CN114442533A - 一种监盘机器人控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种监盘机器人控制方法，包括S1：通过移动终端登录监盘机器人远程控制应用；S2：通过移动终端发送操作任务指令至服务器中；S3：服务器对操作任务指令进行解构处理后，得到多个子操作任务指令，并逐一发送至监盘机器人；S4：监盘机器人接收到单个子操作任务指令后，根据子操作任务指令执行对应的单个子操作任务；S5：服务器接收到当前子操作任务指令完成的信息后，发送下一个子操作任务指令至监盘机器人；S6：重复步骤S4至S5，直至监盘机器人完成最后一个子操作任务指令，完成移动终端发送的操作任务指令。本发明为操作人员提供远程下令的方式提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及监盘机器人控制领域，更具体地，涉及一种监盘机器人控制方法。
背景技术
目前南方大多电厂所处气候属于亚热带季风型海洋性气候区，大气中富含氮氧化物等强腐蚀性离子，即电厂所处的环境较差且电厂各设备之间存在一定的配合逻辑，一旦某种设备出现运行故障，便可能会出现整个系统的停运。因此电厂的监控工作影响全厂的安全、高效运作，关系重大，在这种情况下，集控室需要人为的对厂内所有设备进行远程监控。
现有技术中公开一种电厂集控室深度学习和视觉伺服的触屏控制操作方法，获取集控室电厂需要监测的界面图像并建立相应图像库；利用训练好的卷积神经网络识别界面局部的字符信息来判断当前所停留的工作页面；采用图像的模板匹配方法检测需要后续机械臂点击的字符按钮；利用摄像头采集显示屏的RGB图像，再通过卷积神经网络确定显示屏的位姿信息，结合操作界面的图像识别与定位，驱动机械臂末端完成操作。
采用深度学习技术，实现集控系统状况的快速、智能判断；引入视觉伺服技术，实现机械臂对控制界面的精准操作，安全性得到了大幅提高，保证电厂生产的信息安全。
现有技术中存在的问题有：
(1)操作人员需要在集控室现场的固定电脑旁对协管系统下达指令，地理位置不方便
(2)现有的系统可控制的系统少，只能操作极少的部分，实用性很低，需要扩展使用范围并提高系统的扩展性来方便后期维护
(3)操作人员对协管的系统操作需要谨慎，如果下达了错误的命令后果可能严重，需要二次确认的保障，以及需要计划任务的功能。
发明内容
本发明提供一种监盘机器人控制方法，为操作人员提供远程下令的方式，提高工作效率。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种监盘机器人控制方法，包括以下步骤：
S1：通过移动终端登录监盘机器人远程控制应用；
S2：通过移动终端发送操作任务指令至服务器中，所述操作任务指令由具有操作逻辑的多个固定的子操作任务指令组成；
S3：服务器对所述操作任务指令进行解构处理后，得到机器人可执行的多个子操作任务指令，并逐一发送至监盘机器人；
S4：监盘机器人接收到单个子操作任务指令后，根据子操作任务指令执行对应的单个子操作任务，并将完成子操作任务指令的信息发送至服务器；
S5：服务器接收到当前子操作任务指令完成的信息后，发送下一个子操作任务指令至监盘机器人；
S6：重复步骤S4至S5，直至监盘机器人完成最后一个子操作任务指令，完成移动终端发送的操作任务指令。
优选地，所述步骤S1中通过移动终端登录监盘机器人远程控制应用时，需要进行安全认证，所述安全认证包括：
首先进行移动终端的唯一识别码验证，当移动终端的唯一识别码与服务器预先存储的识别码相匹配时，验证通过，移动终端显示登陆界面；当移动终端的唯一识别码与服务器预先存储的识别码不相匹配时，验证不通过，无法登陆；
登陆界面提供包括输入账号密码、人脸识别和指纹识别的登陆方式，选择任意一种登陆方式登陆。
