应用于机器人中的电池断电控制方法与流程

1.本发明属于机器人技术领域，尤其涉及应用于机器人中的电池断电控制方法。


背景技术：

2.随着人工智能和机器人技术的进步，机器人功能越来越全面，能力也越来越强大，能有效地帮助人们提高工作的效率，得到了广泛的应用。目前机器人主要还是面向各个领域，提供特定功能的机械装置，例如：家庭机器人、工业机器人、娱乐机器人等，它是由多个电机(含工作电机和移动/转向电机)和舵机(含工作舵机和移动/转向舵机)组成多个关节的机器装置，可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序逻辑进行运行。
3.在机器人工作过程中，除工作电机和工作舵机需要进行吊装负重的工作外，其余电机和舵机则是为了提供给机器人的转向和移动，则在机器人转向和移动的过程中一旦出现有力矩阻碍(例如有异物进入关节中)，则会造成机器人的转动和移动的卡顿，严重情况下将导致电机和舵机烧坏或机械臂的折断，因此急需机器人紧急停止的方法，能在机器人的转动和移动出现卡顿时，及时控制机器人停止运行。
4.目前机器人紧急停止的方法，还是靠人力，工作人员发现机器人的转动和移动出现卡顿时，则立即通过断电的方式让机器人停止运行。此方法非常考验工作人员经验，需要有经验丰富的人及时的发现卡顿的情况，一旦未能及时发现卡顿情况，将会出现较大的经济损失，甚至出现工作人员人身伤害等事故；同时工作人员也需要实时的观察机器人运行的情况，非常的耗时耗力。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明实施例提供应用于机器人中的电池断电控制方法，用于解决现有机器人紧急停止的方法，不能智能、及时发现机器人卡顿情况，导致机器人进一步损坏的问题。本发明能够智能地在工作电机/舵机存在故障危险时，对机器人中的电池进行断电控制，从而防止机器人受损并及时止损。
6.本发明实施例提供应用于机器人中的电池断电控制方法，包括：
7.检测机器人的工作电机/舵机是否存在故障危险；
8.若机器人的工作电机/舵机存在故障危险，对所述机器人中的电池进行断电控制。
9.在一可选实施例中，所述检测机器人的工作电机/舵机是否存在故障危险，包括：
10.检测当前开启的第一类电机/舵机是否存在故障危险；所述第一类电机/舵机为用于控制所述机器人转向或移动的电机/舵机；
11.若当前开启的第一类电机/舵机存在故障危险，则直接确定所述机器人的工作电机/舵机存在故障危险。
12.在一可选实施例中，所述检测机器人的工作电机/舵机是否存在故障危险，还包括：
13.若当前开启的第一类电机/舵机不存在故障危险，则按预定采样周期至少采集一
个采样周期内所述机器人通过第二类电机/舵机进行吊装负重工作时的吊装参数；所述第二类电机/舵机为用于实现所述机器人吊装负重的电机/舵机；
14.根据所述吊装参数，确定所述机器人的工作电机/舵机是否存在故障危险。
15.在一可选实施例中，所述检测当前开启的第一类电机/舵机是否存在故障危险，包括：
16.获取当前时刻对所述机器人的输入功率以及所述机器人的每个第一类电机/舵机的开启状态；
17.根据当前时刻对所述机器人的输入功率以及所述机器人的每个第一类电机/舵机的开启状态，基于第一公式计算当前时刻开启的第一类电机/舵机的故障输出值；
18.判断所述当前时刻开启的第一类电机/舵机的故障输出值是否等于1；
19.若当前时刻开启的第一类电机/舵机的故障输出值等于1，则确定当前开启的第一类电机/舵机存在故障危险，否则，确定当前开启的第一类电机/舵机不存在故障危险；
20.其中，所述第一公式为：
[0021][0022]
