CN114800608B - 机器人故障检测方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种机器人故障检测方法，应用于机器人控制系统，其中该系统包括互相连接的控制驱动单元和传感单元。该方法包括：所述控制驱动单元获取在驱动机器人的电机运行过程中的实时反馈数据；及所述控制驱动单元接收所述传感单元发送的机器人的运行数据；在所述运行数据与所述实时反馈数据的参数类型匹配的情况下，所述控制驱动单元将所述运行数据与匹配的所述实时反馈数据进行比较，在比较结果满足预设条件的情况下，确定所述机器人故障，不需要通过主控单元即可进行机器人故障检测，提高了故障判断和处理的及时性。

Description

机器人故障检测方法、装置及存储介质

技术领域

本申请涉及机器人故障检测技术领域，特别是涉及一种机器人故障检测方法、装置及存储介质。

背景技术

下肢外骨骼机器人是一种可穿戴机器人，是一种由人体穿戴，融入了先进控制、信息和通信等技术的机电设备，为穿戴者提供额外的能力和动力，近年来在军事、抢险救灾和医疗康复领域多有应用。如何及时发现外骨骼机器人在使用中的故障情况并保证故障情况下使用者的安全，避免因机器人的故障而对使用者的身体造成伤害，是外骨骼机器人技术发展和应用中的重要问题。

现有技术中，一般通过安装在机器人不同部位的传感器获得机器人的运行数据，根据运行数据获得机器人当前的运动速度、姿态等信息，根据信息判断机器人的运行状态是否出现异常，并停止机器人的运行，或对使用者告警等。但目前已有的下肢外骨骼机器人的故障检测方案是将机器人所有传感器采集的不同类型的数据发送给机器人的主控制器，由主控制器进行故障情况的判断，进而根据故障情况控制机器人的运行状态，对使用者进行保护。这一技术方案在应用中由于主控制器在处理其他任务的同时需要进行故障判断，并需要将判断和控制的结果通过通信方式发送给执行设备，延误了故障判断和处理的时间，并可能对使用者带来身体上的伤害。

针对相关技术中存在的机器人故障检测方法对于故障判断和处理不够及时的问题，目前还没有提出有效的解决方案。

发明内容

在本实施例中提供了一种机器人故障检测方法、装置及存储介质，以解决相关技术中存在的机器人故障检测方法对于故障判断和处理不够及时的问题。

第一个方面，在本实施例中提供了一种机器人故障检测方法，应用于机器人控制系统，所述机器人控制系统包括互相连接的控制驱动单元和传感单元，所述方法包括：

所述控制驱动单元获取在驱动机器人的电机运行过程中的实时反馈数据；及

所述控制驱动单元接收所述传感单元发送的机器人的运行数据；

在所述运行数据与所述实时反馈数据的参数类型匹配的情况下，所述控制驱动单元将所述运行数据与匹配的所述实时反馈数据进行比较，在比较结果满足预设条件的情况下，确定所述机器人故障。

在其中的一些实施例中，所述传感单元用于采集至少两种参数类型的运行数据，所述方法还包括：

所述控制驱动单元获取与所述至少两种参数类型的运行数据对应的至少两个比较结果；

在所述至少两个比较结果中任一个满足对应的所述预设条件的情况下，所述控制驱动单元确定所述机器人故障。

在其中的一些实施例中，所述控制驱动单元将所述运行数据与匹配的所述实时反馈数据进行比较，在比较结果满足预设条件的情况下，确定所述机器人故障包括：

所述控制驱动单元基于所述实时反馈数据获取所述机器人的运行参数随时间变化的第一曲线；及

所述控制驱动单元基于所述运行数据获取所述运行参数随时间变化的第二曲线；

所述控制驱动单元获取所述第一曲线与所述第二曲线在同一时间点的差值，当所述差值大于预设的阈值时，确定所述机器人故障。

在其中的一些实施例中，所述传感单元包括用于采集同一参数类型的运行数据的至少两个传感器，所述方法还包括：

所述控制驱动单元获取与所述至少两个传感器采集的运行数据对应的至少两个比较结果；

在所述至少两个比较结果中任一个满足对应的所述预设条件的情况下，所述控制驱动单元确定所述机器人故障。

在其中的一些实施例中，所述机器人控制系统还包括与所述控制驱动单元连接的操作装置，所述方法还包括：

在所述控制驱动单元接收所述运行数据失败的情况下，所述控制驱动单元获取所述操作装置检测到的急停信号，并基于所述急停信号确定所述机器人故障。

在其中的一些实施例中，所述至少两种参数类型的运行数据，包括所述电机的输出力矩、旋转角度、运行温度，以及所述机器人的倾斜角度、加速度、电池电量当中的至少两种运行数据。

