CN111510888B - 基于5g通信的医用机器人节能方法及控制系统 - Google Patents

基于5g通信的医用机器人节能方法及控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于5G通信的医用机器人节能方法，包括机器人控制系统周期性获取医用机器人能耗状态，并与多级预设门限进行比较，当医用机器人当前电量低于用于触发内控节能的预设门限时，则调用与医用机器人当前能耗状态匹配的内控节能控制数据进行配置，当医用机器人当前电量低于用于触发通信节能的预设门限时，则与5G基站建立通信，5G基站获取医用机器人当前能耗状态并基于所获取的医用机器人当前能耗状态调用与其相匹配的通信节能控制数据进行配置，该方法能基于医用机器人当前电量自动进行节能调节，确保医用机器人完成基本任务的同时，降低了医用机器人的能耗，增加了医用机器人的工作时间，同时本发明还公开一种医用机器人节能控制系统。

Description

基于5G通信的医用机器人节能方法及控制系统
技术领域
本发明属于机器人交互技术领域领域，具体地说涉及基于5G通信的医用机器人节能方法及控制系统。
背景技术
目前医用机器人多采用医院内的WiFi内网与控制器之间进行通信，但由于WiFi覆盖能力较差，在医院区域内存在大量的覆盖盲区，会导致机器人和控制器失联。此外，WiFi基于竞争的工作模式，抗干扰能力较差，且WiFi工作频段与工科医的免授权频段相同，大量设备之间会产生干扰，对医用机器人的通信质量也产生了较大影响。为了提升医用机器人服务能力，一种潜在的可能是将5G通信模块装载在医用机器人上。5G相对4G带宽拓展了至少5倍，速率提升了10倍，时延缩短了10倍，这些能力的提升极大提高了计算处理的复杂度，导致能耗的大幅升高，尤其对无法提供实时供电的终端来说，将严重影响终端的待机时间。
因此，现有技术还有待于进一步发展和改进。
发明内容
针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出基于5G通信的医用机器人节能方法及控制系统，该方法能基于医用机器人电量状态，自动进行节能调节，确保医用机器人能完成基本任务的同时，增加了医用机器人的待机时间。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
基于5G通信的医用机器人节能方法，包括：
机器人控制系统周期性获取医用机器人当前能耗状态，并将其与多级预设门限进行比较，当基于医用机器人当前能耗状态判断医用机器人当前电量低于用于触发内控节能的预设门限时，则调用与医用机器人当前能耗状态匹配的内控节能控制数据进行配置；
当基于医用机器人当前能耗状态判断医用机器人当前电量低于用于触发通信节能的预设门限时，则与5G基站建立通信，5G基站获取医用机器人当前能耗状态并基于所获取的医用机器人当前能耗状态调用与其相匹配的通信节能控制数据进行配置。
优选的，当基于医用机器人当前能耗状态判断医用机器人当前电量低于用于触发内控节能的预设门限时，则调用与医用机器人当前能耗状态匹配的内控节能控制数据进行配置具体为：
机器人控制系统接收并解析医用机器人因电量低于第一预设门限而发出的第一内控节能请求，根据所解析的数据确定相应的内控节能控制数据，之后向医用机器人发出第一内控节能请求响应，其中，所述第一内控节能请求包括医用机器人设备标识、节能请求标识；
医用机器人根据第一内控节能请求响应更新信息调整接收控制命令的时间窗口和位置及状态上报周期。
优选的，预先设置用于标识不同节能等级的节能请求标识与内控节能控制数据的第一对应表，第一对应表中，建立不同节能等级的节能请求标识与内控节能控制数据一一对应关系；
机器人控制系统根据第一内控节能请求中节能请求标识，确定相应的内控节能控制数据，所述内控节能控制数据包括医用机器人发送控制命令的周期，以及要求医用机器人位置及状态上报周期。
优选的，所述第一内控节能请求响应包括控制命令发送周期配置更新信息和位置及状态上报周期配置更新信息。
