CN113733040A - 作业机器人的安全监控方法、装置和作业机器人 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种作业机器人的安全监控方法、装置和作业机器人。所述方法包括：当检测到作业机器人从当前作业区域进入下一作业区域时，生成转场指令；响应转场指令，获取作业机器人所处路面的坡度值；根据坡度值确定作业机器人的运动状态，并生成对应运动状态下的调节指令；根据调节指令，分别触发执行元件对作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度以及变幅角度进行调节，直到整体重心位置处于最低位置。采用本方法能够提高作业机器人的稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本申请涉及自动化技术领域，特别是涉及一种作业机器人的安全监控方法、装置和作业机器人。
背景技术
随着自动化技术的发展，自动化技术逐步被应用在各个行业领域(例如，汽车制造业、电子电气行业、橡胶及塑料工业以及建筑施工等领域)，提高了各个行业领域的作业效率。其中，自动化技术中的机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器，机器人被应用管道的安中装，可以减少人力成本和提高安装效率。
但地下车库的消防管道位于车库顶部，位置相对较高，目前一般借助脚手架等工具辅助人工安装。消防管长约6米，最重可达250多千克，人工搬运安装需要耗费大量人力，劳动强度大，效率也不高，且容易发生安全事故；采用机器人安装时，由于管道和机器本身就比较重，而且要伸至的安装位置较高，设备有较大风险发生倾覆，导致作业机器人在安装管道时，设备稳定性和可靠性低。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高作业机器人的稳定性和可靠性的作业机器人的安全监控方法、装置、作业机器人和计算存储介质。
一种作业机器人的安全监控方法，所述方法包括：
当检测到作业机器人从当前作业区域进入下一作业区域时，生成转场指令；
响应所述转场指令，获取所述作业机器人所处路面的坡度值；
根据所述坡度值确定所述作业机器人的运动状态，并生成对应运动状态下的调节指令；
根据所述调节指令，分别触发执行元件对所述作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度以及变幅角度进行调节，直到所述整体重心位置处于最低位置。
在其中一个实施例中，所述根据所述坡度值确定所述作业机器人的运动状态，并生成对应运动状态下的调节指令，包括：
当所述坡度值大于预设坡度值，确定所述作业机器人处于非平地运动状态；
对所述作业机器人的整体重心位置进行检测；
当所述整体重心位置不处于所述作业机器人整体重心的最低位置时，生成第一调节指令；
所述根据所述调节指令，分别触发执行元件对所述作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度以及变幅角度进行调节，直到所述整体重心位置处于最低位置，包括：
根据所述第一调整指令，触发所述执行元件中的伸缩气缸对所述作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度进行伸长调节；以及
触发所述执行元件中的变幅气缸对所述作业机器人的伸缩臂组件的变幅角度进行减小调节，直到所述作业机器人的整体重心位置处于所述非平地运动状态的最低位置。
在其中一个实施例中，所述根据所述坡度值确定所述作业机器人的运动状态，并生成对应运动状态下的调节指令，包括：
当所述坡度值小于或等于所述坡度预设值时，确定所述作业机器人处于平地运动状态，并生成第二调节指令；
所述根据所述调节指令，分别触发执行元件对所述作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度以及变幅角度进行调节，直到所述整体重心位置处于最低位置，包括：
根据所述第二调整指令，触发执行元件中的伸缩气缸对所述作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度进行缩短调节；以及
触发执行元件中的变幅气缸对所述作业机器人的伸缩臂组件的变幅角度进行减小调节，直到所述作业机器人的整体重心位置处于所述平地运动状态的最低位置。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
当所述作业机器人在坡度路面进行管道安装时，获取所述作业机器人的后方舵轮的轮压值以及底盘倾角；
根据所述轮压值和所述底盘倾角，对所述作业机器人的重心状态进行监测，当监测到所述重心状态达到临界状态时，生成第三调节指令；
根据所述第三调节指令，分别触发执行元件对所述作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度以及变幅角度进行调节，直到所述整体重心位置处于最低位置。
在其中一个实施例中，所述根据所述轮压值和所述底盘倾角，对所述作业机器人的重心状态进行监测，当监测到所述重心状态未达到倾覆临界状态时，生成第三调节指令，包括：
当监测到所述后方舵轮的轮压值小于预设轮压值且所述倾角小于所述预设倾角时，确定所述重心状态未达到倾覆临界状态，生成第三调节指令。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
