CN116430915A - 一种机器人以及安全速度监控系统、方法、装置和介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种机器人以及安全速度监控系统、方法、装置和介质，安全速度监控系统，包括：至少两个监控单元、安全控制单元；各监控单元包括：电机、第一编码器、第二编码器、驱动器；采用本技术方案，编码器向当前监控单元中的驱动器和其他监控单元中的驱动器发送电机的速度信息，通过交叉连接的方式，实现了两条独立的回路。相对于当前技术中，需要使用安全编码器以保证速度信息的准确获取，本技术方案中，各监控单元中的驱动器，既可以作为一路电机速度监控的主采集设备，又可以作为另一路电机速度监控的辅助校验设备，在保证数据获取的准确性时，能够避免使用昂贵的安全编码器进行数据获取，降低了速度监控成本。

Description

一种机器人以及安全速度监控系统、方法、装置和介质

技术领域

本申请涉及电机拖动技术领域，特别是涉及一种机器人以及安全速度监控系统、方法、装置和介质。

背景技术

移动机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

在保障电机安全运转时，安全速度监控(System Safety Monitor，SSM)功能可在电机的运转速度超出限值时发出警告。只要转速保持在阈值内，此功能就会发出安全信号。为此，为实现单个电机的安全速度监控，就需要采用安全编码器或双编码器互校验方案。

移动机器人一般由多个电机共同驱动行走，因此移动机器人的整体运行速度是这些多个电机运行合成后的速度。显然，与普通单个电机的SSM功能不同，移动机器人的速度监控不仅要监控单个电机的运行速度是否超过阈值，重点还要监控机器人的整体运行速度是否超过阈值。

因为需要汇集多个驱动器/电机的转速，才能计算机器人的实际运行速度，因此一般在驱动器上再增加1个安全控制器，由安全控制器来计算整体运行速度、并进一步执行安全逻辑。另外控制电机的驱动器，本身需要1路编码器信号，用于实现高精度的伺服控制。

由此可见，如何避免使用昂贵的安全编码器导致成本提高是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种机器人以及安全速度监控系统、方法、装置和介质，用于在保证数据获取的准确性时，能够避免使用昂贵的安全编码器进行数据获取，降低速度监控成本。

为解决上述技术问题，本申请提供一种安全速度监控系统，包括：至少两个监控单元、安全控制单元；

各所述监控单元包括：电机、第一编码器、第二编码器、驱动器；

所述第一编码器连接当前监控单元中的驱动器，以将所述第一编码器采集到的电机的第一速度信息传输至驱动器；

所述第二编码器连接其他监控单元中的驱动器，以将所述第二编码器采集到的电机的第二速度信息传输至其他监控单元中的驱动器；

各所述监控单元中的驱动器均与所述安全控制单元连接；

所述安全控制单元用于获取当前监控单元中的驱动器发送的第一编码器返还的第一速度信息和其他监控单元中的驱动器发送的第二编码器返还的第二速度信息，并判断所述第一速度信息和所述第二速度信息的差值是否超出阈值；若超出，则发送安全信息。

优选的，各所述监控单元中的第一编码器和第二编码器为采用不同测量原理的编码器。

优选的，还包括：接触器；

所述接触器设置于电机的供电回路中；

所述安全控制单元与接触器连接，通过发送安全信息控制接触器切断电机的供电回路。

优选的，所述安全控制单元还用于根据各监控单元监控的电机的速度信息，计算系统的整体运行速度，并在整体运行速度超出限值时发送安全信息；

根据各监控单元监控的电机的速度信息，计算系统的整体运行速度包括：

确认各监控单元中的电机的运行速度；

根据各电机的运行速度、以及预设的减速比、轮径、轮间距信息，计算系统的整体运行速度；

所述确认各监控单元中的电机的运行速度包括：选择监控单元中预先设置的主编码器返还的速度信息作为电机的运行速度；

或选择第一速度信息和第二速度信息的平均值作为电机的运行速度。

优选的，所述驱动器还用于获取电机的电压和电流，并根据所述电压和电流生成所述电机的第三速度信息；

根据所述第一速度信息、所述第二速度信息以及所述第三速度信息确认所述编码器是否存在故障；

进一步的，在所述编码器不存在故障的情况下，所述安全控制单元在所述第一速度信息、所述第二速度信息以及第三速度信息中选取一个作为标准电机运行速度，根据所述标准电机运行速度计算安全速度监控系统的整体运行速度。