优选的，当基于医用机器人当前能耗状态判断医用机器人当前电量低于用于触发通信节能的预设门限时，则与5G基站建立通信，5G基站获取医用机器人当前能耗状态并基于所获取的医用机器人当前能耗状态调用与其相匹配的通信节能控制数据进行配置具体为：
5G基站接收并解析医用机器人因电量低于第二预设门限而发出的第一通信节能请求，根据所解析的数据确定第一节能方法请求标识、节能等级标识，并向医用机器人发出第一通信节能请求响应其中，所述第一通信节能请求包括医用机器人通信标识、第一节能方法请求标识、节能等级标识，所述第一节能方法请求标识包括请求延长信号测量间隔、请求延长信号测量上报间隔、请求延长非连续接收周期中的一种或多种；
医用机器人接收第一通信节能请求响应后，调用第一通信节能控制数据进行配置调整，调整方式包括延长信号测量间隔、延长信号测量上报间隔、延长非连续接收周期中的一种或多种；
或者，5G基站接收并解析医用机器人因电量低于第三预设门限而发出的第二通信节能请求，根据所解析的数据确定医用机器人当前的业务速率需求、业务周期间隔，并向医用机器人发出第二通信节能请求响应，所述第二通信节能请求包括医用机器人通信标识、第二节能方法请求标识、业务速率需求、业务周期间隔，所述第二节能方法请求标识包括请求切换较小的工作带宽、请求采用跨子帧调度、请求采用半静态调度、请求限速中的一种或多种；
医用机器人接收第二通信节能请求响应后，调用第二节能控制数据进行配置调整，调整方式包括带宽配置、跨子帧调度配置、半静态调度配置以及业务速率配置中的一种或多种。
优选的，预先设置第一节能方法请求标识、节能等级标识与第一通信节能控制数据的第二对应表，第二对应表中，不同第一节能方法请求标识和不同节能等级标识不同与唯一第一通信节能控制数据相对应；
5G基站根据第一通信节能请求中不同节能等级标识和第一节能方法请求标识，确定第一通信节能控制数据，所述第一通信节能控制数据包括延长信息测量间隔、延长信号测量上报间隔以及延长非连续接收周期。
优选的，所述第一通信节能请求响应包括，延长信息测量间隔配置数据更新、延长信号测量上报间隔配置数据更新和延长非连续接收周期配置数据更新中的一种或多种。
优选的，预先设置第二节能方法请求标识与第二通信节能控制数据的第三对应表，第三对应表中，不同第二节能方法请求标识与第二通信节能控制数据相对应；
5G基站根据第二通信节能请求中的不同第二节能方法请求标识，确定第二通信节能控制数据，所述第二通信节能控制数据包括切换为较小工作带宽、跨子帧调度指令、半静态调度周期、通信限速中的一种或多种。
优选的，所述第二节能请求响应包括，切换为较小工作带宽配置数据更新、跨子帧调度指令配置数据更新、半静态调度周期配置数据更新、通信限速配置数据更新中的一种或多种。
一种基于5G通信的医用机器人节能控制系统，还包括：
机器人控制系统，被配置为周期性获取医用机器人当前能耗状态，并将其与多级预设门限进行比较，当基于医用机器人当前能耗状态判断医用机器人当前电量低于用于触发内控节能的预设门限时，则调用与医用机器人当前能耗状态匹配的内控节能控制数据进行配置，以及当基于医用机器人当前能耗状态判断医用机器人当前电量低于用于触发通信节能的预设门限时，则与5G基站建立通信；
5G基站，被配置为获取医用机器人当前能耗状态并基于所获取的医用机器人当前能耗状态调用与其相匹配的通信节能控制数据进行配置。
有益效果：
本发明提供一种基于5G通信的医用机器人节能方法，该方法能根据医用机器人的电量状态，向医用机器人控制系统和5G基站发送不同节能请求，获取不同的节能方法和配置，自动进行节能调节，确保医用机器人完成基本任务的同时，降低了医用机器人的能耗，增加了医用机器人的工作时间。
附图说明
图1是本发明具体实施例中基于5G通信的医用机器人节能方法流程图。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。
如图1所示为本发明提供一种基于5G通信医用机器人节能方法，包括：