在其中的一些实施例中，所述机器人故障检测方法包括：

在确定所述机器人故障的情况下，所述控制驱动单元将所述机器人制动在当前状态；

在检测到间隔预设时间，或者接收到操作装置发送的恢复信号的情况下，所述控制驱动单元将所述机器人由所述当前状态恢复到初始状态；

所述控制驱动单元向主控单元发送与所述运行数据对应的故障信息，以使得主控单元将所述故障信息发送至显示装置进行显示。

在其中的一些实施例中，所述机器人控制系统还包括与所述控制驱动单元、所述传感单元连接的主控单元，所述方法还包括：

所述主控单元接收所述传感单元发送的所述运行数据和所述控制驱动单元发送的所述实时反馈数据；

所述主控单元基于所述实时反馈数据和所述运行数据，确定所述控制驱动单元是否故障；

在检测到所述控制驱动单元故障的情况下，所述主控单元关断所述电机的供电电源。

第二个方面，在本实施例中提供了一种机器人故障检测装置，应用于机器人控制系统，所述机器人控制系统包括互相连接的控制驱动单元和传感单元，所述机器人故障检测装置包括：

获取模块，用于获取在驱动机器人的电机运行过程中的实时反馈数据；

接收模块，用于接收所述传感单元发送的机器人的运行数据；

比较模块，用于在所述运行数据与所述实时反馈数据的参数类型匹配的情况下，将所述运行数据与匹配的所述实时反馈数据进行比较，在比较结果满足预设条件的情况下，确定所述机器人故障。

第三个方面，在本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，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一个方面所述的机器人故障检测方法的步骤。

与相关技术相比，在本实施例中提供的机器人故障检测方法，通过将控制驱动单元和传感单元进行连接，使得控制驱动单元能接收到传感单元采集的运行数据，也可获取控制驱动单元驱动电机运行的反馈数据，因此控制驱动单元具备根据运行数据和反馈数据进行故障检测的能力；在运行数据和反馈数据的参数类型匹配的情况下，通过控制驱动单元将运行数据与反馈数据进行比较，不需要通过主控单元即可进行机器人故障检测，提高了故障判断和处理的及时性。

本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

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

图1是本申请实施例的机器人故障检测方法应用的机器人控制系统示意图；

图2是本申请实施例的机器人故障检测方法的流程图；

图3是本申请实施例的至少两种参数类型的机器人故障检测方法流程图；

图4是本申请实施例的运行数据与实时反馈数据的比较方法流程图；

图5是本申请实施例的关节旋转角度随时间变化的第一曲线和第二曲线示意图；

图6是本申请优选实施例的机器人故障检测方法的流程图；

图7是本申请实施例的机器人故障检测装置的结构框图。

具体实施方式

为更清楚地理解本申请的目的、技术方案和优点，下面结合附图和实施例，对本申请进行了描述和说明。

除另作定义外，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应具有本申请所属技术领域具备一般技能的人所理解的一般含义。在本申请中的“一”、“一个”、“一种”、“该”、“这些”等类似的词并不表示数量上的限制，它们可以是单数或者复数。在本申请中所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”及其任何变体，其目的是涵盖不排他的包含；例如，包含一系列步骤或模块(单元)的过程、方法和系统、产品或设备并未限定于列出的步骤或模块(单元)，而可包括未列出的步骤或模块(单元)，或者可包括这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或模块(单元)。在本申请中所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并不限定于物理的或机械连接，而可以包括电气连接，无论是直接连接还是间接连接。在本申请中所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。通常情况下，字符“/”表示前后关联的对象是一种“或”的关系。在本申请中所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等，只是对相似对象进行区分，并不代表针对对象的特定排序。

在本实施例中提供的方法实施例可以应用在机器人的控制系统中，具体可以在控制驱动单元和主控单元中执行，这里的控制驱动单元可以是机器人的电机驱动器，主控单元可以是机器人的核心处理器。主控单元和控制驱动单元可以包括一个或多个处理器和用于存储数据的存储器，其中，处理器可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置。主控单元或控制驱动单元还可以包括用于通信功能的传输设备以及输入输出设备，可以通过网络与远程服务器进行通信，并通过远程服务器进行数据处理和存储。

存储器可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如在本实施例中的机器人故障检测方法对应的计算机程序，处理器通过运行存储在存储器内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实施例中，存储器可进一步包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至机器人控制系统。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输设备用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络包括机器人控制系统的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备包括一个网络适配器(NetworkInterface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

