CN116319598A - 机械手臂控制方法、时间敏感交换机及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械手臂控制方法、时间敏感交换机及存储介质，涉及通信技术领域，所述方法包括：基于预设权重、根据多个数据流的流量值计算的流量等级以及每个数据流的信号类型计算每个数据流的衡量值，基于时间敏感交换机的多个分配队列，对多个衡量值进行映射，将多个数据流分配至对应的分配队列，根据预设循环时间以及每个分配队列中数据流的队列流量值，计算每个分配队列的开关持续时间，并根据开关持续时间以及配置的每个分配队列的队列优先级，将多个分配队列中的数据流分级传输至工控机，使工控机根据接收的数据流控制机械手臂。能够解决工业常用网络中高时延、高丢包率以及抖动大的问题，并能够对不同类型的控制信号进行分级传输。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种机械手臂控制方法、时间敏感交换机及存储介质。
背景技术
在目前的智能制造中，由于工业常用的一些网络存在高时延、高丢包率以及抖动大等缺陷，难以满足控制信号对传输时延、抖动以及丢包率的需求，同时无法对不同类型的控制信号进行分级传输，导致重要的控制信号（例如：停机信号）无法优先传输到工控机，使得工控机无法及时控制机械手臂以应对停机等紧急情况，给工业生产带来不利影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种机械手臂控制方法、时间敏感交换机及存储介质，能够解决工业常用网络中高时延、高丢包率以及抖动大以及无法对不同类型的控制信号进行分级传输的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种机械手臂控制方法，应用于时间敏感交换机，所述时间敏感交换机与工控机相通信，所述工控机与机械手臂相通信，所述方法包括：接收多个数据流，并根据所述多个数据流的流量值计算每个数据流对应的流量等级，基于预设权重、所述流量等级以及每个数据流的信号类型计算每个数据流的衡量值，基于所述时间敏感交换机的多个分配队列，对所述多个数据流的多个衡量值进行映射，将所述多个数据流分配至对应的分配队列，根据预设循环时间以及每个分配队列中数据流的队列流量值，计算每个分配队列对应的开关持续时间，配置每个分配队列的队列优先级，并根据所述开关持续时间以及所述队列优先级，将所述多个分配队列中的数据流分级传输至与所述工控机，使所述工控机根据接收到的数据流对机械手臂进行控制。
根据本申请可选实施例，所述根据所述多个数据流的流量值计算每个数据流对应的流量等级包括：遍历所述多个数据流的流量值，确定最小的流量值以及最大的流量值，计算每个数据流的流量值与所述最小的流量值的第一差值，并计算所述最大的流量值与所述最小的流量值的第二差值，将每个第一差值与所述第二差值之间的比值确定为所述流量等级。
根据本申请可选实施例，所述基于预设权重、所述流量等级以及每个数据流的信号类型计算每个数据流的衡量值包括：根据每个数据流的信号类型，从预设的数据库中获取每个数据流对应的关键等级，计算第一预设权重与所述关键等级的第一乘积，并计算第二预设权重与所述流量等级的第二乘积，将所述第一乘积与所述第二乘积的和确定为所述衡量值。
根据本申请可选实施例，所述基于所述时间敏感交换机的多个分配队列，对所述多个数据流的多个衡量值进行映射，将所述多个数据流分配至对应的分配队列包括：基于所述多个分配队列确定阈值区间，并确定所述阈值区间包括的多个分区以及每个分区对应的分配队列，从所述阈值区间获取上限阈值以及下限阈值，计算所述上限阈值以及所述下限阈值之间的阈值差值，计算所述多个衡量值中最大的衡量值与最小的衡量值之间的第一衡量值差值，计算每个衡量值与所述最小的衡量值之间的第二衡量值差值，计算所述阈值差值与所述第一衡量值差值之间的阈值比值，并计算所述阈值比值与所述第二衡量值差值的第三乘积，根据所述第三乘积与所述下限阈值之间的和确定每个数据流对应的分区，并根据所述分区确定每个数据流对应的分配队列，将每个数据流分配至对应的分配队列中。
根据本申请可选实施例，所述基于所述分配队列确定阈值区间，并确定所述阈值区间包括的多个分区以及每个分区对应的分配队列包括：获取所述时间敏感交换机中每个端口的分配队列的队列数量，根据预设值以及所述队列数量构建所述阈值区间，根据所述队列优先级数量对所述阈值区间进行划分，得到所述多个分区，根据每个分区的上限阈值确定每个分区对应的分配队列。
