 요구사항 • 2.2 시험 장비 및 재료 • 시험에 사용되는, 측정을 위한 장비 및 재료 (장치, 시험 카펫, fiber) 등은 시 • 험을 실시하기 전, 2.1항에 명시된 환경 조건하에 적어도 16시간 동안 둔다. • 카펫을 사용하는 경우, 정전기현상으로 인한 영향을 최소화하기 위해 카펫은 • 최소 15mm 이상의 두께를 갖는 비처리된 소나무 합판 또는 이와 유사한 판 • 재로 구성된 평편한 바닥 위에 놓여진 상태로 시험을 진행하여야 한다. • 2.3 청소 로봇의 준비 • 처음 시험을 하기 전, 청소 로봇 및 부착물은 적절한 시운전을 위해 공기 흐름의 영향을 받지 않도록 하여 적어도 10분 동안 동작시킨다. • 청소 로봇이 탈부착 가능한 먼지받이(dust receptacle)와 함께 쓰인다면, 측정 전에 청소 로봇의 생산자에 의해 제공되거나 추천되는 종류의 새로운 먼지받이로 교체되어야 한다.

5. 2. 시험에 관한 일반 요구사항 • 2.4 청소 로봇 부품 • 청소 로봇이 탈부착이 불가능한 먼지받이로 제공된다면 먼지받이는 측정 전에 흔들거나 쳐서 청소를 하여야 한다. • 청소 로봇에 추가로 필터가 있거나 제조자의 사용 설명서가 필터의 주기적인 • 청소 및 교체를 권장하면, 이런 필터의 재사용이 시험 결과에 큰 영향을 주지 • 않는다는 것이 분명하지 않으면, 상기의 요구 항목을 적용한다. • 2.5 청소 로봇의 운전 • 청소 로봇과 그 액세서리들은 시험이 수행될 때 정상 동작을 할 수 있도록 생 • 산자의 지시 사항에 따라 조립되어 사용되어야 한다. • 청소 로봇의 작동 모드는 청소될 곳의 환경 조건에 적합하게 맞춰져야 한다. • 시험 중 안전과 관련된 모든 기기들도 작동하도록 허용되어야 한다.

6. 2. 시험에 관한 일반 요구사항 • 2.6 시험 전의 조건 • 각각의 시험 전에 시험 동안에 사용될 액세서리, 부착물, 탈부착이 가능한 먼지받이 및 부가 필터와 함께 쓰이는 청소 로봇은 기준 환경조건에서 최소한 16시간 이상 있어야 한다. • 청소로봇이 한 시간 이상 사용되지 않았었다면, 청소로봇과 그 부착물은 최소 5분 이상 작동되도록 하여야 한다. • 2.7 배터리의 충전 • 매 시험 전에, 제조자가 지정하는 방식에 의해 배터리를 완전히 충전시킨다. • 2.8 시료 수 • 비교 시험과 같은 경우의 성능 시험은 액세서리 또는 부착물을 갖춘 한 대의 청소 로봇으로 시험한다. • 통상 사용 중에 노출되는 청소 로봇에 유사한 응력을 가하는 시험은 청소 로봇 성능 저하를 유발시키는 경우, 추가적인 교체 가능한 부품을 요구할 수 있다. 그런 시험은 시험 진행 순서 중 마지막에 실시한다. • * [참고] 일반적으로 시험결과의 신뢰성을 높이기 위해서는 최소 세 개 이상의 • 청소로봇 시료를 이용하여 시험해보는 것이 좋다.

7. 3. 구동기능 동작신뢰성 시험 • 3.1 시험장 • 가정용 건식 청소로봇의 구동 기능 동작신뢰성을 평가하기 위한 시험장은 아래와 같다. • 시험장의 길이 및 폭은 각각 2,000 mm 및 1,200mm이다. 시험장의 조도는 KSA 3011에 규정된 (200±50)lx의 조도를 유지해야 한다. • 시험장 바닥은 Wilton Carpet으로 덮는다. 시험장을 둘러싸는 울타리의 높이는 최소 300 mm 이상이어야 한다. 시험장 내에는 그림 1에 보인 것과 같이 • 1,300 mm x 500mm의 Fiber Spread Area가 있다.

