CN116100576B - 一种移动机器人及其安全监测模块 - Google Patents

Abstract

本申请涉及移动机器人的安全控制技术领域，公开了一种移动机器人及其安全监测模块，该安全监测模块包括：第一编码器和第二编码器，分别用于监测移动机器人的左轮的第一运动信息及第二运动信息；第三编码器和第四编码器，分别用于监测移动机器人的右轮的第三运动信息及第四运动信息；诊断模块，连接第一编码器、第二编码器、第三编码器以及第四编码器，基于第一运动信息、第二运动信息、第三运动信息以及第四运动信息实现对移动机器人的安全监测。本申请设置第一编码器和第二编码器对左轮进行运动信息监测，设置第三编码器和第四编码器对右轮进行运动信息监测，通过对编码器进行双冗余设置，提高获取运动信息的可靠性。

Description

一种移动机器人及其安全监测模块

技术领域

本申请涉及移动机器人的安全控制技术领域，特别是涉及一种移动机器人及其安全监测模块。

背景技术

随着机器人技术的快速发展，越来越多的移动机器人在工业领域、服务领域得到应用和普及，机器人与人共处同一工作场景的机会也越来越多。其中，为了实现对机器人的安全控制，通常需要对机器人的运动信息进行监测。

特别地，由于移动机器人通常设置有移动部件，例如左轮和右轮，通过控制车轮的转速和转向实现移动机器人进行移动和转弯，因此需要监测的移动机器人的运动信息具体可包括移动机器人的运动速度和运动方向。

在现有技术中，通常使用单回路架构对移动机器人的运动信息进行监测，即使用单编码器对每一车轮进行监测，处理编码器信号的处理电路也为单路。当处理电路异常时，则难以准确获取移动机器人的运动信息，无法实现对移动机器人的安全控制，可靠性较低。

发明内容

本申请提供一种移动机器人及其安全监测模块，以解决现有技术的上述问题。

本申请第一方面提供一种移动机器人的安全监测模块，该安全监测模块包括：

第一编码器和第二编码器，分别用于监测左轮的第一运动信息及第二运动信息；

第三编码器和第四编码器，分别用于监测右轮的第三运动信息及第四运动信息；

诊断模块，连接第一编码器、第二编码器、第三编码器以及第四编码器，基于第一运动信息、第二运动信息、第三运动信息以及第四运动信息实现对移动机器人的安全监测。

本申请第二方面提供一种移动机器人，该移动机器人包括：

主体；

左轮和右轮，设置于主体外侧；

安全监测模块，设置于主体内，用于基于左轮和右轮的运动信息实现对移动机器人的安全监测；

其中，安全监测模块为如上述的安全监测模块。

区别于现有技术，本申请安全监测模块设置有第一编码器、第二编码器、第三编码器以及第四编码器，通过第一编码器和第二编码器对左轮进行运动信息监测，通过第三编码器和第四编码器对右轮进行运动信息监测，通过对编码器进行双冗余设置，提高获取运动信息的可靠性，进而提高后续控制电路基于获取的运动信息进行安全控制的可靠性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请移动机器人的安全监测模块第一实施例的结构示意图；

图2是本申请移动机器人的安全监测模块第二实施例的结构示意图；

图3是本申请移动机器人的安全监测模块第三实施例的结构示意图；

图4是本申请移动机器人的安全监测模块第四实施例的结构示意图；

图5是本申请移动机器人的安全监测模块第五实施例的结构示意图；

图6是本申请移动机器人的安全监测模块第六实施例的结构示意图；

图7是本申请移动机器人的安全监测模块第七实施例的结构示意图；

图8是本申请移动机器人一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请所提供的移动机器人及其安全监测模块做进一步详细描述。可以理解的是，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。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的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

区别于现有技术使用单回路架构对移动机器人的运动信息进行监测，即使用单编码器对每一车轮进行监测，以及使用单路处理电路对编码器信号进行，存在难以准确获取移动机器人的运动信息，安全监测以及运动控制的可靠性较低的问题，本申请提供一种移动机器人的安全监测模块1，以解决提高安全监测的可靠性，进而提高使用该安全监测模块1的运动控制模块的可靠性。

请参阅图1，图1是本申请移动机器人的安全监测模块第一实施例的结构示意图。本实施例安全监测模块1应用于移动机器人，移动机器人包括左轮和右轮，安全监测模块1用于分别获取左轮和右轮的运动信息，并基于所获取的运动信息对左轮和右轮进行安全监测。