图1是本实施例的机器人故障检测方法应用的机器人控制系统示意图。如图1所示，本实施例的机器人控制系统包括互相连接的控制驱动单元12和传感单元11。控制驱动单元12可以是机器人的电机驱动器，通常可以通过总线或其他方式与主控单元通信，用于接收主控单元发送的控制指令，驱动电机执行相应轨迹变化，并将电机在运动过程中所测量和计算的物理量如力矩、角速度、角度等参数类型的数据发送给主控单元形成反馈控制系统。传感单元11可以是用于测量机器人运行过程中产生的各种参数类型的数据的传感器，例如用于测量关节受力的力矩传感器、用于测量关节运动角度的绝对值编码器、用于测量机器人运动姿态的惯性传感器、用于测量电机工作温度的温度传感器等。在现有技术中，传感单元11通常与机器人的主控单元连接，由主控单元对传感单元11的数据进行处理。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述机器人控制系统的结构造成限制。例如，机器人控制系统还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示出的不同配置。

在本实施例中提供了一种机器人故障检测方法，图2是本实施例的机器人故障检测方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

步骤S201，控制驱动单元获取在驱动机器人的电机运行过程中的实时反馈数据。

控制驱动单元可以是机器人的电机驱动器，在驱动电机运行的过程中，对电机的运行状态进行测量和计算，获得实时反馈数据。实时反馈数据的参数类型可以包括电机的输出力矩、旋转角度等。具体地，相比于在现有技术中，通过电机驱动器将该实时反馈数据发送给主控单元的方式，实现由主控单元进行的电机运行状态的监控；本申请实施例则针对不同电机的输出力矩等不同的参数类型，通过该控制驱动单元实时获取各参数类型对应的电机运行数据，从而得到上述实时反馈数据，以便后续在该控制驱动单元上直接进行机器人的故障检测，提高故障判断效率。

步骤S202，控制驱动单元接收传感单元发送的机器人的运行数据。

传感单元与控制驱动单元互相连接，将测量得到的机器人的运行数据发送给控制驱动单元，以供控制驱动单元进行机器人运行状态的判定。运行数据的参数类型可以包括力矩传感器获得的电机力矩、绝对值编码器获得的旋转角度、惯性传感器获得的倾斜角度和加速度、限位传感器获得的旋转角度限位信号、温度传感器获得的电机温度，以及电量传感器获得的电池电量等。

步骤S201与步骤S202可以调换先后顺序。

步骤S203，在运行数据与实时反馈数据的参数类型匹配的情况下，控制驱动单元将运行数据与匹配的实时反馈数据进行比较，在比较结果满足预设条件的情况下，确定机器人故障。

运行数据的参数类型可以为传感单元获得的上述多种参数类型中的一种或多种。实时反馈数据的参数类型也可以为控制驱动单元获取的多种参数类型中的一种或多种。互相比较的运行数据和实时反馈数据的参数类型应能够匹配。机器人传感单元获得的运行数据的参数类型通常多于控制驱动单元获得的实时反馈数据的参数类型，因此部分运行数据可能没有匹配的实时反馈数据。在能够匹配的情况下，将运行数据与实时反馈数据进行比较，并根据比较结果是否满足预设条件确定机器人是否故障。预设条件可以是将运行数据与实时反馈数据的差值进行平均值、按时间周期统计等数据处理方式，或是将该差值与某个阈值或特定的区间范围进行比较等。预设条件与该运行数据的参数类型对应。

本实施例提供的机器人故障检测方法，通过将控制驱动单元和传感单元进行连接，使得控制驱动单元能接收到传感单元采集的运行数据，也可获取控制驱动单元驱动电机运行的反馈数据，因此控制驱动单元具备根据运行数据和反馈数据进行故障检测的能力；在运行数据和反馈数据的参数类型匹配的情况下，通过控制驱动单元将运行数据与反馈数据进行比较，不需要通过主控单元即可进行机器人故障检测，提高了故障判断和处理的及时性。

在一些实施例中，传感单元用于采集至少两种参数类型的运行数据。图3是本实施例的包括至少两种参数类型的运行数据的机器人故障检测方法的流程图，如图3所示，该流程包括如下步骤：

步骤S301，控制驱动单元获取与至少两种参数类型的运行数据对应的至少两个比较结果。

在传感单元采集至少两种参数类型的运行数据情况下，本实施例的机器人故障检测方法需要对至少两种参数类型的运行数据进行检测，以确定机器人的运行状态。该运行数据的参数类型可能与实时反馈数据的参数类型匹配，也可能不匹配。在匹配情况下，控制驱动单元将运行数据与实时反馈数据进行比较；在不匹配的情况下，控制驱动单元将运行数据与预设的运行数据阈值进行比较。不同的参数类型对应不同的运行数据阈值。例如，对于电机温度，对应的运行数据阈值可以是一个固定的温度值，或一个温度范围。或者对于惯性传感器获取的机器人的倾斜角度，对应的运行数据阈值可以是一个倾斜角度范围，也可以是一个极限倾斜角度值。