优选的，还包括控制器；所述驱动器还用于监听所述控制器下发给另一个监控单元中的驱动器的速度值；

在检测到另一个监控单元中的驱动器的速度值超出速度限值时，发送安全转矩指令至另一个监控单元中的驱动器。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种机器人，包括上述的安全速度监控系统。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种安全速度监控方法，应用于安全速度监控系统，所述安全速度监控系统包括：至少两个监控单元、安全控制单元；各所述监控单元包括：电机、第一编码器、第二编码器、驱动器；所述第一编码器连接当前监控单元中的驱动器；所述第二编码器连接其他监控单元中的驱动器；各所述监控单元中的驱动器均与所述安全控制单元连接；所述安全速度监控方法包括：

获取当前监控单元中的驱动器发送的第一编码器返还的第一速度信息和其他监控单元中的驱动器发送的第二编码器返还的第二速度信息；

判断所述第一速度信息和所述第二速度信息的差值是否超出阈值；

若超出，则发送安全信息。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种安全速度监控装置，包括存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述的安全速度监控方法的步骤。

为解决上述技术问题，本申请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如上述的安全速度监控方法的步骤。

本申请所提供的安全速度监控系统，包括：至少两个监控单元、安全控制单元；各监控单元包括：电机、第一编码器、第二编码器、驱动器；第一编码器连接当前监控单元中的驱动器，以将第一编码器采集到的电机的第一速度信息传输至驱动器；第二编码器连接其他监控单元中的驱动器，以将第二编码器采集到的电机的第二速度信息传输至其他监控单元中的驱动器；各监控单元中的驱动器均与安全控制单元连接；安全控制单元用于获取当前监控单元中的驱动器发送的第一编码器返还的第一速度信息和其他监控单元中的驱动器发送的第二编码器返还的第二速度信息，并判断第一速度信息和第二速度信息的差值是否超出阈值；若超出，则发送安全信息。

相对于当前技术中，为了实现整个系统的安全速度监控，需要使用多个昂贵的安全模块例如安全驱动器或安全编码器对采集的数据进行处理，以保障监控的电机的速度准确，该方法提高了速度监控所需的成本。采用本技术方案，编码器向当前监控单元中的驱动器和其他监控单元中的驱动器发送电机的速度信息，通过交叉连接的方式，实现了两条独立的回路，对于同一台电机的速度监控，冗余的编码器获取到电机的速度信息后，反馈至两台驱动器中，安全控制单元通过驱动器获取到电机的两个速度信息，通过对速度信息进行比较等处理，在不安全时及时的发出安全信息，提高了系统运行的安全。相对于当前技术中，需要使用安全编码器以保证速度信息的准确获取，本技术方案中，各监控单元中的驱动器，既可以作为一路电机速度监控的主采集设备，又可以作为另一路电机速度监控的辅助校验设备，通过该交叉连接的冗余方式，在保证数据获取的准确性时，能够避免使用昂贵的安全编码器进行数据获取，降低了速度监控成本。

此外，本申请所提供的安全速度监控装置以及介质，与上述安全速度监控方法相对应，效果同上。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，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为当前技术中的一种安全速度监控系统的结构图；

图2为本申请实施例提供的一种安全速度监控系统的结构图；

图3为本申请实施例提供的一种多电机的安全速度监控系统的结构图；

图4为本申请实施例提供的另一种安全速度监控系统的结构图；

图5为本申请实施例提供的另一种安全速度监控系统的结构图；

图6为本申请实施例提供的一种双轮式AGV的安全速度监控示意图；

图7为本申请实施例提供的一种安全速度监控方法的流程图；

图8为本申请实施例提供的另一种安全速度监控装置的结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护范围。

移动机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

在保障电机安全运转时，安全速度监控(System Safety Monitor，SSM)功能可在电机的运转速度超出限值时发出警告。只要转速保持在阈值内，此功能就会发出安全信号。为此，为实现单个电机的安全速度监控，就需要采用安全编码器或双编码器互校验方案。

移动机器人一般由多个电机共同驱动行走，因此移动机器人的整体运行速度是这些多个电机运行合成后的速度。显然，与普通单个电机的SSM功能不同，移动机器人的速度监控不仅要监控单个电机的运行速度是否超过阈值，重点还要监控机器人的整体运行速度是否超过阈值。