如图1所示，安全监测模块1包括第一编码器11、第二编码器12、第三编码器13、第四编码器14以及诊断模块20，诊断模块20分别连接第一编码器11、第二编码器12、第三编码器13以及第四编码器14。

其中，第一编码器11、第二编码器12、第三编码器13以及第四编码器14用于获取左轮和右轮的运动信息，诊断模块20则基于所获取的运动信息对左轮和右轮进行安全监测，以实现对移动机器人的安全监测。

具体地，在本实施例中，第一编码器11用于监测左轮的第一运动信息，并且第二编码器12用于监测左轮的第二运动信息。其中，第一运动信息可表征左轮的转速和转向，且第二运动信息也可表征左轮的转速和转向，第一编码器11和第二编码器12单独监测左轮，并各自将监测的运动信息传输至诊断模块20，能够防止任一编码器发生错误时，诊断模块20无法接收到左轮的运动信息，进而导致无法对左轮进行安全控制。

其中，第一编码器11向左轮输出第一测试脉冲信号，左轮基于第一测试脉冲信号返回第一运动信息，第二编码器12向左轮输出第二测试脉冲信号，左轮基于第二测试脉冲信号返回第二运动信息。

可选地，在本实施例中，第一测试脉冲信号和第二测试脉冲信号为AB脉冲的数字信号，具体即为第一测试脉冲信号的脉冲周期及脉冲电压值和第二测试脉冲信号的脉冲周期及脉冲电压值相同，且第一测试脉冲信号和第二测试脉冲信号之间存在一定的相位差。特别地，AB脉冲指编码器在正常工作时旋转一圈输出AB两路独立的方波信号数量，而AB两相信号在顺时针方向旋转时A相信号相位超前B相信号相位1/4个周期；而在逆时针方向旋转时A相信号滞后B相信号相位1/4个周期。在此基础上，通过识别AB两路信号的相位差能进一步实现加减计数、电机的正反转等。

第三编码器13用于监测右轮的第三运动信息，并且第四编码器14用于监测右轮的第四运动信息。其中，第三运动信息可表征右轮的转速和转向，且第四运动信息也可表征右轮的转速和转向，第三编码器13和第四编码器14单独监测右轮，并各自将监测的运动信息传输至诊断模块20，能够防止任一编码器发生错误时，诊断模块20无法接收到右轮的运动信息，进而导致无法对右轮进行安全监测。

其中，第三编码器13向右轮输出第三测试脉冲信号，右轮基于第三测试脉冲信号返回第三运动信息，第四编码器向右轮输出第四测试脉冲信号，右轮基于第四测试脉冲信号返回第四运动信息。

可选地，在本实施例中，第三测试脉冲信号和第四测试脉冲信号为AB脉冲的数字信号，第三测试脉冲信号的脉冲周期及脉冲电压值和第四测试脉冲信号的脉冲周期及脉冲电压值相同，且第三测试脉冲信号和第四测试脉冲信号之间存在一定的相位差。

可选地，本实施例的第一测试脉冲信号、第二测试脉冲信号、第三测试脉冲信号以及第四测试脉冲信号均为数字信号，因此本实施例可采用数字逻辑电路或可编程芯片构成编码器，比如复杂可编程门阵列（CPLD，Complex Programable Logic Device），现场可编程的门阵列（FPGA，field program gate way），微处理器（MCU，Microcontroller Unit）等等。

其中，本实施例所述的诊断模块20可直接基于第一编码器11、第二编码器12、第三编码器13以及第四编码器14输出的运动信息进行安全监测。

或者，诊断模块20通过对第一编码器11、第二编码器12、第三编码器13以及第四编码器14输出的运动信息进行信息解码，利用解码后的数据信息进行安全监测。

可选地，本实施例还可进一步设置第一测试脉冲信号与第三测试脉冲信号相同，第二测试脉冲信号与第四测试脉冲信号相同，使得诊断模块20基于第一运动信息和第三运动信息进行安全控制时，或者基于第二运动信息和第四运动信息进行安全控制时，能够减少数据计算量，提高监测效率。

其中，本实施例安全监测模块1通过设置双回路结构的编码器，即实现双冗余设置，对同一轮子的两个编码器的速度和方向做交叉校验，诊断出编码器的故障信息，进而做安全控制，提高获取运动信息的可靠性，进而提高后续控制电路基于获取的运动信息进行安全控制的可靠性，有效避免移动机器人因编码器故障产生的危害，满足国际标准ISO-13849-1的Cat3架构要求以及PLd等级。