根据本申请可选实施例，所述根据预设循环时间以及每个分配队列中数据流的队列流量值，计算每个分配队列对应的开关持续时间包括：根据每个分配队列中所有数据流的流量值计算每个分配队列的第一流量值总和，并根据所有分配队列的第一流量值总和计算第二流量值总和，计算每个分配队列的第一流量值总和与所述第二流量值总和的流量比值，并将所述流量比值与所述预设循环时间的乘积确定为每个分配队列对应的开关持续时间。
根据本申请可选实施例，所述配置每个分配队列的队列优先级包括：依据每个分配队列的数值确定每个分配队列对应的队列优先级，其中，数值越小的分配队列对应的队列优先级越高。
根据本申请可选实施例，所述时间敏感交换机中包括每个分配队列的传输门，所述根据所述开关持续时间以及所述队列优先级，将所述多个分配队列中的数据流分级传输至与所述工控机包括：识别每个分配队列是否为空队列，并确定非空的分配队列，若所述非空的分配队列的数量为多个，根据所述队列优先级控制每个非空的分配队列的传输门的开启顺序，根据所述开启顺序开启对应的传输门，并根据所述开关持续时间控制对所述对应的传输门的关闭，使所述多个非空的分配队列中的数据流传输至所述工控机。
另一方面，本发明还请提供一种时间敏感交换机，所述时间敏感交换机包括：存储器，存储至少一个指令；及处理器，获取所述存储器中存储的指令以实现所述的机械手臂控制方法。
另一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一个指令，所述至少一个指令被时间敏感交换机中的处理器获取以实现所述的机械手臂控制方法。
由以上技术方案可以看出，本申请提供一种时间敏感交换机，所述时间敏感交换机中的协议标准定义了工业常用网络（例如以太网）数据传输的时间敏感机制，所述时间敏感机制具有低时延、低丢包率以及抖动小等优势，能够确保数据流实时、确定和可靠地传输，因此，能够解决工业常用网络中高时延、高丢包率以及抖动大的技术问题。本申请中，所述多个数据流包括控制信号，由于重要程度高的数据流的流量等级越小，因此，重要程度高的控制信号的衡量值越小，通过对所述多个数据流进行映射，将所述多个数据流分配至对应的分配队列中，使得衡量值越小的控制信号能够分配至越小的分配队列中，在配置每个分配队列的队列优先级的过程中，通过将所述队列优先级配置为数值越小的分配队列对应的队列优先级越高，使得重要程度高的控制信号能够优先传输，从而实现了对不同类型的控制信号的分级传输。
可以理解地，所述时间敏感交换机以及所述计算机可读存储介质均与上述的机械手臂控制方法对应，因此，其所能达到的有益效果可参考上文所提供的对应的方法中的有益效果，此处不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图。
图1是本申请一实施例提供的机械手臂控制方法的应用场景图。
图2是本申请一实施例提供的机械手臂控制方法的流程图。
图3是本申请一实施例提供的映射方法的流程图。
图4是本申请一实施例提供的时间敏感交换机的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在目前对机械手臂的控制方案中，由于工业常用的一些网络存在高时延、高丢包率以及抖动大等缺陷，难以满足控制信号对传输时延、抖动以及丢包率的需求，同时无法对不同类型的控制信号进行分级传输，导致重要的控制信号（例如：停机信号）无法优先传输到工控机，使得工控机无法及时控制机械手臂以应对停机等紧急情况，给工业生产带来消极影响。
为了解决上述技术问题，本申请的实施例提供一种机械手臂控制方法，能够解决工业常用网络中高时延、高丢包率以及抖动大的问题，并能够对不同类型的控制信号进行分级传输，下文将结合相应的附图进行详细说明。
如图1所示，是本申请一实施例提供的机械手臂控制方法的应用场景图。图1的工业生产环境中，有多条生产线，每条生产线包括生产的车间，每个车间包括时间敏感交换机2（TSN（Time Sensitive Networking，时间敏感网络）交换机）、工控机（IndustrialPersonal Computer，IPC）3以及机械手臂4，服务器1与多个车间中的多个时间敏感交换机2相通信。每个车间中，每个时间敏感交换机2与每个工控机3相通信，所述工控机3与机械手臂4相通信，所述服务器1、所述时间敏感交换机2、所述工控机3以及所述机械手臂4均通过时间敏感网络TSN相通信。
