【论文】扫地机器人测评试验研究（上）
性能对比试验及分析
本文通过挑选10款电商热销的扫地机器人进行横向对比试验，品牌有爱拓、福玛特、国王、海尔、科沃斯、美的、俐拓、浦桑尼克、松下、iRobot，价格区间从699元到3999元不等，从功能性和智能性两方面来开展性能对比试验分析。其中功能性涉及移动机构和吸尘系统，体现清扫与吸尘的结果，主要从产品的清洁能力、清扫模式、集尘盒容量及噪声等方面进行对比试验研究；智能性涉及扫地机器人的感知系统和控制系统，即体现清扫与吸尘的过程，主要从充放电、避障能力、防跌落等方面进行对比试验研究。扫地机价格构成图如图2所示。
图2扫地机价格构成图
2.1功能性对比试验
2.1.1清洁能力
扫地机器人最重要的功能就是清洁能力，这是它的本职工作，也是第一要务。一般来讲，与清洁能力相关的因素主要有电池容量、吸尘口吸力大小、滚刷转速、边角刷数量等。较大的电池容量能有效保证扫地的持续性；吸尘口由软胶制成，保证清洁时能与地面紧密贴合形成真空区，让吸力瞬间提升，能轻松吸进灰尘；高速运转的双滚刷能够真正“快准狠”地吸入大小不一的灰尘；边角刷数量多有利于驱赶周围灰尘有效吸入吸尘盒。
本文通过碎纸与黄豆的吸入量来研究扫地机器人的清洁能力，具体做法如下：清洁能力1，将碎纸机打碎的碎纸50g均匀铺撒在1.2×1.2硬地板平面内（如图3所示），统一开启自动清洁功能，记录下清扫干净所需的总时间（s），计算出清扫效率1。
图3碎纸试验
清洁能力2，统一将1kg标准大豆均匀铺撒在1.2×1.2硬地板平面内（如图4所示），统一开启自动清洁功能，统一运行60s，称量吸尘盒内被吸入的黄豆重量，计算出清扫效率2，测试结果如表1所示。
图4黄豆试验
从表1可以看出，在清扫碎纸的试验中，清扫效率最大值能达到30g/min，最小值只有2.4g/min。从测试过程发现，结果差距大的主要原因在于扫地机器人的吸力大小和电机运转速度，即跑得快就清扫得快，而且集尘盒容量大，有利于快速吸入碎纸。本次试验中还出现扫地机器人因没有垃圾满盒的提示，一直处于自动清扫模式下胡乱走动，5min后竟然没有吸入任何碎纸，结果发现碎纸被滚轮挡住，机器视为障碍物自动停止。在黄豆的吸入试验中，为防止满盒太快，只是让机器运行1min，清扫效率最大值0.246g/min，最小值0.01g/min，差距也不小，数值低的原因是吸力不够，很难吸入黄豆，其他不能提高清扫效率的原因主要是轮子结构容易导致黄豆卡住，即使在碎纸清扫效率最大的样品KY-86也存在扫地机器人自身的问题。通过以上两项试验可以看出，同一款扫地机器人在对待不同吸入物时各有自身的优势，但是吸力大、集尘盒大及本身移动机构做得好的优势明显。
2.1.2集尘盒
用户在购买扫地机器人的时候，大多数人都关心扫不扫得干净，可是很多人忽略了集尘盒的设计。由于扫地机器人的集尘盒是唯一需要手动清洁的部分，所以如果集尘盒设计得不够好，用户在使用过程中会遇到诸多不便。
集尘盒透明设计可以方便用户在不用打开集尘盒的情况下，就知道内部垃圾的容量情况，如果垃圾较多，可以及时清理。如果集尘盒设计成不透明的，用户每次需要将集尘盒打开，才能知道垃圾容量情况，这在无形中就增加了一个步骤，一次两次用户可能觉得无所谓，可是时间一长用户必然觉得麻烦。