结合图1，进一步参阅图2，图2是本申请移动机器人的安全监测模块第二实施例的结构示意图。如图2所示，在第一实施例的基础上，本实施例诊断模块20包括第一诊断电路21，第一诊断电路21分别连接第一编码器11、第二编码器12、第三编码器13以及第四编码器14。

本实施例第一诊断电路21能够直接基于第一编码器11、第二编码器12、第三编码器13以及第四编码器14输出的运动信息进行安全监测。

其中，由于运动信息包括转速信息以及转向信息，因此第一诊断电路21能够基于第一运动信息确定左轮的第一旋转角度和第一转速，基于第二运动信息确定左轮的第二旋转角度和第二转速，基于第三运动信息确定右轮的第三旋转角度和第三转速，基于第四运动信息确定右轮的第四旋转角度和第四转速。

进一步地，由于车轮的运动主要由旋转角度以及转速控制，且第一诊断电路21能够分别获取左轮的两个旋转角度以及转速，还能分别获取右轮的两个旋转角度以及转速，针对每个车轮的监测即可通过比较该车轮对应的旋转角度以及转速。

具体地，第一诊断电路21对第一旋转角度和第二旋转角度进行比较，并在响应于第一旋转角度和第二旋转角度相同时，确定第一编码器11和第二编码器12正常，第一旋转角度或第二旋转角度即为左轮的实际旋转角度。

或者，第一诊断电路21在响应于第一旋转角度和第二旋转角度不相同时，确定第一编码器11或第二编码器12中的至少一者异常。

第一诊断电路21对第三旋转角度和第四旋转角度进行比较，并在响应于第三旋转角度和第四旋转角度相同时，确定第三编码器13和第四编码器14正常，第三旋转角度和第四旋转角度即为右轮的实际旋转角度。

或者，第一诊断电路21在响应于第三旋转角度和第四旋转角度不相同时，确定第三编码器13和第四编码器14中的至少一者异常。

第一诊断电路21对第一转速和第二转速进行比较，并进一步计算第一转速和第二转速的差值，在响应于第一转速和第二转速的差值小于第一预设阈值时，确定第一编码器11和第二编码器12均正常。

或者，第一诊断电路21在响应于第一转速和第二转速的差值大于或等于第一预设阈值时，确定第一编码器11或第二编码器12中的至少一者异常。

第一诊断电路21对第三转速和第四转速进行比较，并进一步计算第三转速和第四转速的差值，在响应于第三转速和第四转速的差值小于第一预设阈值，确定第三编码器13和第四编码器14均正常。

或者，第一诊断电路21在响应于第三转速和第四转速的差值大于或等于第一预设阈值时，确定第三编码器13和第四编码器14中的至少一者异常。

其中，本实施例设置左轮的转速差值阈值和右轮的转速差值阈值均为第一预设阈值，提高安全监测的一致性，提高整机安全监测的安全可靠性。

可选地，本实施例第一诊断电路21可进一步连接控制电路，将监测结果以及监测数据发生至后续的控制电路，使其可基于旋转角度、转速、初始位置和地图判断车轮当前的具体位置。

结合图1，进一步参参阅图3，图3是本申请移动机器人的安全监测模块第三实施例的结构示意图。如图3所示，在第一实施例的基础上，本实施例诊断模块20包括第一解码电路221、第二解码电路222、第三解码电路223、第四解码电路224以及第二诊断电路23。

具体地，第一解码电路221连接第一编码器11，接收第一编码器11输出的第一运动信息，并基于第一运动信息获取第一速度信号和第一方向信号。其中，第一解码电路221用于对数字信号的第一运动信息进行解码处理，以获取对应的第一速度信号和第一方向信号。特别地，第一速度信号和第一方向信号的信号类型不同，具体第一速度信号为模拟信号，第一方向信号为数字信号。

第二解码电路222连接第二编码器12，接收第二编码器12输出的第二运动信息，并基于第二运动信息获取第二速度信号和第二方向信号。其中，第二解码电路222用于对数字信号的第二运动信息进行解码处理，以获取对应的第二速度信号和第二方向信号。特别地，第二速度信号和第二方向信号的信号类型不同，具体第二速度信号为模拟信号，第二方向信号为数字信号。

第三解码电路223连接第三编码器13，接收第三编码器13输出的第三运动信息，并基于第三运动信息获取第三速度信号和第三方向信号。其中，第三解码电路223用于对数字信号的第三运动信息进行解码处理，以获取对应的第三速度信号和第三方向信号。特别地，第三速度信号和第三方向信号的信号类型不同，具体第三速度信号为模拟信号，第三方向信号为数字信号。