8. 3. 구동기능 동작신뢰성 시험 • 3.2 시험용 카펫 • 3.2.1 카펫 규격 • Wilton Carpet은 다음의 사양을 갖는다. • (1) 무 게：2.9 kg/m^2 • (2) 색 상：어두운 단색 • (3) 뒷 표면：면, 울과라피야 섬유로 꽉 참. • (4) 보풀 재료：100 % 천연 울 • (5) 보풀 무게：1.0∼1.1 kg/m2 • (6) 보풀 높이：7∼7.5 mm • (7) 보풀 밀도：0.140∼0.145 g/cm3 • (8) 길이당 타래：37개/10 cm • (9)폭당 타래：45개/10 cm

9. 3. 구동기능 동작신뢰성 시험 • 3.2 시험용 카펫 • 3.2.2 카펫의 전처리 • 새 카펫은 보풀을 가지고 있으므로 측정 전에 보풀을 제거하여야 한다. 먼지 제거 성능이 좋고 깨끗한 먼지 집진부를 가진 고성능 진공 청소기를 사용하여 수집된 먼지의 양이 0.1 g/m^2보다 적으면 보풀이 없는 것으로 간주된다. • 카펫에서의 먼지 제거 시험은 습도에 따른 영향이 매우 크므로 시험 시작 전에 표준 환경 조건에서 카펫을 24시간 보관하여야 한다. • 3.2.3 카펫의 교체 • 먼지 제거 성능 측정을 위한 시험 카펫의 상태는 사용 시간과 사용 정도에 따라 변화하므로, 일정간격을 두고 참조 청소 시스템(reference cleaner -system: 예를 들어 기준 청소기)을 사용하여 기준 카펫의 측정과 비교하여 일정한 상태를 유지하여야 한다.

10. 3. 구동기능 동작신뢰성 시험 • 3.3 Fiber 배치 • 파이버의 배치를 위해 아래 그림2와 같은 스텐실을 사용한다. • 스텐실의 두께는 3 mm이고, 38개의 직경 30mm 구멍을 갖는다. • 구멍에는 거친 부분(burr)이 없도록 잘 가공되어야 한다. • 이 스텐실은 위 그림에 보인 Fiber Spread Area에 Fiber를 일관되게 배치하는데 사용한다.

11. 3. 구동기능 동작신뢰성 시험 • 3.3 Fiber 배치 • 파이버의 배치를 위해 아래 그림2와 같은 스텐실을 사용한다. • 스텐실을 위 그림의 Fiber Spread Area에 맞춰 내려놓은 후, 총 1500mg +/- 5mg 의 fiber를 38개 구멍에 대략 같은 분량만큼씩 나누어 분산 배치한다. 분산배치 시 fiber를 살며시 손가락으로 눌러서 구멍 중심에 밀어 넣는다. • fiber를 시험장 바닥에 배치한 후 스텐실을 제거한다. 이 때 카펫 위에 설치된 fiber가 스텐실과 함께 이동하거나 변위 되지 않도록 주의를 기울인다.

12. 3. 구동기능 동작신뢰성 시험 • 3.4 시험 Fiber • 시험에는 다음과 같은 규격의 레이온 fiber(rayon tow)와 강화면(mercerized cotton)을 사용한다. • (가) Fiber Type 1 : • natural carded viscose flock, 1.5 denier, dry cut to 100 mm, no finish • (나) Fiber Type 2 : • natural carded viscose flock, 1.5 denier, dry cut to 300 mm, no finish • (다) Fiber Type 3 : • mercerized cotton, thread 16 TEX (size 50) • (라) Fiber Type 4 : • mercerized cotton, thread 16 TEX (size 200)