优选地，当选择输入账号密码的登陆方式进行登陆时，先利用token对账号密码进行加密处理后，将请求URL、时间戳和加密后的信息三者进行合并加盐签名发送至服务器，服务器将收到的登录消息解密，之后与后台数据库进行匹配，若匹配成功则将初始化的页面等消息返回给移动终端。
优选地，当选择人脸识别的登陆方式进行登陆时，将待识别的人脸数据发送至服务器后，服务器利用机器学习方法将移动终端发来的人脸图像进行提取特征，与预先存储的本地人脸数据进行对比计算欧氏距离，根据设定的判定阈值来判断是否可以通过登录验证，预先存储的本地人脸数据的获取方式为：将人脸部分的数据通过各图片采集后，利用dlib正向人脸检测器获取人脸的128D的特征矢量，并将特征矢量存入本地csv文件中。
优选地，所述步骤S2中，服务器向监盘机器人发送每一个子操作任务指令的同时，还发送与每一个子操作任务相关的操作信息，所述操作信息包括待触屏点击操作的系统图标、设备图标、系统和设备运行状态图中包含的一系列开关按钮、可通过触屏点击操作的图标以及所述各种图标在对应所属运行状态图下的位置。
优选地，所述步骤S3中服务器通过数据库对所述操作任务指令进行解构处理，所述数据库中存储的指令存储格式如下：
f_inst_sub_id：单步具体指令编号；
f_inst_id：所属指令编号，表明是这个指令的子步骤；
f_cmd_id：单步所需识别的图标编号，工控机识别屏幕这个图标，若匹配成功，则说明当前屏幕是正确的页面，可以执行下一步；
f_next_id：匹配成功时应执行的单步具体指令编号；
f_fail_id：匹配失败时应执行的单步具体指令编号；
f_click：若匹配成功，判断这个字段是否为1，是则点击图标位置，否则该单步仅用于判断当前的页面而不点击该图标；
f_step：该单步指令所属的步骤序号；
f_next_msg：匹配成功时工控机应显示的信息；
f_fail_msg：匹配失败时工控机应显示的信息；
若需新增指令，只需通过数据录入程序往数据库中写入对应指令即可。
优选地，所述步骤S4中，对于每一个子操作任务指令，监盘机器人的工控机根据程序设计逻辑对指令的执行进行监督，其通过GET/POST的网络通信方式向监盘机器人的机械臂下达指令并将数据库中对应的位姿发送给机械臂，监盘机器人的机械臂收到指令后对监盘机器人的触摸屏点击，工控机通过获取监盘机器人的触摸屏的系统画面，判断当前执行到哪一步，来给机械臂下达下一步命令，再由工控机将运行结果返回给服务器。
优选地，所述监盘机器人的工控机通过图像采集卡获取监盘机器人的触摸屏的系统画面。
优选地，当所述监盘机器人的工控机收到中断信号时，中断当前执行的控制机械臂的操作，并反馈至服务器。
优选地，步骤S4中将完成子操作任务指令的信息发送至服务器后，还通过服务器将完成子操作任务指令的信息发送至移动终端。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明为操作人员提供远程下令的方式。操作人员不再局限于操作屏附近，而是可以远离现场去执行操作，提高了工作效率，并通过多种验证方式保证了安全性。并且提出了一种新的机械臂指令分解调用方式，对于一条复杂的具体指令，将其每一步所需识别的界面以及应该点击的位置都存在数据库中的一张表中，对每一步判定成功或失败均有存储下一步的指令，若判定成功则继续匹配下一个界面，点击下一个位置，若判定失败，则说明机械臂点击失败或者其他故障之类问题，返回一个运行失败的信号。数据几乎完全写在数据库中，对于后期程序维护压力不大，可扩展性也很强：新增的复杂指令均无需改动源程序，只需往数据库中按规则添加即可。
附图说明
图1为本发明的方法流程示意图。
图2为本发明的移动终端登录流程示意图。
图3为监盘机器人系统的硬件结构示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