第四解码电路224连接第四编码器14，接收第四编码器14输出的第四运动信息，并基于第四运动信息获取第四速度信号和第四方向信号。其中，第四解码电路224用于对数字信号的第四运动信息进行解码处理，以获取对应的第四速度信号和第四方向信号。特别地，第四速度信号和第四方向信号的信号类型不同，具体第四速度信号为模拟信号，第四方向信号为数字信号。

由上述可知，本实施例第一速度信号、第二速度信号、第三速度信号以及第四速度信号的信号类型一致，均为模拟信号，第一方向信号、第二方向信号、第三方向信号以及第四方向信号的信号类型一致，均为数字信号。

本实施例通过将速度信号均解码为模拟信号，将方向信号均解码为数字信号，便于后续控制电路或检测电路基于相同类型速度信号或相同类型方向信号进行安全控制时，减少数据处理量，并提高控制效率和可靠性。

如图3所示，第二诊断电路23分别连接第一解码电路221、第二解码电路222、第三解码电路223以及第四解码电路224，接收解码后的第一速度信号、第二速度信号、第三速度信号、第四速度信号、第一方向信号、第二方向信号、第三方向信号以及第四方向信号。

具体地，第二诊断电路23基于第一方向信号和第二方向信号分别确定左轮的旋转角度，即基于第一方向信号确定左轮的第一旋转角度，基于第二方向信号确定左轮的第二旋转角度。

第二诊断电路23基于第一速度信号和第二速度信号分别确定左轮的转速，即基于第一速度信号确定左轮的第一转速，基于第二速度信号确定左轮的第二转速。

确定左轮的第一旋转角度和第二旋转角度之后，第二诊断电路23进一步比较两者，并在响应于左轮的旋转角度不一致时，即可确定第一编码器11和第二编码器12中的至少一者异常。

在此情况下，第一编码器11和第二编码器12中的一者采集的运动信息不准确，由解码电路解码得到速度信号也不准确，因此不需要再对由速度信号确定的转速进行比较。

若第二诊断电路23判断左轮的旋转角度一致，则可确定第一编码器11和第二编码器12均为正常工作，且该旋转角度为左轮的实际旋转角度，并进一步比较第一转速和第二转速。具体通过计算第一转速和第二转速的差值，并在响应于左轮的转速的差值小于第二预设阈值时，即可确定左轮的实际转速。

或者，在确定左轮的第一转速和第二转速之后，第二诊断电路23进一步比较两者，并在响应于左轮的转速的差值大于或等于第二预设阈值时，确定第一编码器11和第二编码器12中的至少一者异常。

在此情况下，第一编码器11和第二编码器12中的一者采集的运动信息不准确，由解码电路解码得到方向信号也不准确，因此不需要再对由方向信号确定的旋转角度进行比较。

若第二诊断电路23判断左轮的转速的差值小于第二预设阈值，则可确定第一编码器11和第二编码器12均为正常工作，可将第一转速或第二转速定义为左轮的实际转速，并进一步比较第一旋转角度和第二旋转角度。

第二诊断电路23基于第三方向信号和第四方向信号分别确定右轮的旋转角度，即基于第三方向信号确定右轮的第三旋转角度，基于第四方向信号确定右轮的第四旋转角度。

第二诊断电路23基于第三速度信号和第四速度信号分别确定右轮的转速，即基于第三速度信号确定右轮的第三转速，基于第四速度信号确定右轮的第四转速。

确定右轮的第三旋转角度和第四旋转角度之后，第二诊断电路23进一步比较两者，并在响应于右轮的旋转角度不一致时，即可确定第三编码器13和第四编码器14中的至少一者异常。

在此情况下，第三编码器13和第四编码器14中的一者采集的运动信息不准确，由解码电路解码得到速度信号也不准确，因此不需要再对由速度信号确定的转速进行比较。

若第二诊断电路23判断右轮的旋转角度一致，则可确定第三编码器13和第四编码器14均为正常工作，且该旋转角度为右轮的实际旋转角度，并进一步比较第三转速和第四转速。具体通过计算第三转速和第四转速的差值，并在响应于右轮的转速的差值小于第二预设阈值时，即可确定右轮的实际转速。

或者，在确定右轮的第三转速和第四转速之后，第二诊断电路23进一步比较两者，并在响应于右轮的转速的差值大于或等于第二预设阈值时，确定第三编码器和第四编码器中的至少一者异常。