因为需要汇集多个驱动器/电机的转速，才能计算机器人的实际运行速度，因此一般在驱动器上再增加至少1个安全控制单元，由安全控制单元来计算整体运行速度、并进一步执行安全逻辑。另外控制电机的驱动器，本身需要1路编码器信号，用于实现高精度的伺服控制。

图1为当前技术中的一种安全速度监控系统的结构图，其通过安全编码器获取电机的速度信息。在电机尾端多安装1台安全编码器，并将安全编码器直接接入到安全控制单元中。由于安全编码器通常使用sin/cos信号，因此每个安全编码器需独立占用安全控制单元的一个接口。对于一台复杂的AGV小车(Automated Guided Vehicle)，可能使用8个甚至更多的行走轮，那控制器的设计就非常复杂了。另外，安全编码器的成本也很高，远远高于普通编码器。

安全编码器的作用，就是为设备的安全运动提供可靠的位置和速度反馈，配合安全控制系统完成所需的安全功能。相比于普通编码器，安全编码器因为它们都是符合特定的安全标准的，所有必要的安全相关信息都已经是现成的了，安全编码器不仅能够向设备提供安全级别的位置反馈，还会对编码器内部的信号检测状态进行实时监测。但是安全编码器的价格校高，在进行电机的安全速度监控时会提高成本，而移动机器人的行走需要多个电机共同作用，造成资源浪费。

由此可见，如何避免使用昂贵的安全编码器和复杂的控制器设计是本领域技术人员亟待解决的问题。

本申请的核心是提供一种机器人以及安全速度监控系统、方法、装置和介质，用于在保证数据获取的准确性时，能够避免使用昂贵的安全编码器进行数据获取，降低速度监控成本。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

图2为本申请实施例提供的一种安全速度监控系统的结构图，如图2所示，该系统包括：至少两个监控单元、安全控制单元；

各监控单元包括：电机、第一编码器、第二编码器、驱动器；

第一编码器连接当前监控单元中的驱动器，以将第一编码器采集到的电机的第一速度信息传输至驱动器；

第二编码器连接其他监控单元中的驱动器，以将第二编码器采集到的电机的第二速度信息传输至其他监控单元中的驱动器；

各监控单元中的驱动器均与安全控制单元连接；

安全控制单元用于获取当前监控单元中的驱动器发送的第一编码器返还的第一速度信息和其他监控单元中的驱动器发送的第二编码器返还的第二速度信息，并判断第一速度信息和第二速度信息的差值是否超出阈值；若超出，则发送安全信息。

在具体实施中，安全速度监控系统还包括控制器，控制器连接驱动器，以控制驱动器的速度值；驱动器连接电机，以根据速度值控制电机的转速。

在具体实施中，安全控制单元可以是1个，也可以是多个；其可以独立为安全控制器，也可以是驱动器的一部分。

编码器是指用于测量电机运动速度或位置的传感器，一般安装在电机尾端。编码器类型有多种，从测量原理分，有光电编码器、磁编码器；从输出信号分，有正交编码器、sin/cos编码器、通信总线型编码器(如使用SPI或RS485接口)；从测量的信号类型分，有增量式编码、绝对式编码器。增量式和绝对式。简单而言，增量式用于测量速度，绝对式用于测量位置。本申请中的编码器都是用于电机的速度监控，因此都属于增量式。

安全编码器常用sin/cos接口，通过信号本身就能校验信号的有效性。本实施例中的第一编码器和第二编码器为普通编码器，通过交叉连接至驱动器，将速度信号的获取分为两条独立的回路，保证数据的有效性。

在本实施例中，各监控单元中的电机由一台驱动器控制，每个驱动器有两个编码器接口，每个电机尾端安装两台普通编码器，其中一台编码器接入控制该电机的驱动器，该编码器的信号用于反馈速度信号，执行电机控制；另一台编码器接入另一个监控单元中的驱动器。各驱动器与安全控制单元和控制器之间通过安全通信总线连接。

图2中以安全速度监控系统包括两个监控单元为例，驱动器将两路编码器的信号值均通过安全通信总线发送给安全控制单元。即安全控制单元通过驱动器1获得第一编码器11的第一速度信息，通过驱动器2获得第二编码器12的第二速度信息。