集尘盒的初级滤网非常有必要，集尘盒设有初级滤网，在扫地机吸尘的过程中，如果家里毛发较多，毛发会在风机强大的吸力下粘附在初级滤网上。在清理时，只需要将初级滤网用水冲洗即可，一步到位即可清洗所有“小毛毛”。
大容量集尘盒的好处在于，用户每天使用扫地机器人打扫卫生，但是清洁集尘盒只需要一星期一次即可。集尘盒容量过小会增加清洁集尘盒的频率，长此以往，用户也会觉得用扫地机器人未必省事，清理集尘盒就添了大麻烦。
显然，具有易拆卸的、大容量的、透明的集尘盒的扫地机将更受用户青睐。
2.1.3清扫模式
扫地机器人扫地模式主要有如下四种模式：（1）自动清扫模式，也叫随机清洁模式，机器会根据不同的环境进行随机的自动清扫工作；（2）定点清扫模式，也叫重灾区模式，特殊的地点如灰尘较多的地区会自动切换模式，进行旋转式清扫，可以让清洁度取得更好的效果；（3）沿边清扫模式，机器人会自动随着墙壁的边缘进行清扫；（4）预约清扫模式，即机器人从设定的位置进行清扫。同时具备以上四种清扫模式的扫地机才是更好的扫地机。
2.1.4噪声
扫地机器人工作的时候，发出声音的主要是马达以及转动清扫设备，如边角刷、滚轮等行走时的声音。先进的扫地机会采用涡流降噪技术，这种技术通过改进风道、增加涡轮，致使电机的功率变相增大，以此来达到降低噪音的效果。
根据GB22337-2008《社会生活环境噪声排放标准》[4]：居住区白天和夜间的噪声最低值分别为55dB（A）和45dB（A），长期生活在高噪声的环境下会对人的身心健康造成影响。本次通过GB/T4214.1-2017[4]中的半球法进行噪声的测试。
2.1.5评测结果与分析
本次针对扫地机器人功能性项目评测结果如表2所示。
从表2可以看出，在集尘盒方面，最大明示值最大为700mL，最小值仅为150mL，结合表1可以看出，集尘盒容量较大的扫地机器人在比较细小轻薄的垃圾吸入时，效率值普遍偏高，考虑到垃圾的倒出难易程度，本文以垃圾完全倒出需要的步数来考察，即步数为1时，拿掉集尘盒就可以将垃圾倒出；步数为4时，说明需要逐步揭开各过滤网及护罩等保护装置才能完全倒出垃圾。可想而知，步数用的越多表示垃圾倒出难度越大，本次试验仅有2款扫地机可以一步到位倒出垃圾，研究表明，集尘盒容积大且容易倒出垃圾的扫地机器人更受欢迎。
在清扫模式方面，10款扫地机器人中，同时具备四大清扫模式的共有5款，其余5款或多或少会缺少某一种或两种清扫模式，但是自动清扫功能也成为扫地机器人必备的功能，不同款式的扫地机器人主要在此基本功能上增加局部、沿边及预约功能。研究发现，不同品牌的扫地机器人在清扫模式上的设置都不尽相同，有的具备基本的四个功能或更少满足清扫要求，有的在四大模式上还增加定时及其他不规则路线的清扫模式等。然而事实表明，多余的清扫模式反而太过于花哨，不利于消费者的正确使用，因此扫地机器人的清扫模式具备基本的功能且使用简便即可。
在噪声方面，实际测试了包括擦地机在内的10款扫地机器人，并集合制造商明示的噪声数值。研究发现，仅有4款扫地机器人经得起测试验证，即实测值与标称值基本接近，剩下的6款噪声实测值均高于标称值，说明制造商过大宣传自身产品噪声数值，即本身做不到这么低的噪声值却向消费者宣称可以做到，部分产品噪声数值明显高于标准规定的55dB（A）。
（未完待续）
本文作者
上海市质量监督检验技术研究院田波何曙
中国质量认证中心王伟伟
参考文献
[4]GB/T4214.1-2017,声学家用电器及类似用途器具噪声测试方法第1部分通用要求[S].