S100：机器人控制系统周期性获取医用机器人当前能耗状态，并将其与多级预设门限进行比较，当基于医用机器人当前能耗状态判断医用机器人当前电量低于用于触发内控节能的预设门限时，则调用与医用机器人当前能耗状态匹配的内控节能控制数据进行配置，具体为：
机器人控制系统接收并解析医用机器人因电量低于第一预设门限而发出的第一内控节能请求，其中，所述第一内控节能请求包括医用机器人设备标识、节能请求标识，预先设置用于表示不同节能等级的节能请求标识与内控节能控制数据的第一对应表，第一对应表中，建立不同节能等级的节能请求标识与内控节能控制数据一一对应关系，根据所解析的数据通过第一对应表的对应关系确定相应的内控节能控制数据，之后向医用机器人发出第一内控节能请求响应，所述第一内控节能请求响应包括控制命令发送周期配置更新信息和位置及状态上报周期配置更新信息；
医用机器人根据第一内控节能请求响应更新信息调整接收控制命令的时间窗口和位置及状态上报周期。
S200：当基于医用机器人当前能耗状态判断医用机器人当前电量低于用于触发通信节能的预设门限时，则与5G基站建立通信，5G基站获取医用机器人当前能耗状态并基于所获取的医用机器人当前能耗状态调用与其相匹配的通信节能控制数据进行配置，具体为：
5G基站接收并解析医用机器人因电量低于第二预设门限而发出的第一通信节能请求，其中，所述第一通信节能请求包括医用机器人通信标识、第一节能方法请求标识、节能等级标识，所述第一节能方法请求标识包括请求延长信号测量间隔、请求延长信号测量上报间隔、请求延长非连续接收周期中的一种或多种，预先设置第一节能方法请求标识、节能等级标识与第一通信节能控制数据的第二对应表，第二对应表中，不同第一节能方法请求标识和不同节能等级标识不同与唯一第一通信节能控制数据相对应，据所解析的数据确定第一节能方法请求标识、节能等级标识，并根据第二对应表，确定第一通信节能控制数据，并向医用机器人发出第一通信节能请求响应，所述第一通信节能请求响应包括，延长信息测量间隔配置数据更新、延长信号测量上报间隔配置数据更新和延长非连续接收周期配置数据更新中的一种或多种；
医用机器人接收第一通信节能请求响应后，调用第一通信节能控制数据进行配置调整，调整方式包括延长信号测量间隔、延长信号测量上报间隔、延长非连续接收周期中的一种或多种；
或者，5G基站接收并解析医用机器人因电量低于第三预设门限而发出的第二通信节能请求，其中，所述第二通信节能请求包括医用机器人通信标识、第二节能方法请求标识、业务速率需求、业务周期间隔，所述业务周期间隔由接受控制命令周期和测量上报周期决定，所述第二节能方法请求标识包括请求切换较小的工作带宽、请求采用跨子帧调度、请求采用半静态调度、请求限速中的一种或多种，预先设置第二节能方法请求标识与第二通信节能控制数据的第三对应表，第三对应表中，不同第二节能方法请求标识与第二通信节能控制数据相对应，根据所解析的数据通过第三对应表的对应关系，确定医用机器人当前的业务速率需求、业务周期间隔，并向医用机器人发出第二通信节能请求响应，所述第二节能请求响应包括，切换为较小工作带宽配置数据更新、跨子帧调度指令配置数据更新、半静态调度周期配置数据更新、通信限速配置数据更新中的一种或多种；
医用机器人接收第二通信节能请求响应后，调用第二节能控制数据进行配置调整，调整方式包括带宽配置、跨子帧调度配置、半静态调度配置以及业务速率配置中的一种或多种。
在一些实施例中，所述第一内控节能请求还包括，当前电量状态。
具体的，所述第一对应表中，节能请求标识的不同节能等级与内控节能控制数据对应关系具体公式为：T＝T0×2n，其中，T为延长后的周期，T0为常规周期，n为节能等级，所述周期为第一内控节能请求响应中接收控制命令的时间窗口和位置及状态上报周期。
具体的，所述第二对应表的对应方法为：确定第一节能方法请求标识与节能等级标识，当上述两标识确认后，具有唯一对应的第一通信节能控制数据。
在一些实施例中，第二对应表的对应方法为：对应表分为请求延长信号测量间隔、请求延长信号测量上报间隔、请求延长非连续接收周期三部分，通过第一节能方法请求标识，确定第一通信节能控制数据调用所述第二对应表中的具体部分，然后通过节能等级标识，确定第二对应表具体部分与之对应第一通信节能控制数据。