在此情况下，第三编码器13和第四编码器14中的一者采集的运动信息不准确，由解码电路解码得到方向信号也不准确，因此不需要再对由方向信号确定的旋转角度进行比较。

若第二诊断电路23判断右轮的转速的差值小于第二预设阈值，则可确定第三编码器13和第四编码器14均为正常工作，可将第三转速或第四转速定义为右轮的实际转速，并进一步比较第三旋转角度和第四旋转角度。

结合图1，进一步参参阅图4，图4是本申请移动机器人的安全监测模块第四实施例的结构示意图。如图4所示，在第一实施例的基础上，本实施例诊断模块20包括第一解码电路221、第二解码电路222、第三解码电路223、第四解码电路224以及速度检测电路24。可选地，本实施例中的所有解码电路可与第三实施例所述的解码电路一致。

其中，速度检测电路24连接第一解码电路221、第二解码电路222、第三解码电路223以及第四解码电路224。

在本实施例中，由于速度检测电路24仅对速度信号进行检测，因此仅需接收解码后的第一速度信号、第二速度信号、第三速度信号以及第四速度信号。

具体地，速度检测电路24用于响应于第一速度信号和/或第二速度信号大于第三预设阈值，确定移动机器人的左轮超速；速度检测电路24用于响应于第三速度信号和/或第四速度信号大于第三预设阈值，确定移动机器人的右轮超速。

其中，第三预设阈值为移动机器人的车轮限速阈值，可为基于移动机器人的整体架构、重量或电机型号等等数据计算得到的最大值。

具体地，如图4所示，本实施例速度检测电路24包括第一速度检测电路241、第二速度检测电路242、第三速度检测电路243以及第四速度检测电路244。

其中，第一速度检测电路241连接第一解码电路221，用于比较第一速度信号和第三预设阈值，以对移动机器人的左轮进行速度监测。

第二速度检测电路242连接第二解码电路222，用于比较第二速度信号和第三预设阈值，以对移动机器人的左轮进行速度监测。

第三速度检测电路243连接第三解码电路223，用于比较第三速度信号和第三预设阈值，以对移动机器人的右轮进行速度监测。

第四速度检测电路244连接第四解码电路224，用于比较第四速度信号和第三预设阈值，以对移动机器人的右轮进行速度监测。

其中，本实施例安全监测模块1通过设置双回路结构的速度检测电路24，有效提高安全监测的可靠性，满足国际标准ISO-13849-1的Cat3架构要求以及PLd等级。

可选地，在其他实施例中，还可采用可编程逻辑控制器（PLC，Programmable LogicController）、中央处理器（CPU，Central Processing Unit）、微处理器（MCU，Microcontroller Unit）、可编程模拟集成电路等器件来代替本实施例的速度检测电路24。

结合图1，进一步参参阅图5，图5是本申请移动机器人的安全监测模块第五实施例的结构示意图。如图5所示，在第一实施例的基础上，本实施例诊断模块20包括第一解码电路221、第二解码电路222、第三解码电路223、第四解码电路224以及差速检测电路25。可选地，本实施例中的所有解码电路可与第三实施例所述的解码电路一致。

其中，差速检测电路25分别连接第一解码电路221、第二解码电路222、第三解码电路223以及第四解码电路224。在本实施例中，由于差速检测电路25仅对速度信号进行检测，因此仅需接收解码后的第一速度信号、第二速度信号、第三速度信号以及第四速度信号。

具体地，差速检测电路25用于响应于左轮速度信号和右轮速度信号的速度差值大于第四预设阈值，确定移动机器人超速。其中，左轮速度信号包括第一速度信号和第二速度信号，右轮速度信号包括第三速度信号和第四速度信号，即差速检测电路25可通过判断第一速度信号和第三速度信号的速度差值是否大于第四预设阈值；或者，判断第一速度信号和第四速度信号的速度差值是否大于第四预设阈值；或者，判断第二速度信号和第三速度信号的速度差值是否大于第四预设阈值；或者，判断第二速度信号和第四速度信号的速度差值是否大于第四预设阈值，以判断移动机器人是否超速。

其中，第四预设阈值为移动机器人的左轮和右轮的差速限速阈值，可为基于移动机器人的整体架构、重量或电机型号等等数据计算得到的最大值。当判断速度差值大于第四预设阈值时，可能为移动机器人发生侧翻，一侧的车轮悬空所导致。