所述机械手臂控制方法可应用于一个或者多个时间敏感交换机2中，所述服务器1以及所述时间敏感交换机2是一种能够按照事先设定或存储的指令，自动进行参数值计算和/或信息处理的设备，其硬件包括，但不限于：微处理器、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、可编程门阵列(Field－Programmable GateArray，FPGA)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、嵌入式设备等。
所述服务器1以及所述时间敏感交换机2可以是任何一种可与用户进行人机交互的电子产品，例如，计算机、平板电脑、智能手机、个人数字助理（Personal DigitalAssistant，PDA）等。
所述服务器1以及所述时间敏感交换机2还可以包括网络设备和/或用户设备。其中，所述网络设备包括，但不限于：单个网络服务器、多个网络服务器组成的服务器组或基于云计算（Cloud Computing）的由大量主机或网络服务器构成的云。
所述服务器1以及所述时间敏感交换机2所处的网络包括但不限于：互联网、广域网、城域网、局域网、虚拟专用网络（Virtual Private Network，VPN）等。
所述工控机3为工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。工控机具有重要的计算机属性和特征，如具有计算机主板、中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。
所述机械手臂4是一种拟人手臂、手腕和手功能的机械电子装置。通过工控机3对所述机械手臂4进行控制，能够使机械手臂4将任一物件或工具按空间位姿（位置和姿态）的时变要求进行移动，从而完成工业生产的作业要求。比如，对汽车或摩托车的车体进行点焊或弧焊的作业要求；或者是搬运压铸或冲压成型的零件或构件的作业要求；还可以是进行激光切割、喷涂、装配机械零部件的作业要求等等。
如图2所示，是本申请一实施例提供的机械手臂控制方法的流程图。根据不同的需求，该流程图中各个步骤的顺序可以根据实际检测要求进行调整，某些步骤可以省略。所述方法的执行主体为时间敏感交换机，例如图1所示的TSN交换机2。
S11，接收多个数据流，并根据所述多个数据流的流量值计算每个数据流对应的流量等级。
在本申请的至少一个实施例中，所述多个数据流包括对机械手臂进行控制的控制信号、监控指标数据以及其它数据等等，所述控制信号的信号类型包括，但不限于：启动信号、停机信号以及实现各种操作的操作信号。所述操作包括，但不限于：夹取操作、向左移动操作以及向右移动操作等等。
在本申请的至少一个实施例中，所述流量等级是指将每个数据流进行归一化之后的值，其中，每个数据流的重要程度与所述流量等级呈现负相关关系，例如，每个数据流的重要程度越大，而所述数据流的流量等级越小。
在本申请的至少一个实施例中，所述时间敏感交换机接收从服务器发送的多个数据流。例如，所述服务器可以为图1中的服务器1。
在本申请的至少一个实施例中，所述时间敏感交换机根据所述多个数据流的流量值计算每个数据流对应的流量等级包括：所述时间敏感交换机遍历所述多个数据流的流量值，确定最小的流量值以及最大的流量值，然后所述时间敏感交换机计算每个数据流的流量值与所述最小的流量值的第一差值，并计算所述最大的流量值与所述最小的流量值的第二差值，所述时间敏感交换机将每个第一差值与所述第二差值之间的比值确定为所述流量等级。
在本实施例中，所述时间敏感交换机中的协议标准定义了工业常用网络（例如以太网）数据传输的时间敏感机制，所述时间敏感机制具有低时延、低丢包率以及抖动小等优势，能够确保数据流实时、确定和可靠地传输，因此，能够解决工业常用网络中高时延、高丢包率以及抖动大的技术问题。
S12，基于预设权重、所述流量等级以及每个数据流的信号类型计算每个数据流的衡量值。
在本申请的至少一个实施例中，所述时间敏感交换机基于预设权重、所述流量等级以及每个数据流的信号类型计算每个数据流的衡量值包括：所述时间敏感交换机根据每个数据流的信号类型，从预设的数据库中获取每个数据流对应的关键等级，并计算第一预设权重与所述关键等级的第一乘积，并计算第二预设权重与所述流量等级的第二乘积，所述时间敏感交换机将所述第一乘积与所述第二乘积的和确定为所述衡量值。
其中，所述数据库中存储有多个预设信号类型以及每个预设信号类型对应的预设关键等级。所述多个预设信号类型包括，但不限于：监控信号、停机信号以及实现各种操作的操作信号，所述操作包括，但不限于：夹取操作、向左移动操作以及向右移动操作等等。