其中，t表示当前时刻；c(t)为当前时刻开启的第一类电机/舵机的故障输出值；p(t)表示当前时刻对所述机器人的输入功率；d(i_t)表示当前时刻所述机器人的第i个第一类电机/舵机的开启状态标识值，当第i个第一类电机/舵机在当前时刻处于开启状态时对应d(i_t)取值为第一预设值，当第i个第一类电机/舵机在当前时刻处于关闭状态时对应d(i_t)取值为第二预设值；p0(i)表示所述第i个第一类电机/舵机的标称工作功率；i＝1,2,
…
,n；n表示机器人的第一类电机/舵机的总数。
[0023]
在一可选实施例中，所述第一预设值为1，第二预设值为0。
[0024]
在一可选实施例中，所述方法还包括：记录开启所述机器人的每个第二类电机/舵机时对机器人的输入功率变化值；
[0025]
所述吊装参数包括：每个开启的第二类电机/舵机的转速、带动的转轴半径、通过转轴施加在负重物品上的力的方向与竖直方向的夹角以及所述负重物品的质量和上升速度；
[0026]
所述根据所述吊装参数，确定所述机器人的工作电机/舵机是否存在故障危险，包括：
[0027]
根据开启所述机器人的每个第二类电机/舵机时对机器人的输入功率变化值以及每个开启的第二类电机/舵机的转速、带动的转轴半径、通过转轴施加在负重物品上的力的方向与竖直方向的夹角，基于第二公式计算所述机器人的吊装驱动力；
[0028]
根据所述负重物品的质量、上升速度和所述机器人的吊装驱动力，基于第三公式计算故障危险标识值；
[0029]
判断当前计算出的故障危险标识值是否等于1，若是，则确定所述机器人的工作电机/舵机存在故障危险，否则，确定所述机器人的工作电机/舵机不存在故障危险；
[0030]
其中，所述第二公式为：
[0031][0032]
所述第一公式中，f表示所述机器人的吊装驱动力；δp(a)表示开启所述机器人的第a个第二类电机/舵机时对机器人的输入功率变化值；n(a)表示开启的机器人的第a个第二类电机/舵机的转速；r(a)表示开启的机器人的第a个第二类电机/舵机带动的转轴半径；θ(a)表示开启的机器人的第a个第二类电机/舵机通过转轴施加在负重物品上的力的方向与竖直方向的夹角；a表示开启的机器人的第二类电机/舵机的总数；
[0033]
所述第三公式为：
[0034][0035]
q(t1)表示当前采样周期结束的t1时刻的故障危险标识值；m表示所述当前采样周期内机器人的负重物品的质量；v(t1)表示t1时刻所述负重物品的上升速度；v(t
1-t)表示t
1-t时刻所述负重物品的上升速度；t表示所述预定采样周期；δ[]表示非零检验函数，当括号内的数值不为0时函数值为1，反之为0。
[0036]
在一可选实施例中，所述若机器人的工作电机/舵机存在故障危险，对所述机器人中的电池进行断电控制，包括：
[0037]
若机器人的工作电机/舵机存在故障危险，则降低对所述机器人的输入功率，并控制所述机器人的工作电机/舵机停止第一工作指令；所述第一工作指令为检测出所述机器人的工作电机/舵机存在故障危险时所述机器人正在执行的工作指令；
[0038]
当预定时长届满时，控制所述机器人中的电池进行断电。
[0039]
本发明提供的应用于机器人中的电池断电控制方法，检测机器人的工作电机/舵机是否存在故障危险，并在机器人的工作电机/舵机存在故障危险，对所述机器人中的电池进行断电控制。本发明能够智能地在工作电机/舵机存在故障危险时，对机器人中的电池进行断电控制，从而防止机器人受损并及时止损。
附图说明
[0040]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0041]
图1为本发明实施例提供的应用于机器人中的电池断电控制方法实施例一流程图；
[0042]
图2为本发明实施例提供的应用于机器人中的电池断电控制方法实施例二流程图；
[0043]
图3为s201的一种实施方法流程图；
[0044]
图4为s204的一种实施方法流程图。
具体实施方式
[0045]