安全控制单元对第一编码器11的第一速度信息和第二编码器12的第二速度信息进行校验，若两者的偏差超过预设阈值，则认为电机1的两台编码器中，有一台编码器或对应的数据通道存在故障，安全控制单元输出安全信息，控制机器人进入安全状态。若两者的偏差没有超过预设阈值，则可以取两台编码器速度信息的均值或主编码器的速度信息作为电机1的运行速度，进入后续安全逻辑运算。安全控制单元对电机2的两台编码器21、22进行相同的处理，取得电机2的运行速度。安全控制单元根据电机1和电机2的运行速度，以及预设的减速比、轮径、轮间距等信息，计算得到机器人的整体运行速度。若机器人整体运行速度超过阈值，则安全控制单元控制机器人进入安全状态。

在具体实施中，电机的供电回路是通过电源给驱动器供电，驱动器再控制电机。为了能够及时的停止电机的运转，在本实施例中，安全速度监控系统还包括：接触器；接触器设置于电机的供电回路中；安全控制单元与接触器连接，通过发送安全信息控制接触器切断电机的供电回路。安全控制单元控制机器人进入安全状态的方式为，通过2个DO信号，切断2个串联在电机供电电源回路上的接触器，确保电机掉电。本实施例中的速度信息是指编码器采集的电机的转子位置和转速。

图2中以2个电机组成的安全速度监控系统为例进行说明，图3为本申请实施例提供的一种多电机的安全速度监控系统的结构图，二者监控原理相同，此处不再赘述。

本申请所提供的安全速度监控系统，包括：至少两个监控单元、安全控制单元；各监控单元包括：电机、第一编码器、第二编码器、驱动器；第一编码器连接当前监控单元中的驱动器，以将第一编码器采集到的电机的第一速度信息传输至驱动器；第二编码器连接其他监控单元中的驱动器，以将第二编码器采集到的电机的第二速度信息传输至其他监控单元中的驱动器；各监控单元中的驱动器均与安全控制单元连接；安全控制单元用于获取当前监控单元中的驱动器发送的第一编码器返还的第一速度信息和其他监控单元中的驱动器发送的第二编码器返还的第二速度信息，并判断第一速度信息和第二速度信息的差值是否超出阈值；若超出，则发送安全信息。

相对于当前技术中，为了实现整个系统的安全速度监控，需要使用多个昂贵的安全模块例如安全驱动器或安全编码器对采集的数据进行处理，以保障监控的电机的速度准确，该方法提高了速度监控所需的成本。采用本技术方案，编码器向当前监控单元中的驱动器和其他监控单元中的驱动器发送电机的速度信息，通过交叉连接的方式，实现了两条独立的回路，对于同一台电机的速度监控，冗余的编码器获取到电机的速度信息后，反馈至两台驱动器中，安全控制单元通过驱动器获取到电机的两个速度信息，通过对速度信息进行比较等处理，在不安全时及时的发出安全信息，提高了系统运行的安全。相对于当前技术中，需要使用安全编码器以保证速度信息的准确获取，本技术方案中，各监控单元中的驱动器，既可以作为一路电机速度监控的主采集设备，又可以作为另一路电机速度监控的辅助校验设备，通过该交叉连接的冗余方式，在保证数据获取的准确性时，能够避免使用昂贵的安全编码器进行数据获取，降低了速度监控成本。

共因失效是指，在一个系统中由于某种共同原因而引起两个或两个以上单元的同时失效。共因失效是冗余系统失效的主要原因，共因失效降低了系统的可靠性和可用性。

因此，为了避免共因失效，在本实施例中，各监控单元中的第一编码器和第二编码器为采用不同测量原理的编码器。

本申请通过一个监控单元中的两个编码器使用不同的测量原理和不同的信号接口，通过多样性的设计降低共因失效。图4为本申请实施例提供的另一种安全速度监控系统的结构图，如图4所示，在本实施例中，电机尾端安装的两台编码器，分别使用SPI接口的磁编码器和正交信号的光电编码器，正交信号的光电编码器接入到控制本电机的驱动器；SPI接口的磁编码器接入到相邻的驱动器，安全通信总线使用CANOpen Safety标准。

