移动机器人的电源管理系统、电源管理方法和移动机器人与流程

本公开涉及移动机器人的技术领域，尤其涉及移动机器人的电源管理系统、电源管理方法和移动机器人。

背景技术：

当前，移动机器人(mobilerobot)或者自动引导车(agv，automatedguidedvehicle)已经越来越广泛地应用于工厂自动化、建筑、采矿、排险、军事、服务、农业等方面，典型的应用场景包括智能仓库、园区巡逻、家庭清洁等。移动机器人是具有自行组织、自主运行、自主规划的智能机器人，移动机器人主体包括电池(可充电的蓄电池或者锂电池)、电池管理模块、驱动机构(比如电机)、机械运动执行装置(比如机械手)、通信装置、运动装置(比如车轮)、以及中央控制装置等。电池用于为移动机器人本体内的这些部件供电(在放电回路)，在电池电量低于预设阈值时，移动机器人会自主地调度到充电站进行充电(在充电回路)。在充电时，可以是将移动机器人的充电插头与充电站的充电电极相连接，移动机器人内部的电池管理模块将充电站提供的交流电转换为直流电(若需要)，给移动机器人的电池充电。同时，电池管理模块可以用于切断电池的放电电流或充电电流。

传统地，在移动机器人的放电回路和充电回路里都设置保险丝。从而，在移动机器人的内部电路发生故障或异常时，如果伴随的升高的电流达到保险丝的熔断条件，则保险丝会发生熔断而断开，从而移动机器人的放电回路或充电回路呈开路状态，以便保护移动机器人的电气元件不受损坏。

背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

技术实现要素：

发明人发现，现有技术中的采用保险丝来保护移动机器人内部电路的方法存在如下方面的问题：(1)容易造成误判：有时候某些设备启动时的瞬时大电流会使得保险丝被错误地触发，机器人被错误地断开电源；(2)控制精度低：保险丝的规格都比较固定，选用的保险丝不一定是最符合要求的，在异常发生时不一定能起到预想的作用；(3)无法记录状态：现有技术在异常发生时会瞬间断电，异常发生时的状况无法被控制设备记录并上传到服务器，不便于后续分析异常发生的原因。

有鉴于此，本公开实施方式的目的之一旨在解决前述的一个或多个问题。

在一个方面，提供一种移动机器人的电源管理系统，包括：工作电流检测装置，用于检测所述移动机器人的工作电流的电流幅值和持续时间；以及控制器，用于根据所获取的所述移动机器人的运行模式以及所述电流检测装置检测的工作电流的电流幅值和持续时间来判断所述移动机器人是否处于异常状态，并且在确定所述移动机器人处于异常状态时，向上位机上报故障信息，并且向所述移动机器人的电池管理模块发送切断工作电流的指令。

进一步地，移动机器人的运行模式可以包括：充电、非充电状态停车和非充电状态运动。

进一步地，移动机器人的工作电流可以包括放电电流、充电电流或者二者的结合。

进一步地，移动机器人的工作电流可以是流过所述移动机器人的电池的电流。

进一步地，异常状态可以是以下各项中的一项或多项：所述移动机器人的运行模式为充电、且所述工作电流的电流幅值大于第一电流阈值并且持续第一持续时间；所述移动机器人的运行模式为非充电状态停车、且所述工作电流的电流幅值大于第二电流阈值并且持续第二持续时间；以及所述移动机器人的运行模式为非充电状态运动、且所述工作电流的电流幅值大于第三电流阈值并且持续第三持续时间。

进一步地，该电源管理系统还可以包括：服务器，用于与所述控制器通信，并且被配置为向所述控制器下发用于判断异常状态的各种阈值的数值。

进一步地，控制器可以周期性地获取所述移动机器人的运行模式以及所述电流检测装置检测的工作电流的电流幅值和持续时间，所述控制器保存所获取的信息，和/或向上位机报告所获取的信息。

在另一个方面，提供一种移动机器人的电源管理方法，包括：检测所述移动机器人的工作电流的电流幅值和持续时间；以及根据所获取的所述移动机器人的运行模式以及所述电流检测装置检测的工作电流的电流幅值和持续时间来判断所述移动机器人是否处于异常状态，并且在确定所述移动机器人处于异常状态时，向上位机上报故障信息，并且向所述移动机器人的电池管理模块发送切断工作电流的指令。