具体地，如图5所示，本实施例差速检测电路25包括第一差速检测电路251以及第二差速检测电路252。

其中，第一差速检测电路251连接第一解码电路221以及第三解码电路223，以接收解码后的第一速度信号和第三速度信号，通过判断第一速度信号和第三速度信号的速度差值是否大于第四预设阈值，以判断移动机器人是否超速。

第二差速检测电路252连接第二解码电路222以及第四解码电路224，以接收解码后的第二速度信号和第四速度信号，通过判断第二速度信号和第四速度信号的速度差值是否大于第四预设阈值，以判断移动机器人是否超速。

可选地，在其他实施例中，第一差速检测电路251还可连接第一解码电路221以及第四解码电路224，第二差速检测电路252还可连接第二解码电路222以及第三解码电路223。

其中，本实施例安全监测模块1通过设置双回路结构的差速检测电路25，有效提高安全监测的可靠性，满足国际标准ISO-13849-1的Cat3架构要求。

可选地，在其他实施例中，还可采用可编程逻辑控制器、微处理器、单片机、可编程模拟集成电路等器件来代替本实施例的差速检测电路25。

结合图1，进一步参参阅图6，图6是本申请移动机器人的安全监测模块第六实施例的结构示意图。如图6所示，在第一实施例的基础上，本实施例诊断模块20包括第一解码电路221、第二解码电路222、第三解码电路223、第四解码电路224以及区域判断电路26。可选地，本实施例中的所有解码电路可与第三实施例所述的解码电路一致。

其中，区域判断电路26分别连接第一解码电路221、第二解码电路222、第三解码电路223以及第四解码电路224。

由于移动机器人的移动距离由移速以及转向决定，因此区域判断电路26需要接收解码后的第一速度信号、第二速度信号、第三速度信号、第四速度信号、第一方向信号、第二方向信号、第三方向信号以及第四方向信号。

具体地，区域判断电路26基于第一解码电路221、第二解码电路222、第三解码电路223以及第四解码电路224的输出信号产生区域信息。可选地，区域判断电路26内可存储于当前工作区域的地图，且地图上的不同区域对应不同移动距离，移动距离可通过转速、转向以及运动时间计算得到。

其中，第一解码电路221的输出信号以及第二解码电路222的输出信号都是表征移动机器人的左轮的移动距离的数据，只需要选择两者中的任一者即可；第三解码电路223的输出信号以及第四解码电路224的输出信号都是表征移动机器人的右轮的移动距离的数据，只需要选择两者中的任一者即可。

具体地，如图6所示，本实施例区域判断电路26包括第一区域判断电路261以及第二区域判断电路262。

其中，第一区域判断电路261连接第一解码电路221以及第三解码电路223，基于解码得到的第一速度信号、第三速度信号、第一方向信号以及第三方向信号产生第一区域信息。

第二区域判断电路262连接第二解码电路222以及第四解码电路224，基于解码得到的第二速度信号、第四速度信号、第二方向信号以及第四方向信号产生第二区域信息。

可选地，在其他实施例中，第一区域判断电路261可连接第二解码电路222以及第三解码电路223，基于解码得到的第二速度信号、第三速度信号、第二方向信号以及第三方向信号产生第一区域信息。

第二区域判断电路262连接第一解码电路221以及第四解码电路224，基于解码得到的第一速度信号、第四速度信号、第一方向信号以及第四方向信号产生第二区域信息。

其中，本实施例安全监测模块1通过设置双回路结构的区域判断电路26，有效提高安全监测的可靠性，满足国际标准ISO-13849-1的Cat3架构要求。

具体地，如图6所示，本实施例诊断模块20进一步包括雷达27，雷达27连接第一区域判断电路261和第二区域判断电路262，基于第一区域信息和第二区域信息产生故障诊断信号。

其中，雷达27对第一区域信息和第二区域信息进行交叉验证，当判断两者一致时，则证明第一区域判断电路261和第二区域判断电路262的检测计算结果一致，即该第一区域信息或第二区域信息所对应的区域即为移动机器人当前所在的区域。由于不同区域内存在不同的障碍物，通过判断移动机器人的当前所在区域，即可实现障碍物检测区域的切换。

当判断两者不一致时，则证明第一区域判断电路261和第二区域判断电路262的检测计算结果不一致，此时第一区域信息和第二区域信息不可信，可能为第一区域判断电路261和/或第二区域判断电路262异常，或者为第一解码电路221、第二解码电路222、第三解码电路223以及第四解码电路224中的至少一者异常。