进一步的，为了避免共因失效，两个驱动器也可以采用不同的结构，例如，驱动器1的MCU采用ARM方案，具体型号为STM32F767。驱动器2的MCU采用DSP方案，具体型号为TMS320F28069。

此外，可以理解的是，本申请提供的安全速度监控系统，一台电机的速度信息通过两个编码器测速后传输至两个驱动器中。在具体实施中，其中的一台编码器采集的速度信息也可以是电机的霍尔信号。

在伺服电机的控制中，霍尔信号最重要的作用是在电机启动时获得转子的初始位置，电机开始运行后，通过一些无感算法可以较容易地推算转子位置，但初始位置难以通过算法获得。一般在电机内安装三个霍尔传感器，当电机转子在不同位置，会产生六种不同的信号，通过检测这种信号的变化，可以测量电机的转速和位置。通过霍尔传感器，特点是能提供转子的位置信息，但转速的测量精度远低于增量式编码器。在上述实施例中，其实也需要霍尔信号，都是直接接入到控制该电机的驱动器，主要用于获得电机转子角度，其与速度监控关系不大，上述实施例是通过两台编码器获取精准的速度信息。

可以看出，虽然没有编码器的测速精准，但是通过电机的霍尔信号也能够得到电机的速度信息，因此，在其他实施例中，监控单元中可以只包括一个编码器，另一个速度信息的获取直接通过电机获取。图5为本申请实施例提供的另一种安全速度监控系统的结构图，在电机尾端安装一台增量式编码器(采用光电编码器或磁编码器，正交信号接口/sin/cos信号接口/通信接口)，编码器接入到控制本电机的驱动器。电机的霍尔信号接入到相邻的驱动器。安全通信总线使用CANOpen Safety标准。当电机1启动时，驱动器1通过安全通信总线向驱动器2获取电机1的霍尔信号，从而获取转子的初始位置。电机2同理。驱动器1的MCU采用ARM方案，具体型号为STM32F767。驱动器2的MCU采用DSP方案，具体型号为TMS320F28069。

在具体实施中，安全控制单元还用于根据各监控单元监控的电机的速度信息，计算系统的整体运行速度，并在整体运行速度超出限值时发送安全信息；

根据各监控单元监控的电机的速度信息计算系统的整体运行速度包括：

确认各监控单元中的电机的运行速度；

根据各电机的运行速度、以及预设的减速比、轮径、轮间距信息，计算系统的整体运行速度；

确认各监控单元中的电机的运行速度包括：选择监控单元中预先设置的主编码器返还的速度信息作为电机的运行速度；

或选择第一速度信息和第二速度信息的平均值作为电机的运行速度。

在本实施例中，由于是通过两台编码器测试一台电机的运行速度，可以选择两台编码器中的一台作为主编码器，另一台作为辅助编码器，选择主编码器得到的速度信息作为电机的运行速度。也可以是使用两台编码器采集的速度信息的平均值作为电机的运行速度。得到电机的运行速度后，通过预设的减速比、轮径、轮间距信息，可以计算出系统的整体运行速度。

通过上述实施例的介绍可以看出，本申请通过两台编码器可以获取到电机的两个速度信息，而通过霍尔信号也能够得到速度信息。因此，在本实施例中，驱动器还用于获取电机的电压和电流，并根据电压和电流生成电机的第三速度信息；

根据第一速度信息、第二速度信息以及第三速度信息确认编码器是否存在故障；

进一步的，在编码器不存在故障的情况下，安全控制单元在第一速度信息、第二速度信息以及第三速度信息中选取一个作为标准电机运行速度，根据标准电机运行速度计算安全速度监控系统的整体运行速度。

在其他实施例中，安全控制单元同样可以根据第一速度信息、第二速度信息以及第三速度信息两两之间的差值确认是否发送安全信息。根据三者的平均值或者三者中选其一作为电机的运行速度。

在具体实施中，驱动器和控制器间通过安全通信总线连接，驱动器还用于监听控制器下发给另一个监控单元中的驱动器的速度值；在检测到另一个监控单元中的驱动器的速度值超出速度限值时，发送安全转矩指令至另一个监控单元中的驱动器。

安全转矩(safe torque off，sto)是为了防止电机非受控启动而导致意外的安全功能。通过失效驱动器的关断电机的转矩输出，保证在紧急情况下电机能够立刻切断动力。驱动器内部出现故障，会有不受控的状态，导致不能接收控制指令，或者收到指令不执行，可以通过配置sto切断驱动器动力。