无论运行数据的参数类型与实时反馈数据的参数类型是否匹配，每一种运行数据都可以和对应的实时反馈数据或预设的运行数据阈值进行比较，获得对应的比较结果。比较结果的数量与运行数据的参数类型数量相对应。

步骤S302，在至少两个比较结果中任一个满足对应的预设条件的情况下，控制驱动单元确定机器人故障。

在步骤S301中获得的任意一个比较结果如果满足对应的预设条件，均确定机器人故障。

本实施例提供的机器人故障检测方法，对于传感单元能够获取多种参数类型运行数据的机器人控制系统，提供了针对各种参数类型的运行数据的故障检测方法，在与实时反馈数据不匹配的情况下，也可以通过预设的运行数据阈值进行判定。在任意一种运行数据满足对应预设条件的情况下，判定机器人故障，给机器人的故障检测提供了更为全面的检测方法和手段，也为使用者提供了更全面的保护。

在一些实施例中，涉及控制驱动单元将运行数据与匹配的实时反馈数据进行比较的详细过程。图4是本实施例的将运行数据与匹配的实时反馈数据进行比较的机器人故障检测方法的流程图，如图4所示，该流程包括如下步骤：

步骤S401，控制驱动单元基于实时反馈数据获取机器人的运行参数随时间变化的第一曲线。

实时反馈数据通常包括机器人的电机力矩、旋转角度数据，这些数据在机器人运行过程中由控制驱动单元，即电机驱动器实时生成，以反馈电机的实时运行状态。在机器人正常运行过程中，下肢关节做规律性的倾斜、旋转和移动，因此实时反馈数据在正常情况下为周期性的变化曲线，该曲线的幅值和频率应在一定范围内。

步骤S402，控制驱动单元基于运行数据获取运行参数随时间变化的第二曲线。

运行数据可以为安装在机器人关节或腿部的传感器获得的力矩传感器、绝对值编码器等获取的数据，该数据在正常情况下同样为周期性的变化曲线，且该曲线的幅度和频率与第一曲线应基本相同。

步骤S401与步骤S402可调换先后顺序。

步骤S403，控制驱动单元获取第一曲线与第二曲线在同一时间点的差值，当差值大于预设的阈值时，确定机器人故障。

请参阅图5所示，图5为机器人的关节旋转角度随时间变化的第一曲线和第二曲线示意图。在机器人正常工作情况下，同一时刻的第一曲线与第二曲线的数据应基本重叠。这里第一曲线和第二曲线的采样周期不一定完全一致，但时间轴上存在交集，可以基于同一时刻进行幅值的比较。控制驱动单元获取两个曲线在同一时刻的幅值的差值，与预设阈值相比较，当差值大于预设阈值时，说明机器人的运行数据与实时反馈数据差别较大，可能是传感单元出现问题，无法准确测量机器人的运行数据，也可能是电机驱动器的数据反馈出现错误，基于这两种情况，判定机器人故障。

本实施例提供的机器人故障检测方法，给出了运行数据与实时反馈数据的一种比较与故障判定的具体方式，在运行数据与实时反馈数据的参数类型匹配的情况下，通过运行参数曲线的比较给机器人的故障检测提供了一种具体的检测方法。

在一些实施例中，传感单元包括用于采集同一参数类型的运行数据的至少两个传感器，该机器人故障检测方法还包括如下步骤：

S11，控制驱动单元获取与至少两个传感器采集的运行数据对应的至少两个比较结果。

在机器人的控制系统运行中，一些对机器人的运行安全性至关重要的参数类型，会通过多个传感器进行运行数据的采集，以保证在部分传感器损坏的情况下，机器人控制系统也能获得该参数类型的运行数据。例如，对于机器人膝部关节的旋转角度，由于该参数涉及使用者的安全，在关节旋转角度异常的情况下，会对使用者的身体造成伤害，因此可以通过多个传感器对该参数进行测量或计算。用于采集同一参数类型的多个传感器可以是同一种类的传感器，也可以是不同种类。本实施例中，绝对值编码器和限位传感器两个传感器均可用于采集机器人的关节旋转角度。且绝对值编码器采集的关节旋转角度可以为实时数据曲线，可以与控制驱动单元获取的电机旋转角度的实时反馈数据曲线进行比较；而限位传感器采集的关节旋转角度数据可以是特定的旋转角度数据或限位信号，仅在关节旋转到特定角度时才会进行采集，该特定角度可以是预设的阈值点或阈值范围。在一些机器人控制系统中，还可以通过多个温度传感器的布局对机器人不同位置的温度进行测量，以保证各位置的器件工作在正常温度范围内，温度传感器也可以是不同种类的温度传感器。

对于每个传感器所采集的运行数据，均可以与实时反馈数据或对应的预设运行数据阈值进行比较，获得对应的比较结果。对于同一参数类型的运行数据，其预设的运行数据阈值也可以不同。例如温度数据根据温度传感器所处的位置不同，可以设定不同的温度阈值或温度范围。比较结果的数量与传感器的数量相对应。

