CN109405867B - 移动机器人的传感器检测控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动机器人的传感器检测控制方法及系统，该方法包括：检测主控制器上设定引脚的电压；每个所述设定引脚用于采集一个对应的传感器的输入电压；判断所述设定引脚的电压是否处于设定范围内；如果是，则控制各传感器对自身控制端口和/或数据端口进行检测；判断各传感器的自身控制端口和/或数据端口状态是否正常，如果是，则检测各传感器发送给主控制器的数据量；根据所述数据量的变化周期，判断各传感器的内部数据量是否正常；如果是，则循环上述检测。利用本发明，提高了移动机器人的智能度、时效性、可靠性和适应性。

Description

移动机器人的传感器检测控制方法及系统

技术领域

本发明涉及智能机器人技术，尤其涉及一种移动机器人的传感器检测控制方法及系统。

背景技术

在科技飞速发展的当前，人工智能的应用趋势在不断走高，其核心硬件传感器的使用已经非常普及。传感器具有开发简单，硬件设计方便等特点。然而在其设计应用中，经常出现一些问题。例如：传感器连接口故障，传感器失效，数据传输有误等问题。目前虽已有一些现有技术会对传感器进行自检方面的集成设计，但这些问题依旧存在。

随着移动机器人的发展，移动机器人正在适配越来越多不同的场景。随着环境变量的增大，未知量也越来越多、越来越复杂。在实际功能实现中，传感器的状态量是移动机器人保证自身系统适应室内环境的前提，传感器的信息量是移动机器人保证自身系统检测环境变量与实际变量误差最小化的基础。此外，在机器传感器实时信息出现误差，也是一种未知不利因素。

中国发明专利申请CN103893876A公开了一种麻醉机用气道压力传感器开机自检方法，其通过判断压力值是否在两个固定范围内，并且比对采样周期的压力值来得出是否失效的效果，在自检的开始阶段必须需要人为因素去开启。

上述专利申请中采用的技术方案具有如下缺点：

1、智能度缺乏：默认为手动控制，需人工切换到机控状态；

2、时效性单一：只有开机自检，其他时间没有进行检测，缺乏时效性。

3、可靠性保障不足：仅仅采集两次的数据，存在特殊性，不足以保障数据的可靠性；

4、适应性弱：适应的环境较为单一，需要人为操作，不具备适应环境的功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种移动机器人的传感器检测控制方法及系统，以解决现有技术中的问题，提高移动机器人的智能度、时效性、可靠性和适应性。