本实施例提供一种监盘机器人控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：通过移动终端登录监盘机器人远程控制应用；
S2：通过移动终端发送操作任务指令至服务器中，所述操作任务指令由具有操作逻辑的多个固定的子操作任务指令组成；
S3：服务器对所述操作任务指令进行解构处理后，得到机器人可执行的多个子操作任务指令，并逐一发送至监盘机器人；
S4：监盘机器人接收到单个子操作任务指令后，根据子操作任务指令执行对应的单个子操作任务，并将完成子操作任务指令的信息发送至服务器；
S5：服务器接收到当前子操作任务指令完成的信息后，发送下一个子操作任务指令至监盘机器人；
S6：重复步骤S4至S5，直至监盘机器人完成最后一个子操作任务指令，完成移动终端发送的操作任务指令。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上，提供移动终端的验证流程步骤，如图2所示，包括：
所述步骤S1中通过移动终端登录监盘机器人远程控制应用时，需要进行安全认证，所述安全认证包括：
首先进行移动终端的唯一识别码验证，当移动终端的唯一识别码与服务器预先存储的识别码相匹配时，验证通过，移动终端显示登陆界面；当移动终端的唯一识别码与服务器预先存储的识别码不相匹配时，验证不通过，无法登陆；
登陆界面提供包括输入账号密码、人脸识别和指纹识别的登陆方式，选择任意一种登陆方式登陆。
当选择输入账号密码的登陆方式进行登陆时，先利用token对账号密码进行加密处理后，将请求URL、时间戳和加密后的信息三者进行合并加盐签名发送至服务器，服务器将收到的登录消息解密，之后与后台数据库进行匹配，若匹配成功则将初始化的页面等消息返回给移动终端。
当选择人脸识别的登陆方式进行登陆时，将待识别的人脸数据发送至服务器后，服务器利用机器学习方法将移动终端发来的人脸图像进行提取特征，与预先存储的本地人脸数据进行对比计算欧氏距离，根据设定的判定阈值来判断是否可以通过登录验证，预先存储的本地人脸数据的获取方式为：将人脸部分的数据通过各图片采集后，利用dlib正向人脸检测器获取人脸的128D的特征矢量，并将特征矢量存入本地csv文件中。
实施例3
本实施例在实施例1的基础上，设计一种易于拓展的数据库指令格式：
所述步骤S2中，服务器向监盘机器人发送每一个子操作任务指令的同时，还发送与每一个子操作任务相关的操作信息，所述操作信息包括待触屏点击操作的系统图标、设备图标、系统和设备运行状态图中包含的一系列开关按钮、可通过触屏点击操作的图标以及所述各种图标在对应所属运行状态图下的位置。
所述步骤S3中服务器通过数据库对所述操作任务指令进行解构处理，所述数据库中存储的指令存储格式如下表1和表2所示：
表1
表2
关键字段解释：
f_inst_sub_id：单步具体指令编号；
f_inst_id：所属指令编号，表明是这个指令的子步骤；
f_cmd_id：单步所需识别的图标编号，工控机识别屏幕这个图标，若匹配成功，则说明当前屏幕是正确的页面，可以执行下一步；
f_next_id：匹配成功时应执行的单步具体指令编号；
f_fail_id：匹配失败时应执行的单步具体指令编号；
f_click：若匹配成功，判断这个字段是否为1，是则点击图标位置，否则该单步仅用于判断当前的页面而不点击该图标；
f_step：该单步指令所属的步骤序号；
f_next_msg：匹配成功时工控机应显示的信息；
f_fail_msg：匹配失败时工控机应显示的信息；
数据库表按上图方式设计，而非将步骤写到程序中，可以极大的提高程序的可扩展性。在程序后期维护中，若需新增指令，只需通过数据录入程序往数据库中写入这些指令即可。其中，将每一步需要识别的图标以及执行成功或失败需要显示的信息及下一步指令写入数据库，该系统就可以自动查询并执行指令集，非常方便指令集的增删操作。