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
[0046]
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0047]
图1为本发明实施例提供的应用于机器人中的电池断电控制方法实施例一流程图。参见图1，该方法包括如下步骤s101-s102：
[0048]
s101：检测机器人的工作电机/舵机是否存在故障危险，是则执行s102。
[0049]
本实施例中，机器人上的电机/舵机主要包括两类：第一类电机/舵机为用于控制所述机器人转向或移动的电机/舵机，如转向和移动电机、转向和移动舵机；第二类电机/舵机为用于实现所述机器人吊装负重的电机/舵机。此处所述工作电机/舵机包括当前机器人中处于开启工作状态的第一类和第二类电机/舵机。本发明为了减少故障对电机/舵机影响，防止机器人进一步被损坏，则可以检测机器人的工作电机/舵机是否存在故障危险，便于后续对故障机器人进行断电处理，有效地减少经济损失，避免人身安全事件的发生。
[0050]
s102：对所述机器人中的电池进行断电控制。
[0051]
本实施例中，机器人存在故障时，采用断电的方式进行处理，让机器人尽快的停止，将有效地防止机器人进一步的被损坏。
[0052]
本发明实施例提供的应用于机器人中的电池断电控制方法，检测机器人当前开启的工作电机/舵机是否存在故障危险，并在机器人的工作电机/舵机存在故障危险，对所述机器人中的电池进行断电控制。本发明能够智能地在工作电机/舵机存在故障危险时，对机器人中的电池进行断电控制，从而防止机器人受损并及时止损。
[0053]
图2为本发明实施例提供的应用于机器人中的电池断电控制方法实施例二流程图。参见图2，该方法包括如下步骤s201-s205：
[0054]
s201：检测当前开启的第一类电机/舵机是否存在故障危险；是则执行s202，否则执行s203。
[0055]
其中，所述第一类电机/舵机为用于控制所述机器人转向或移动的电机/舵机。
[0056]
本实施例中，由于机器人的工作状态为先启动控制转向或移动的电机或舵机，然后在开启工作电机和工作舵机进行吊装负重，因此在机器人工作过程中，应先检测当前开启的转向或移动的电机/舵机是否存在故障危险，发现这些电机一旦出现有力矩阻碍则会造成机器人的转动和移动的卡顿，严重情况下会将电机和舵机烧坏或机械臂的折断，则为了避免所述阻碍情况对机器人造成危害，则可以采取断电处理。实现了能及时的发现机器人的故障危险，并及时的采用应急措施，从而有效地避免机器人二次损坏。
[0057]
s202：确定所述机器人的工作电机/舵机存在故障危险，并执行s205。
[0058]
s203：按预定采样周期至少采集一个采样周期内所述机器人通过第二类电机/舵机进行吊装负重工作时的吊装参数。
[0059]
所述第二类电机/舵机为用于实现所述机器人吊装负重的电机/舵机。
[0060]
本实施例中，采集第二类电机/舵机进行吊装负重工作时的吊装参数同时，还需要记录开启所述机器人的每个第二类电机/舵机时对机器人的输入功率变化值，便于后续根据这些输入功率变化值，判断吊装负重的工作电机/舵机是否存在故障风险。
[0061]
s204：根据所述吊装参数，确定所述机器人的工作电机/舵机是否存在故障危险，是则执行步骤s205。
[0062]
s205：对所述机器人中的电池进行断电控制。
[0063]
作为一可选实施例，本步骤s205可以包括：
[0064]
s2051：降低对所述机器人的输入功率，并控制所述机器人的工作电机/舵机停止第一工作指令；
[0065]
其中，所述第一工作指令为检测出所述机器人的工作电机/舵机存在故障危险时所述机器人正在执行的工作指令。
[0066]