所述第一预设权重是指所述关键等级对应的权重，所述第二预设权重是指所述流量等级对应的权重。所述第一预设权重以及所述第二预设权重可以根据实际情况进行调整，本申请对此不作限制。例如，所述第一预设权重可以为0.65，所述第二预设权重可以为0.35。
在本实施例中，所述预设关键等级可以预先根据实际需求进行设置，本申请对此不作限制。例如，所述数据库中，所述停机信号对应的关键等级为0.1，所述实现各种操作的操作信号对应的关键等级为0.2，所述监控指标数据对应的关键等级为0.3，所述其它数据对应的关键等级为0.6。
在本实施例中，每个数据流的重要程度与所述关键等级的大小呈现负相关的关系，例如，重要程度越高的数据，优先级别越高，而关键等级对应的数值越小。其中，所述控制信号的重要程度较高，则所述控制信号的优先级别较高，因此，所述控制信号对应的关键等级较小。
在本实施例中，由于每个数据流的重要程度与所述流量等级呈现负相关关系以及每个数据流的重要程度与所述关键等级的大小呈现负相关的关系，因此，能够使得重要程度高的控制信号对应的衡量值较小。
具体地，所述时间敏感交换机根据每个数据流的信号类型，从预设的数据库中获取每个数据流对应的关键等级包括：所述时间敏感交换机从所述数据库中选取与每个数据流的信号类型相同的预设信号类型，并将所述相同的预设信号类型对应的预设关键等级确定为所述数据流的关键等级。
S13，基于所述时间敏感交换机的多个分配队列，对所述多个数据流的多个衡量值进行映射，将所述多个数据流分配至对应的分配队列。
在本申请的至少一个实施例中，所述多个分配队列是指所述时间敏感交换机的每个端口支持的分配队列。通常每个端口支持8个分配队列。
其中，映射的详细流程可参照如图3所示的流程，图3是本申请一实施例提供的映射方法的流程图。
S131，所述时间敏感交换机基于所述多个分配队列确定阈值区间，并确定所述阈值区间包括的多个分区以及每个分区对应的分配队列。
S132，所述时间敏感交换机从所述阈值区间获取上限阈值以及下限阈值并计算所述上限阈值以及所述下限阈值之间的阈值差值。
S133，所述时间敏感交换机计算所述多个衡量值中最大的衡量值与最小的衡量值之间的第一衡量值差值，计算每个衡量值与所述最小的衡量值之间的第二衡量值差值。
S134，所述时间敏感交换机计算所述阈值差值与所述第一衡量值差值之间的阈值比值，并计算所述阈值比值与所述第二衡量值差值的第三乘积。
S135，所述时间敏感交换机根据所述第三乘积与所述下限阈值之间的和确定每个数据流对应的分区，并根据所述分区确定每个数据流对应的分配队列，所述时间敏感交换机将每个数据流分配至对应的分配队列中。
具体地，所述时间敏感交换机基于所述分配队列确定阈值区间，并确定所述阈值区间包括的多个分区以及每个分区对应的分配队列包括：所述时间敏感交换机获取所述时间敏感交换机中每个端口的分配队列的队列数量，然后所述时间敏感交换机根据预设值以及所述队列数量构建所述阈值区间，并根据所述队列优先级数量对所述阈值区间进行划分，得到所述多个分区，所述时间敏感交换机根据每个分区的上限阈值确定每个分区对应的分配队列。
在本实施例中，所述预设值为零，由于所述时间敏感交换机的每个端口支持8个分配队列，所述队列数量为8，因此，所述时间敏感交换机根据所述预设值0以及队列数量8，确定所述阈值区间为[0，8]。所述时间敏感交换机根据所述队列数量8将所述阈值区间[0，8]划分成8个分区，所述8个分区分别为[0，1]、(1，2]、(2，3]、(3，4]、(4，5]、(5，6]、(6，7]以及(7，8]。
由于分区[0，1]的上限阈值为1，因此，所述分区[0，1]对应分配队列1。可以理解的是，所述分区(1，2]对应分配队列2，所述分区(2，3]对应分配队列3，所述分区(3，4]对应分配队列4，所述分区(4，5]对应分配队列5，所述分区(5，6]对应分配队列6，所述分区(6，7]对应分配队列7，所述分区(7，8]对应分配队列8。
在本实施例中，由于重要程度高的控制信号对应的衡量值较小，因此，能够使得所述控制信号处于数值较小1的分配队列中。
S14，根据预设循环时间以及每个分配队列中数据流的队列流量值，计算每个分配队列对应的开关持续时间。
在本申请的至少一个实施例中，所述预设循环时间可以是所述时间敏感交换机传输数据流的一个周期。所述开关持续时间是指传输门处于开启状态的持续时间，所述传输门是指所述时间敏感交换机中每个分配队列对应的传输门，当每个传输门开启时，对应的分配队列中的数据流能够传输。