通过上述设计提高了系统的扩展性及稳定性。通过整改系统的设计方式，提高其扩展性，增加多个系统的操作功能，并为以后的功能增加提高简单易操作的方式；增加了系统的执行过程提醒，若遇到程序执行错误，可以得到错误的信息反馈。
实施例4
本实施例在实施例1的基础上，提供监盘机器人的任务执行的具体流程：
对于每一个子操作任务指令，监盘机器人的工控机根据程序设计逻辑对指令的执行进行监督，其通过GET/POST的网络通信方式向监盘机器人的机械臂下达指令并将数据库中对应的位姿发送给机械臂，监盘机器人的机械臂收到指令后对监盘机器人的触摸屏点击，工控机通过获取监盘机器人的触摸屏的系统画面，判断当前执行到哪一步，来给机械臂下达下一步命令，再由工控机将运行结果返回给服务器。
工控机收到来自服务器的单个子操作指令后，工控机对接收到的待触屏点击操作的图标与通过采集卡采集到来自主机的当前运行状态图中的图标进行匹配，如果匹配成功，则工控机将待触屏点击操作的图标的对应位置发送至机械臂，控制机械臂到达触摸屏上显示的匹配成功的图标的位置，完成触屏点击操作。
所述监盘机器人的工控机通过图像采集卡获取监盘机器人的触摸屏的系统画面。
当所述监盘机器人的工控机收到中断信号时，工控机会中断主线程，从而中断对机械臂的控制，机械臂停止运动，并反馈至服务器。
机械臂完成某个子操作指令后，指令完成的信息依次通过工控机、服务器将完成子操作指令后的信息发送到远程终端，并能在移动终端显示子操作指令完成结果，同时触摸屏会切换到子操作指令完成后的下一个运行状态图。
用户查看并使用各个电厂系统，对一些允许操作的开关或阀门下达命令，这些命令进入待定任务区，并锁住一定时间，下达的指令并不会立即执行，给操作员撤销的功能以免误操作，之后再确定时即下达指令到服务器。
机械臂的具体执行：机械臂按设定的运动速度执行点击操作，在遇到空间受阻的情况时会即刻停止。
步骤S4中将完成子操作任务指令的信息发送至服务器后，还通过服务器将完成子操作任务指令的信息发送至移动终端。
实施例5
本实施例提供监盘机器人系统，应用实施例1至4对该系统进行控制，如图3所示，具体为：
电厂集控室监盘机器人系统包含用于远程控制监盘机器人系统的用户移动终端，放置于电厂集控室的服务器、监盘机器人和用于专门提供电厂待监控系统或设备运行状态的主机，该服务器可以与用户移动终端进行无线通信，监盘机器人由一箱体和安装于箱体上的用于监盘操作的机械臂组成；其中箱体中含有一用于控制机械臂运动的工控机，更进一步的，箱体上还安装有用于机械臂进行触屏点击操作和展示待监控系统或设备运行状态的触摸屏，移动终端中含有一款专门用于远程控制监盘机器人系统的app，用户通过移动终端发送任务指令，经服务器处理后，将任务指令解构为多个子操作指令发送到工控机，通过工控机控制机械臂实现任务的触屏操作完成，最终经工控机和服务器将每一个子操作指令完成情况反馈给远程的移动终端。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种监盘机器人控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过移动终端登录监盘机器人远程控制应用；
S2：通过移动终端发送操作任务指令至服务器中，所述操作任务指令由具有操作逻辑的多个固定的子操作任务指令组成；
S3：服务器对所述操作任务指令进行解构处理后，得到机器人可执行的多个子操作任务指令，并逐一发送至监盘机器人；
S4：监盘机器人接收到单个子操作任务指令后，根据子操作任务指令执行对应的单个子操作任务，并将完成子操作任务指令的信息发送至服务器；
S5：服务器接收到当前子操作任务指令完成的信息后，发送下一个子操作任务指令至监盘机器人；
S6：重复步骤S4至S5，直至监盘机器人完成最后一个子操作任务指令，完成移动终端发送的操作任务指令。
2.根据权利要求1所述的监盘机器人控制方法，其特征在于，所述步骤S1中通过移动终端登录监盘机器人远程控制应用时，需要进行安全认证，所述安全认证包括：