本发明提供了一种移动机器人的传感器检测控制方法，其中，包括：

检测主控制器上设定引脚的电压；每个所述设定引脚用于采集一个对应的传感器的输入电压；

判断所述设定引脚的电压是否处于设定范围内；如果是，则控制各传感器对自身控制端口和/或数据端口进行检测；

判断各传感器的自身控制端口和/或数据端口状态是否正常，如果是，则检测各传感器发送给主控制器的数据量；

根据所述数据量的变化周期，判断各传感器的内部数据量是否正常；如果是，则循环上述检测。

优选地，控制各传感器对自身控制端口和/或数据端口进行检测，包括：

按照设定的通信协议，读取自身控制端口的数据量和标志位；判断所述数据量和标志位与预先设定的数据量和标志位是否均匹配；如果是，则确定该传感器的自身控制端口状态正常。

优选地，在确定该传感器的自身控制端口状态正常之后，所述方法还包括：

在设定的周期内采集自身数据端口的使能信号；

根据所述使能信号占所述周期的比重，判断各传感器的自身数据端口状态是否正常；如果是，则检测各传感器发送给主控制器的数据量。

优选地，所述方法还包括：存在下列任一异常情况时，记录故障结果，并发送停止信号，以控制移动机器人停止；

A、所述设定引脚的电压未处于设定范围内；

B、所述各传感器的自身控制端口和/或数据端口状态异常；

C、所述各传感器的内部数据量异常。

优选地，所述方法还包括：存在下列任一异常情况时，记录故障结果，并发送停止信号，以控制移动机器人停止；

D、所述设定引脚的电压未处于设定范围内；

E、所述各传感器的自身控制端口和/或数据端口状态异常，以及所述各传感器的内部数据量异常。

本发明还提供了一种移动机器人的传感器检测控制系统，其中，包括：

第一检测单元，用于检测主控制器上设定引脚的电压；每个所述设定引脚用于采集一个对应的传感器的输入电压；

第二检测单元，用于控制各传感器对自身控制端口和/或数据端口进行检测；

第三检测单元，用于检测各传感器发送给主控制器的数据量；

主控制单元，用于判断所述设定引脚的电压是否处于设定范围内，如果是，则启动第二检测单元；

所述主控制单元，还用于根据自身控制端口和/或数据端口的检测结果，判断各传感器的自身控制端口和/或数据端口状态是否正常；如果是，则启动第三检测单元；

所述主控制单元，还用于根据所述数据量的变化周期，判断各传感器的内部数据量是否正常；如果是，则循环上述检测。

优选地，所述第二检测单元包括：

第一子检测单元，用于按照设定的通信协议，读取自身控制端口的数据量和标志位；

所述主控制单元，还用于判断所述数据量和标志位与预先设定的数据量和标志位是否均匹配；如果是，则确定该传感器的自身控制端口状态正常。

优选地，所述第二检测单元还包括：

第二子检测单元，用于在设定的周期内采集自身数据端口的使能信号；

所述主控制单元，还用于根据所述使能信号占所述周期的比重，判断各传感器的自身数据端口状态是否正常；如果是，则启动第三检测单元。

优选地，所述主控制单元还用于存在下列任一异常情况时，记录故障结果，并发送停止信号，以控制移动机器人停止；

A、所述设定引脚的电压未处于设定范围内；

B、所述各传感器的自身控制端口和/或数据端口状态异常；

C、所述各传感器的内部数据量异常。

优选地，所述主控制单元还用于存在下列任一异常情况时，记录故障结果，并发送停止信号，以控制移动机器人停止；

D、所述设定引脚的电压未处于设定范围内；

E、所述各传感器的自身控制端口和/或数据端口状态异常，以及所述各传感器的内部数据量异常。

本发明提供的移动机器人的传感器检测控制方法及系统，通过检测主控制器上设定引脚的电压、控制各传感器对自身的控制端口和/或数据端口进行检测以及检测各传感器发送给主控制器的数据量来对传感器的状态是否正常作出判断，本发明基于移动机器人本身做状态量和信息量的实时检测，在电源开关打开、主控制器开始工作的瞬间，检测系统即开始工作，状态量和信息量开始实时上传和判断，在任何有关失效的情况下，系统做出准确命令回应，从而解决了现有技术中的问题，提高了移动机器人的智能度、时效性、可靠性和适应性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的第一种移动机器人的传感器检测控制方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的第二种移动机器人的传感器检测控制方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的第三种移动机器人的传感器检测控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

图1为本发明实施例提供的第一种移动机器人的传感器检测控制方法的流程图，如图1所示，本发明实施例提供了一种移动机器人的传感器检测控制方法，包括：

S101、检测主控制器上设定引脚的电压。其中，每个所述设定引脚用于采集一个对应的传感器的输入电压。

S102、判断所述设定引脚的电压是否处于设定范围内；如果是，则进入S103；如果否，则可以进入S107。

传感器的电压异常会严重影响传感器的工作，从而无法为移动机器人提供有效的数据，会误导移动机器人决策或移动。在上述步骤中，采用电压回路数字量采集的方式，利用主控制器的端口电压模拟量转变为数字量的功能，对主控制器上的设定引脚进行实时电压检测，达到检测传感器连接正常的要求。可以理解的是，移动机器人上设有多个不同功能的传感器，如雷达、超声波、声觉传感器、距离传感器、加速度传感器等等。其中，每个传感器均与主控制器通过设定引脚连接，每个所述设定引脚用于采集一个对应的传感器的输入电压。判断所述设定引脚的电压是否处于设定范围内；如果是，则进入S103。

例如，超声波传感器引脚的电压在3.3V-5V之间时，可以判定超声波传感器为正常工作。而当超声波传感器引脚的电压在0-3V之间时，可以判定超声波传感器处于异常。

S103、控制各传感器对自身控制端口和/或数据端口进行检测。

S104、判断自身控制端口和/或数据端口状态是否正常，如果是，则进入S105；如果否，则可以进入S107。

可以采用传感器与主控制器的传输协议，对传感器的自身控制端口和数据端口进行检测。具体，详见下述。

S105、检测各传感器发送给主控制器的数据量。

S106、根据所述数据量的变化周期，判断各传感器的内部数据量是否正常；如果是，则循环步骤S101至S106；如果否，则可以进入S107。

S107、记录故障结果，并发送停止信号，以控制移动机器人停止。

该步骤S107可以是在存在下列任一异常情况时开始执行：

A、所述设定引脚的电压未处于设定范围内；

B、所述各传感器的自身控制端口和/或数据端口状态异常；

C、所述各传感器的内部数据量异常。

在该实施例中，通过三级检测分别检测传感器的电压、端口及数据量来判断传感器是否正常工作。通过上述方法可以实现实时的传感器状态检测，可实现不同环境下的传感器状态判定，无需人工控制。并且通过层级递进的实时检测传感器状态，可以保证传感器的状态检测更为准确，从多方面判断传感器状态，从而解决相关技术中仅采集有限的数据的局限性。