本实施例中，为了防止突然的断电，使得驱动器无法及时对运动中的电机抱闸做出关断指令，从而造成机器人末端发生强烈抖动，继而带来设备碰撞的安全隐患。因此，在进行电池断电之前，首先使得运动中电机进行停止运动操作，待电机停止后，再进行断电，从而有效地避免了设备间相互碰撞的事件发生。
[0067]
s2052：当预定时长届满时，控制所述机器人中的电池进行断电。
[0068]
本实施例中，所设置的预定时长可以根据机器人响应停止运行指令的时间间隔而定，具体时间为机器人电机/舵机停止运行时间-机器人向电机/舵机发出停止运行指令的时间，如50ms，保证了所有电机/舵机都能正常的停止，并能避免发生设备间因抖动而相互碰撞的事件。
[0069]
作为一可选实施例，如图3所示，步骤s201，可以包括s301-s305：
[0070]
s301：获取当前时刻对所述机器人的输入功率以及所述机器人的每个第一类电机/舵机的开启状态。
[0071]
本实施例中，机器人工作时，并不会每个转向或移动的电机/舵机都会进行运动，则有些电机/舵机是处于未开启状态，此处只获取开启状态的电机/舵机的标识信息，便于后续开展故障风险判定，从而提高判定的精确度。
[0072]
s302：根据当前时刻对所述机器人的输入功率以及所述机器人的每个第一类电机/舵机的开启状态，基于第一公式计算当前时刻开启的第一类电机/舵机的故障输出值。
[0073]
优选地，所述第一公式为：
[0074][0075]
其中，t表示当前时刻；c(t)为当前时刻开启的第一类电机/舵机的故障输出值；p(t)表示当前时刻对所述机器人的输入功率；d(i_t)表示当前时刻所述机器人的第i个第一类电机/舵机的开启状态标识值，当第i个第一类电机/舵机在当前时刻处于开启状态时对应d(i_t)取值为第一预设值，此处第一预设值为1，，当第i个第一类电机/舵机在当前时刻处于关闭状态时对应d(i_t)取值为第二预设值，此处第二预设值为0；p0(i)表示所述第i个第一类电机/舵机的标称工作功率；i＝1,2,
…
,n；n表示机器人的第一类电机/舵机的总数。
[0076]
本实施例中，机器人出厂前会计算标识出每个控制转向和移动的电机以及舵机的单独工作功率，一旦在机器人工作过程中开启控制转向或移动的电机或舵机时，增加的功率与实际单独工作功率差距较大，即机器人的输入功率大于了开启控制转向或移动的电机或舵机的标称工作功率的总和的1.2倍的话，则认为所述控制转向或移动的电机以及舵机存在故障危险。
[0077]
通过第一公式，实现了根据机器人工作过程中开启控制转向或移动的电机或舵机时的功率变化情况，得到当前开启的控制转向或移动的电机或舵机的故障输出值，进而通
过输入功率判断当前控制转向或移动的电机或舵机是否出现力矩阻碍，从而可以在发现有力矩阻碍时及时进行故障申报，保证了装置的可靠性。
[0078]
s303：判断所述当前时刻开启的第一类电机/舵机的故障输出值是否等于1；是则执行s304，否则执行s305。
[0079]
本实施例中，若c(t)＝1，表示当前时刻开启的控制转向或移动的电机或舵机中存在故障危险；若c(t)＝0，表示当前时刻开启的控制转向或移动的电机或舵机中不存在故障危险。此处判断控制转向或移动的电机或舵机是否存在故障危险的方法具有判断简单、准确的优点。
[0080]
s304：确定当前开启的第一类电机/舵机存在故障危险。
[0081]
s305：确定当前开启的第一类电机/舵机不存在故障危险。
[0082]
作为一可选实施例，所述吊装参数包括：每个开启的第二类电机/舵机的转速、带动的转轴半径、通过转轴施加在负重物品上的力的方向与竖直方向的夹角以及所述负重物品的质量和上升速度。本实施例中，如图4所示，所述步骤s204，可以包括如下步骤s401-s405：
[0083]