根据所述轮压值和所述底盘倾角，对所述作业机器人的瞬时重心状态进行监测；
当所述后方舵轮的轮压值小于预设轮压值且所述倾角大于或者等于所述预设倾角时，确定所述作业机器人达到倾覆临界状态，并生成停止指令；
通过所述停止指令控制所述作业机器人停止工作。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
当检测到所述作业机器人处于管道安装状态时，获取所述作业机器人上夹爪夹取的管道重量；
根据所述管道重量，确定所述作业机器人当前工作的重量级模式；
根据所述重量级模式，确定所述作业机器人的控制器与所述伸缩臂组件上的拉线传感器的反馈关系；
根据所述反馈关系确定所述伸缩臂组件的伸缩水平长度范围；
基于所述伸缩水平长度范围，完成管道的安装。
在其中一个实施例中，所述根据所述反馈关系确定所述伸缩臂组件的伸缩水平长度范围，包括：
当所述拉线传感器的数值在预设极限值范围内时，触发所述控制器进行响应，生成变幅角度调节指令；
基于所述变幅角度调节指令，控制所述伸缩臂组件进行旋转，得到目标变幅角度；
根据所述目标变幅角度，计算所述伸缩臂组件的伸缩臂初始长度，和执行元件中伸缩气缸伸出长度总和的余弦值，得到所述作业机器人的最大伸缩水平长度；
根据所述作业机器人的最大伸缩水平长度，确定所述伸缩臂组件的伸缩水平长度范围。
一种作业机器人的安全监控装置，所述装置包括：
检测模块，用于当检测到作业机器人从当前作业区域进入下一作业区域时，生成转场指令；
获取模块，用于响应所述转场指令，获取所述作业机器人所处路面的坡度值；
生成模块，用于根据所述坡度值确定所述作业机器人的运动状态，并生成对应运动状态下的调节指令；
调节模块，用于根据所述调节指令，分别触发执行元件对所述作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度以及变幅角度进行调节，直到所述整体重心位置处于最低位置。
一种作业机器人，包括移动底盘、伸缩臂组件、执行末端和控制器，控制器包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
当检测到作业机器人从当前作业区域进入下一作业区域时，生成转场指令；
响应所述转场指令，获取所述作业机器人所处路面的坡度值；
根据所述坡度值确定所述作业机器人的运动状态，并生成对应运动状态下的调节指令；
根据所述调节指令，分别触发执行元件对所述作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度以及变幅角度进行调节，直到所述整体重心位置处于最低位置。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
当检测到作业机器人从当前作业区域进入下一作业区域时，生成转场指令；
响应所述转场指令，获取所述作业机器人所处路面的坡度值；
根据所述坡度值确定所述作业机器人的运动状态，并生成对应运动状态下的调节指令；
根据所述调节指令，分别触发执行元件对所述作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度以及变幅角度进行调节，直到所述整体重心位置处于最低位置。
上述作业机器人的安全监控方法、装置、作业机器人和计算机存储介质，在作业机器人处于转场状态时，通过获取作业机器人所处路面的坡度值；根据当前所处路面的坡度值确定作业机器人的运动状态，并生成对应运动状态下的调节指令，触发执行元件对作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度以及变幅角度进行调节，直到作业机器人的整体重心位置处于最低位置，达到稳定状态；即作业机器人在转场时，通过自动调整伸缩臂变幅角度和伸缩长度实时调节重心位置，减少了人工操作，使管道机器人能够适应不同路况，增大了设备的抓地力，提高了设备安全性。
附图说明
图1为一个实施例中作业机器人的安全监控方法的流程示意图；
图2为一个实施例中作业机器人的示意图；
图3为另一个实施例中作业机器人的安全监控方法的流程示意图；
图4为一个实施例中作业机器人处于上坡/下坡行驶状态的示意图；
图5为一个实施例中作业机器人分别在安装风管和消防管时的伸缩-负载图；
图6为另一个实施例中作业机器人的安全监控方法的流程示意图；
图7为一个实施例中作业机器人处于平地行驶状态的示意图；
图8为另一个实施例中作业机器人的安全监控方法的流程示意图；
图9为一个实施例中作业机器人的安全监控装置的结构框图；
图10为一个实施例中作业机器人的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种作业机器人的安全监控方法，本实施例以该方法应用于终端进行举例说明，可以理解的是，该方法也可以应用于服务器，还可以应用于包括终端和服务器的系统，并通过终端和服务器的交互实现。本实施例中，以终端为作业机器人，为例进行说明，该方法包括以下步骤：
步骤102，当检测到作业机器人从当前作业区域进入下一作业区域时，生成转场指令。