13. 3. 구동기능 동작신뢰성 시험 3.4 시험 Fiber

14. 3. 구동기능 동작신뢰성 시험 • 3.5 시험방법 • 3.5.1 시험 준비

15. 3. 구동기능 동작신뢰성 시험 • 3.5 시험방법 • 3.5.1 시험 준비 • 시험 시 청소 로봇에 부착하는 부품 이외의 부가장비는 시험장 내에 설치할 수 없다. • 로봇을 처음에 구동하기 위해서 도킹스테이션 또는 부가적 장비가 필요한 경우, 도킹스테이션 또는 필요 장비를 시험장 내에 설치할 수 있다. 로봇이 구동된 후 로봇의 구동을 위해 더 이상 도킹 스테이션 또는 부가 장비가 필요치 않을 경우 바로 제거한다. • 시험에 사용되는 청소로봇의 작동모드는 제조사에서 추천하는 모드를 사용한다. • 시험장에 fiber를 배치하기 전에 청소로봇을 그림의 시작점(Starting Position)에 위치한 후 시작한다. • 시작 후 20분 후 청소로봇을 정지한다. • 20분 동안 시험 중 VTS(Vision Tracking System)를 이용하여 청소로봇의 속도를 측정하여, 평균이동 속도를구한다.

16. 3. 구동기능 동작신뢰성 시험 • 3.5 시험방법 • 3.5.2 시험 절차 • (가) 시험싸이클 • Fiber Spread Area에 3.3에 따라 fiber를 배치한다. • 청소로봇을 완전히 충전한 후 시작점에 청소로봇을 위치한 후 로봇의 청소작업을 시작한다. -> 시작 후 20분 후 청소로봇을 정지한다. • -> 시험 중 VTS(Vision Tracking System)를 이용하여 측정된 청소로봇의 이동 • 위치 데이터로부터, 평균이동속도를 측정한다. • (나) 시험 싸이클5회 시행 • 위 (가)의 시험싸이클을5회 반복한다. • 매 싸이클 시행 전에 3.3에 따라 카펫 위에 시험 fiber를 배치한다. 싸이클과싸이클 사이에는 청소로봇에 어떤 처치도 하지 않은 채 그대로 유지될 수 있도록 조심해서 다룬다. • 5회 반복 때 마다 청소로봇의 평균이동속도를 측정하여 기록한다.

17. 3. 구동기능 동작신뢰성 시험 • 3.5 시험방법 • 3.5.3 구동 동작성 저하 지수 (mobility degradation index) • 구동 동작성 저하 지수는 Fiber의 엉김 등으로 인해 청소로봇 구동부의 동작을 저해하는 정도를 표시하는 값으로 최초 평균이동 속도와 5회 시험 싸이클이끝난 후의 평균이동 속도의 비로 표시한다. • 구동 동작성 저하 지수 = •         • 3.5.4 구동 동작 신뢰성 지수 (mobility reliablity index) • 구동 동작성 신뢰성 지수는 위 시험을 반복하여 구동 동작성 저하 지수가 70%에 도달할 때 까지의 총 시험 싸이클수로 정의한다.

18. 3. 구동기능 동작신뢰성 시험 • 3.5 시험방법 • 3.5.5 평균 속도 계산 방법 • 시험 중 청소로봇의 속도는 시험장 위에 설치된 VTS(Vision Tracking System)을 이용하여 수행한다. VTS의 해상도는 최소 5mm 이상이어야 한다. • 시험이 종료된 후 VTS 장비는, 시험 기간 중 청소로봇의 이동 위치에 대한 정보를 최대 500ms 간격으로 제공하여야 한다. 청소로봇의 평균 이동 속도는 이 정보를 이용하여 계산한다.

19. 3. 구동기능 동작신뢰성 시험 • 3.5 시험방법 • 3.5.5 평균 속도 계산 방법 • 연속된 두 측정위치에 대한 청소로봇의 위치데이터 (x, y, θ)와 ()로부터 두 위치 사이의 로봇의 병진이동속도는 다음식에 의해 구해진다.

20. 3. 구동기능 동작신뢰성 시험 • 3.5 시험방법 • 3.5.5 평균 속도 계산 방법 • 두 연속된 측정 시간 동안 청소로봇이 움직인 거리 d 가 일정한 값 보다 작다면, 청소로봇은 이때 제자리에서 회전하거나 정지된 상태라고 정의한다. • 즉 연속된 측정위치 들의 정보가 아래 조건을 만족한다면 로봇의 평균속도를 구하는 계산에서 제외한다: • 이러한 정지 또는 회전 샘플을 제외한 나머지 측정데이터로부터 청소로봇의 평균(병진)이동 속도는 아래와 같이 구해진다.