可选地，本实施例雷达27可采用通信总线连接第一区域判断电路261和第二区域判断电路262，实现数据传输。

结合图1-6，进一步参参阅图7，图7是本申请移动机器人的安全监测模块第七实施例的结构示意图。如图7所示，本实施例安全监测模块1包括如上述实施例的第一诊断电路21、第一解码电路221、第二解码电路222、第三解码电路223、第四解码电路224、第二诊断电路23、速度检测电路24、差速检测电路25、区域判断电路26以及雷达27，具体电路连接结构可参考上述实施例。

本实施例安全监测模块1设置多种检测电路，通过多种检测方式提高对所获取移动机器人的左轮以及右轮的运动信息的准确性，以及实现不同功能的检测判断，提高对移动机器人整体安全控制的可靠性。

另一方面，本实施例所述的所有电路为纯硬件逻辑电路，能够实现更快的电路响应，同时又具备较短的验证周期，有效减小安全监测模块1的体积并降低生产成本。

可选地，在其他实施例中，安全监测模块1还可组合选择上述实施例中的电路进行配合监测。通过对检测模式的选择，尽可能减小安全监测模块1的体积并降低生产成本。

例如，选择第一解码电路221、第二解码电路222、第三解码电路223、第四解码电路224、第二诊断电路23、速度检测电路24以及差速检测电路25，实现对移动机器人的左轮以及右轮的速度监测，防止移动机器人移动速度过快导致与障碍物发生碰撞，甚至发生侧翻等情况发生，有效提高安全监测模块1的安全监测效果，使得应用该全监测模块1的移动机器人具有较高的安全级别。

本申请还提供一种移动机器人30，请参阅图8，图8是本申请移动机器人一实施例的结构示意图。如图8所示，移动机器人30包括主体31、左轮321、右轮322以及安全监测模块33。其中，安全监测模块33为上述任一实施例所述的安全监测模块1，在此不再赘述。

具体地，左轮321和右轮322设置于主体31外侧，用于根据驱动控制指令转动，以不同的转速以及不同的转向带动移动机器人30移动至目标位置。

安全监测模块33设置于主体31内，用于分别获取左轮321和右轮322的运动信息，并基于左轮321和右轮322的运动信息实现对移动机器人的安全监测。其中，可通过设置双回路架构的编码器分别对左轮321和右轮322进行运动信息监测。

以上仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种移动机器人的安全监测模块，所述移动机器人包括左轮和右轮，其特征在于，所述安全监测模块包括：

第一编码器和第二编码器，分别用于监测所述左轮的第一运动信息及第二运动信息；

第三编码器和第四编码器，分别用于监测所述右轮的第三运动信息及第四运动信息；

诊断模块，连接所述第一编码器、所述第二编码器、所述第三编码器以及所述第四编码器，基于所述第一运动信息、所述第二运动信息、所述第三运动信息以及所述第四运动信息实现对所述移动机器人的安全监测；

所述诊断模块包括第一诊断电路，所述第一诊断电路用于基于所述第一运动信息确定所述左轮的第一旋转角度和第一转速，基于所述第二运动信息确定所述左轮的第二旋转角度和第二转速，基于所述第三运动信息确定所述右轮的第三旋转角度和第三转速，基于所述第四运动信息确定所述右轮的第四旋转角度和第四转速；

所述第一诊断电路还用于：

响应于所述第一旋转角度和所述第二旋转角度相同，确定所述第一编码器和所述第二编码器正常；

响应于所述第三旋转角度和所述第四旋转角度相同，确定所述第三编码器和所述第四编码器正常；

响应于所述第一转速和所述第二转速的差值小于第一预设阈值，确定所述第一编码器和所述第二编码器正常；

响应于所述第三转速和所述第四转速的差值小于所述第一预设阈值，确定所述第三编码器和所述第四编码器正常。

2.根据权利要求1所述的安全监测模块，其特征在于，所述诊断模块进一步包括：

第一解码电路，连接所述第一编码器，基于所述第一运动信息获取第一速度信号和第一方向信号；

第二解码电路，连接所述第二编码器，基于所述第二运动信息获取第二速度信号和第二方向信号；

第三解码电路，连接所述第三编码器，基于所述第三运动信息获取第三速度信号和第三方向信号；

第四解码电路，连接所述第四编码器，基于所述第四运动信息获取第四速度信号和第四方向信号；

其中，所述第一速度信号、所述第二速度信号、所述第三速度信号以及所述第四速度信号的信号类型一致，所述第一方向信号、所述第二方向信号、所述第三方向信号以及所述第四方向信号的信号类型一致，且所述第一速度信号和所述第一方向信号的信号类型不同。