首先进行移动终端的唯一识别码验证，当移动终端的唯一识别码与服务器预先存储的识别码相匹配时，验证通过，移动终端显示登陆界面；当移动终端的唯一识别码与服务器预先存储的识别码不相匹配时，验证不通过，无法登陆；
登陆界面提供包括输入账号密码、人脸识别和指纹识别的登陆方式，选择任意一种登陆方式登陆。
3.根据权利要求2所述的监盘机器人控制方法，其特征在于，当选择输入账号密码的登陆方式进行登陆时，先利用token对账号密码进行加密处理后，将请求URL、时间戳和加密后的信息三者进行合并加盐签名发送至服务器，服务器将收到的登录消息解密，之后与后台数据库进行匹配，若匹配成功则将初始化的页面等消息返回给移动终端。
4.根据权利要求2所述的监盘机器人控制方法，其特征在于，当选择人脸识别的登陆方式进行登陆时，将待识别的人脸数据发送至服务器后，服务器利用机器学习方法将移动终端发来的人脸图像进行提取特征，与预先存储的本地人脸数据进行对比计算欧氏距离，根据设定的判定阈值来判断是否可以通过登录验证，预先存储的本地人脸数据的获取方式为：将人脸部分的数据通过各图片采集后，利用dlib正向人脸检测器获取人脸的128D的特征矢量，并将特征矢量存入本地csv文件中。
5.根据权利要求1所述的监盘机器人控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，服务器向监盘机器人发送每一个子操作任务指令的同时，还发送与每一个子操作任务相关的操作信息，所述操作信息包括待触屏点击操作的系统图标、设备图标、系统和设备运行状态图中包含的一系列开关按钮、可通过触屏点击操作的图标以及所述各种图标在对应所属运行状态图下的位置。
6.根据权利要求5所述的监盘机器人控制方法，其特征在于，所述步骤S3中服务器通过数据库对所述操作任务指令进行解构处理，所述数据库中存储的指令存储格式如下：
f_inst_sub_id：单步具体指令编号；
f_inst_id：所属指令编号，表明是这个指令的子步骤；
f_cmd_id：单步所需识别的图标编号，工控机识别屏幕这个图标，若匹配成功，则说明当前屏幕是正确的页面，可以执行下一步；
f_next_id：匹配成功时应执行的单步具体指令编号；
f_fail_id：匹配失败时应执行的单步具体指令编号；
f_click：若匹配成功，判断这个字段是否为1，是则点击图标位置，否则该单步仅用于判断当前的页面而不点击该图标；
f_step：该单步指令所属的步骤序号；
f_next_msg：匹配成功时工控机应显示的信息；
f_fail_msg：匹配失败时工控机应显示的信息；
若需新增指令，只需通过数据录入程序往数据库中写入对应指令即可。
7.根据权利要求6所述的监盘机器人控制方法，其特征在于，所述步骤S4中，对于每一个子操作任务指令，监盘机器人的工控机根据程序设计逻辑对指令的执行进行监督，其通过GET/POST的网络通信方式向监盘机器人的机械臂下达指令并将数据库中对应的位姿发送给机械臂，监盘机器人的机械臂收到指令后对监盘机器人的触摸屏点击，工控机通过获取监盘机器人的触摸屏的系统画面，判断当前执行到哪一步，来给机械臂下达下一步命令，再由工控机将运行结果返回给服务器。
8.根据权利要求7所述的监盘机器人控制方法，其特征在于，所述监盘机器人的工控机通过图像采集卡获取监盘机器人的触摸屏的系统画面。
9.根据权利要求8所述的监盘机器人控制方法，其特征在于，当所述监盘机器人的工控机收到中断信号时，中断当前执行的控制机械臂的操作，并反馈至服务器。
10.根据权利要求1至9任一项所述的监盘机器人控制方法，其特征在于，步骤S4中将完成子操作任务指令的信息发送至服务器后，还通过服务器将完成子操作任务指令的信息发送至移动终端。
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