s401：根据开启所述机器人的每个第二类电机/舵机时对机器人的输入功率变化值以及每个开启的第二类电机/舵机的转速、带动的转轴半径、通过转轴施加在负重物品上的力的方向与竖直方向的夹角，基于第二公式计算所述机器人的吊装驱动力。
[0084]
优选地，所述第二公式为：
[0085][0086]
所述第二公式中，f表示所述机器人的吊装驱动力；δp(a)表示开启所述机器人的第a个第二类电机/舵机时对机器人的输入功率变化值；n(a)表示开启的机器人的第a个第二类电机/舵机的转速；r(a)表示开启的机器人的第a个第二类电机/舵机带动的转轴半径；θ(a)表示开启的机器人的第a个第二类电机/舵机通过转轴施加在负重物品上的力的方向与竖直方向的夹角，其中n(a)，r(a)，θ(a)为当前时刻或当前采样周期内采集到的转速、转轴半径和夹角值；a表示开启的机器人的第二类电机/舵机的总数。
[0087]
本实施例中，根据所述工作电机和工作舵机进行吊装负重工作时，通过负重前后的机器人输入功率变化得到当前机器人施加给负重物品的吊装驱动力大小，进而得到所述工作电机和工作舵机的工作状态，为后续控制电池断电奠定准确的判断条件。
[0088]
s402：根据所述负重物品的质量、上升速度和所述机器人的吊装驱动力，基于第三公式计算故障危险标识值。
[0089]
优选地，所述第三公式为：
[0090][0091]
其中，q(t1)表示当前采样周期结束的t1时刻的故障危险标识值；m表示所述当前采样周期内机器人的负重物品的质量；v(t1)表示t1时刻所述负重物品的上升速度；v(t
1-t)表示t
1-t时刻所述负重物品的上升速度；t表示所述预定采样周期；δ[]表示非零检验函数，当括号内的数值不为0时函数值为1，反之为0。
[0092]
本实施例中，根据负重物品的重量、负重物品的运动速度及机器人的吊装驱动力，得到当前开启的工作电机或舵机的故障危险标识值，然后便于后续根据此故障危险标识值
判断机器人的工作电机/舵机是否存在故障危险，进而再控制所述机器人中的电池是否需要断电，防止机器人受损或及时止损。
[0093]
s403：判断当前计算出的故障危险标识值是否等于1，是则执行s404，否则执行s405。
[0094]
本实施例中，若q(t)＝1，表示当前时刻机器人的工作电机/舵机存在故障危险，需要控制所述机器人中的电池进行断电；若q(t)＝0，表示当前时刻机器人的工作电机/舵机不存在故障危险，需要控制所述机器人中的电池不进行断电，此处判断控制工作电机/舵机是否存在故障的方法具有判断简单、准确的优点。
[0095]
s404：确定所述机器人的工作电机/舵机存在故障危险。
[0096]
s405：确定所述机器人的工作电机/舵机不存在故障危险。
[0097]
本发明实施例提供的应用于机器人中的电池断电控制方法，通过获取机器人工作过程中开启控制转向或移动的电机或舵机时，增加的功率与实际单独工作功率的之间的差距，可以准确的判断转向或移动的电机或舵机是否存在故障危险，同时根据工作电机和舵机，对负重物品施加的驱动力大小，负重物品的重量和负重物品的运动速度，可以准确的判断工作电机和舵机是否存在故障危险。本发明能够智能地判断机器人电机/舵机是否存在故障危险，并在存在故障危险时，自动的对机器人中的电池进行断电控制，从而防止机器人受损并及时止损。
[0098]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0099]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0100]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0101]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。