在具体实施中，为了追求更高等级的安全速度监控，可以将本申请中的驱动器升级为安全驱动器，通过驱动器之间的相互监控，实现对电机高等级的安全速度监控；同时在安全控制单元实现高等级的、针对整车的安全速度监控。上述实施例中，对于包括多个电机的安全速度监控系统，得到各电机的运行速度后，需要通过安全控制单元计算得出系统的整体运行速度。而对于最常见的双轮式AGV，由于每个驱动器都有接入两个轮子的编码器，可以直接在驱动器内进行整车速度计算，再通过安全总线，两个驱动器之间相互校验计算结果，进而实现整车的安全速度监控，这样就可以取消独立的安全控制单元，将其视为驱动器的一部分，以减少安全速度监控系统的部件。图6为本申请实施例提供的一种双轮式AGV的安全速度监控示意图，如图6所示，驱动器接入两个轮子的编码器，在驱动器中就可以进行整车速度计算，驱动器直接与接触器连接，在计算出需要发送安全信息后，可以直接控制接触器断开，从而实现安全保护。

此外，本申请还提供一种机器人，包括上述实施例中所述的安全速度监控系统。

由于在上述实施例中，对于安全速度监控系统进行了详细描述，故在此不再赘述。

本申请还提供一种安全速度监控方法，图7为本申请实施例提供的一种安全速度监控方法的流程图，该方法应用于安全速度监控系统，安全速度监控系统包括：至少两个监控单元、安全控制单元；各监控单元包括：电机、第一编码器、第二编码器、驱动器；第一编码器连接当前监控单元中的驱动器；第二编码器连接其他监控单元中的驱动器；各监控单元中的驱动器均与安全控制单元连接；安全速度监控方法包括：

S10：获取当前监控单元中的驱动器发送的第一编码器返还的第一速度信息和其他监控单元中的驱动器发送的第二编码器返还的第二速度信息；

S11：判断第一速度信息和第二速度信息的差值是否超出阈值；

S12：若超出，则发送安全信息。

本申请所提供的安全速度监控方式，通过获取当前监控单元中的驱动器发送的第一编码器返还的第一速度信息和其他监控单元中的驱动器发送的第二编码器返还的第二速度信息，判断第一速度信息和第二速度信息的差值是否超出阈值，若超出，则发送安全信息。相对于当前技术中，为了实现整个系统的安全速度监控，需要使用多个昂贵的安全模块例如安全驱动器或安全编码器对采集的数据进行处理，以保障监控的电机的速度准确，该方法提高了速度监控所需的成本。采用本技术方案，编码器向当前监控单元中的驱动器和其他监控单元中的驱动器发送电机的速度信息，通过交叉连接的方式，实现了两条独立的回路，对于同一台电机的速度监控，冗余的编码器获取到电机的速度信息后，反馈至两台驱动器中，安全控制单元通过驱动器获取到电机的两个速度信息，通过对速度信息进行比较等处理，在不安全时及时的发出安全信息，提高了系统运行的安全。相对于当前技术中，需要使用安全编码器以保证速度信息的准确获取，本技术方案中，各监控单元中的驱动器，既可以作为一路电机速度监控的主采集设备，又可以作为另一路电机速度监控的辅助校验设备，通过该交叉连接的冗余方式，在保证数据获取的准确性时，能够避免使用昂贵的安全编码器进行数据获取，降低了速度监控成本。

本申请还提供安全速度监控装置对应的实施例。由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

图8为本申请实施例提供的另一种安全速度监控装置的结构图，如图8所示，该装置包括：存储器20，用于存储计算机程序；

处理器21，用于执行计算机程序时实现如上述实施例安全速度监控方法的步骤。

本实施例提供的安全速度监控装置可以包括但不限于智能手机、平板电脑、笔记本电脑或台式电脑等。

其中，处理器21可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器21可以采用数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable LogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器21也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器21可以集成有图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器21还可以包括人工智能(Artificial Intelligence，AI)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。

存储器20可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器20还可以包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器20至少用于存储以下计算机程序201，其中，该计算机程序被处理器21加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的安全速度监控方法的相关步骤。另外，存储器20所存储的资源还可以包括操作系统202和数据203等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统202可以包括Windows、Unix、Linux等。数据203可以包括但不限于速度信息等。