在又一个方面，提供一种移动机器人，包括前述的移动机器人的电源管理系统。

根据本公开的各种实施例，在对移动机器人的异常状态进行判断时，根据移动机器人的运行模式并且结合工作电流的电流幅值和持续时间，从而可以过滤掉误触发(比如瞬态启动电流过大)的情况，并且保证异常处理机制被激活时机器人确实已经处于异常状态。进一步地，启动保护的电流和持续时间的临界值可以通过软件或硬件设置，且可以通过测试设置一个精确度高的临界值，从而，可以灵活地设置异常状态报警的触发参数，控制精度更高，可以更加贴合具体的应用场景。进一步地，在每次判断移动机器人是否处于异常状态之后，控制器都记录与移动机器人的运行模式和工作电流相关的数据，或者可选地，将这样的数据上报给上位机或者上传给服务器，从而可以在确定异常状态发生时，方便地进行异常追踪和故障排除。

附图说明

构成本公开的一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了根据本发明实施方式的移动机器人的电源管理系统的示意图；

图2示意性示出了根据本发明一种实施方式的控制器用于判断移动人是否处于异常状态并且执行相关操作的方法的流程图；以及

图3示意性示出了根据本发明一种实施方式的移动机器人的电源管理方法的示意图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接：可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本公开的不同结构。为了简化本公开的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本公开。此外，本公开可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本公开提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

以下结合附图对本公开的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本公开，并不用于限定本公开。

图1示意性示出了根据本发明一种实施方式的移动机器人的电源管理系统100的示意图。电源管理系统100包括工作电流检测装置110和控制器120。工作电流检测装置110用于检测移动机器人的工作电流的电流幅值和持续时间。控制器120用于根据所获取的移动机器人的运行模式以及电流检测装置检测的工作电流的电流幅值和持续时间来判断该移动机器人是否处于异常状态，并且在确定移动机器人处于异常状态时，向上位机上报故障信息，并且向移动机器人的电池管理模块发送切断工作电流的指令。

在一个实施例中，电源管理系统100还可以包括服务器130，用于与控制器120通信，并且被配置为向控制器下发用于判断异常状态的各种阈值的数值。当移动机器人的工作电流的电流幅值和持续时间大小相应的阈值时，可以认为移动机器人处于异常状态。从而，可以通过服务器来灵活设置异常状态的判决条件，可以针对不同的场景、例如环境温度的急剧变化，来定制异常状态的触发条件。

在一个实施例中，工作电流检测装置110和控制器120可以布置在移动机器人的车体中，服务器130可以是远程服务器，与控制器120以无线方式进行通信。应当理解，工作电流检测装置110和控制器120也可以布置在移动机器人的车体外部，本公开对这些装置与移动机器人车体的布置位置关系不做限定。在一些实施例中，服务器也可以布置在上位机中，二者位于同一实体中。

在一个实施例中，移动机器人的工作电流可以是放电电流、充电电流或者二者的结合。放电电流是移动机器人的电池向其内部的各个部件供电的电流，是移动机器人的放电回路中的电流。充电电流向外部电源向移动机器人的电池充电时在移动机器人内部的电流，是移动机器人的充电回路中的电流。

在一个实施例中，工作电流检测装置110检测的是流过移动机器人的电池的电流。例如，电流检测装置可以是布置在电池内部的传感器。应当理解，工作电流检测装置110还可以检测充电回路或放电回路中的任何位置的电流。

图2示意性示出了根据本发明一种实施方式的控制器用于判断移动人是否处于异常状态并且执行相关操作的方法200的流程图。

在步骤s210，控制器120取得移动机器人的运行模式以及电流检测装置检测的工作电流的电流幅值和持续时间。控制器120可以从惯导模块获取移动机器人的当前的运动状态信息，惯导模块例如包括设置于移动机器人车体内部的陀螺仪和加速度计。控制器120可以从电池管理模块获取移动机器人的电池状态信息。根据本发明的实施方式，所述移动机器人的运行模式可以包括：充电、非充电状态停车和非充电状态运动。根据机器人的运动状态信息和电池状态信息，控制器可以推算出移动机器人的运行模式。

在步骤s212，控制器120判断移动机器人是否处于充电状态。如果判断结果为是，方法200跳转到步骤s214，如果判断结果为否，方法200跳转到步骤s216。

在步骤s214，控制器120确定移动机器人的运行模式为充电，并且进一步判断工作电流的电流幅值是否大于第一电流阈值并且持续了第一持续时间。如果判断结果为是，方法200跳转到步骤s230，如果判断结果为否，方法200跳转到步骤s232。