3.根据权利要求2所述的安全监测模块，其特征在于，所述诊断模块进一步包括第二诊断电路，所述第二诊断电路连接所述第一解码电路、所述第二解码电路、所述第三解码电路以及所述第四解码电路，基于所述第一方向信号和所述第二方向信号分别确定所述左轮的旋转角度，基于所述第一速度信号和所述第二速度信号分别确定所述左轮的转速，基于所述第三方向信号和所述第四方向信号分别确定所述右轮的旋转角度，基于所述第三速度信号和所述第四速度信号分别确定所述右轮的转速；

所述第二诊断电路还用于：

响应于所述左轮的两个所述旋转角度不一致，确定所述第一编码器和所述第二编码器中的至少一者异常；

响应于所述右轮的两个所述旋转角度不一致，确定所述第三编码器和所述第四编码器中的至少一者异常；

响应于所述左轮的两个所述转速的差值大于或等于第二预设阈值，确定所述第一编码器和所述第二编码器中的至少一者异常；

响应于所述右轮的两个所述转速的差值大于或等于所述第二预设阈值，确定所述第三编码器和所述第四编码器中的至少一者异常。

4.根据权利要求2所述的安全监测模块，其特征在于，所述诊断模块进一步包括速度检测电路，所述速度检测电路连接所述第一解码电路、所述第二解码电路、所述第三解码电路以及所述第四解码电路，用于：

响应于所述第一速度信号和/或所述第二速度信号大于第三预设阈值，确定所述移动机器人的左轮超速；

响应于所述第三速度信号和/或所述第四速度信号大于所述第三预设阈值，确定所述移动机器人的右轮超速。

5.根据权利要求2所述的安全监测模块，其特征在于，所述诊断模块进一步包括差速检测电路，所述差速检测电路连接所述第一解码电路、所述第二解码电路、所述第三解码电路以及所述第四解码电路，用于：

响应于左轮速度信号和右轮速度信号的速度差值大于第四预设阈值，确定所述移动机器人超速；其中，所述左轮速度信号包括所述第一速度信号和所述第二速度信号，所述右轮速度信号包括所述第三速度信号和所述第四速度信号。

6.根据权利要求2所述的安全监测模块，其特征在于，所述诊断模块进一步包括区域判断电路，所述区域判断电路连接所述第一解码电路、所述第二解码电路、所述第三解码电路以及所述第四解码电路，基于所述第一解码电路、所述第二解码电路、所述第三解码电路以及所述第四解码电路的输出信号产生区域信息。

7.根据权利要求6所述的安全监测模块，其特征在于，所述区域判断电路包括：

第一区域判断电路，连接所述第一解码电路和所述第三解码电路，基于所述第一速度信号、所述第三速度信号、所述第一方向信号以及所述第三方向信号产生第一区域信息；

第二区域判断电路，连接所述第二解码电路和所述第四解码电路，基于所述第二速度信号、所述第四速度信号、所述第二方向信号以及所述第四方向信号产生第二区域信息；

所述诊断模块进一步包括雷达，所述雷达连接所述第一区域判断电路和所述第二区域判断电路，基于所述第一区域信息和所述第二区域信息产生故障诊断信号。

8.根据权利要求1所述的安全监测模块，其特征在于，所述第一编码器输出第一测试脉冲信号，所述左轮基于所述第一测试脉冲信号返回所述第一运动信息，所述第二编码器输出第二测试脉冲信号，所述左轮基于所述第二测试脉冲信号返回所述第二运动信息，其中所述第一测试脉冲信号和所述第二测试脉冲信号为AB脉冲信号；

所述第三编码器输出第三测试脉冲信号，所述右轮基于所述第三测试脉冲信号返回所述第三运动信息，所述第四编码器输出第四测试脉冲信号，所述右轮基于所述第四测试脉冲信号返回所述第四运动信息，其中所述第三测试脉冲信号和所述第四测试脉冲信号为AB脉冲信号。

9.一种移动机器人，其特征在于，包括：

主体；

左轮和右轮，设置于所述主体外侧；

安全监测模块，设置于所述主体内，用于基于所述左轮和所述右轮的运动信息实现对所述移动机器人的安全监测；

其中，安全监测模块为如权利要求1-8任一项所述的安全监测模块。

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