图2为本发明实施例提供的第二种移动机器人的传感器检测控制方法的流程图，如图2所示，该方法包括：

S201、检测主控制器上设定引脚的电压。其中，每个所述设定引脚用于采集一个对应的传感器的输入电压。

S202、判断所述设定引脚的电压是否处于设定范围内；如果是，则进入S203；如果否，则可以进入S208。

图1所示的实施例中，可以采用传输协议，对控制端口和数据端口进行检测。考虑到传感器的数据通信协议标准不同，可以在该步骤中进行分级检测。例如，移动机器人上使用高度集成的传感器模块，该模块有相应的处理器在通电后会进行自我检测，只需要按照产品定义书的通信协议，读取自检的数据量和标志位，这个对已经高度集成的模块，投入使用的时候已经自己形成了自己的通信协议，一般多为工业级协议，在检测时，只需编写算法与其进行标志位和数据指令的协议进行匹配，即可得到传感器当前的状态。当传感器自身检测系统已经损坏并且无法传输故障信息的时候，需要主控制器对传感器的数据端口做检测，可根据传感器端口传输速率，使用主控制器做采样周期时间的限定，在限定周期内，对端口的使能信号进行采集，计算使能信号占周期的比重，判断是否数据口正常。当然，移动机器人上不使用高度集成的传感器模块时，也可直接通过控制端口与数据端口检测传感器状态。

如图2所示的实施例仅对控制端口进行检测，而图3所示的实施例则对控制端口和数据端口进行分别检测，后文将会具体描述。

S203、按照设定的通信协议，读取自身控制端口的数据量和标志位。

S204、判断所述数据量和标志位与预先设定的数据量和标志位是否均匹配；如果是，则进入S205；如果否，则可以进入S208。

S205、确定该传感器的自身控制端口状态正常。

在传感器已经高度集成的应用前景上，对于已携带子控制系统的传感器，例如已经高度集成的模块，电路有相应处理器在通电后，会进行自我检测。按照设定的通信协议，读取自检的数据量和标志位然后判断所述数据量和标志位与预先设定的数据量和标志位是否均匹配，即可得到传感器当前的状态是否正确的结论。

S206、检测各传感器发送给主控制器的数据量。

S207、根据所述数据量的变化周期，判断各传感器的内部数据量是否正常；如果是，则循环上述检测；如果否，则可以进入S208。

S208、记录故障结果，并发送停止信号，以控制移动机器人停止。

图3为本发明实施例提供的第三种移动机器人的传感器检测控制方法的流程图，如图3所示，该方法包括：

S301、检测主控制器上设定引脚的电压。其中，每个所述设定引脚用于采集一个对应的传感器的输入电压。

S302、判断所述设定引脚的电压是否处于设定范围内；如果是，则进入S303；如果否，则可以进入S310。

本实施例中，对传感器自身控制端口和数据端口进行分别检测，以下进行具体描述。

S303、按照设定的通信协议，读取自身控制端口的数据量和标志位。

S304、判断所述数据量和标志位与预先设定的数据量和标志位是否均匹配；如果是，则进入S305；如果否，则可以进入S310。

S305、确定该传感器的自身控制端口状态正常。

S306、在设定的周期内采集自身数据端口的使能信号。

S307、根据所述使能信号占所述周期的比重，判断各传感器的自身数据端口状态是否正常；如果是，则进入S308；如果否，则可以进入S310。

该步骤中对数据端口的检测，具体可以是根据传感器数据端口的传输速率，使用主控制器做采样周期时间的限定。在限定周期内，对数据端口的使能信号进行采集，计算使能信号占周期的比重，判断数据端口是否正常。例如，在数据端口的两端做端电压和时钟频率的采集，若一定周期下，采集的数据不在最初设定的范围内，此时主控制器分别对主控制器和传感器上的两端端口进行通断控制，采集相应的数据，即可完成逻辑判断，检测故障。若传感器保持正常状态量，即继续进行下面的检测，若传感器没有保持正常状态量，即进入S310。