其中，作业机器人可以是在不同场景内作业的机器人，不同场景的作业机器人不同，当作业机器人作业在地下车库的管道安装，作业机器人为管道安装机器人，管道安装机器人的结构包括移动底盘、伸缩臂组件和执行末端三大组成部分，执行末端上安装了压力传感器，伸缩臂组件上安装了拉线压力传感器和执行元件(执行元件包括伸缩气缸和变幅气缸)，管道安装机器人前轮采用差速桥驱动，后方舵轮带转向电机，如图2所示，为一个实施例中管道安装机器人的示意图，包括执行末端21、伸缩臂组件22和移动底盘23。
作业机器人的应用场景可以但不仅限于地下车库消防管道的安装，也可以生产车间的通风管道的安装，本实施例以应用在地下车库消防管道安装为例进行说明，即作业机器人为管道安装机器人，管道安装包括安装风管和消防管，在安装风管和消防管时，执行末端不同。
具体地，当安装到作业机器人上的感应器检测到从当前作业区域进入到下一作业区域时，触发生成转场指令。
步骤104，响应转场指令，获取作业机器人所处路面的坡度值。
其中，作业机器人所处路面的坡度值是通过安装在移动底盘上的IMU惯性传感器自动检测采集得到的。
步骤106，根据坡度值确定作业机器人的运动状态，并生成对应运动状态下的调节指令。
其中，作业机器人的运动状态包括平地运动状态和非平地运动状态，非平地运动状态包括上坡运动状态和下坡运动状态。
具体地，作业机器人响应转场指令，获取由安装在移动底盘上的IMU惯性传感器自动检测采集得到的坡度值，根据采集得到坡度值对作业机器人当前的运动状态进行判断，确定是处于平地运动状态还是处于非平地运动状态。
步骤108，根据调节指令，分别触发执行元件对作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度以及变幅角度进行调节，直到整体重心位置处于最低位置。
其中，整体重心位置处于最低位置是指作业机器人处于稳定状态；不同运动状态下的作业机器人的整体重心的最低位置不同；即作业机器人在非平地运动状态的重心最低位置，是指作业机器人的前驱动轮的轮压值处于最大轮压值的状态；作业机器人在平地运动状态下的重心最低位置，是指作业机器人的执行元件(例如，气缸)处于聚拢集中状态。变幅角度是指作业机器人的伸缩臂组件与水平面之间的角度。
执行元件是指根据来自控制器的控制信息完成对受控对象的控制作用的元件；根据使用场合不同，执行元件包括气动执行元件，电动执行元件和液压执行元件等；在作业机器人上设有的执行元件包括伸缩气缸和变幅气缸。
具体地，根据作业机器人当前所处位置的坡度值，根据坡度值确定作业机器人当前的运动状态；并对作业机器人的移动底盘和伸缩臂组件的质心和重心位置进行分析，生成对应运动状态下的调节指令；控制器根据该调节指令分别触发伸缩气缸对作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度进行伸长或缩短调节；以及触发变幅气缸对作业机器人的伸缩臂组件的变幅角度进行调大或调小处理，直到作业机器人整体重心位置处于对应运动状态下的最低位置。
上述作业机器人的安全监控方法中，通过在作业机器人处于转场状态时，通过获取作业机器人所处路面的坡度值；根据当前所处路面的坡度值确定作业机器人的运动状态，并生成对应运动状态下的调节指令，触发执行元件对作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度以及变幅角度进行调节，直到作业机器人的整体重心位置处于最低位置，达到稳定状态；即作业机器人在转场时，通过自动调整伸缩臂变幅角度和伸缩长度实时调节重心位置，减少了人工操作，使管道机器人能够适应不同路况，增大了设备的抓地力，提高了设备安全性
在另一个实施例中，如图3所示，提供了一种作业机器人的安全监控方法，本实施例以该方法应用于终端进行举例说明。本实施例中，以终端为作业机器人为例进行说明，该方法包括以下步骤：
步骤302，当检测到作业机器人从当前作业区域进入下一作业区域时，生成转场指令。
步骤304，响应转场指令，获取作业机器人所处路面的坡度值。
步骤306，当坡度值大于预设坡度值，确定作业机器人处于非平地运动状态。
其中，预设坡度值是根据经验值确定的，非平地运动状态是指作业机器人处于上下坡运动状态，作业机器人处于非平地运行状态的示意图，如图4所示，作业机器人为管道安装机器人，包括移动底盘41、伸缩臂组件42、压力传感器43、拉线传感器44、伸缩缸45、变幅缸46、旋转编码器47、后方舵轮48和前驱动轮49，管道安装机器人处于上坡/下坡行驶的状态，其中，G1表示移动底盘的重心，G2表示伸缩臂组件的重心，O点为前轮与地面的接触点。
步骤308，对作业机器人的整体重心位置进行检测。
其中，对作业机器人的整体重心位置检测方法为本领域的现有技术，在此不做赘述。
步骤310，当整体重心位置不处于作业机器人整体重心的最低位置时，生成第一调节指令。
步骤312，根据第一调整指令，触发执行元件中的伸缩气缸对作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度进行伸长调节。
步骤314，触发执行元件中的变幅气缸对作业机器人的伸缩臂组件的变幅角度进行减小调节，直到作业机器人的整体重心位置处于非平地运动状态的最低位置。
其中，作业机器人处于非平地运动状态下的重心最低位置时，伸缩臂组件的伸缩长度达到设定的最长长度，伸缩臂组件的变幅角度为设定的最小角度；也就是说，在此状态下，作业机器人的前驱动轮的轮压值处于最大轮压值，此时可以提高作业机器人的抓地能力。