S12，在至少两个比较结果中任一个满足对应的预设条件的情况下，控制驱动单元确定机器人故障。

在步骤S11中获得的任意一个比较结果如果满足对应的预设条件，均确定机器人故障。

本实施例提供的机器人故障检测方法，对于通过至少两个传感器采集同一参数类型的运行数据的情况，提供了基于该运行数据判定机器人故障的方法，在至少两个传感器的任意一个传感器采集的运行数据满足对应预设条件的情况下，判定机器人故障，使得在部分传感器损坏或无法采集或发送运行数据的情况下，也能够基于其他传感器采集的运行数据进行机器人的故障检测，为使用者提供了更全面的冗余保护。

在一些实施例中，机器人控制系统还包括与控制驱动单元连接的操作装置。该机器人故障检测方法还包括：

在控制驱动单元接收运行数据失败的情况下，控制驱动单元获取操作装置检测到的急停信号，并基于该急停信号确定机器人故障。

传感单元中各传感器用于采集各种参数类型的运行数据。在某一传感器出现故障或无法向控制驱动单元发送运行数据的情况下，控制驱动单元无法根据该运行数据判断机器人的运行状态。如果该参数类型没有其他备用或冗余传感器，则该参数类型的运行数据无法被控制驱动单元获取。例如，如果惯性传感器出现故障，控制驱动单元无法根据机器人的倾斜角度判断机器人的运行状态，如果此时机器人倾斜角度异常，则控制驱动单元无法及时检测到并采取保护措施。此时，如果不及时中止机器人的运行，使用者可能受到伤害。此时使用者可以通过在操作装置上发送急停信号，使得控制驱动单元及时检测到机器人的异常状态，并中止机器人的运行，为使用者提供传感器故障情况下的紧急保护。

在一些实施例中，至少两种参数类型的运行数据，包括电机的输出力矩、旋转角度、运行温度，以及机器人的倾斜角度、加速度、电池电量当中的至少两种运行数据。

运行数据的参数类型可以覆盖机器人的故障检测和使用者保护的不同方面。例如，电机的输出力矩、旋转角度、运行温度是从电机的工作状态方面进行故障检测和使用者保护，机器人的倾斜角度、加速度是从机器人的运动姿态方面进行使用者保护，电池电量是从供电角度进行使用者保护。参数类型越多，能够提供的故障检测情况和使用者保护越全面。本实施例中的多种参数类型的运行数据在故障检测中每种类型均可进行故障检测，且任意一种参数类型的运行数据满足预设条件均可判定机器人故障，给机器人的故障检测提供了更为全面的检测方法和手段，为使用者提供了更全面的保护。

在一些实施例中，涉及确定机器人故障之后的故障处理和使用者保护流程，该流程包括如下步骤：

S21，在确定机器人故障的情况下，控制驱动单元将机器人制动在当前状态。

确定机器人故障后，为避免机器人继续运行造成运行状态的不可控，可以将机器人制动在当前状态，还可以进行声光告警，提醒使用者与当前状态的机器人分离，减少二次伤害。

S22，在检测到间隔预设时间，或者接收到操作装置发送的恢复信号的情况下，控制驱动单元将机器人由当前状态恢复到初始状态。

控制驱动单元可以通过操作装置发送的恢复信号确定使用者已脱离该机器人，或者通过预设的间隔时间确定使用者已脱离，则可以将机器人由当前状态恢复到初始状态，也可以维持当前状态进行后续的故障定位工作。

S23，控制驱动单元向主控单元发送与运行数据对应的故障信息，以使得主控单元将该故障信息发送至显示装置进行显示。

控制驱动单元可以预先设置故障信息或故障码与运行数据的对应关系，在运行数据的比较结果满足预设条件时，确定该运行数据对应的故障信息，将该故障信息发送给主控单元，主控单元将故障信息显示在显示装置中，给使用者提供故障定位的参考依据。该显示装置可以与操作装置统一设置在机器人的交互终端上，也可分开设置。

另外，还可以根据该运行数据对应的参数类型对使用者保护和故障处理采取不同等级的处理措施。例如电池电量的运行数据低于预设的运行数据阈值，判定该机器人故障，但该故障的等级较低，可以由使用者确定是否中止机器人的当前运行状态；而机器人倾斜角度的运行数据大于预设的运行数据阈值，判定该机器人故障，但该故障的等级较高，需要立即中止机器人的当前运行状态，不需要使用者确定。

本实施例提供的机器人故障检测方法，在确定机器人故障的情况下给出了故障处理、故障定位和对使用者进行保护的方法，给使用者提供故障定位的参考依据，并进一步提升了机器人的使用安全性。