在本申请的至少一个实施例中，所述时间敏感交换机根据预设循环时间以及每个分配队列中数据流的队列流量值，计算每个分配队列对应的开关持续时间包括：所述时间敏感交换机根据每个分配队列中所有数据流的流量值计算每个分配队列的第一流量值总和，并根据所有分配队列的第一流量值总和计算第二流量值总和，所述时间敏感交换机计算每个分配队列的第一流量值总和与所述第二流量值总和的流量比值，并将所述流量比值与所述预设循环时间的乘积确定为每个分配队列对应的开关持续时间。
其中，所述预设循环时间可以自行设置，本申请对此不作限制。例如，所述预设循环时间可以为1ms以及2ms等等。
在本实施例中，通过每个分配队列中数据流的队列流量值计算每个分配队列的开关持续时间，确保在每个开关持续时间内，每个对应的分配队列中的数据流能够传输完成。
S15，配置每个分配队列的队列优先级，并根据所述开关持续时间以及所述队列优先级，将所述多个分配队列中的数据流分级传输至与所述工控机，使所述工控机根据接收到的数据流对机械手臂进行控制。
在本申请的至少一个实施例中，所述队列优先级是指每个分配队列中的数据流的优先传输顺序。
在本申请的至少一个实施例中，所述时间敏感交换机配置每个分配队列的队列优先级包括：所述时间敏感交换机依据每个分配队列的数值确定每个分配队列对应的队列优先级，其中，数值越小的分配队列对应的队列优先级越高。例如，队列1的队列优先级最高，队列2-队列8的队列优先级依次排序。
在本实施例中，由于重要程度较高的控制信号处于数值较小的分配队列中，通过将数值越小的分配队列对应的队列优先级配置地越高，能够使得重要程度高的控制信号对应的分配队列的队列优先级为高。
在本申请的至少一个实施例中，所述时间敏感交换机根据所述开关持续时间以及所述队列优先级，将所述多个分配队列中的数据流分级传输至与所述工控机包括：所述时间敏感交换机识别每个分配队列是否为空队列，并确定非空的分配队列，若所述非空的分配队列的数量为多个，所述时间敏感交换机根据所述队列优先级控制每个非空的分配队列的传输门的开启顺序，然后所述时间敏感交换机根据所述开启顺序开启对应的传输门，并根据所述开关持续时间控制对所述对应的传输门的关闭，使所述多个非空的分配队列中的数据流传输至所述工控机。
其中，所述空队列为不包含任何数据流的分配队列。
在本申请一实施例中，若所述8个分配队列中包括所述空队列，则将空队列之后的其它分配队列的队列优先级依次向前调整，以替换所述空队列的队列优先级。
在本申请的实施例中，由于重要程度高的控制信号对应的分配队列的队列优先级为高，因此，能够使得所述控制信号能够优先传输至所述工控机，从而使得接收到控制信号的工控机能够及时对所述机械手臂进行控制。
由以上技术方案可以看出，本申请提供一种时间敏感交换机，所述时间敏感交换机中的协议标准定义了工业常用网络（例如以太网）数据传输的时间敏感机制，所述时间敏感机制具有低时延、低丢包率以及抖动小等优势，能够确保数据流实时、确定和可靠地传输，因此，能够解决工业常用网络中高时延、高丢包率以及抖动大的技术问题。本申请中，所述多个数据流包括控制信号，由于重要程度高的数据流的流量等级越小，因此，重要程度高的控制信号的衡量值越小，通过对所述多个数据流进行映射，将所述多个数据流分配至对应的分配队列中，使得衡量值越小的控制信号能够分配至越小的分配队列中，在配置每个分配队列的队列优先级的过程中，通过将所述队列优先级配置为数值越小的分配队列对应的队列优先级越高，使得重要程度高的控制信号能够优先传输，从而实现了对不同类型的控制信号的分级传输。
如图4所示，是本申请一实施例提供的机械手臂控制方法的时间敏感交换机的结构示意图。
在本申请的一个实施例中，所述时间敏感交换机2包括，但不限于，存储器12、处理器13，以及存储在所述存储器12中并可在所述处理器13上运行的计算机程序，例如机械手臂控制程序。
本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是时间敏感交换机2的示例，并不构成对时间敏感交换机2的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述时间敏感交换机2还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所述处理器13可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器13是所述时间敏感交换机2的运算核心和控制中心，利用各种接口和线路连接整个时间敏感交换机2的各个部分，及获取所述时间敏感交换机2的操作系统以及安装的各类应用程序、程序代码等。