具体地，当作业机器人处于非平地运动状态时，通过对作业机器人移动底盘和伸缩组件的质心和重心位置进行分析，并生成第一调节指令，触发执行元件中的伸缩气缸对作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度进行伸长调节，触发执行元件中的变幅气缸对作业机器人的伸缩臂组件的变幅角度进行减小调节，直到作业机器人的整体重心位置处于非平地运动状态的最低位置。
可选地，在一个实施例中，当检测到作业机器人处于管道安装状态时，获取作业机器人上夹爪夹取的管道重量；根据管道重量，确定作业机器人当前工作的重量级模式；根据重量级模式，确定作业机器人的控制器与伸缩臂组件上的拉线传感器的反馈关系；根据反馈关系确定伸缩臂组件的伸缩水平长度范围；基于伸缩水平长度范围，完成管道的安装。
其中，反馈关系确定伸缩臂组件的伸缩水平长度范围的确定包括：当拉线传感器的数值在预设极限值范围内时，触发控制器进行响应，生成变幅角度调节指令；基于变幅角度调节指令，控制伸缩臂组件进行旋转，得到目标变幅角度；即当拉线传感器监控的数值接近极限值时，反馈给控制器控制伸缩臂无法再继续伸出，需要对变幅角度进行调节，即生成变幅角度调节指令进行旋转调节，通过旋转中心的旋转编码器读取变幅角度；根据目标变幅角度，计算伸缩臂组件的伸缩臂初始长度，和执行元件中伸缩气缸伸出长度总和的余弦值，得到作业机器人的最大伸缩水平长度；根据作业机器人的最大伸缩水平长度，确定伸缩臂组件的伸缩水平长度范围。
其中，不同重量级模式下反馈关系是不一样的；重量级模式是为设定的作业机器人抓取重量的模式，例如，常规重量(大于115kg且小于203kg)、小重量(小于115kg)和大重量(大于203kg)三种重量级。管道可以是风管，也可以是消防管。
如图5所示，为一个实施例中，为管道安装机器人分别在安装风管和消防管时的伸缩-负载图(即反馈关系)，反馈关系是预先建立的，是通过现有的理论知识和有限元仿真计算得到的，在相应重量下和变幅角度下，伸缩臂组件的最大水平伸缩量是一定的。该功能是通过自制RIU控制器、旋转中心的旋转编码器、伸缩臂上的拉线传感器以及夹爪上的压力传感器实现的，获取常规(大于115kg且小于203kg)、小重量(小于115kg)和大重量(大于203kg)三种重量级，即分别对应了三种不同的运动范围。拿图5右图所示的消防管伸缩-负载图举例，在安装消防管时，根据夹爪上的压力传感器，判断出夹取的管道处于何种重量，控制器便会与拉线传感器之间形成负反馈，使得伸缩臂只能伸缩至该重量级的最大水平长度。例如，若夹爪上的压力传感器识别出夹取的管道为150kg，控制器便确定此时为常规重量级模式，伸缩臂最大伸出水平长度为图5右中203kg对应的横坐标上的1.83米；图5左图所示的是风管伸缩-负载图，夹取不同重量的风管(例如，186KG，203KG，400KG)。
即通过识别管道安装机器人夹取的管道重量，来限定伸缩臂的最大伸缩长度，进行液压限位，能有效防止机器人因为过载而发生倾覆或结构破坏等问题的发生。
上述作业机器人的安全监控方法，当监控到作业机器人处于非平地运动状态时，生成该状态下对应的第一调节指令；根据第一调节指令触发伸缩气缸和变幅气缸进行伸缩变换，实调整伸缩臂组件的变幅角度和伸缩长度，则将整体重心降至最低，使前驱动轮的轮压值保持最大，提高设备的爬坡性能以及提高了作业机器人的设备稳定性。
在另一个实施例中，如图6所示，提供了一种作业机器人的安全监控方法，本实施例以该方法应用于终端进行举例说明。本实施例中，以终端为作业机器人为例进行说明，该方法包括以下步骤：
步骤602，当检测到作业机器人从当前作业区域进入下一作业区域时，生成转场指令。
步骤604，响应转场指令，获取作业机器人所处路面的坡度值。
步骤606，当坡度值小于或等于坡度预设值时，确定作业机器人处于平地运动状态，并生成第二调节指令。
其中，如图7所示，即作业机器人出于平地行驶的状态，其中，G1表示移动底盘的重心，G2表示伸缩臂组件的重心，O点为前轮与地面的接触点，前轮采用差速桥驱动，后方舵轮带转向电机。
步骤608，根据第二调整指令，触发执行元件中的伸缩气缸对作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度进行缩短调节。
具体地，根据第二调整指令，触发执行元件中的伸缩气缸对作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度进行缩短调节，即触发执行元件中的伸缩气缸进行完全收回聚拢，缩短作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度到初始长度。
步骤610，触发执行元件中的变幅气缸对作业机器人的伸缩臂组件的变幅角度进行减小调节，直到作业机器人的整体重心位置处于平地运动状态的最低位置。
其中，作业机器人的整体重心位置处于平地运动状态的最低位置是指执行元件中变幅气缸和伸缩气缸完全收回，作业机器人处于聚拢状态。
具体地，通过触发执行元件中的伸缩气缸进行完全收回聚拢，缩短作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度到初始长度；触发执行元件中的变幅气缸进行完全收回聚拢，使作业机器人的伸缩臂组件的变幅角度达到初始角度，即作业机器人的整体重心位置处于平地运动状态的最低位置。