在步骤s216，控制器120确定移动机器人的运行模式为非充电状态，并且进一步判断移动机器人是否处于非充电状态停车状态。如果判断结果为是，方法200跳转到步骤s218，如果判断结果为否，方法200跳转到步骤s220。

在步骤s218，控制器120确定移动机器人的运行模式为非充电状态停车，并且进一步判断工作电流的电流幅值是否大于第二电流阈值并且持续了第二持续时间。如果判断结果为是，方法200跳转到步骤s230，如果判断结果为否，方法200跳转到步骤s232。

在步骤s220，控制器120进一步判断移动机器人是否处于非充电状态运动。如果判断结果为是，方法200跳转到步骤s22，如果判断结果为否，方法200跳转到步骤s232。

在步骤s222，控制器120确定移动机器人的运行模式为非充电状态运动，并且进一步判断工作电流的电流幅值是否大于第三电流阈值并且持续了第三持续时间。如果判断结果为是，方法200跳转到步骤s230，如果判断结果为否，方法200跳转到步骤s232。

在步骤s230，控制器120确定移动机器人处于异常状态，有故障发生，则控制器120向上位机上报故障信息，并且向移动机器人的电池管理模块发送切断工作电流的指令。电池管理模块收到切断工作电流的指令后，可以控制移动机器人的电池自行切断放电回路和/或充电回路。较佳地，控制器120可以第一时间向上位机上报故障信息，并且等待一预设时间，例如500ms,然后向移动机器人的电池管理模块发送切断工作电流的指令，以确保控制器120向上位机成功上报了故障。

在步骤s232，控制器120确定移动机器人暂未发现异常，控制器保存所获取的信息。在步骤s234，控制器120判断距离上次上报是否超过的预设的上报阈值时间，例如5秒。如果超过，则在步骤s236，控制器120将此次所获取的与动机器人的运行模式以及工作电流相关的数据上报给上位机，并且重新开始计时。在计时达到预设的上报阈值时间时，方法200可以前进到步骤s210，从而控制器周期性地获取移动机器人的运行模式以及工作电流数据，并且判断移动机器人是否处于异常状态。应当理解，控制器可以被配置为将所获取的信息保存在控制器、上报至上位机、上报给服务器或者其组合。

在一个实施例中，第一电流阈值和第一持续时间分别被预先设置为21a和5s，第二电流阈值和第二持续时间分别被预先设置为3a和5s，第一电流阈值和第一持续时间分别被预先设置为20a和5s。应当理解，这些参数的预设值可以通过服务器130的配置来进行调整，以适应真实场合的应用需求。

图3示意性示出了根据本发明一种实施方式的移动机器人的电源管理方法300的示意图。

在步骤s310，检测移动机器人的工作电流的电流幅值和持续时间。

在步骤s320，根据所获取的移动机器人的运行模式以及所检测的工作电流的电流幅值和持续时间来判断移动机器人是否处于异常状态，并且在确定移动机器人处于异常状态时，向上位机上报故障信息，并且向移动机器人的电池管理模块发送切断工作电流的指令。

电池管理模块收到切断工作电流的指令后，可以控制移动机器人的电池自行切断放电回路和/或充电回路。

进一步地，本公开还提供一种移动机器人，其包括前述的移动机器人的电源管理系统。

根据本公开的各种实施例，在对移动机器人的异常状态进行判断时，根据移动机器人的运行模式并且结合工作电流的电流幅值和持续时间，从而可以过滤掉误触发(比如瞬态启动电流过大)的情况，并且保证异常处理机制被激活时机器人确实已经处于异常状态。进一步地，启动保护的电流和持续时间的临界值可以通过软件或硬件设置，且可以通过测试设置一个精确度高的临界值，从而，可以灵活地设置异常状态报警的触发参数，控制精度更高，可以更加贴合具体的应用场景。进一步地，在每次判断移动机器人是否处于异常状态之后，控制器都记录与移动机器人的运行模式和工作电流相关的数据，或者可选地，将这样的数据上报给上位机或者上传给服务器，从而可以在确定异常状态发生时，方便地进行异常追踪和故障排除。

本领域技术人员容易理解，控制器120和服务器130可以在本地部署、或者远程地部署，可以利用软件和/或固件模块来实现，也可以利用硬件模块或者它们的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行，例如被设计为执行本公开内容中描述的功能的通用处理器、dsp、asic、fpga或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑、分立硬件组件或者其任意组合。本领域的普通技术人员可以理解上述的装置和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、cd或dvd-rom的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的装置及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。这些都在本发明的保护范围内。

以上所述仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

最后应说明的是：以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。