来源：《轻工标准与质量》2020年第五期返回搜狐，查看更多
测试用例
测试用例--等价类划分、边界值法
一、测试用例/案例（testcase/testinstance）1、定义：是在测试执行之前，由测试人员编写的指导测试过程的重要文档，主要包括：用例编号、测试目的、测试步骤（用例描述），预期结果2、介绍编写测试用例的7种方法：1）等价类划分法（*****）2）边界值法（*****）3）因果图法4）判定表法5）正交排列法6）测试大纲法7）场景法（*****）至少要掌握每种方法的适用场合（用在哪）和使用步骤（怎么用）编写测试用例可以参考什么？（1）需求文档（2）被测系统（已开发出来的被测系统）一边对照程序，一边编写用例。很多企业都是这样测试，如果只对照需求文档可能只能完成测试设计的30-40%。（3）开发（设计）文档(有可能拿不到，比如测试和开发不是同一家公司，就不一定提供设计文档)（4）与开发、产品、客户等进行沟通
二、等价类划分法1、应用场合有数据输入的地方，可以使用等价类划分法。从大量数据中挑选少量代表数据进行测试2、测试思想穷举测试：把所有可能的数据全部测试一遍叫穷举测试。穷举测试是最全面的测试，但是在实际工作中不能采用，因为测试效率太低（数据量巨大，根本测不过来）理想的测试思想：使用最少的测试数据，达到最好的测试质量（最高性价比）因为毕竟没有做穷举测试，所以会有遗漏缺陷的风险，如果时间允许，尽可能的做补充测试（不用纠结，觉得有风险的有问题的补充测就好）等价类划分法的测试思想：从大量数据里划分范围（每个范围内的数据测试效果是等价的所以每个范围是一个等价类），然后从每个范围中挑选代表数据，这些代表数据能反应这个范围内数据的测试结果。基本概念有效等价类：对程序来说，有意义的、合理的输入数据集合—用来测试功能是否正确实现无效等价类：对程序来说，无意义的、不合理的输入数据集合—用来测试程序是否有强大的异常处理能力（健壮性）
三、等价类划分法的实现步骤：案例被测程序：加法器被测对象：第一个数文本框第二个数文本框适合初学者的测试思路：先测第一个数,此时第二个数填写正确数据配合第一个数测试完成后，测第二个数，此时第一个数填写正确数据配合步骤1：分析需求，根据需求划分等价类（初步划分，后续再细化）需求：要求-99—99之间的整数，不能为空（必填）有效等价类：-99—99之间的整数无效等价类：99的整数非整数（需要细化）为空（不填）步骤2：细化等价类细化等价类依据的不再是字面上的需求而是根据数据在内存或数据库中存储的类型。1)有效等价类：-99—99之间的整数整数的存储在计算机底层中会使用不同的算法：正整数和负整数算法不同，所以测试时正整数和负整数应该分开来测。（一般对有效等价类数据应用，无效等价类数据一般不需要正、负分别测）所以将有效等价类细分为：-99--（-1）负整数0—99正整数2）无效等价类：非整数非整数：小数、字符（汉字、字母、特殊字符）最终细分成：小数、字母、汉字、特殊字符将等价类划分结果填入《等价类表》
步骤3：编写测试用例从每个等价类范围中挑选至少一个代表数据进行测试测试用例最简单的标准：让其他测试人员按照你写的测试步骤执行，如果能够执行出来才可以。测试用例是要评审的：互评互审，测试组开评审会、有用户参加的评审会
案例中的问题：1、在测试有效等价类时，当测试对象为多个控件时，会出现测试用例冗余（重复）的问题--优化用例可以解决2、当测试无效等价类时，没有考虑多个控件都为无效的情况--强化用例解决