在一些实施例中，安全速度监控装置还可以包括有显示屏22、输入输出接口23、通信接口24、电源25以及通信总线26。

本领域技术人员可以理解，图8中示出的结构并不构成对安全速度监控装置的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。

本申请实施例提供的安全速度监控装置，包括存储器和处理器，处理器在执行存储器存储的程序时，能够实现如下方法：安全速度监控方法。

最后，本申请还提供一种计算机可读存储介质对应的实施例。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。

可以理解的是，如果上述实施例中的方法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，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上对本申请所提供的机器人以及安全速度监控系统、方法、装置和介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种安全速度监控系统，其特征在于，包括：至少两个监控单元、安全控制单元；

各所述监控单元包括：电机、第一编码器、第二编码器、驱动器；

所述第一编码器连接当前监控单元中的驱动器，以将所述第一编码器采集到的电机的第一速度信息传输至驱动器；

所述第二编码器连接其他监控单元中的驱动器，以将所述第二编码器采集到的电机的第二速度信息传输至其他监控单元中的驱动器；

各所述监控单元中的驱动器均与所述安全控制单元连接；

所述安全控制单元用于获取当前监控单元中的驱动器发送的第一编码器返还的第一速度信息和其他监控单元中的驱动器发送的第二编码器返还的第二速度信息，并判断所述第一速度信息和所述第二速度信息的差值是否超出阈值；若超出，则发送安全信息。

2.根据权利要求1所述的安全速度监控系统，其特征在于，各所述监控单元中的第一编码器和第二编码器为采用不同测量原理的编码器。

3.根据权利要求1所述的安全速度监控系统，其特征在于，还包括：接触器；

所述接触器设置于电机的供电回路中；

所述安全控制单元与接触器连接，通过发送安全信息控制接触器切断电机的供电回路。

4.根据权利要求1所述的安全速度监控系统，其特征在于，所述安全控制单元还用于根据各监控单元监控的电机的速度信息，计算系统的整体运行速度，并在整体运行速度超出限值时发送安全信息；

根据各监控单元监控的电机的速度信息，计算系统的整体运行速度包括：

确认各监控单元中的电机的运行速度；

根据各电机的运行速度、以及预设的减速比、轮径、轮间距信息，计算系统的整体运行速度；

所述确认各监控单元中的电机的运行速度包括：选择监控单元中预先设置的主编码器返还的速度信息作为电机的运行速度；

或选择第一速度信息和第二速度信息的平均值作为电机的运行速度。

5.根据权利要求4所述的安全速度监控系统，其特征在于，所述驱动器还用于获取电机的电压和电流，并根据所述电压和电流生成所述电机的第三速度信息；

根据所述第一速度信息、所述第二速度信息以及所述第三速度信息确认所述编码器是否存在故障；

进一步的，在所述编码器不存在故障的情况下，所述安全控制单元在所述第一速度信息、所述第二速度信息以及第三速度信息中选取一个作为标准电机运行速度，根据所述标准电机运行速度计算安全速度监控系统的整体运行速度。

6.根据权利要求5所述的安全速度监控系统，其特征在于，还包括控制器，所述驱动器还用于监听所述控制器下发给另一个监控单元中的驱动器的速度值；

在检测到另一个监控单元中的驱动器的速度值超出速度限值时，发送安全转矩指令至另一个监控单元中的驱动器。

7.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1至6任意一项所述的安全速度监控系统。

8.一种安全速度监控方法，其特征在于，应用于安全速度监控系统，所述安全速度监控系统包括：至少两个监控单元、安全控制单元；各所述监控单元包括：电机、第一编码器、第二编码器、驱动器；所述第一编码器连接当前监控单元中的驱动器；所述第二编码器连接其他监控单元中的驱动器；各所述监控单元中的驱动器均与所述安全控制单元连接；所述安全速度监控方法包括：

获取当前监控单元中的驱动器发送的第一编码器返还的第一速度信息和其他监控单元中的驱动器发送的第二编码器返还的第二速度信息；

判断所述第一速度信息和所述第二速度信息的差值是否超出阈值；

若超出，则发送安全信息。

9.一种安全速度监控装置，其特征在于，包括存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求8所述的安全速度监控方法的步骤。

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如权利要求8所述的安全速度监控方法的步骤。

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