S308、检测各传感器发送给主控制器的数据量。

S309、根据所述数据量的变化周期，判断各传感器的内部数据量是否正常；如果是，则循环上述检测；如果否，则可以进入S310。

在上述步骤中，对传感器内部的数据量进行检测，根据传感器的电气特性分析，当传感器自身数据传输层发现问题并且无法反馈故障的时候，需要主控制器对同一周期的数据量进行交叉对比，比对数据量在同一周期的变化趋势，若符合变化趋势，则传感器保持正常状态量。例如，磁场传感器一般会采集三个方向的磁场强度原始数据，并且会按照采样频率做定时发送数据到主控制器。若有传感器损坏，同一时间间隔下，发送的数据有标志性错误，主控制器就可以通过对定周期的数据进行分析，检测出是否故障，保证数据传输层实时监测。若传感器数据量保持正常范围变化，即检测流程完成，若传感器数据量未保持正常范围变化，即进入S310。

S310、记录故障结果，并发送停止信号，以控制移动机器人停止。

本发明实施例提供的移动机器人的传感器检测控制方法，通过检测主控制器上设定引脚的电压、控制各传感器对自身的控制端口和/或数据端口进行检测以及检测各传感器发送给主控制器的数据量来对传感器的状态是否正常作出判断，本发明实施例基于移动机器人本身做状态量和信息量的实时检测。在电源开关打开、主控制器开始工作的瞬间，检测系统即开始工作，状态量和信息量开始实时上传和判断，在任何有关失效的情况下，系统做出准确命令回应，从而解决了现有技术中的问题，提高了移动机器人的智能度、时效性、可靠性和适应性。

在一些特殊情况下，某些传感器的控制端口和数据端口异常，但其传感器的数据量异常时，移动机器人也可以正常工作，则说明传感器的数据量在对某些传感器的检测控制效果作用不大，因此可结合控制端口、数据端口异常及传感器数据量异常同时发生时控制机器人停止，从而完成准确控制，减少误报率。

因此，上述的步骤S310可以是在存在下列任一异常情况时开始执行：

D、所述设定引脚的电压未处于设定范围内；

E、所述各传感器的自身控制端口和/或数据端口状态异常，以及所述各传感器的内部数据量异常。

本发明实施例还提供了一种移动机器人的传感器检测控制系统，包括第一检测单元、第二检测单元、第三检测单元和主控制单元。

其中，第一检测单元，用于检测主控制器上设定引脚的电压；每个所述设定引脚用于采集一个对应的传感器的输入电压。本实施例中，所述设定引脚包括超声波传感器引脚，用于采集超声波传感器的输入电压；所述电压的设定范围为3.3V-5V。可以理解的是，移动机器人上设有多个不同功能的传感器，如雷达、超声波、声觉传感器、距离传感器、加速度传感器等等。其中，每个传感器均与主控制器通过设定引脚连接，每个所述设定引脚用于采集一个对应的传感器的输入电压。

第二检测单元，用于控制各传感器对自身的控制端口和/或数据端口进行检测。

第三检测单元，用于检测各传感器发送给主控制器的数据量。

主控制单元，用于判断所述设定引脚的电压是否处于设定范围内，如果是，则启动第二检测单元。

所述主控制单元，还用于根据自身控制端口和/或数据端口的检测结果，判断各传感器的自身控制端口和/或数据端口状态是否正常；如果是，则启动第三检测单元。

所述主控制单元，还用于根据所述数据量的变化周期，判断各传感器的内部数据量是否正常；如果是，则循环上述检测；如果否，则可以记录故障结果，并发送停止信号，以控制移动机器人停止。

本实施例中，优选的是，所述主控制单元还用于存在下列任一异常情况时，记录故障结果，并发送停止信号，以控制移动机器人停止；

A、所述设定引脚的电压未处于设定范围内；

B、所述各传感器的自身控制端口和/或数据端口状态异常；

C、所述各传感器的内部数据量异常。

优选地，上述第二检测单元包括：

第一子检测单元，用于按照设定的通信协议，读取自身控制端口的数据量和标志位。

所述主控制单元，还用于判断所述数据量和标志位与预先设定的数据量和标志位是否均匹配；如果是，则确定该传感器的自身控制端口状态正常。

进一步地，所述第二检测单元还包括：

第二子检测单元，用于在设定的周期内采集自身数据端口的使能信号；

所述主控制单元，还用于根据所述使能信号占所述周期的比重，判断各传感器的自身数据端口状态是否正常；如果是，则启动第三检测单元；如果否，则可以记录故障结果，并发送停止信号，以控制移动机器人停止。