四、边界值法说明：因为开发中数据范围的边界是最容易产生bug的地方，所以为了保证测试质量，就需要重点测试边界，就有了边界值这样的测试方法1、应用场合：有数据输入的地方，一般可以使用边界值法。边界值法往往跟等价类划分法一起使用，从而形成一套较为完善的测试方案。个别情况下，等价类和边界值也不需要一起用。例如：性别—有效等价类：男、女无效等价类：男、女以外的其他字符此时就不需要使用边界值法2、如何使用？边界值点：有效等价类和无效等价类之间的分界点。（最大值、最小值）次边界值点：边界值左右两边相邻的点是次边界值点。（4个次边界）有效最小次边界无效最小次边界有效最大次边界无效最大次边界
常见问题边界值法应用时，如果测试时间紧张，应该优先测试哪些点？优先测试最大值和最小值需求文档中是否边界值都是需求明确的？有时候需求文档中并没有对所有边界都能明确说明，可能会在后期逐步明确针对边界值法的解释说明：边界值数据本质上是属于某个等价类的范围，测试时确实是一种冗余（重复），但是为了更好的测试质量（边界值特别容易出bug），边界值必须要单独测,适当必要的冗余是可以接受的。（边界值法是等价类划分法的重要补充，配合使用测试质量才能得到保证）
练习：年龄：18-60岁之间的整数，分析边界值工资：1000.00—30000.00，小数点后最多两位，分析边界值小数的边界值法测试时要考虑两个部分：1）小数的数据范围的边界值要分析2）小数的位数的边界值也要分析例如当前案例：除了1000-30000的边界值要分析外，小数位数最多两位：那么：小数点后2位（最大值）小数点后1位（有效最大次边界值）小数点后3位（无效最大次边界值）
五、等价类划分法+边界值法的综合使用案例:信息注册步骤1：分析需求，分别将姓名和年龄控件的等价类和边界值进行分析，填入《数据分析表》
步骤2：根据数据分析结果，形成测试方案，编写测试用例。
1、有效数据（有效等价类+有效边界值）问题产生：如果单个控件的有效数据单独测试，会产生用例冗余（重复）的问题如何解决—优化用例就是一条用例中尽可能多的将多个控件的1个有效数据组合起来测试（简单来说：就是多个控件的有效数据组合起来测）效果：用例数减少，测试质量不变，测试效率提高2、无效数据（无效等价类+无效边界）首先：要每个控件的无效数据单独测试(1条用例只测1个控件的1个无效数据)，不能开始就无效数据组合，为了避免“屏蔽现象”“屏蔽现象”—前面控件的错误提示出现后，后面控件的错误提示就不弹出了最后：适当的做强化测试1）多个控件的无效数据组合测试（就是多个控件都是错误数据的情况，例如：姓名，年龄都为空）2）1个控件将多个无效数据组合起来测试（例如：年龄既超范围又是小数又有汉字又有符号，95.5(岁)）无效数据的组合强化测试，适当去做即可（可以根据时间调整），不需要所有无效数据组合都测。常常测试：1）经常使用的组合(例如：都为空)2）在使用中容易出错的组合（例如：54.5岁）小数类型，等价类+边界值测试时的注意事项：有效等价类：除了有效的小数外，有效的整数也需要测（小数中默认包含了整数，除非需求中明确的说：小数中不包含整数）无效等价类：A)小数类型—非小数（非数）：字母、汉字、特殊字符B)小数位数—超出小数的有效位数（例如：最多两位，那么>2位就是无效等价类）3）边界值A）小数的次边界与边界之间的相差单位是与精确度相关的，例如：精确到小数点后2位，那么相差单位就是0.01例如：最小值是：1.00那么次边界就是0.99和1.01B）要考虑小数位数的边界问题。例如：小数位数最大值：小数点后2位那么次边界是：小数点后1位和小数点后3位
案例:填写身份证号需求：18位的身份证号（字符串string），前17位就是数字，最后1位数字和X(看需求)，必填有效：18位的身份证，每位都是数字（0-9）18位的身份证，前17位都是数字（0-9），最后一位X(x是否有效看需求)无效：>18位