在一些实施例中，机器人控制系统还包括与控制驱动单元、传感单元连接的主控单元，机器人故障检测方法还包括：

S31，主控单元接收传感单元发送的运行数据和控制驱动单元发送的实时反馈数据。

在现有技术中，通常由主控单元基于传感单元采集的运行数据进行机器人故障检测，而在本申请实施例中则通过控制驱动单元来完成，以提高故障判断和处理的及时性。但控制驱动单元自身承担着接收主控单元发送的控制指令，驱动电机执行相应轨迹变化，并将电机在运动过程中的实时反馈数据发送给主控单元的任务，在机器人控制系统中起到关键作用，其自身的运行状态也需要进行检测。因此，本实施例中通过主控单元完成控制驱动单元的故障检测。

S32，主控单元基于实时反馈数据和运行数据，确定控制驱动单元是否故障。

主控单元可以根据实时反馈数据和运行数据确定控制驱动单元是否故障。同样，该实时反馈数据的参数类型应该与运行数据的参数类型匹配，且检测过程与控制驱动单元进行故障检测的过程类似，将运行数据与匹配的实时反馈数据进行比较，在比较结果满足预设条件的情况下，确定控制驱动单元故障。此处的预设条件可以与前述控制驱动单元判定机器人故障的预设条件不同。

S33，在检测到控制驱动单元故障的情况下，主控单元关断电机的供电电源。

在检测到控制驱动单元故障的情况下，由于控制驱动单元是电机控制核心设备，控制驱动单元的故障可以触发最高保护机制，即主控单元关断电机的供电电源，控制机器人失能，实现对使用者和机器人的双重保护，并可以将对应的故障信息显示在显示装置上。

本实施例提供的机器人故障检测方法，给出了控制驱动单元的故障检测和处理方法，通过主控单元对控制驱动单元进行故障检测，全面覆盖了机器人控制系统的故障检测，并进一步提升了机器人的使用安全性。

下面通过优选实施例对本实施例进行描述和说明。

本优选实施例的机器人故障检测方法应用于机器人控制系统，该机器人控制系统包括两两连接的主控单元、控制驱动单元和传感单元，以及与控制驱动单元连接的操作装置。其中主控单元为机器人的核心处理器，控制驱动单元为机器人的电机驱动器，传感单元包括力矩传感器、绝对值编码器、限位传感器、温度传感器、惯性传感器和电量传感器。图6是本优选实施例的机器人故障检测方法的流程图。如图6所示，该流程包括如下步骤：

S601，控制驱动单元获取在驱动机器人的电机运行过程中的实时反馈数据，包括电机输出力矩、电机旋转角度；

S602，控制驱动单元接收传感单元发送的机器人的运行数据，包括电机的输出力矩、旋转角度、运行温度，以及机器人的倾斜角度、加速度、电池电量；

步骤S601与步骤S602先后顺序可以调换。

S603，确定运行数据中的输出力矩、电机旋转角度、运行温度、机器人的倾斜角度、加速度、电池电量与实时反馈数据的参数类型是否匹配；

S604，在确定运行数据中的电机旋转角度与实时反馈数据中的电机旋转角度的参数类型互相匹配的情况下，控制驱动单元基于实时反馈数据获取机器人的电机旋转角度随时间变化的第一曲线；

S605，基于运行数据获取机器人的电机旋转角度随时间变化的第二曲线；

S606，控制驱动单元获取第一曲线与第二曲线在同一时间点的差值，确定该差值是否超出预设的阈值范围；

S607，确定运行数据中的输出力矩、运行温度、机器人的倾斜角度、加速度、电池电量与实时反馈数据的参数类型不匹配；

S608，针对步骤S607中的每一个参数类型，将该参数类型对应的每个传感器的运行数据与对应的预设运行数据阈值进行比较；

S609，确定比较结果是否超出预设的阈值范围；

S610，在步骤S606和S609中任意一种运行数据的判定结果超出对应的阈值范围的情况下，确定机器人故障。

通过上述步骤S601至S609，通过控制驱动单元对传感单元采集的各种参数类型的运行数据进行检测，在运行数据和反馈数据的参数类型匹配的情况下，将运行数据与反馈数据进行比较，在运行数据和反馈数据的参数类型不匹配的情况下，将运行数据与预设的阈值进行比较，在任意一种运行数据的判定结果超出对应的阈值的情况下确定机器人故障，不需要通过主控单元即可进行机器人故障检测，提高了故障判断和处理的及时性。

需要说明的是，在上述流程中或者附图的流程图中示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

在一些实施例中，本申请还提供了一种机器人故障检测装置，应用于机器人控制系统，该机器人控制系统包括互相连接的控制驱动单元和传感单元。该机器人故障检测装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。以下所使用的术语“模块”、“单元”、“子单元”等可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。