在一些实施例中，所述第一节能方法请求标识为请求延长信号测量间隔，5G基站采用如下公式确定信号测量间隔：T＝T0×2n，其中，T为延长后的测量间隔，T0为上一个有效的测量间隔，n为节能等级标识值。
在一些实施例中，所述第一节能方法请求标识为请求标识为请求延长信号测量上报间隔，5G基站采用如下公式确定信号测量上报间隔，T＝T0×2n，其中，T为延长后的上报间隔，T0为上一个有效的测量上报间隔，n为节能等级标识值。
在一些实施例中，所述第一节能方法请求标识为请求延长非连续接收周期，网络设备采用如下公式确定非连续接收周期，T＝T0×2n，其中，T为延长后的周期，T0为上一个有效的非连续接收周期，n为节能等级标识值。
在一些实施例中，所述第二节能方法请求标识为请求切换为较小的工作带宽，所述5G基站通过专用信令将所述医用机器人的激活部分工作带宽配置为小于当前激活部分工作带宽。
在一些实施例中，所述第二节能方法请求标识为请求采用跨子帧调度，所述5G基站通过控制信令向所述医用机器人发送跨子帧调度指令。
在一些实施例中，所述第二节能方法请求标识为请求采用半静态调度，所述5G基站根据所述业务周期间隔，配置对应的半静态调度周期进行匹配，所述医用机器人在半静态调度周期内的工作时间开启窗口时间内开启数据的接收，其余时间关闭数据接收。
在一些实施例中，所述第二节能方法请求标识为请求限速，所述5G基站根据所述业务速率需求，对所述医用机器人通信进行限速。
本发明还提供一种基于5G通信的医用机器人节能控制系统，还包括：
机器人控制系统，被配置为周期性获取医用机器人当前能耗状态，并将其与多级预设门限进行比较，当基于医用机器人当前能耗状态判断医用机器人当前电量低于用于触发内控节能的预设门限时，则调用与医用机器人当前能耗状态匹配的内控节能控制数据进行配置，以及当基于医用机器人当前能耗状态判断医用机器人当前电量低于用于触发通信节能的预设门限时，则与5G基站建立通信；
5G基站，被配置为获取医用机器人当前能耗状态并基于所获取的医用机器人当前能耗状态调用与其相匹配的通信节能控制数据进行配置。
以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (8)

1.基于5G通信的医用机器人节能方法，其特征在于，包括：
机器人控制系统周期性获取医用机器人当前能耗状态，并将其与多级预设门限进行比较，当基于医用机器人当前能耗状态判断医用机器人当前电量低于用于触发内控节能的预设门限时，则调用与医用机器人当前能耗状态匹配的内控节能控制数据进行配置；
当基于医用机器人当前能耗状态判断医用机器人当前电量低于用于触发通信节能的预设门限时，则与5G基站建立通信，5G基站获取医用机器人当前能耗状态并基于所获取的医用机器人当前能耗状态调用与其相匹配的通信节能控制数据进行配置；
当基于医用机器人当前能耗状态判断医用机器人当前电量低于用于触发通信节能的预设门限时，则与5G基站建立通信，5G基站获取医用机器人当前能耗状态并基于所获取的医用机器人当前能耗状态调用与其相匹配的通信节能控制数据进行配置具体为：
5G基站接收并解析医用机器人因电量低于第二预设门限而发出的第一通信节能请求，根据所解析的数据确定第一节能方法请求标识、节能等级标识，并向医用机器人发出第一通信节能请求响应其中，其中，所述第一通信节能请求包括医用机器人通信标识、第一节能方法请求标识、节能等级标识，所述第一节能方法请求标识包括请求延长信号测量间隔、请求延长信号测量上报间隔、请求延长非连续接收周期中的一种或多种；
医用机器人接收第一通信节能请求响应后，调用第一通信节能控制数据进行配置调整，调整方式包括延长信号测量间隔、延长信号测量上报间隔、延长非连续接收周期中的一种或多种；
5G基站接收并解析医用机器人因电量低于第三预设门限而发出的第二通信节能请求，根据所解析的数据确定医用机器人当前的业务速率需求、业务周期间隔，并向医用机器人发出第二通信节能请求响应，其中，所述第二通信节能请求包括医用机器人通信标识、第二节能方法请求标识、业务速率需求、业务周期间隔，所述第二节能方法请求标识包括请求切换较小的工作带宽、请求采用跨子帧调度、请求采用半静态调度、请求限速中的一种或多种；