所述处理器13获取所述时间敏感交换机2的操作系统以及安装的各类应用程序。所述处理器13获取所述应用程序以实现上述各个机械手臂控制方法实施例中的步骤，例如图2以及图3。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器12中，并由所述处理器13获取，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述时间敏感交换机2中的获取过程。
所述存储器12可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器13通过运行或获取存储在所述存储器12内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器12内的数据，实现所述时间敏感交换机2的各种功能。所述存储器12可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序（比如声音播放功能、图像播放功能等）等；存储数据区可存储根据时间敏感交换机的使用所创建的数据等。此外，存储器12可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡（SmartMedia Card, SMC），安全数字（Secure Digital, SD）卡，闪存卡（Flash Card）、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。
所述存储器12可以是时间敏感交换机2的外部存储器和/或内部存储器。进一步地，所述存储器12可以是具有实物形式的存储器，如内存条、TF卡（Trans-flash Card）等等。
所述时间敏感交换机2集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也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计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器获取时，可实现上述各个方法实施例的步骤。
其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可获取文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）。
结合图2，所述时间敏感交换机2中的所述存储器12存储多个指令以实现一种机械手臂控制方法，所述处理器13可获取所述多个指令从而实现：接收多个数据流，并根据所述多个数据流的流量值计算每个数据流对应的流量等级；基于预设权重、所述流量等级以及每个数据流的信号类型计算每个数据流的衡量值；基于所述时间敏感交换机的多个分配队列，对所述多个数据流的多个衡量值进行映射，将所述多个数据流分配至对应的分配队列；根据预设循环时间以及每个分配队列中数据流的队列流量值，计算每个分配队列对应的开关持续时间；配置每个分配队列的队列优先级，并根据所述开关持续时间以及所述队列优先级，将所述多个分配队列中的数据流分级传输至与所述工控机，使所述工控机根据接收到的数据流对机械手臂进行控制。
具体地，所述处理器13对上述指令的具体实现方法可参考图2对应实施例中相关步骤的描述，在此不赘述。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器（ROM，Read Only Memory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccess Memory）、磁盘或光盘等。
另外，以上对本发明实施例所提供的机械手臂控制方法、时间敏感交换机及存储介质进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种机械手臂控制方法，应用于时间敏感交换机，其特征在于，所述时间敏感交换机与工控机相通信，所述工控机与机械手臂相通信，所述方法包括：
接收多个数据流，并根据所述多个数据流的流量值计算每个数据流对应的流量等级；
基于预设权重、所述流量等级以及每个数据流的信号类型计算每个数据流的衡量值；