在一些实施例中，图7是本实施例的机器人故障检测装置的结构框图，如图7所示，该装置包括：

获取模块71，用于获取在驱动机器人的电机运行过程中的实时反馈数据。

接收模块72，用于接收传感单元发送的机器人的运行数据。

比较模块73，用于在运行数据与实时反馈数据的参数类型匹配的情况下，将运行数据与匹配的实时反馈数据进行比较，在比较结果满足预设条件的情况下，确定机器人故障。

本实施例中提供的机器人故障检测装置，通过获取模块71获取控制驱动单元驱动电机运行的反馈数据，通过接收模块72接收到传感单元采集的运行数据，在运行数据和反馈数据的参数类型匹配的情况下，通过比较模块73将运行数据与反馈数据进行比较，不需要通过主控单元即可进行机器人故障检测，提高了故障判断和处理的及时性。

在一些实施例中，传感单元用于采集至少两种参数类型的运行数据，该机器人故障检测装置还包括第二获取模块和确定模块。第二获取模块用于获取与至少两种参数类型的运行数据对应的至少两个比较结果。确定模块用于在至少两个比较结果中任一个满足对应的预设条件的情况下，确定机器人故障。

本实施例中提供的机器人故障检测装置，对于传感单元能够获取多种参数类型运行数据的机器人控制系统，在任意一种运行数据满足对应预设条件的情况下，判定机器人故障，给机器人的故障检测提供了更为全面的检测方法和手段，也为使用者提供了更全面的保护。

在一些实施例中，比较模块73还包括：第三获取模块、第四获取模块和第二确定模块。其中，第三获取模块用于基于实时反馈数据获取机器人的运行参数随时间变化的第一曲线。第四获取模块用于基于运行数据获取运行参数随时间变化的第二曲线。第二确定模块用于获取第一曲线与第二曲线在同一时间点的差值，当差值大于预设的阈值时，确定机器人故障。

本实施例中提供的机器人故障检测装置，在运行数据与实时反馈数据的参数类型匹配的情况下，通过运行参数曲线的比较完成机器人的故障检测。

在一些实施例中，传感单元包括用于采集同一参数类型的运行数据的至少两个传感器，该机器人故障检测装置还包括第五获取模块和第三确定模块。第五获取模块用于获取与至少两个传感器采集的运行数据对应的至少两个比较结果。第三确定模块用于在至少两个比较结果中任一个满足对应的预设条件的情况下，确定机器人故障。

本实施例中提供的机器人故障检测装置，对于通过至少两个传感器采集同一参数类型的运行数据的情况，在至少两个传感器的任意一个传感器采集的运行数据满足对应预设条件的情况下，判定机器人故障，使得在部分传感器损坏或无法采集或发送运行数据的情况下，也能够基于其他传感器采集的运行数据进行机器人的故障检测，为使用者提供了更全面的冗余保护。

在一些实施例中，机器人控制系统还包括与控制驱动单元连接的操作装置，该机器人故障检测装置还包括第四确定模块，用于获取操作装置检测到的急停信号，并基于该急停信号确定机器人故障，使得控制驱动单元及时检测到机器人的异常状态，并中止机器人的运行，为使用者提供传感器故障情况下的紧急保护。

在一些实施例中，该机器人故障检测装置还包括制动模块、恢复模块和发送模块。制动模块用于在确定机器人故障的情况下，将机器人制动在当前状态。恢复模块用于在检测到间隔预设时间，或者接收到操作装置发送的恢复信号的情况下，将机器人由当前状态恢复到初始状态。发送模块用于向主控单元发送与运行数据对应的故障信息，以使得主控单元将故障信息发送至显示装置进行显示。

本实施例中提供的机器人故障检测装置，在确定机器人故障的情况下进行故障处理、故障定位并对使用者进行保护，给使用者提供故障定位的参考依据，并进一步提升了机器人的使用安全性。

此外，结合上述实施例中提供的机器人故障检测方法，在本实施例中还可以提供一种存储介质来实现。该存储介质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实施例中的任意一种机器人故障检测方法。

需要说明的是，在本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，在本实施例中不再赘述。

应该明白的是，这里描述的具体实施例只是用来解释这个应用，而不是用来对它进行限定。根据本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在不进行创造性劳动的情况下得到的所有其它实施例，均属本申请保护范围。

显然，附图只是本申请的一些例子或实施例，对本领域的普通技术人员来说，也可以根据这些附图将本申请适用于其他类似情况，但无需付出创造性劳动。另外，可以理解的是，尽管在此开发过程中所做的工作可能是复杂和漫长的，但是，对于本领域的普通技术人员来说，根据本申请披露的技术内容进行的某些设计、制造或生产等更改仅是常规的技术手段，不应被视为本申请公开的内容不足。