21. 4. 조명에 따른 낙하방지 기능 동작 신뢰성 시험 • 4.1 시험장 • 시험장은 아래 그림 5와 그림 6과 같이 구성한다. • 시험장 내에 설치되는 테이블과 시험장 바닥(Floor), 시험장 벽은 모두 18% 회색으로 0-10%의 반사율을 갖도록 칠한다. • 테이블은 윗면은 미처리된 송판 또는 유사한 재질로 이루어진 평편한 면이 되도록 하며, 그 위에 색상을 입히도록 한다. 테이블은 시험장 바닥에 고정한다. • 벽은 최소 높이 1m 가 되도록 한다.

22. 4. 조명에 따른 낙하방지 기능 동작 신뢰성 시험 4.1 시험장

23. 4. 조명에 따른 낙하방지 기능 동작 신뢰성 시험 • 4.2 조명 조건 • 시험장 조명은 형광등 또는 백열등을 사용한다. 시험장 조명은 아래의 경우를 구현한다. • 4.2.1 균일 조명 조건 • 시험 중 아래의 조명 조건이 일정하게 유지되도록 한다. • 조명조건 1: 2 lux +/- 10% 유지 • 조명조건 2: 400 lux +/- 10% 유지 • 조명조건 3: 1,000 lux +/- 10% 유지 • 조명조건 4: 10,000 lux +/- 10% 유지 • 조명조건 5: 30,000 lux +/- 10% 유지 • 위 조명조건은 시험장 내 테이블 위, 바닥(floor, 테이블 바로 아래 영역은 제외) 모든 위치에서 만족하여야 한다. • * [참고] 일반적으로 30,000 lux 는 바로 비치는 햇빛, 10,000lux 는 낮의 밝기(직사광선 없음), • 1,000lux는 일반적인 인공조명 상황의 값이라고 알려져 있다.

24. 4. 조명에 따른 낙하방지 기능 동작 신뢰성 시험 • 4.2 조명 조건 • 4.2.2 유동 조명 조건 • 시험 중 조명 조건이 시간에 따라 변화하도록 한다. • 조명조건 6 : (30,000)sin(wt) lux +/- 10% [w: p/30, t: 시간 (분)] • 위 조명조건은 시험장 내 테이블 위, 바닥(floor, 테이블 바로 아래 영역은 제외) 모든 위치에서 만족하여야 한다. • 4.2.3 대비 조명 조건 • 시험 중 시험장 내의 영역을 둘로 나누어 아래 조명 조건이 유지되도록 한다. • 조명조건 7 : (영역 1: Area 1) 10000 lux +/- 10% 유지 • (영역 2: Area 2) 400 lux +/- 10% 유지 • 경계선 좌우 50mm 영역 내에서는 오차율을 20%로 증가하여 허용한다. • * [참고] 두 영역의 경계 부분에서는 급격한 조명조건 변화를 유지하기 힘든 점을 감안하여 경계영 • 역에서의 조명 오차 허용치를 확대함.

25. 4. 조명에 따른 낙하방지 기능 동작 신뢰성 시험 • 4.2 조명 조건 • 위 조명조건은 시험장 내 테이블 위, 바닥(floor, 테이블 바로 아래 영역은 제외) 모든 위치에서 만족하여야 한다.

26. 4. 조명에 따른 낙하방지 기능 동작 신뢰성 시험 • 4.3 시험방법 • 완전히 충전된 청소로봇을 시험장 테이블 위 지정된 위치에 놓는다. • 청소로봇은 자율청소 모드로 30 분 동안 운행되도록 한다. 구동 후 30분이 지난 후 청소로봇을 정지시킨다. • 청소로봇의 운전모드는 시험장 조건에 맞춰 청소로봇 제작자가 추천하는 모드를 선택한다. • 청소로봇이 시작 후 30분이 지나기 전에 시험장 테이블에서 떨어지면, 청소로봇을 멈추고, 시험도 멈춘다. • 7.2의 7가지 조명 조건에 따른 시험을 각 5회씩 반복한다. • 시험 중 청소로봇이 시험장 테이블로부터 낙하되었는지 여부를 기록한다.

27. 감사합니다