医用机器人接收第二通信节能请求响应后，调用第二节能控制数据进行配置调整，调整方式包括带宽配置、跨子帧调度配置、半静态调度配置以及业务速率配置中的一种或多种；
当基于医用机器人当前能耗状态判断医用机器人当前电量低于用于触发内控节能的预设门限时，则调用与医用机器人当前能耗状态匹配的内控节能控制数据进行配置具体为：
机器人控制系统接收并解析医用机器人因电量低于第一预设门限而发出的第一内控节能请求，根据所解析的数据确定相应的内控节能控制数据，之后向医用机器人发出第一内控节能请求响应，其中，所述第一内控节能请求包括医用机器人设备标识、节能请求标识；
医用机器人根据第一内控节能请求响应更新信息调整接收控制命令的时间窗口和位置及状态上报周期。
2.根据权利要求1所述的基于5G通信的医用机器人节能方法，其特征在于，预先设置用于标识不同节能等级的节能请求标识与内控节能控制数据的第一对应表，第一对应表中，建立不同节能等级的节能请求标识与内控节能控制数据一一对应关系；
机器人控制系统根据第一内控节能请求中节能请求标识，确定相应的内控节能控制数据，所述内控节能控制数据包括医用机器人发送控制命令的周期，以及要求医用机器人位置及状态上报周期。
3.根据权利要求2所述的基于5G通信的医用机器人节能方法，其特征在于，所述第一内控节能请求响应包括控制命令发送周期配置更新信息和位置及状态上报周期配置更新信息。
4.根据权利要求1所述的基于5G通信的医用机器人节能方法，其特征在于，预先设置第一节能方法请求标识、节能等级标识与第一通信节能控制数据的第二对应表，第二对应表中，不同第一节能方法请求标识和不同节能等级标识不同与唯一第一通信节能控制数据相对应；
5G基站根据第一通信节能请求中不同节能等级标识和第一节能方法请求标识，确定第一通信节能控制数据，所述第一通信节能控制数据包括延长信息测量间隔、延长信号测量上报间隔以及延长非连续接收周期。
5.根据权利要求4所述的基于5G通信的医用机器人节能方法，其特征在于，所述第一通信节能请求响应包括，延长信息测量间隔配置数据更新、延长信号测量上报间隔配置数据更新和延长非连续接收周期配置数据更新中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的基于5G通信的医用机器人节能方法，其特征在于，预先设置第二节能方法请求标识与第二通信节能控制数据的第三对应表，第三对应表中，不同第二节能方法请求标识与第二通信节能控制数据相对应；
5G基站根据第二通信节能请求中的不同第二节能方法请求标识，确定第二通信节能控制数据，所述第二通信节能控制数据包括切换为较小工作带宽、跨子帧调度指令、半静态调度周期、通信限速中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的基于5G通信的医用机器人节能方法，其特征在于，所述第二通信节能请求响应包括，切换为较小工作带宽配置数据更新、跨子帧调度指令配置数据更新、半静态调度周期配置数据更新、通信限速配置数据更新中的一种或多种。
8.基于5G通信的医用机器人节能控制系统，其特征在于，采用权利要求1-7任意一项所述的基于5G通信的医用机器人节能方法，所述系统还包括：
机器人控制系统，被配置为周期性获取医用机器人当前能耗状态，并将其与多级预设门限进行比较，当基于医用机器人当前能耗状态判断医用机器人当前电量低于用于触发内控节能的预设门限时，则调用与医用机器人当前能耗状态匹配的内控节能控制数据进行配置，以及当基于医用机器人当前能耗状态判断医用机器人当前电量低于用于触发通信节能的预设门限时，则与5G基站建立通信；
5G基站，被配置为获取医用机器人当前能耗状态并基于所获取的医用机器人当前能耗状态调用与其相匹配的通信节能控制数据进行配置。
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