可选地，在一个实施例中，当检测到作业机器人处于平地上进行态管道安装状态时，获取作业机器人上夹爪夹取的管道重量；根据管道重量，确定作业机器人当前工作的重量级模式；根据重量级模式，确定作业机器人的控制器与伸缩臂组件上的拉线传感器的反馈关系；根据反馈关系确定伸缩臂组件的伸缩水平长度范围；基于伸缩水平长度范围，完成管道的安装。
其中，反馈关系确定伸缩臂组件的伸缩水平长度范围的确定包括：当拉线传感器的数值在预设极限值范围内时，触发控制器进行响应，生成变幅角度调节指令；基于变幅角度调节指令，控制伸缩臂组件进行旋转，得到目标变幅角度；根据目标变幅角度，计算伸缩臂组件的伸缩臂初始长度，和执行元件中伸缩气缸伸出长度总和的余弦值，得到作业机器人的最大伸缩水平长度；根据作业机器人的最大伸缩水平长度，确定伸缩臂组件的伸缩水平长度范围。
上述作业机器人的安全监控方法中，当监控到作业机器人处于平地运动状态时，根据生成的第二调节指令，触发执行元件中的伸缩气缸进行完全收回聚拢，以及执行元件中的变幅气缸进行完全收回聚拢，即将作业机器人的组成模块重心进行聚拢集中，减轻伸缩臂在运动过程中受到的冲击损伤，提高作业机器人的稳定性和安全性，进而提高了作业机器人的作业效率。
在另一个实施例中，如图8所示，提供了一种作业机器人的安全监控方法，本实施例以该方法应用于终端进行举例说明。本实施例中，以终端为作业机器人为例进行说明，该方法包括以下步骤：
步骤802，当作业机器人在坡度路面进行管道安装时，获取作业机器人的后方舵轮的轮压值以及底盘倾角。
其中，后方舵轮的轮压值是通过自制RIU控制器实时监控轮压传感器获取的，底盘倾角是通过自制RIU控制器从底盘倾角仪上获取的。
具体地，当监控到作业机器人处于非平地运动状态时，生成该状态下对应的第一调节指令；根据第一调节指令触发伸缩气缸和变幅气缸进行伸缩变换，实调整伸缩臂组件的变幅角度和伸缩长度，则将整体重心降至最低；当作业机器人在坡度路面进行管道安装时，对工作状态中的作业机器人的工作状态进行实时监测，通过自制RIU控制器实时监控轮压传感器获取后方舵轮的轮压值，以及通过自制RIU控制器从底盘倾角仪上获取底盘倾角。
步骤804，根据轮压值和底盘倾角，对作业机器人的重心状态进行监测。
其中，通过控制器对作业机器人的重心状态进行监测，即对作业机器人的状态进行判断，判断作业机器人是否即将发生倾覆。
步骤806，判断重心状态是否达到倾覆临界状态，若是，执行步骤812；否则，执行步骤808。
其中，倾覆临界状态是指轮压值小于预设轮压值的情况下底盘倾角小于预设倾角。
具体地，先判断作业机器人的后方舵轮的轮压值是否大于或等于预设轮压值(例如，300N)，当大于或等于预设轮压值时，作业机器人处于稳定状态；当小于预设轮压值时，判断底盘倾角是否小于预设倾角(例如，15°)，若是，则确定作业机器人的整体重心处于不稳定状态，需要进行重心调节；否则，作业机器人即将发生倾覆。
步骤808，当监测到重心状态未达到倾覆临界状态时，生成第三调节指令。
具体地，当监测到后方舵轮的轮压值小于预设轮压值的情况下，底盘倾角小于预设倾角时，确定重心状态未达到倾覆临界状态，处于不稳定状态，生成第三调节指令。
步骤810，根据第三调节指令，分别触发执行元件对作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度以及变幅角度进行调节，直到整体重心位置处于最低位置。
具体地，根据第三调节指令，触发执行元件中的伸缩气缸对作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度进行伸长调节；以及触发执行元件中的变幅气缸对作业机器人的伸缩臂组件的变幅角度进行减小调节，直到作业机器人的整体重心位置处于非平地运动状态的最低位置。
步骤812，当后方舵轮的轮压值小于预设轮压值且倾角大于或者等于预设倾角时，确定作业机器人达到倾覆临界状态，并生成停止指令。
具体地，当监测到后方舵轮的轮压值小于预设轮压值且倾角大于或者等于预设倾角时，即作业机器人的重心状态达到倾覆临界状态，即将发生倾覆，生成停止指令，并进行报警；报警的形式可以是通过安装在管道安装机器上的蜂鸣报警器进行报警，也可以通过报警指示灯进行闪烁报警等。
步骤814，通过停止指令控制作业机器人停止工作。
例如，在一个实施例中，在作业机器人在坡度路面进行管道安装时，通过自制RIU控制器实时监控轮压传感器和底盘倾角仪的数值，得到轮压值和底盘倾角；根据轮压值和底盘倾角联合判断机器人瞬时工作状态。首先，判断轮压是否小于300N，是则不输出任何指令，否则，进一步判断倾角仪是否小于15°，如果是，输出让重心降至最低的调节指令，分别触发执行元件对作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度以及变幅角度进行调节，直到整体重心位置处于最低位置；对若大于15°，机器报警且停止运行。即可防止在上下坡时控制器错误判断设备发生倾覆，从而做出正确的安全警告；还能够自动调节重心，减少人工操作，提高作业机器人的稳定性以及作业效率。