基于所述时间敏感交换机的多个分配队列，对所述多个数据流的多个衡量值进行映射，将所述多个数据流分配至对应的分配队列；
根据预设循环时间以及每个分配队列中数据流的队列流量值，计算每个分配队列对应的开关持续时间；
配置每个分配队列的队列优先级，并根据所述开关持续时间以及所述队列优先级，将所述多个分配队列中的数据流分级传输至与所述工控机，使所述工控机根据接收到的数据流对机械手臂进行控制。
2.根据权利要求1所述的机械手臂控制方法，其特征在于，所述根据所述多个数据流的流量值计算每个数据流对应的流量等级包括：
遍历所述多个数据流的流量值，确定最小的流量值以及最大的流量值；
计算每个数据流的流量值与所述最小的流量值的第一差值，并计算所述最大的流量值与所述最小的流量值的第二差值；
将每个第一差值与所述第二差值之间的比值确定为所述流量等级。
3.根据权利要求1或2所述的机械手臂控制方法，其特征在于，所述基于预设权重、所述流量等级以及每个数据流的信号类型计算每个数据流的衡量值包括：
根据每个数据流的信号类型，从预设的数据库中获取每个数据流对应的关键等级；
计算第一预设权重与所述关键等级的第一乘积，并计算第二预设权重与所述流量等级的第二乘积；
将所述第一乘积与所述第二乘积的和确定为所述衡量值。
4.根据权利要求1所述的机械手臂控制方法，其特征在于，所述基于所述时间敏感交换机的多个分配队列，对所述多个数据流的多个衡量值进行映射，将所述多个数据流分配至对应的分配队列包括：
基于所述多个分配队列确定阈值区间，并确定所述阈值区间包括的多个分区以及每个分区对应的分配队列；
从所述阈值区间获取上限阈值以及下限阈值；
计算所述上限阈值以及所述下限阈值之间的阈值差值，计算所述多个衡量值中最大的衡量值与最小的衡量值之间的第一衡量值差值，计算每个衡量值与所述最小的衡量值之间的第二衡量值差值；
计算所述阈值差值与所述第一衡量值差值之间的阈值比值，并计算所述阈值比值与所述第二衡量值差值的第三乘积；
根据所述第三乘积与所述下限阈值之间的和确定每个数据流对应的分区，并根据所述分区确定每个数据流对应的分配队列；
将每个数据流分配至对应的分配队列中。
5.根据权利要求4所述的机械手臂控制方法，其特征在于，所述基于所述分配队列确定阈值区间，并确定所述阈值区间包括的多个分区以及每个分区对应的分配队列包括：
获取所述时间敏感交换机中每个端口的分配队列的队列数量；
根据预设值以及所述队列数量构建所述阈值区间；
根据所述队列优先级数量对所述阈值区间进行划分，得到所述多个分区；
根据每个分区的上限阈值确定每个分区对应的分配队列。
6.根据权利要求1所述的机械手臂控制方法，其特征在于，所述根据预设循环时间以及每个分配队列中数据流的队列流量值，计算每个分配队列对应的开关持续时间包括：
根据每个分配队列中所有数据流的流量值计算每个分配队列的第一流量值总和，并根据所有分配队列的第一流量值总和计算第二流量值总和；
计算每个分配队列的第一流量值总和与所述第二流量值总和的流量比值，并将所述流量比值与所述预设循环时间的乘积确定为每个分配队列对应的开关持续时间。
7.根据权利要求1所述的机械手臂控制方法，其特征在于，所述配置每个分配队列的队列优先级包括：
依据每个分配队列的数值确定每个分配队列对应的队列优先级，其中，数值越小的分配队列对应的队列优先级越高。
8.根据权利要求1所述的机械手臂控制方法，其特征在于，所述时间敏感交换机中包括每个分配队列的传输门，所述根据所述开关持续时间以及所述队列优先级，将所述多个分配队列中的数据流分级传输至与所述工控机包括：
识别每个分配队列是否为空队列，并确定非空的分配队列；
若所述非空的分配队列的数量为多个，根据所述队列优先级控制每个非空的分配队列的传输门的开启顺序；
根据所述开启顺序开启对应的传输门，并根据所述开关持续时间控制对所述对应的传输门的关闭，使所述多个非空的分配队列中的数据流传输至所述工控机。
9.一种时间敏感交换机，其特征在于，所述时间敏感交换机包括：
存储器，存储至少一个指令；及
处理器，获取所述存储器中存储的指令以实现如权利要求1至8中任意一项所述的机械手臂控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质中存储有至少一个指令，所述至少一个指令被时间敏感交换机中的处理器获取以实现如权利要求1至8中任意一项所述的机械手臂控制方法。
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