“实施例”一词在本申请中指的是结合实施例描述的具体特征、结构或特性可以包括在本申请的至少一个实施例中。该短语出现在说明书中的各个位置并不一定意味着相同的实施例，也不意味着与其它实施例相互排斥而具有独立性或可供选择。本领域的普通技术人员能够清楚或隐含地理解的是，本申请中描述的实施例在没有冲突的情况下，可以与其它实施例结合。

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专利保护范围的限制。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，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种机器人故障检测方法，应用于机器人控制系统，其特征在于，所述机器人控制系统包括互相连接的控制驱动单元和传感单元，所述方法包括：

所述控制驱动单元获取在驱动机器人的电机运行过程中的实时反馈数据；及

所述控制驱动单元接收所述传感单元发送的机器人的运行数据；

在所述运行数据与所述实时反馈数据的参数类型匹配的情况下，所述控制驱动单元将所述运行数据与匹配的所述实时反馈数据进行比较，在比较结果满足预设条件的情况下，确定所述机器人故障；所述比较的方式包括：所述控制驱动单元基于所述实时反馈数据获取所述机器人的运行参数随时间变化的第一曲线；及所述控制驱动单元基于所述运行数据获取所述运行参数随时间变化的第二曲线；所述控制驱动单元获取所述第一曲线与所述第二曲线在同一时间点的差值，并比较所述差值与预设的阈值。

2.根据权利要求1所述的机器人故障检测方法，其特征在于，所述传感单元用于采集至少两种参数类型的运行数据，所述方法还包括：

所述控制驱动单元获取与所述至少两种参数类型的运行数据对应的至少两个比较结果；

在所述至少两个比较结果中任一个满足对应的所述预设条件的情况下，所述控制驱动单元确定所述机器人故障。

3.根据权利要求2所述的机器人故障检测方法，其特征在于，所述传感单元包括用于采集同一参数类型的运行数据的至少两个传感器，所述方法还包括：

所述控制驱动单元获取与所述至少两个传感器采集的运行数据对应的至少两个比较结果；

在所述至少两个比较结果中任一个满足对应的所述预设条件的情况下，所述控制驱动单元确定所述机器人故障。

4.根据权利要求1所述的机器人故障检测方法，其特征在于，所述机器人控制系统还包括与所述控制驱动单元连接的操作装置，所述方法还包括：

在所述控制驱动单元接收所述运行数据失败的情况下，所述控制驱动单元获取所述操作装置检测到的急停信号，并基于所述急停信号确定所述机器人故障。

5.根据权利要求2所述的机器人故障检测方法，其特征在于，所述至少两种参数类型的运行数据，包括所述电机的输出力矩、旋转角度、运行温度，以及所述机器人的倾斜角度、加速度、电池电量当中的至少两种运行数据。

6.根据权利要求1～5任一所述的机器人故障检测方法，其特征在于，所述方法包括：

在确定所述机器人故障的情况下，所述控制驱动单元将所述机器人制动在当前状态；

在检测到间隔预设时间，或者接收到操作装置发送的恢复信号的情况下，所述控制驱动单元将所述机器人由所述当前状态恢复到初始状态；

所述控制驱动单元向主控单元发送与所述运行数据对应的故障信息，以使得主控单元将所述故障信息发送至显示装置进行显示。

7.根据权利要求1所述的机器人故障检测方法，其特征在于，所述机器人控制系统还包括与所述控制驱动单元、所述传感单元连接的主控单元，所述方法还包括：

所述主控单元接收所述传感单元发送的所述运行数据和所述控制驱动单元发送的所述实时反馈数据；

所述主控单元基于所述实时反馈数据和所述运行数据，确定所述控制驱动单元是否故障；

在检测到所述控制驱动单元故障的情况下，所述主控单元关断所述电机的供电电源。

8.一种机器人故障检测装置，应用于机器人控制系统，其特征在于，所述机器人控制系统包括互相连接的控制驱动单元和传感单元，所述机器人故障检测装置包括：

获取模块，用于获取在驱动机器人的电机运行过程中的实时反馈数据；

接收模块，用于接收所述传感单元发送的机器人的运行数据；

比较模块，用于在所述运行数据与所述实时反馈数据的参数类型匹配的情况下，将所述运行数据与匹配的所述实时反馈数据进行比较，在比较结果满足预设条件的情况下，确定所述机器人故障；所述比较的方式包括：所述控制驱动单元基于所述实时反馈数据获取所述机器人的运行参数随时间变化的第一曲线；及所述控制驱动单元基于所述运行数据获取所述运行参数随时间变化的第二曲线；所述控制驱动单元获取所述第一曲线与所述第二曲线在同一时间点的差值，并比较所述差值与预设的阈值。

9.一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7中任一项所述的机器人故障检测方法的步骤。