在一个实施例中，作业机器人为管道安装机器人，当检测到管道安装机器人从当前作业区域进入下一作业区域时，生成转场指令；响应转场指令，获取管道安装机器人所处路面的坡度值；当坡度值大于预设坡度值，确定管道安装机器人处于非平地运动状态；对管道安装机器人的整体重心位置进行检测；当整体重心位置不处于管道安装机器人整体重心的最低位置时，生成第一调节指令；根据第一调整指令，触发执行元件中的伸缩气缸对管道安装机器人的伸缩臂组件的伸缩长度进行伸长调节；以及触发执行元件中的变幅气缸对管道安装机器人的伸缩臂组件的变幅角度进行减小调节，直到管道安装机器人的整体重心位置处于非平地运动状态的最低位置。当坡度值小于或等于坡度预设值时，确定管道安装机器人处于平地运动状态，并生成第二调节指令；根据第二调整指令，触发执行元件中的伸缩气缸对管道安装机器人的伸缩臂组件的伸缩长度进行缩短调节；以及触发执行元件中的变幅气缸对管道安装机器人的伸缩臂组件的变幅角度进行减小调节，直到管道安装机器人的整体重心位置处于平地运动状态的最低位置。
当管道安装机器人在坡度路面进行管道安装时，获取管道安装机器人的后方舵轮的轮压值以及底盘倾角；根据轮压值和底盘倾角，对管道安装机器人的重心状态进行监测，当监测到重心状态达到倾覆临界状态时，生成第三调节指令；根据第三调节指令，分别触发执行元件对管道安装机器人的伸缩臂组件的伸缩长度以及变幅角度进行调节，直到整体重心位置处于最低位置。
除此之外，当管道安装机器人在坡度路面或平地路面进行管道安装，获取管道安装机器人上夹爪夹取的管道重量；根据管道重量，确定管道安装机器人当前工作的重量级模式；根据重量级模式，确定管道安装机器人的控制器与伸缩臂组件上的拉线传感器的反馈关系；根据反馈关系确定伸缩臂组件的伸缩水平长度范围；基于伸缩水平长度范围，完成管道的安装。
上述作业机器人的安全监控方法中，当作业机器人在坡度路面进行管道安装时，获取作业机器人的后方舵轮的轮压值以及底盘倾角，根据后方舵轮的轮压值以及底盘倾角来判断作业机器人的重心状态进行监测，防止作业机器人对上下坡和发生倾覆即将发生倾覆进行错误判断，从而做出正确的安全警告，提高机器人的稳定性以及作业效率。
应该理解的是，虽然图1、图3、图6、图8的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1、图3、图6、图8中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图9所示，提供了一种作业机器人的安全监控装置，包括：检测模块902、获取模块904、生成模块906和调节模块908，其中：
检测模块902，用于当检测到作业机器人从当前作业区域进入下一作业区域时，生成转场指令。
获取模块904，用于响应转场指令，获取作业机器人所处路面的坡度值。
生成模块906，用于根据坡度值确定作业机器人的运动状态，并生成对应运动状态下的调节指令。
调节模块908，用于根据调节指令，分别触发执行元件对作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度以及变幅角度进行调节，直到整体重心位置处于最低位置。
上述作业机器人的安全监控装置，在作业机器人处于转场状态时，通过获取作业机器人所处路面的坡度值；根据当前所处路面的坡度值确定作业机器人的运动状态，并生成对应运动状态下的调节指令，触发执行元件对作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度以及变幅角度进行调节，直到作业机器人的整体重心位置处于最低位置，达到稳定状态；即作业机器人在转场时，通过自动调整伸缩臂变幅角度和伸缩长度实时调节重心位置，减少了人工操作，使管道机器人能够适应不同路况，增大了设备的抓地力，提高了设备安全性。
在另一个实施例中，提供了一种作业机器人的安全监控装置，除包括检测模块902、获取模块904、生成模块906和调节模块908之外，还包括：确定模块、监测模块、停止模块、旋转模块和数据处理模块，其中：
确定模块，用于当坡度值大于预设坡度值，确定作业机器人处于非平地运动状态。
检测模块902还用于对作业机器人的整体重心位置进行检测。
生成模块906还用于当整体重心位置不处于作业机器人整体重心的最低位置时，生成第一调节指令。
调节模块908还用于根据第一调整指令，触发执行元件中的伸缩气缸对作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度进行伸长调节；以及
触发执行元件中的变幅气缸对作业机器人的伸缩臂组件的变幅角度进行减小调节，直到作业机器人的整体重心位置处于非平地运动状态的最低位置。
生成模块906还用于当坡度值小于或等于坡度预设值时，确定作业机器人处于平地运动状态，并生成第二调节指令；
调节模块908还用于根据第二调整指令，触发执行元件中的伸缩气缸对作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度进行缩短调节；以及
触发执行元件中的变幅气缸对作业机器人的伸缩臂组件的变幅角度进行减小调节，直到作业机器人的整体重心位置处于平地运动状态的最低位置。
获取模块904还用于当作业机器人在坡度路面进行管道安装时，获取作业机器人的后方舵轮的轮压值以及底盘倾角。
监测模块，用于根据轮压值和底盘倾角，对作业机器人的重心状态进行监测，当监测到重心状态达到临界状态时，生成第三调节指令。
调节模块908还用于根据第三调节指令，分别触发执行元件对作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度以及变幅角度进行调节，直到整体重心位置处于最低位置。
生成模块906还用于当监测到后方舵轮的轮压值小于预设轮压值且倾角大于或者等于预设倾角时，确定重心状态达到临界状态，生成第三调节指令。