在一些特殊情况下，某些传感器的控制端口和数据端口异常，但其传感器的数据量异常时，移动机器人也可以正常工作，则说明传感器的数据量在对某些传感器的检测控制效果作用不大，因此可结合控制端口、数据端口异常及传感器数据量异常同时发生时控制机器人停止，从而完成准确控制，减少误报率。

优选地，所述主控制单元还用于存在下列任一异常情况时，记录故障结果，并发送停止信号，以控制移动机器人停止；

D、所述设定引脚的电压未处于设定范围内；

E、所述各传感器的自身控制端口和/或数据端口状态异常，以及所述各传感器的内部数据量异常。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种移动机器人的传感器检测控制方法，其特征在于，包括：

检测主控制器上设定引脚的电压；每个所述设定引脚用于采集一个对应的传感器的输入电压；

判断所述设定引脚的电压是否处于设定范围内；如果是，则控制各传感器对自身控制端口和数据端口进行检测；

判断各传感器的自身控制端口和数据端口状态是否正常，如果是，则检测各传感器发送给主控制器的数据量；其中，所述判断各传感器的自身控制端口和数据端口状态是否正常包括：通过读取自身控制端口的数据量和标志位对所述控制端口进行检测；和通过数据端口的传输速率考察数据端口的使能信号占采集周期的比重对所述数据端口进行检测；

根据所述数据量的变化周期，判断各传感器的内部数据量是否正常；如果是，则循环上述检测。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制各传感器对自身控制端口和数据端口进行检测，包括：

按照设定的通信协议，读取自身控制端口的数据量和标志位；判断所述数据量和标志位与预先设定的数据量和标志位是否均匹配；如果是，则确定该传感器的自身控制端口状态正常。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在确定该传感器的自身控制端口状态正常之后，所述方法还包括：

在设定的周期内采集自身数据端口的使能信号；

根据所述使能信号占所述周期的比重，判断各传感器的自身数据端口状态是否正常；如果是，则检测各传感器发送给主控制器的数据量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：存在下列任一异常情况时，记录故障结果，并发送停止信号，以控制移动机器人停止；

A、所述设定引脚的电压未处于设定范围内；

B、所述各传感器的自身控制端口和数据端口状态异常；

C、所述各传感器的内部数据量异常。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：存在下列任一异常情况时，记录故障结果，并发送停止信号，以控制移动机器人停止；

D、所述设定引脚的电压未处于设定范围内；

E、所述各传感器的自身控制端口和数据端口状态异常，以及所述各传感器的内部数据量异常。

6.一种移动机器人的传感器检测控制系统，其特征在于，包括：

第一检测单元，用于检测主控制器上设定引脚的电压；每个所述设定引脚用于采集一个对应的传感器的输入电压；

第二检测单元，用于控制各传感器对自身控制端口和数据端口进行检测；包括：通过读取自身控制端口的数据量和标志位对所述控制端口进行检测；和通过数据端口的传输速率考察数据端口的使能信号占采集周期的比重对所述数据端口进行检测；

第三检测单元，用于检测各传感器发送给主控制器的数据量；

主控制单元，用于判断所述设定引脚的电压是否处于设定范围内，如果是，则启动第二检测单元；

所述主控制单元，还用于根据自身控制端口和数据端口的检测结果，判断各传感器的自身控制端口和数据端口状态是否正常；如果是，则启动第三检测单元；

所述主控制单元，还用于根据所述数据量的变化周期，判断各传感器的内部数据量是否正常；如果是，则循环上述检测。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二检测单元包括：

第一子检测单元，用于按照设定的通信协议，读取自身控制端口的数据量和标志位；

所述主控制单元，还用于判断所述数据量和标志位与预先设定的数据量和标志位是否均匹配；如果是，则确定该传感器的自身控制端口状态正常。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第二检测单元还包括：

第二子检测单元，用于在设定的周期内采集自身数据端口的使能信号；

所述主控制单元，还用于根据所述使能信号占所述周期的比重，判断各传感器的自身数据端口状态是否正常；如果是，则启动第三检测单元。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述主控制单元还用于存在下列任一异常情况时，记录故障结果，并发送停止信号，以控制移动机器人停止；

A、所述设定引脚的电压未处于设定范围内；

B、所述各传感器的自身控制端口和数据端口状态异常；

C、所述各传感器的内部数据量异常。

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述主控制单元还用于存在下列任一异常情况时，记录故障结果，并发送停止信号，以控制移动机器人停止；

D、所述设定引脚的电压未处于设定范围内；

E、所述各传感器的自身控制端口和数据端口状态异常，以及所述各传感器的内部数据量异常。

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