监测模块还用于根据轮压值和底盘倾角，对作业机器人的重心状态进行监测；当后方舵轮的轮压值小于预设轮压值且倾角大于或者等于预设倾角时，确定作业机器人即将发生倾覆，并生成停止指令。
停止模块，用于通过停止指令控制作业机器人停止工作。
获取模块904还用于当检测到作业机器人处于管道安装状态时，获取作业机器人上夹爪夹取的管道重量。
确定模块还用于根据管道重量，确定作业机器人当前工作的重量级模式；根据重量级模式，确定作业机器人的控制器与伸缩臂组件上的拉线传感器的反馈关系；根据反馈关系确定伸缩臂组件的伸缩水平长度范围；基于伸缩水平长度范围，完成管道的安装。
生成模块906还用于当拉线传感器的数值在预设极限值范围内时，触发控制器进行响应，生成变幅角度调节指令。
旋转模块，用于基于变幅角度调节指令，控制伸缩臂组件进行旋转，得到目标变幅角度；
数据处理模块，用于根据目标变幅角度，计算伸缩臂组件的伸缩臂初始长度，和执行元件中伸缩气缸伸出长度总和的余弦值，得到作业机器人的最大伸缩水平长度；
根据作业机器人的最大伸缩水平长度，确定伸缩臂组件的伸缩水平长度范围。
在一个实施例中，当检测到作业机器人从当前作业区域进入下一作业区域时，生成转场指令；响应转场指令，获取作业机器人所处路面的坡度值；当坡度值大于预设坡度值，确定作业机器人处于非平地运动状态；对作业机器人的整体重心位置进行检测；当整体重心位置不处于作业机器人整体重心的最低位置时，生成第一调节指令；根据第一调整指令，触发执行元件中的伸缩气缸对作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度进行伸长调节；以及触发执行元件中的变幅气缸对作业机器人的伸缩臂组件的变幅角度进行减小调节，直到作业机器人的整体重心位置处于非平地运动状态的最低位置。当坡度值小于或等于坡度预设值时，确定作业机器人处于平地运动状态，并生成第二调节指令；根据第二调整指令，触发执行元件中的伸缩气缸对作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度进行缩短调节；以及触发执行元件中的变幅气缸对作业机器人的伸缩臂组件的变幅角度进行减小调节，直到作业机器人的整体重心位置处于平地运动状态的最低位置；即作业机器人在转场时，通过自动调整伸缩臂变幅角度和伸缩长度实时调节重心位置，减少了人工操作，使管道机器人能够适应不同路况，增大了设备的抓地力，提高了设备安全性
当作业机器人在坡度路面进行管道安装时，获取作业机器人的后方舵轮的轮压值以及底盘倾角；根据轮压值和底盘倾角，对作业机器人的重心状态进行监测，当监测到重心状态达到倾覆临界状态时，生成第三调节指令；根据第三调节指令，分别触发执行元件对作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度以及变幅角度进行调节，直到整体重心位置处于最低位置。
除此之外，当作业机器人在坡度路面或平地路面进行管道安装，获取作业机器人上夹爪夹取的管道重量；根据管道重量，确定作业机器人当前工作的重量级模式；根据重量级模式，确定作业机器人的控制器与伸缩臂组件上的拉线传感器的反馈关系；根据反馈关系确定伸缩臂组件的伸缩水平长度范围；基于伸缩水平长度范围，完成管道的安装。即通过后方舵轮的轮压值以及底盘倾角来判断作业机器人的重心状态进行监测，防止作业机器人对上下坡和发生倾覆即将发生倾覆进行错误判断，从而做出正确的安全警告，提高机器人的稳定性以及作业效率。
关于作业机器人的安全监控装置的具体限定可以参见上文中对于作业机器人的安全监控方法的限定，在此不再赘述。上述作业机器人的安全监控装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种作业机器人，其内部结构图可以如图10所示。该作业机器人包括通过系统总线连接移动底盘、伸缩臂组件和执行末端以及控制器。其中，该控制器中的处理器用于提供计算和控制能力。该作业机器人的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该作业机器人的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种作业机器人的安全监控方法。该作业机器人的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图10中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，还提供了一种作业机器人，包括移动底盘、伸缩臂组件、执行末端和控制器，控制器包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种作业机器人的安全监控方法，其特征在于，所述方法包括：
当检测到作业机器人从当前作业区域进入下一作业区域时，生成转场指令；
响应所述转场指令，获取所述作业机器人所处路面的坡度值；
根据所述坡度值确定所述作业机器人的运动状态，并生成对应运动状态下的调节指令；
根据所述调节指令，分别触发执行元件对所述作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度以及变幅角度进行调节，直到整体重心位置处于最低位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述坡度值确定所述作业机器人的运动状态，并生成对应运动状态下的调节指令，包括：
当所述坡度值大于预设坡度值，确定所述作业机器人处于非平地运动状态；
对所述作业机器人的整体重心位置进行检测；
当所述整体重心位置不处于所述作业机器人整体重心的最低位置时，生成第一调节指令；
所述根据所述调节指令，分别触发执行元件对所述作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度以及变幅角度进行调节，直到所述整体重心位置处于最低位置，包括：
根据所述第一调整指令，触发所述执行元件中的伸缩气缸对所述作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度进行伸长调节；以及
触发所述执行元件中的变幅气缸对所述作业机器人的伸缩臂组件的变幅角度进行减小调节，直到所述作业机器人的整体重心位置处于所述非平地运动状态的最低位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述坡度值确定所述作业机器人的运动状态，并生成对应运动状态下的调节指令，包括：
当所述坡度值小于或等于预设值时，确定所述作业机器人处于平地运动状态，并生成第二调节指令；
所述根据所述调节指令，分别触发执行元件对所述作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度以及变幅角度进行调节，直到所述整体重心位置处于最低位置，包括：
根据所述第二调整指令，触发执行元件中的伸缩气缸对所述作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度进行缩短调节；以及
触发执行元件中的变幅气缸对所述作业机器人的伸缩臂组件的变幅角度进行减小调节，直到所述作业机器人的整体重心位置处于所述平地运动状态的最低位置。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述作业机器人在坡度路面进行管道安装时，获取所述作业机器人的后方舵轮的轮压值以及底盘倾角；
根据所述轮压值和所述底盘倾角，对所述作业机器人的重心状态进行监测，当监测到所述重心状态未达到倾覆临界状态时，生成第三调节指令；
根据所述第三调节指令，分别触发执行元件对所述作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度以及变幅角度进行调节，直到所述整体重心位置处于最低位置。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述轮压值和所述底盘倾角，对所述作业机器人的重心状态进行监测，当监测到所述重心状态达到临界状态时，生成第三调节指令，包括：
当监测到所述后方舵轮的轮压值小于预设轮压值且所述倾角小于所述预设倾角时，确定所述重心状态未达到倾覆临界状态，生成第三调节指令。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述轮压值和所述底盘倾角，对所述作业机器人的重心状态进行监测；
当所述后方舵轮的轮压值小于预设轮压值且所述倾角大于或者等于所述预设倾角时，确定所述作业机器人达到所述倾覆临界状态，并生成停止指令；
通过所述停止指令控制所述作业机器人停止工作。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当检测到所述作业机器人处于管道安装状态时，获取所述作业机器人上夹爪夹取的管道重量；
根据所述管道重量，确定所述作业机器人当前工作的重量级模式；
根据所述重量级模式，确定所述作业机器人的控制器与所述伸缩臂组件上的拉线传感器的反馈关系；
根据所述反馈关系确定所述伸缩臂组件的伸缩水平长度范围；
基于所述伸缩水平长度范围，完成管道的安装。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述反馈关系确定所述伸缩臂组件的伸缩水平长度范围，包括：
当所述拉线传感器的数值在预设极限值范围内时，触发所述控制器进行响应，生成变幅角度调节指令；
基于所述变幅角度调节指令，控制所述伸缩臂组件进行旋转，得到目标变幅角度；
根据所述目标变幅角度，计算所述伸缩臂组件的伸缩臂初始长度，和执行元件中伸缩气缸伸出长度总和的余弦值，得到所述作业机器人的最大伸缩水平长度；
根据所述作业机器人的最大伸缩水平长度，确定所述伸缩臂组件的伸缩水平长度范围。
9.一种作业机器人的安全监控装置，其特征在于，所述装置包括：
检测模块，用于当检测到作业机器人从当前作业区域进入下一作业区域时，生成转场指令；
获取模块，用于响应所述转场指令，获取所述作业机器人所处路面的坡度值；
生成模块，用于根据所述坡度值确定所述作业机器人的运动状态，并生成对应运动状态下的调节指令；
调节模块，用于根据所述调节指令，分别触发执行元件对所述作业机器人的伸缩臂组件的伸缩长度以及变幅角度进行调节，直到整体重心位置处于最低位置。
10.一种作业机器人，包括移动底盘、伸缩臂组件、执行末端和控制器，所述控制器包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20211203 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |