CN116507785A - 下拉式机器人家具物品 - Google Patents

Abstract

描述了用于操作可移动建筑部件(例如，家具)的改进方法和系统。方法包括使用电机进行可移动建筑部件的沿着致动长度的一部分的第一部分移动。方法包括利用期望的移动配置信息进行可移动建筑部件第二部分移动并且基于第二部分移动测量操作参数。方法包括比较所测量的操作参数与操作参数的配置信息。方法包括如果所测量的操作参数和操作参数的配置信息之间的第一差超过差阈值，则递增第一计数器。方法包括如果第一计数器超过计数器阈值则调整可移动建筑部件的第二部分移动。考虑并描述了许多其他改进和特征。

Description

下拉式机器人家具物品

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年10月9日提交的、标题为“下拉式机器人家具物品”的美国临时申请No.63/089,571的优先权，其内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明大体涉及用于安全有效地操作可移动机器人部件的装置、系统和方法，并且更具体地，涉及用于以安全可靠的方式移动和变形家具组件的设备和技术。

背景技术

电动、模块化的家居和办公家具在当今世界变得越来越丰富。例如，办公桌设置有电动升降机来升高和降低桌面，形成站立工作空间和坐姿工作空间两者。其他示例包括多功能厅和会议中心的可移动墙壁，允许重新配置和调整大小以满足特定需求。然而，此类实施方式是为工业环境设计的，并未考虑消费者/住宅环境的多样性，或通常放置家具的例如酒店房间或零售空间这样的其他环境，或例如医院或老年护理机构这样的更专用的环境，亦或未考虑对于人性化控制的需求。忽略了诸如方便放置的插座和辅助照明的设计方面，并且塑料或金属电缆载体的使用可以提供稳健的设计，但不适合日常家庭和办公室环境。可移动家具也存在安全隐患，因为它可能与人和/或物体发生碰撞而造成有害影响。

因此，需要改进用于操作可移动家具和室内建筑物品的系统和方法，以适应其在非工业环境中日益增加的使用。

发明内容

本公开描述了一种通过并入解决现有可移动家具物品中的许多问题的特征而改进的可移动建筑部件系统和操作技术。改进的特征在包括硬件组件、控制器组件和/或软件组件的系统的各种组件中实现。

在一方面中，发明涉及一种可移动建筑部件的操作方法。所述方法能够包括如下步骤：(i)使用电机进行所述可移动建筑部件的沿着致动长度的一部分的第一部分移动；(ii)利用期望的移动配置信息进行所述可移动建筑部件的第二部分移动，并且基于该第二部分移动测量操作参数；(iii)比较所测量的操作参数与所述操作参数的配置信息；(iv)如果所述所测量的操作参数与所述操作参数的配置信息之间的第一差超过差阈值，则递增第一计数器；以及(v)如果所述第一计数器超过计数器阈值，则调整所述可移动建筑部件的第二部分移动。

在上述方面的各种实施例中，所述操作参数的配置信息能够包括平均操作参数或者中值操作参数。在一些情况下，比较所述所测量的操作参数与所述操作参数的配置信息能够还包括比较所述所测量的操作参数与所述平均操作参数。所述平均操作参数能够基于下列中的至少一者而确定：所述操作参数的一个以上的预定值；和一个以上的先前测量的操作参数。所述一个以上的先前测量的操作参数能够包括所述操作参数的一个以上的测量的子集，其中所述一个以上的测量中的每一个测量对应于所述可移动建筑部件的限定数量的最近期位置之中的一近期位置。所述方法能够进一步包括如下步骤：(i)将所述所测量的操作参数与所述一个以上的先前测量的操作参数相加；以及(ii)更新所述平均操作参数。在一些情况下，所述方法能够进一步包括在更新所述平均操作参数之前，从所述一个以上的先前测量的操作参数去除最旧的测量的步骤。

在上述方面的各种实施例中，所述期望的移动配置信息能够包括速度配置信息和加速度配置信息中的至少一者。在一些情况下，速度配置信息能够包括近似恒定的速度，并且所述加速度配置信息能够包括近似零的加速度。所述期望的移动配置信息能够基于期望的电机参数配置信息。在一些情况下，所述期望的电机参数配置信息能够包括载荷配置信息、速度配置信息、电压配置信息、电流配置信息和脉冲宽度调制配置信息中的包含至少一者。所述操作参数能够包括电机上的载荷、电机的速度、输送至电机的电压、输送至电机的电流和输送至电机的脉冲宽度调制中的包括至少一者。在一些情况下，所述操作参数能够包括所述电机上的载荷并且所述电机上的载荷被测量作为对准角度值。调整所述可移动建筑部件的第二部分移动能够包括停止所述第二部分移动、降低所述第二部分移动的速度和使所述第二部分移动的方向反转中的至少一者。所述可移动建筑部件能够包括家具物品。在一些情况下，至少部分地由于定位于家具物品的沿着所述致动长度的路径上的一个以上的对象，所述操作参数能够沿着致动长度变化。

在上述方面的各种实施例中，所述电机能够包括直流电机和步进电机中的包括至少一者。所述致动长度能够包括从地板表面、墙壁表面和天花板表面构成的组中所选取的房间表面。如果所述所测量的操作参数与所述操作参数的配置信息之间的差不超过所述差阈值，则所述方法能够进一步包括使所述第一计数器复位的步骤。所述方法能够进一步包括如下步骤：进行所述可移动建筑部件沿着所述致动长度的至少一部分的附加移动；以及基于在所述附加移动期间测量的操作参数，更新所述操作参数的配置信息。如果所述所测量的操作参数与配置的操作参数之间的第二差超过第二差阈值，则所述方法能够进一步包括使第二计数器递增的步骤。如果所述第二计数器超过第二计数器阈值，则所述方法能够进一步包括调整所述可移动建筑部件的第二部分移动的步骤。如果所述所测量的操作参数与配置的操作参数之间的第二差不超过第二差阈值，则所述方法能够进一步包括使所述第二计数器复位的步骤。

在上述方面的各种实施例中，所述方法能够进一步包括如下步骤：(i)进行所述可移动建筑部件沿着所述致动长度的至少一部分的在第一方向上的附加移动；(ii)基于所述可移动建筑部件的在第一方向上的附加移动，确定所述操作参数的一个以上的第一测量；(iii)基于所述操作参数的一个以上的第一测量确定用于所述操作参数的第一平均值；(iv)进行所述可移动建筑部件的沿着所述致动长度的至少一部分的在第二方向上的第二附加移动；(v)基于所述可移动建筑部件的在第二方向上的第二附加移动，确定所述操作参数的一个以上的第二测量；(vi)基于所述操作参数的一个以上的第二测量确定用于所述操作参数的第二平均值；(vii)比较所述第一平均值与所述第二平均值；以及(viii)如果所述第一平均值与所述第二平均值之间的差超过第三差阈值，则提供修改连结至所述可移动建筑部件的配重的指示。如果所述第一平均值与所述第二平均值之间的差超过第三差阈值并且所述第一平均值大于所述第二平均值，则方法能够进一步包括提供增加向连结至所述可移动建筑部件的配重施加的重量的指示的步骤。如果所述第一平均值与所述第二平均值之间的差超过第三差阈值并且所述第一平均值小于所述第二平均值，则方法能够进一步包括提供减轻向连结至所述可移动建筑部件的配重施加的重量的指示的步骤。如果所述第一平均值与所述第二平均值之间的差不超过第三差阈值，则方法能够进一步包括提供所述可移动建筑部件是平衡的指示的步骤。

在另一方面中，发明涉及一种可移动建筑部件的操作系统。系统能够包括适于沿着致动长度移动所述可移动建筑部件电机。系统能够包括控制器和数据处理装置中的至少一个，该控制器和数据处理装置中的至少一个被编程以进行包括如下的操作：操作能够包括：(i)使用电机进行所述可移动建筑部件的沿着致动长度的一部分的第一部分移动；(ii)利用期望的移动配置信息进行所述可移动建筑部件的第二部分移动并且基于该第二部分移动测量操作参数；(iii)比较所测量的操作参数与所述操作参数的配置信息；(iv)如果所述所测量的操作参数与所述操作参数的配置信息之间的第一差超过差阈值，则使第一计数器递增；以及(v)如果所述第一计数器超过计数器阈值，则调整所述可移动建筑部件的第二部分移动。系统能够包括用于储存所述操作参数的配置信息存储单元。

在上述方面的各种实施例中，所述操作参数的配置信息能够包括平均操作参数或者中值操作参数。在一些情况下，比较所述所测量的操作参数与所述操作参数的配置信息能够还包括比较所述所测量的操作参数与所述平均操作参数。所述平均操作参数能够基于下列中的至少一者而确定：所述操作参数的一个以上的预定值和一个以上的先前测量的操作参数。所述一个以上的先前测量的操作参数能够包括所述操作参数的一个以上的测量的子集，其中所述一个以上的测量中的每一个测量对应于所述可移动建筑部件的限定数量的最近期位置中的一近期位置。操作能够进一步包括：(i)将所述所测量的操作参数与所述一个以的先前测量的操作参数相加；以及(ii)更新所述平均操作参数。在一些情况下，操作能够进一步包括在更新所述平均操作参数之前，从所述一个以上的先前测量的操作参数去除最旧的测量。

在上述方面的各种实施例中，所述期望的移动配置信息能够包括速度配置信息和加速度配置信息中的至少一者。在一些情况下，速度配置信息能够包括近似恒定的速度并且所述加速度配置信息能够包括近似零的加速度。所述期望的移动配置信息能够基于期望的电机参数配置信息。在一些情况下，所述期望的电机参数配置信息能够包括载荷配置信息、速度配置信息、电压配置信息、电流配置信息和脉冲宽度调制配置信息中的包含至少一者。所述操作参数能够包括电机上的载荷、电机的速度、输送至电机的电压、输送至电机的电流和输送至电机的脉冲宽度调制中的包括至少一者。在一些情况下，所述操作参数能够包括所述电机上的载荷并且所述电机上的载荷被测量作为对准角度值。调整所述可移动建筑部件的第二部分移动能够包括停止所述第二部分移动、降低所述第二部分移动的速度和使所述第二部分移动的方向反转中的至少一者。所述可移动建筑部件能够包括家具物品。在一些情况下，至少部分地由于定位于家具物品的沿着所述致动长度的路径上的一个以上的对象，所述操作参数能够沿着致动长度变化。

在上述方面的各种实施例中，所述电机能够包括直流电机和步进电机中的包括至少一者。所述致动长度能够包括从地板表面、墙壁表面和天花板表面构成的组中选取的房间表面。如果所述测量的操作参数与所述操作参数的配置信息之间的差不超过差阈值，则所述操作能够进一步包括使所述第一计数器复位。操作能够进一步包括进行所述可移动建筑部件的沿着所述致动长度的至少一部分的附加移动；以及基于在所述附加移动期间测量的操作参数，更新所述操作参数的配置信息。如果所述所测量的操作参数与配置的操作参数之间的第二差超过第二差阈值，则所述操作能够进一步包括使第二计数器递增。如果所述第二计数器超过第二计数器阈值，则所述操作能够进一步包括调整可移动建筑部件的第二部分移动。如果所述所测量的操作参数与配置的操作参数之间的第二差不超过第二差阈值，则所述操作能够进一步包括使所述第二计数器复位。

在上述方面的各种实施例中，操作能够进一步包括：(i)进行所述可移动建筑部件沿着所述致动长度的至少一部分的在第一方向上的附加移动；(ii)基于所述可移动建筑部件的在第一方向上的附加移动，确定所述操作参数的一个以上的第一测量；(iii)基于所述操作参数的一个以上的第一测量确定用于所述操作参数的第一平均值；(iv)进行所述可移动建筑部件沿着所述致动长度的至少一部分的在第二方向上的第二附加移动；(v)基于所述可移动建筑部件的在第二方向上的第二附加移动，确定所述操作参数的一个以上的第二测量；(vi)基于所述操作参数的一个以上的第二测量确定用于所述操作参数的第二平均值；(vii)比较所述第一平均值与所述第二平均值；以及(viii)如果所述第一平均值与所述第二平均值之间的差超过第三差阈值，则提供修改连结至所述可移动建筑部件的配重的指示。如果所述第一平均值与所述第二平均值之间的差超过第三差阈值并且所述第一平均值大于所述第二平均值，则所述操作能够进一步包括提供增加向连结至所述可移动建筑部件的配重施加的重量的指示。如果所述第一平均值与所述第二平均值之间的差超过第三差阈值并且所述第一平均值小于所述第二平均值，则所述操作能够进一步包括提供减轻向连结至所述可移动建筑部件的配重施加的重量的指示。如果所述第一平均值与所述第二平均值之间的差不超过第三差阈值，则所述操作能够进一步包括提供所述可移动建筑部件是平衡的指示。

附图说明

在附图中，相同的参考标记在不同的视图中通常指代相同的部分。此外，附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在说明本发明的原理上。在下文的描述中，参考以下附图描述本发明的各种实施例，其中：

图1示出了根据各种实施例的用于控制机器人家具和建筑部件的组件相对于机器人家具和建筑部件的组件的位置的移动的电机载荷的曲线图的示例；

图2A示出了根据各种实施例的竖直平移的机器人家具和建筑部件的组件向上移动的示例；

图2B示出了根据各种实施例的竖直平移的机器人家具和建筑部件的组件向下移动的示例；

图3示出了根据各种实施例的竖直平移的机器人家具和建筑部件的示例性传感器放置和覆盖区域；

图4示出了根据各种实施例的用于控制机器人家具和建筑部件相对于机器人家具和建筑部件的组件的位置的移动的电机载荷的曲线图的示例；

图5示出了根据各种实施例的竖直平移的机器人家具和建筑部件的组件的示例性构造；

图6示出了根据各种实施例的抬升机构的示例；

图7示出了根据各种实施例的用于工业应用的剪式抬升机构的示例；

图8A示出了根据各种实施例的用于机器人家具和建筑部件的抬升机构的示例；

图8B示出了根据各种实施例的用于机器人家具和建筑部件的抬升机构的示例；

图8C示出了根据各种实施例的用于机器人家具和建筑部件的抬升机构的示例；

图8D示出了根据各种实施例的用于机器人家具和建筑部件的抬升机构的示例；

图9示出了根据各种实施例的竖直平移的机器人家具和建筑部件的示例性构造；

图10示出了根据各种实施例的用于控制机器人家具和建筑部件的组件相对于机器人家具和建筑部件的组件的高度的移动的致动器力的曲线图的示例；并且

图11示出了根据各种实施例的通用计算设备的示例，其可以与本公开中描述的技术一起使用。

具体实施方式

本公开描述了一种通过并入解决现有可移动家具物品中的许多问题的特征而改进的可移动家具系统和操作该系统的技术。改进的特征在系统的各种组件中实现，包括硬件组件、控制器组件和/或软件组件。虽然本说明书将经常涉及可移动家具组件，并且特别涉及下拉式床具物品，但应理解，本文所述的概念能够应用于任何可移动的组件，例如非床具物品，以及诸如车库门、工厂设备、托盘运输、车辆系统和许多其他示例的非家具物品。本申请中描述的一些发明建立在美国专利公开号20200256109和20160031090以及国际专利公开号WO2020097517中描述的特征之上，所有这些都通过引用整体并入本文。

在下面的单独标题下更详细地描述了各个发明特征。然而，设置标题只是为了方便理解，并不以任意方式限制本公开。此外，在一个标题下描述的特征能够以各种组合和排列与在任意和所有其他标题下描述的任意特征组合。

在下文描述的某些特征的上下文中，某些方面可以使用“要求”一词来指代。该词或类似的词应该被解释为这样的描述可以在工程规范文件中使用，仅在某些实施例和某些条件下提出要求。词语“要求”或本申请中的任意其他词语，不应被解释为限制所描述或要求保护的发明的范围，也不意味着在不同的实施例和不同的条件下可以不需要这样的要求。

载荷高峰安全算法

与水平移动的机器人家具组件一样，竖直平移的组件会造成能够对人、物体或动物造成伤害的卡阻危险。

美国专利公开号20200256109中描述的载荷映射安全特征和软件旨在减轻水平移动组件的卡阻风险，其中任意或所有载荷映射安全特征和软件都可以适用于竖直移动组件。软件可能需要处理两个主要问题：(1)组件在各种地板上移动时可能需要保持安全运行，因为地板可能具有差的水平度或差的不平坦度，组件的行进长度中有任意量的起伏，以及(2)组件可能需要从空载到满载保持安全运行(如最大重量物品要求和规格所定义的)。这是一个困难的挑战，因为组件上的不同重量会导致致动电机在驱动组件穿过地板时所经历的扭矩需求的非线性变化。

最新、最完整的载荷映射安全软件版本能够通过存储组件在两个方向上移动穿过地板时致动电机的载荷和扭矩需求来实现安全运行。对于每个后续移动，软件都会将电机所经历的当前载荷和扭矩需求与组件移动时各个离散位置在该位置和方向上的先前移动所经历的载荷和扭矩需求进行比较。如果在一小段距离(一组离散位置)上持续的载荷和扭矩需求存在足够大的差异，则软件可能会推断出障碍物并可能命令电机停止或反转(例如，立即停止或反转)。可能还需要软件来解决其他问题。首先，这些组件可以通过具有滑动的驱动机构(例如，摩擦驱动)来致动。如果组件和安全软件依赖于开环定位(例如，步进电机步进或相对编码器)，则随着组件移动，位置估计可能会变得越来越错误。这可能会导致组件移动到错误/不期望的位置、当存在未施加不安全水平的力的障碍时组件无法停止(漏报)、或者当没有障碍物时组件停止(误报)。由于一些机器人家具组件是通过摩擦驱动致动的，因此可以使用闭环定位来弥补上述缺陷。在某些情况下，激光可用作闭环定位的一部分，其中激光报告组件相对于沿组件行进的轴线的固定点的位置。其次，激光器可能存在一定量的测量误差和噪声。在一个特定的示例性实施例中，激光可以具有大约5毫米的变化。第三，载荷和扭矩需求测量可能有一些测量误差和噪声。第四，组件在同一位置同一方向的移动和操作可能不完全相同；从机械和摩擦力随着时间和使用的变化，到组件相对于导轨的定向角度，再到用户在不同位置向组件添加和移除物品时重量的变化，都会导致载荷和扭矩需求的变化。在其他实施例中，激光能够用另一种类型的跟踪机构代替。

为了解决上述问题，安全软件可以设计为容忍(例如，解决)一定量的误差和噪音。安全软件可能具有相对大的离散的位置(仓(bin))，并且可能需要多个连续的大载荷和/或扭矩差的仓来触发停止或反转。这意味着它能够很好地作用于载荷相对缓慢的增加，诸如检测来自能够产生少量变形的手(或手指)或脚或身体的阻力。更快或更瞬时的卡阻事件，诸如对不可变形物体(例如，靠墙的家具)的卡阻事件，虽然仍被检测到，但可能会对物体施加更高水平的力。

虽然在之前的移动组件的先前工作中合理且令人满意地减轻了卡阻风险，但竖直移动的组件(例如床)可能会出现不同的卡阻情况，其需要额外的方案。例如，存在以下更高的风险：当可移动组件(例如床)沿轴线竖直向下平移时可以与人的头部接触。可能不仅需要组件和安全软件能够检测相对较慢的载荷增加，而且还可能需要组件和安全软件能够快速检测载荷的急剧增加以使冲击力最小化。

图1示出了用于控制机器人家具和建筑部件相对于该机器人家具和建筑部件的位置的移动的电机载荷的曲线图100的示例。如图1所示，电机载荷(标识为“SG”)能够绘制为机器人家具和建筑部件的组件的位置(即“微步”)的函数。曲线图100示出载荷值在冲击或刚性体卡阻事件102中如何突然下降。注意，载荷值越低(曲线图100的y轴)，则电机载荷越高。曲线图100示出针对不存在障碍物的第一场景和存在障碍物的第二场景的机器人家具和建筑部件的组件移动期间的电机载荷。曲线图100中的第一条线(绿色)示出了没有障碍物的移动事件。曲线图100中的第二条线(蓝色)示出了有障碍物的移动事件。

冲击力在很大程度上是移动组件惯性的函数；组件的速度越高并且质量越大，则冲击力就越大。例如，诸如组件和安全软件中所使用的安全特征这样的接触式安全特征只能减轻如此大的冲击力，因为必须向物体施加一定量的动量，电子设备和软件才能注意到差异，并且电机需要一定时间和行进距离来实现停止和反转。虽然需要更高的速度来减少转换时间并改善用户体验，但必须与有效地使冲击力达到安全水平所需的较慢速度相平衡。

与之前的水平移动组件实施例相比，竖直移动组件实施例的一个主要优点是竖直移动组件在制造的轨道上移动(例如，结合到墙壁的竖直梁)，这能够是比水平表面(例如，地板)更相对稳定且恒定的行进表面，这导致在组件上下移动时(对于给定的抬升重量)更稳定且恒定的载荷和扭矩需求。这使得竖直移动组件实施例的差阈值能够被调低，并且相对于水平移动组件实施例，组件能够以更小的阻力停止。组件可能需要保持适应组件上重量的微小变化，因为放置在组件上的物体的全部重量能够转换为扭矩和载荷需求变化(与影响先前水平移动组件中的滚动摩擦相反)。简单、固定的载荷和扭矩需求截断可能不足以解决问题；也不是固定差。

在之前对安全软件的描述中，描述了可移动组件的位置可以使用任意适用的单元离散化为任意大小的仓。在示例性实施例中，位置能够被离散化为大小为5毫米的仓；选择此仓尺寸是为了适应激光的固有噪声和误差。此外，之前的实施例需要3个连续的仓或15毫米的足够高的载荷差来触发停止。

为了减轻更多瞬时卡阻事件中的力，可能需要更小的位置离散化。因此，选择步进电机的步进作为定位单位。在本实施例中，步进电机驱动凸轮提供最稳健的载荷和扭矩需求测量，每次内部电机轴旋转测量50次，或每1024步(例如，图1所示的1024微步)测量一次。因此，仓尺寸选择为1024步。可以根据步进电机的配置使用任意合适的仓尺寸。对于竖直平移的机器人家具和建筑部件的组件(例如床)，这对应于0.4毫米的直线行程和大约10倍的仓尺寸减小。

在一些实施例中，使用美国专利公开号20200256109中描述的技术进行载荷测量，该专利的全部内容通过引用并入本文。

为了使问题易于处理并使安全性和用户体验最大化，在此特定实施例中，组件和软件的操作被分为三个速度区域，尽管能够根据应用使用任意数量的速度和方向区域。每个区域都能够有自己的电机旋转巡航速度。在本实施例中，速度区域为快速上移、快速下移和慢速下移。在该实施例中，快速上移和快速下移是内部电机轴的每秒大约3.5转或每秒大约2.5英寸的直线速度。慢速下移为每秒大约1.75转或每秒大约1.3英寸的直线速度。已发布的安全标准表明，卡阻风险缓解可以在移动组件与要卡阻的硬表面之间控制在18英寸以内。因此，在向下行进的最后18英寸中，组件(例如床)减速以减少动量和卡阻力。在该18英寸以上，并且在所有的向上移动中，组件(例如床)移动得更快。在快速移动(上下移动两者)的同时，安全软件仍在执行以减少对人、动物和物体的卡阻力。

诸如驱动电流这样的电机驱动设置和特性在不同的速度区域和方向上能够不同。诸如载荷映射和载荷高峰中的参数和阈值这样的安全算法参数和阈值在不同的速度区域和方向上能够不同。

图2A和2B示出了竖直平移机器人家具和建筑部件201的组件202的移动示例。图2A示出了竖直平移机器人家具和建筑部件201的组件202(例如床)向上移动的示例。作为示例，快速上移速度区域如图2A所示。图2B示出了竖直平移机器人家具和建筑部件201的组件202(例如，床)向下移动的示例。作为示例，图2B中示出了快速下移和慢速下移速度区域。

与之前的安全软件类似，当组件202在任意速度区域中达到巡航速度时，可以开始执行载荷高峰安全算法。

与之前的载荷映射安全算法一样，可以将当前位置的当前载荷值与一个值(即参考载荷值)进行比较。对于载荷高峰安全算法，该值可能符合一个以上要求：(1)可能需要该值来表示“稳态”载荷，能够过滤载荷测量中的噪声并且不受行进轨道中的小缺陷的影响；(2)可能需要该值表示组件202的最近行进区域，因为距离当前位置较远的行进区域对于确定组件202在当前行进区域中的载荷高峰是无用的；(3)该值应避免表示行进的直接位置，因为该值会随着载荷的大高峰而变化，以减少比较差。

可以使用满足比较值需要的任意经过适当修改的离散统计工具；示例包括移动平均、移动中值以及方差或标准差的使用。在本实施例中，使用移动平均。

载荷高峰安全算法能够主要通过使用一个以上最近的载荷值的移动平均来运行。通过将当前位置的当前载荷值与最近的先前位置的载荷的移动平均进行比较，载荷高峰安全算法能够检测到载荷的急剧增加或高峰。另一方面，载荷中较慢的移动变化被纳入移动平均，并且噪声和误差被移动平均减轻(例如，平滑)。

在本实施例中，载荷高峰安全算法储存与组件202的最近100个离散位置(即仓)相对应的载荷值；然而，能够使用适合于硬件和软件的应用、目标和容量的任意数量的仓。对于图2A和2B中所示的组件202(例如，床)，100个离散位置的组合对应于内部电机轴的大约2转和大约40mm的直线行程。

在本实施例中，一个以上最近的载荷值的移动平均可以通过取储存最近的100个离散位置的最旧的87个仓(或任意其他合适数量的仓)的平均值来计算；然而，可以使用能提供满意结果的任意数量的仓。在某些情况下，使用最近的仓的样本(例如，最近100个离散位置的载荷值)中相对较旧的仓能够提高载荷高峰算法的性能。作为示例，在该实施例中，移动平均不使用与最近的100个离散位置的最新的13个仓(或任意其他合适的数量)相对应的载荷值。仅使用较旧的仓(而不使用较新的仓)能够限制载荷值的急剧增加(例如，对应于较新的仓)过快地影响移动平均从而不能识别正确的差异并触发组件202的停止。

移动平均和/或移动平均数组/仓可以在组件202的移动开始时被初始化。移动平均和/或移动平均数组/仓可以以尽可能地提供最快转换至载荷高峰算法的稳态操作这样的方式初始化，同时减少检测障碍物的误报或漏报的几率。当获得巡航速度的第一载荷值时，可以预先填充仓。在本实施例中，它们由预定义的载荷值预先填充，或者如果当前载荷值指示更多载荷则预先填充当前载荷值，以便减少立即误报的可能性，同时仍然允许算法执行和减轻卡阻力。然而，可以使用用于初始化相关变量和仓的任意策略。

每1024步(或任意其他合适的步数)，获取一个新的载荷值并将其插入到100长度的仓数组中，同时移除100长度的仓数组中最旧的值。随后可以如本文所述地计算移动平均。基于移动平均的值建立移动平均的载荷阈值。与美国专利公开号20200256109中描述的选择动态/可变阈值的方式和原因类似，这样做是因为在低稳态载荷下的电机能够具有较小的单位阻力阈值，而在较高稳态载荷下的电机必须具有较大的单位阻力阈值，因为在更高的稳态载荷情况下相同的阻力表现出更大的差。如果当前载荷测量值与所计算的移动平均之间的差未超过阈值，则复位计数器。如果其确实超过阈值，则计数器递增。如果计数器超过某个预定义值(表示必须超过阈值才能触发停止的连续读数/仓的数量)，则命令该组件执行电机的立即反转一小段后退距离。在该特定的实施例中，计数器可以等于2个(仓)，使得超过0.8mm的卡阻被识别(例如，被登记)。

作为附加的安全层，如果当前载荷值超过配置的固定值，载荷高峰安全算法可以命令组件202停止并反转(例如，立即停止并反转)。这能够是适合特定应用和载荷、扭矩和速度需求的任意值。在该特定的实施例中，阈值被选择为接近电机对期望的速度和电流的物理和电气扭矩限制。类似于本文所述的移动平均，该特定实施例可以使用计数器以在命令组件202停止之前要求任意合适数量(例如，2个)的连续的破坏载荷(例如，当前载荷值超过阈值载荷值)的仓。

载荷高峰安全算法能够应用于(执行)所应用的所有或仅部分速度区域。此外，能够在不同速度区域设置不同的参数和阈值。速度会显著影响载荷读数，因此根据组件202的配置速度，选择可变阈值的方式可能会有所不同。由此，为了保持正确和安全的操作，变量和数组能够根据组件202进入不同的速度区域而不同地初始化。

载荷高峰安全算法能够有效地减轻冲击力，这种冲击力是尖锐和快速的。载荷高峰安全算法可能无法有效减轻相对较慢的阻力，例如向回推压组件的手、脚和任意其他可变形物体。移动平均将跟随(例如，过快地跟随)由缓慢阻力引起的载荷的变化，使得当前载荷值和移动平均之间的差不会超过阈值。

然而，之前的载荷映射安全算法(来自美国专利公开号20200256109)有效地缓解了这一不足。对于该实施例，载荷映射安全算法能够适于与载荷高峰安全算法一起并行执行。可以改变载荷映射安全算法以监控驱动竖直平移的机器人家具和建筑部件的组件202(例如，床)的单个电机(与驱动水平平移的机器人家具和建筑部件的组件的两个电机相反)，并针对组件202所经历的不同速度和载荷进行调整。载荷高峰安全算法和载荷映射安全算法能够适用于操作任意数量的电机、速度和载荷。

载荷映射安全算法可适用于在多个速度区域中执行。这包括：加速和减速事件的处理、在恒定(例如，巡航)速度移动开始时变量和数组的初始化、在不同速度区域中使用不同的阈值和可变阈值、以及将来自不同速度区域的，特别是在通过多个速度区域的移动之后的，载荷值存入非易失性存储器(例如，如相对于图11所描述的)。

调整后，载荷映射安全算法可以有效地减轻诸如用户手施加的卡阻(例如缓慢阻力)力，并且用户能够利用用手轻推或轻拉而有效地停止和反转组件202(例如床)。

使用人和动物检测的可移动机械组件的移动避障

在具有能够伤害人或动物的可移动机械组件的应用中，避开人和动物对安全至关重要。避障可能需要组件(例如，组件202)移开或绕过人或动物，或者根本不移动，甚至关闭电机电源，直到它们不再被检测到。有多种传感器可以以某种形式或方式检测人或动物，例如热感应(例如，被动红外传感器)、声纳、激光雷达和具有机器视觉功能的相机；这些方案在能力和成本方面各有优势和局限性，并且不同的应用能够更好地适应不同的传感。

本文所述的可移动机械组件的一些实施例不避开人或动物。相反，他们采用接触式传感并使用软件来减轻卡阻力和危险。换句话说，它们能够撞到人或动物，但要避免对他们施加不安全的力量。

虽然这些当前的方案可有效减轻卡阻危险，但如果存在一种不会对人或动物施加力的非接触式传感方案，则用户体验、安全感知和实际安全将会得到改善。此外，通过这种避障方案可以减轻一些非卡阻危险。例如，在竖直平移的机器人家具和建筑部件中的组件202(例如，床)的实施例中，组件202(例如，床)具有一些顶置扭矩以便抬升不同的、用户特定类型的床上用品，并且还可以克服随着时间的推移而产生的机械磨损。虽然这种置顶扭矩不足以举起大多数儿童和重的宠物，但在某些情况下可能足以举起婴儿和轻型宠物。虽然在这种情况下不存在卡阻危险，但将婴儿或宠物抬升到组件202的顶部高度可能存在潜在危险。利用避障方案，如果在组件202上检测到人或动物，则组件202可能会被拒绝抬起。

最具成本效益的传感方案之一，也是本发明选择的主要实施例，是通过被动红外传感器(PIR)进行热传感。传感器检测红外波，例如由温暖的身体(例如人和动物)辐射出的红外波。它们从单像素传感器到相机在成本和功能上各不相同。

使用PIR的挑战之一是它们能够由多种红外光源触发，而不仅仅是人或动物。透过窗户的阳光、墙壁上和地板下的散热器、电器和电子产品都会发出红外辐射。此外，根据材料的不同，辐射能够从地板和墙壁或视野中的物体反射。这可能导致在行进路径中不存在人或者动物时移动组件认为行进路径中存在人或动物(误报)。作为水平移动组件的避障方案，研究了PIR的使用，其中一个以上PIR传感器安装于组件并瞄准组件的路径，但研究确定误报的可能性很高，因为PIR传感器会露出于地板、墙壁和窗户的不同部位和角度。

需要一种方案来确定在移动组件上或在移动组件的路径中何时有人或动物。要求是：(1)方案必须几乎不误报；否则，产品和用户体验是不可行的，并且最好只具有接触式方案。这可能意味着需要额外的软件/固件来提供信号处理和过滤。这也可能意味着并非所有移动组件都与方案兼容。如果方案在某些环境中比在其他环境中工作得更好，并且安装了传感器，则应该存在可以手动操控传感器的方法；(2)当人或动物位于移动组件上或移动组件的路径中时，方案应理想地防止组件移动。如果在移动组件移动时发生了检测，则移动组件应立即停止。如果合适，也可以执行移动组件的立即反转；以及(3)方案必须具有成本效益，并且尽可能容易地整合到产品和软件/固件中。

上述挑战与具有安装于移动组件的传感器的水平移动组件非常相关，其中，传感器将移动穿过空间的不同部分。PIR传感器可能更适合在竖直移动的组件中工作。这是因为传感器能够贴附至静态/非移动组件上，并且比水平移动的产品更有效地监控移动组件的行进区域。此外，如果传感器贴附至竖直移动组件，则要监控的表面区域可能会更加有限(例如，仅地板的一小部分)。此外，在水平移动的组件中，人或动物在移动组件上的危险性较小。在竖直移动的组件中，是更危险的；人或动物可能会从高处坠落并伤到自己。因此，传感方案的第一主要实施例可以应用于竖直移动的机器人家具和建筑部件的竖直移动组件(例如，组件202)。

如前所述，PIR传感器是热、人和动物感测最具成本效益的方案之一，尽管需要注意的是，诸如特异性低，并且根据应用和环境可能会出现误报。它们也能够是操作简单化的，其根据应用能够是积极的或消极的。一些最简单的传感器包括带有单根信号线的传感器，该单根信号线在该传感器检测到红外时处于一种状态，并且在传感器未检测到红外时处于另一种状态。一些最复杂的传感器是能够包括人工智能或机器学习以区分热源(例如，人与电器)的相机。

在一些实施例中，一个以上其他传感器能够替代(或包括)PIR传感器，并且能够用于根据应用实现类似或更好的性能。不同的传感器类型可能更适合不同的产品、应用和移动组件。许多关于检测和信号处理的概念非常相似地适用于不同的传感器类型，并且检测应该在移动组件中引起相同的安全行为。

不同的移动组件产品可以具有适合应用的不同数量的PIR传感器。适用于应用的任意数量的传感器都可以放置在/朝向行程的一侧或两侧以及放置在静态或移动组件或这两者上。传感器可以根据应用和传感器功能而朝向需要监控的区域倾斜。

传感器的像素数能够因应用而异。在同一应用中，传感器与传感器也能够存在差异。多像素传感器可以允许逐个像素地进行处理。在移动组件应用中(例如，如相对于组件202所描述的)，最重要的考虑可能是传感器的覆盖区域。如果不需要高分辨率，或者如果覆盖区域的不同区域并不需要基于组件位置和状态的不同处理，则能够使用低像素数，例如一个。在竖直移动的组件应用中，如果传感器安装于移动组件，则需要监控的区域会随着组件移动穿过空间而发生变化；在此情况下，监控的像素数量应该随着区域的变化而变化。如果传感器安装于固定组件并且移动组件进入传感器的覆盖区域，则需要调整该传感器监视的像素，使得移动组件不会导致误报。

为了限制误报的可能性，可能需要信号处理和过滤。根据传感器的不同，每个像素可能具有二元状态(检测或未检测)或模拟状态，其中输出具有特定范围的值，该值与击中该像素的红外光的强度相关。信号处理和过滤对于模拟传感器抑制噪声和避免错误的瞬态检测尤为重要。大多数具有二元状态的传感器实际上测量模拟值并自行进行信号处理，以产生二元开/关状态。当重视实施的简单性和容易性时，二元状态传感器可能更受欢迎；当需要光强度信息时以及当需要更复杂和定制化时，模拟传感器更受欢迎。

在这两种情况下，可能需要对传感器输出值进行过滤。可以使用不同类型的软件滤波器来过滤传感器输出值，诸如平均滤波器和中值滤波器。能够使用适合传感器、传感器输出和应用的任意滤波器；根据组件的位置和状态，能够在同一传感器上使用不同的滤波器，并且在同一应用中的不同传感器上也能够使用不同的滤波器。

一些传感器可以包括内置的重新校准或减感。这是指，在传感器或像素报告二元状态的情况下，像素上的红外光虽然首先被报告为开启状态，但最终可能会变为关闭状态，直到强度增加，或者直到强度降低然后再次增加。这在期望检测人或动物(或他们的一部分)的移动以及将开启状态的结果配置为临时输出的应用中尤为重要；浴室水槽和马桶中的传感器是其中开启状态的结果被配置为临时输出的传感器的示例。

在移动组件应用中，减感可能会减少误报，并可能增加漏报。减感可能会在红外源不是人或动物(诸如固定器具)或是地板或墙壁的反射时，允许组件移动。然而，当有人或动物处于相同位置而一段时间内没有在移动组件或其路径上移动时，也可以允许组件移动。能够根据应用和移动组件的位置和状态，逐个像素和逐个传感器地明智地应用减感。例如，在组件202(例如床)的情况下，不太可能在床垫上看到反射和其他红外源，而组件202(例如床)上的人或动物很有可能将长时间保持静止，因此不会对读取床垫区域的传感器和像素应用减感。然而，当监控组件202(例如，床)下方的区域(例如，地板)时，可能需要减感。

在竖直移动的家具组件中，诸如那些旨在供人和人的周围使用但不由他们举起的住宅用途的家具组件中，移动组件(例如，组件202)和致动电机可以以有限的扭矩和小的置顶进行设计。这是为了防止移动组件具有足够的扭矩来向上和/或向下移动大多数人和动物。然而，组件202(例如，床)可能具有足以用组件202抬起婴儿(或宠物)的扭矩。如果需要注意婴儿(或宠物)或婴儿(或宠物)跌倒，则这种情况会带来危险。

以下部分将描述竖直平移的机器人家具和建筑部件的可移动组件(例如组件202)的感测方案。该组件可以是如本文所述的可移动的(例如，竖直平移的)床。虽然详细的示例是特定于该组件，但大体概念和应用能够适当地用于其他的家具移动组件，尤其是竖直移动的组件。

图3示出了竖直平移的机器人家具和建筑部件301的组件302的示例性传感器放置和覆盖区域。多个传感器能够针对不同覆盖区域而放置于多个位置和角度。

竖直平移的机器人家具和建筑部件301可以包括安装于竖直平移机器人家具和建筑部件301的顶篷304上的传感器310，其中顶篷304是静态组件。传感器310可以定位在竖直平移的机器人家具和建筑部件301的任意合适的位置上。传感器310可以是如本文描述的PIR传感器或任意其他合适的传感器。传感器310(以及任意其他传感器)可通信地连结至控制器(图3中未示出)。控制器可以基于来自传感器310(或另一个传感器)的通信来控制(例如，停止或反转)组件302的移动。当组件302在下方时(如图3所示)，传感器310能够检测组件302上是否有人或动物。如果传感器310检测到组件302上有人或动物，则控制器可以被配置为不移动组件302直到人或动物不再在组件302上，或者由用户手动控制传感器310(如果实施例允许)。当组件302在上方时(图3中未示出)，传感器310能够检测人或动物是否在组件302的路径上，例如在沙发306上，并且类似地拒绝移动。如果组件302正在向下移动，则传感器310可以配置为：一旦组件302已经阻挡了传感器310对组件302下方的区域的覆盖，则不停止移动。类似地，如果组件302正在向上移动，则控制器可以被配置为：一旦(例如，由传感器310提供的)传感覆盖区域不再是组件302的表面，则不禁止组件302的移动。

传感器310提供的传感覆盖区域可以配置为包括组件302的全部或大部分表面。传感覆盖区域可以配置为几乎不包括超过组件302表面的区域。对于在传感器310仅监控组件302的部分表面的情况，使用一个以上附加传感器来共同覆盖(即查看)组件302的整个表面。当采用本身无法实现全覆盖的多个传感器的成本低于可实现全覆盖的较少传感器或单个传感器的成本时，也可以保证多个传感器。当一个传感器识别出物体时，组件302可以被配置为停止或适当地停止并倒退。

将传感器放置在移动组件(例如，组件302)上可能更具挑战性，并且需要额外的配置来处理所有组件的状态和位置的适当传感。另请注意，并非所有组件和行进方向都适用于移动组件上的PIR传感器。例如，在水平移动组件中，固定红外源(或其反射)随着组件移动进入或离开视野的可能性很高。在组件302的情况下，传感器(例如，PIR传感器)可能不需要从组件302面朝上，因为从顶篷304朝下的传感器310可以监控该区域(例如，组件302的表面)。在一些情况下，传感器(例如，PIR传感器)可以定位在组件302的下侧。当组件302从顶篷304向下移动时，传感器(图3中未示出)能够监控该区域并且如果物体(例如，人或动物)进入视野，则能够使组件302立即停止和反转。这样的功能能够用于抑制传感器310观察组件302的区域的情况(例如，由于组件302接近或邻近传感器310)。

与固定组件放置一样，能够适当使用多个传感器来实现全面覆盖。在此特定应用中，能够改变覆盖区域的大小(例如，由传感器310监控的区域)能够是有用的。当组件302位于上方位置(例如，靠近顶篷304或位于顶篷304内)时，可能需要监控的、组件302下方的区域可能并不在传感器310提供的最大覆盖区域内，因为组件302的路径可能只是最大覆盖区域的一部分。随着组件302从上方位置向下移动，作为传感器310的视野中的区域的组件302的路径将扩展，使得由传感器310监控的区域可以被配置为根据需要并且对于传感器310(以及一个以上其他传感器)尽可能地扩展以匹配。控制器可以被配置为改变每个传感器监控哪些像素和监控多少像素，使得某些传感器可以根据每个传感器和组件302的位置和状态进行监控或不监控。

注意，非接触式传感可以补充本文所述的接触式传感。用于非接触式和接触式传感的软件能够一起执行。接触式传感可以用于弥合非接触式传感的任意漏报间隙，并且可以在传感器(例如，传感器310)可能无法提供完全覆盖的移动组件状态或位置中提供安全性，即使是暂时的。

重量变化预测

在移动组件(例如，组件202和/或组件302)由电机提供动力、并且能够利用诸如步进电机来监控这些电机上的载荷、并且诸如减轻卡阻危险的安全特征取决于载荷监控或扭矩限制的应用中，(例如，影响电机载荷的)移动组件上的可变重量能够由于障碍物的误检的增加和/或由于障碍物的漏检的增加而降低此处描述的安全特征的有效性。

美国专利公开号20200256109中描述的载荷映射安全特征和软件旨在减轻电机驱动移动组件的卡阻风险。这些组件需要保持从空载到(如最大重量产品要求和规格所定义的)满载的安全运行。这是一项艰巨的挑战，因为组件上的不同重量会导致致动电机在驱动组件穿过地板时所经历的扭矩需求的非线性变化。

目前，对于水平平移的机器人家具和建筑部件，随着组件在两个方向上移动穿过地板，载荷映射安全软件通过存储致动电机的载荷和扭矩需求的映射(例如，数组)来实现安全运行。对于每个后续移动，软件都会将电机所经历的当前载荷和扭矩需求与组件移动时各个离散位置在该位置和方向的先前移动所经历的载荷和扭矩需求进行比较。如果在一小段距离(例如，一组离散位置)上持续的载荷和扭矩需求存在足够大的差，则软件推断有障碍物并命令电机立即停止或反转。

当移动组件在组件上具有极少添加的重量的情况下创建映射并随后一定量的重量被添加至组件时，能够存在后续移动相比于先前移动的载荷值的显著稳态差。载荷映射安全算法能够将此差解释为卡阻，这将导致执行立即停止和反转(误报)。这可能会导致糟糕的用户体验，尤其是当这种行为反复发生并且没有用户友好的方法来用新的载荷值替换映射时。

当移动组件在该组件上具有大的重量，尤其是接近组件的最大额定重量的情况下创建映射并随后移除该重量时，能够存在后续移动相比于先前移动的载荷值的显著稳态差。在此情况下，在载荷映射安全算法能够将这种差解释为卡阻之前，需要来自障碍物的更大阻力来克服这种差并随后超过阈值；该阻力可以高于已发布的安全标准所允许的阻力(漏报)。这可能导致对障碍物产生高水平的卡阻力，并可能伤害人或动物。如果对每次移动重写映射，这就是水平平移的机器人家具和建筑部件的当前实施例的情况，那么这种潜在的安全隐患将只存在于移除重量后的单次移动循环中。

图4示出了用于控制机器人家具和建筑部件的组件相对于机器人家具和建筑部件的组件的位置的移动的电机载荷的曲线图400的示例。如图4所示，电机载荷(标记为“SG”)能够绘制为机器人家具和建筑部件的组件的位置(即“5mm”)的函数。曲线图400示出了电机载荷值作为针对其中很少或没有重量添加到机器人家具的移动组件的第一种情况和其中有显著重量添加到机器人家具的移动组件的第二种情况的可移动组件位置的函数。注意，载荷值越低(曲线图400的y轴)，电机载荷越高。线402能够代表在几乎没有添加重量的情况下的作为可移动组件位置的函数的电机载荷值；线404能够代表在显著添加重量的情况下的作为可移动组件位置的函数的电机载荷值。

需要一种方案来估计每次移动(例如，竖直或水平平移)开始时移动组件上的稳态重量变化，使得载荷映射安全算法能够考虑稳态重量变化并相应地调整阈值(例如，停止和/或反向移动的阈值)。在一些实施例中，要求可以包括：对于从组件移除重量的情况，应当最小化或消除漏报(例如，以保持卡阻安全)；以及对于向组件添加重量的情况，应尽可能最小化误报(例如，以保持可接受的用户体验)。

重量变化估计可以配置为当前的(即现在的)移动的载荷值与(在相同位置和方向的)先前移动的载荷值相比的差的函数。

重量变化估计能够使用在可移动组件的移动中的单个位置的单次比较，或者能够使用在可移动组件的移动中的任意或所有位置的比较来连续地更新。能够使用任意合适的统计工具以任意合适的组合来聚集当前移动和先前移动期间的载荷值之间的每个比较。

在一些实施例中，使用在可移动组件的单个位置的单次比较可能并不适用于应用，因为任意单个位置和差可能不代表稳态载荷差。在其他实施例中，使用在可移动组件的移动期间在其所有位置处的差可以是令人满意的，但是必须注意避免真正的阻力实时地使重量变化估计偏移，特别是如果发生卡阻和/或卡阻出现在移动事件的早期。

在一些实施例中，重量变化估计可以在恒定速度(例如，巡航速度)移动开始时使用有限样本的差。通过使用有限样本的差，特定位置处的单个差可能不会使重量变化估计偏移为不准确。将重量变化估计配置为基于可移动组件的所有移动的所有差被确定为是不必要的；重量变化估计能够通过有限的样本变得具有代表性，并且使用有限的样本能够防止真实阻力偏移重量变化估计。

在一些实施例中，样本大小可以被配置为30个位置(或任意其他合适数量的位置)。样本大小可以被配置为仅包括可移动组件以恒速运动而移动的位置。例如，样本大小可以包括可移动组件以恒速运动而移动的初始位置。在恒速运动开始时，或在恒速运动的第一个150毫米内，能够估计超过30个5mm仓的重量变化。但是，能够使用适合应用的任意样本大小。发现这种大小足以代表稳态载荷差，同时为要依赖的载荷映射安全算法提供快速的重量变化估计。

在一些实施例中，载荷差(即重量变化)能够通过对所收集的每个样本进行平均来计算。作为示例，载荷差可以基于如本文所述的可移动组件的恒速运动(例如，近似恒速运动)的初始30个位置中的每一个处的采样的差的平均值来计算。

可以使用软件对一个以上(例如30个)位置的差进行采样和平均，其中软件使用数组来存储样本，并使用变量来跟踪已记录的样本数。软件可以使用记录的样本计算平均载荷差。

在一些实施例中，在移动开始时，针对只有一个样本时、有多个记录样本(但不是全部样本)时、以及有所有(例如，样本大小)记录样本时，能够有多种策略来生成和使用重量变化值。一种选择是仅使用填充样本的数量来确定平均重量变化值。另一种选择是用值(即预填充值)预填充样本(例如，30个样本)并使用完整样本大小确定平均值，随着移动的进行更新样本值(例如，从预填充值到记录值)。预填充值能够是固定值或生成值。对于固定的预填充值，它能够表示移动组件的最大预期重量差、无重量差(0)或任意其他合适的重量差值。对于生成的预填充值，能够基于第一个样本或最新样本。

在该实施例中，当固定的预填充值小于已经记录的配置的样本数时，可以使用该固定的预填充值来确定平均重量变化值。使用基于单个值的生成值能够给平均重量变化值带来偏移的结果。由于载荷测量值(和差)在可移动组件加速后可能会发生变化，并且由于可移动组件的速度和动量可能处于稳定过程中，因此优选使用代表最大预期重量差的固定的预填充值；这避免了在可移动组件的恒速运动开始时确定过低的重量变化估计和潜在地识别误报，尤其是在移动组件上有添加的重量的情况下。

在从一个离散位置仓到下一个离散位置(例如，第四位置到第五位置)的每次转变中，载荷值的差可以被添加到存储每个样本的数组。基于将差添加到数组，可以通过对所有样本进行平均来确定(例如，计算)新的重量变化值。随着将每个更新值添加到数组中，计算出的重量变化值变得更能代表当前移动与先前移动之间移动组件上的重量/载荷的稳态变化。一旦收集到所需样本数，就能够确定重量变化估计。在本实施例中，重量变化估计值被存储(例如，保存到变量中)，使得不需要为载荷映射安全算法的每次迭代确定(例如，计算)重量变化估计。

在一些实施例中，在移动组件以恒速运动行进时的每个离散位置仓处，载荷映射安全算法将电机(或其他合适的致动器)的当前(即现在的)载荷值与在该位置和方向上确定的先前载荷值进行比较。如果当前载荷值与先前载荷值之间的差超过阈值，则识别出(例如，推断)卡阻并命令停止和/或反转(例如，立即停止和反转)。阈值能够配置为一个以上参数和/或数量的函数。作为示例，阈值能够被配置为当前载荷测量值、先前载荷测量值和确定的(例如，计算的)重量变化值的函数。在一个实施例中，阈值可以被配置为基于先前载荷值和计算的重量变化。阈值能够被配置为可变的(例如，基于先前载荷值和计算的重量变化)，因为在载荷较高的电机中，载荷和电阻的变化会导致用于间接测量载荷的变量的偏差较大，因此可能需要较高的阈值避免来自载荷和阻力变化的非卡阻源(例如，行进表面的缺陷)的误报。较低载荷的电机可以使用较低的阈值。由于稳态电机载荷能够通过计算重量变化调整的先前载荷测量值来近似，因此阈值可以是两者之和(例如，如果从移动组件移除重量，则重量变化值可能为负)的函数。在一个实施例中，对于小于每个恒速运动的配置的样本数(例如，第一30个位置仓)的任意合适的样本数，该重量变化值能够不同；收集配置的样本数后，重量变化值可以是固定的。

关于确定的(例如，计算的)重量变化值，可以使用一种以上的附加策略来进一步减少误报和/或漏报。当正在进行载荷值采样以确定重量变化值时，此类策略在移动开始(例如，恒定运动)时能够是有用的。在某些情况下，重量变化值能够具有最大配置值。使用最大配置值可以防止阈值过大并避免漏报的风险。使用最大配置值可以缓解在可移动组件的真实速度和动量稳定期间差较大的情况。使用最大配置值可以缓解在采样仍在发生时发生卡阻事件的情况。在某些情况下，重量变化值能够具有最小配置值。使用最小配置值可以防止阈值过小或减少太多而导致误报的风险。使用最小配置值可以缓解从移动组件移除重量的情况。此外，重量变化值能够根据该值是正还是负以及可移动组件在机器人家具中的应用而增加或减少。

改装的剪式升降机

在一些实施例中，竖直平移的机器人家具和建筑部件的构造(例如，卧室构造)能够构造为能够用作餐桌或大书桌(以及任意其他合适用途)的桌。该产品能够包括可竖直向上(例如，至天花板)和向下(例如，至地板)平移的可移动组件(例如，任意合适尺寸的电动悬臂床)。当床处于最高位置时，下面的空间可能被桌占据。为了使向上构造和向下构造之间的转换有效，可能需要调整桌的高度，使得桌可以从床下降时的折叠位置变为床上升时的其升高位置。图5示出了竖直平移的机器人家具和建筑部件的组件的示例性构造。竖直平移的机器人家具和建筑部件可以定位为构造501a和构造501b。在构造501a(即桌构造)中，可移动组件(例如，床)502可以定位在顶篷504内。当竖直平移的机器人家具和建筑部件被配置为具有桌构造501a时，桌508可以被配置为上(即升高)位置。在构造501b(即，卧室构造)中，可移动组件(例如，床)502可以邻近和/或靠近桌508定位，其中桌508被配置在下(即，降低)位置。

由于竖直平移的机器人家具和建筑部件的设计和应用，有一些要求使配置为抬升桌508的抬升机构的开发复杂化。从设计和用户体验的角度来看，抬升机构可能需要尽可能隐蔽。竖直平移的机器人家具和建筑部件可以在工业外观机构可能不被接受的住宅环境(或任意其他合适的环境)中使用。抬升机构可能需要美观、集成并且尽可能不引入注意。从可用性的角度来看，可能需要在卧室构造501b中将桌508(以及放置在桌508上的物体/物品)隐藏在可移动组件(例如，床)502下方，使得桌508必须能够折叠以占用尽可能少的竖直空间。在一些实施例中，可能需要将桌508抬高到离开地板的典型工作/用餐高度(例如，大约30英寸)。从功能的角度来看，期望的是操作(例如，移动)系统(例如，在构造501a和501b之间变化)时用户不需要移除桌508上的物体。换句话说，用户能够将笔记本电脑、书籍或其他类似物品放在桌上，而系统仍然能够从一种构造切换到另一种构造。因此，可能需要桌508保持与地面平行，从而消除了桌508的铰接或滚动构造的可能性。对于手动操作(例如，在停电的情况下)，可能期望用户能够手动(例如，不借助电机地)操作桌508的抬升机构。因此，可能需要抬升机构在不需要特殊工具的情况下能够反向驱动。在某些情况下，桌508上的预期载荷可以是可变的，并且将取决于用户的日常使用情况。可能需要抬升机构以从0lbs到大约40lbs的载荷范围运行(例如，平稳运行)。抬升机构可以需要符合电动家具的安全标准。当桌508被扩展时，可能需要它是稳定的。可能需要桌508在显著载荷施加至该桌508上时(例如，当有人坐在桌上时)保持直立而不倾倒(例如，折叠)。可能需要桌508感觉坚固并且功能像普通的有腿桌一样。无论抬升机构(例如电机)是否通电，都必须预期这种性能。作为示例，如果停电并且桌508被施加载荷，它必须保持在向上位置直到用户决定手动操作它。在一些实施例中，剪式升降机可用作桌508的抬升机构以满足本文描述的每一个需求。

图6示出了用于机器人家具和建筑部件的抬升机构600的示例。如图6所示，抬升机构600可以是剪式升降机，其被配置成保持平行于表面604(例如地面)的抬升表面601(例如桌508)。剪式升降机能够通过一个以上“X”形连杆组(即支腿)602来识别。剪式升降机的伸展能够通过向位于机构一端的一组支撑件606的外侧施加水平压力来实现，从而在竖直方向上伸展成交叉样式。

剪式升降机的使用在诸如升降台的设备中很常见。一些计算机键盘也使用剪式升降机，将每个键安装在剪式支架上以确保其顺畅的竖直平移。伸缩镜是剪式机构的另一种应用。尽管升降台有多种配置并且能够构建以适应各种高度专业化的工业流程，但升降台通常用于通过相对较小的距离抬升大型重物，同时具有非常小的折叠高度。常见应用本质上是工业应用，并且包括托盘搬运、车辆装载和作业定位。图7示出了用于工业应用的剪式抬升机构700的示例。

虽然竖直移动抬升表面601的机械原理适用于竖直平移机器人家具和建筑部件的桌508，但现有的剪式升降机无法满足上述每个需求。因此，致动器610可以围绕用于升高和降低抬升表面601(例如，桌508)的改进的、带驱动的、剪式抬升机构来设计。与其他抬升机构相比，这种剪式抬升机构具有许多优点。

图8A-8D示出了用于机器人家具和建筑部件的抬升机构800的示例。图8A示出了用于机器人家具和建筑部件的抬升机构800的示例，其中桌801处于部分升高的竖立姿态。图8B示出了用于机器人家具和建筑部件的抬升机构800的示例，其中桌801处于升高的竖立姿态。抬升机构800可以是改进的剪式抬升机构。图8C示出了用于机器人家具和建筑部件的抬升机构800的示例，其中桌801处于部分降低的向下姿态。图8D示出了用于机器人家具和建筑部件的抬升机构800的示例，其中桌801处于部分升高的竖立姿态。抬升机构800可以包括一个以上连杆(即腿)802。抬升机构800的连杆802可以被配置为满足在本文关于图5所描述的竖直平移的机器人家具和建筑部件的美感。在抬升机构800中，在本文关于图6所述的“X”的两半是水平分开的，使得连杆(例如，露出的连杆)802a不受阻碍。从用户的视线，连杆802b(例如，“X”的另一半)几乎完全被机器人家具的建筑部件隐藏，并装接至连杆(例如，完全隐藏的半连杆)802c，该连杆保持抬升表面(即桌)801与地面之间的平行度。一个以上连杆802可以连结至带驱动致动器810。

抬升机构800可以实现相对较大的行程和相对较小的折叠高度。为了使抬升机构800实现大于抬升表面801的折叠高度的行程，抬升机构800可能需要更复杂且成本更高的多级致动器。

图9示出了竖直平移的机器人家具和建筑部件的组件的示例性构造。竖直平移的机器人家具和建筑部件可以定位为构造901a和构造901b。在构造901a(即降低的桌构造)中，抬升表面(即桌)908可以配置在下方(即降低的)位置。在构造901b(即升高的桌构造)中，桌908可以配置在上方(即升高的)位置。在本文关于图8A-8D所描述的抬升机构800可用作竖直平移的机器人家具和建筑部件的一部分，以配置桌908的位置。

相对于图8A-8D，桌801可以从大约30英寸的经典桌高度(例如，图9中所示的构造901a)移动到大约10英寸的最小降低高度(例如，图9中所示的构造901b)。10英寸的高度可允许桌801在可移动组件(例如，如图5所示的构造501b中的可移动组件502)下方具有6英寸的空隙，从而消除了用户在降低竖直平移的机器人家具和建筑部件的可移动组件(例如，床)之前从桌801中完全移走物体的需要。以10英寸的高度，对于希望坐在地板上工作或用餐的用户来说，桌801能够放置在足够的高度。抬升机构800可配置为将桌801定位在任意合适的高度。

如图8A-8D所示，抬升机构800可以由带驱动致动器810(或任意其他合适的驱动机构)提供动力。带驱动致动器810可以是单带驱动，其中两个托架沿相反方向驱动连杆802a和802b的末端以升高或降低桌801。抬升机构800和带驱动器810的设计可以实现比滚珠丝杠或导螺杆所需的电机变速比更低的电机变速比。连杆802的设计和相对较低的变速比可以允许用户手动反向驱动系统，从而允许(例如，在断电期间)手动升高或降低桌801。

在带驱动致动器810提供的行程的顶部(例如，桌801升高的位置)，连杆802可以大致垂直。连杆802的大致垂直定位针对反向驱动抬升机构800的简单的向下力可能会引起机械劣势。因此，意外地用向下的力向反向驱动桌801(例如，由于人的全部重量在桌上)可以被设计成是不可行的。为了手动反向驱动桌801，可能需要用户水平地推动所露出的连杆802a的底部，这具有很大的机械优势。

为了适应带驱动致动器810上致动器载荷的非线性特性，抬升机构800可以包括竖直弹簧辅助装置808，其允许减小带驱动致动器810的电机在任意给定时刻所需的最大扭矩。弹簧辅助装置808能够允许使用更小的电机，这能够最小化由电机施加的扭矩并且能够避免过大的压力被施加在任意潜在的障碍物上。

在由带驱动致动器810提供的行程的底部(例如，桌降低的位置)，带驱动致动器810具有最低的机械优势，因为腿几乎是水平的，弹簧辅助装置808的弹簧能够完全压缩并抵消桌/书桌的重量。这能够显著降低带驱动致动器810上的载荷(以及相关电机上的载荷)。

随着桌801开始向上移动(例如，到图9中所示的构造901b)，连杆802a和桌801之间的角度变大，并且机械优势载荷需求减小。当弹簧辅助装置808的弹簧伸长并且它们逐渐施加较小的向上力时，张力从弹簧辅助装置808的弹簧中移除，从而使电机充当连结桌801的连杆802上的主要驱动/致动力。在行程长度的中上半部(例如，高度在20-30英寸之间)中，抬升机构800提供了很大的机械优势，并且弹簧辅助装置808的弹簧完全未压缩。

图10示出了用于控制机器人家具和建筑部件的组件(例如，桌801)相对于机械组件的高度的移动的致动器(例如带驱动致动器810)力的曲线图1000的示例。下面的曲线图1000示出了随着桌801的高度升高，弹簧辅助装置808的弹簧对带驱动致动器810的电机所承受的最大载荷的影响。线1002示出了在不使用弹簧辅助装置808的情况下升高桌810所需的力。如图10所示，在没有弹簧辅助装置808的情况下，在行程的早期阶段(例如，高度在10-20英寸之间)中，带驱动致动器810的电机可能需要施加超过350lbs的力以进行操作。线1006示出了在使用弹簧辅助装置808的情况下升高桌810所需的力。如图10所示，利用弹簧辅助装置808的辅助，带驱动致动器810的电机可能需要施加最大大约100lbs的力。线1004示出了带驱动致动器810能够施加的最大力。通过使用弹簧辅助装置808来辅助该移动，带驱动致动器810的电机的最大力能够限制在大约120lbs，这避免了对任意潜在障碍物施加过大的压力。以这样的方式，弹簧辅助装置808的弹簧在改进的剪式机构的机械优势最弱的位置(例如，由连杆802a和水平表面之间的角度最小的区域所限定的)中使用，从而能够使抬升机构800避免带驱动致动器810的电机尺寸过大。

传统的剪式升降机可能包括一个以上潜在的夹点，这可能会造成安全隐患。夹点可能是机器的移动部分与静止部分之间的个人身体部位(或任意其他合适的物体)可能会被卡住的点，从而可能导致受伤和/或损坏。抬升机构800的修改的剪式抬升构造以各种方式避免夹点。通过分离连杆802a和连杆802b，去除了通常在剪式升降机中发现的中心夹点。如前所述，连杆(例如，后腿)802b几乎能够完全定位在建筑部件(例如，柜式家具)之后，使得与连杆802b相关联的夹点不会对用户造成任何危险。连杆802b的特定曲率被设计成使得当连杆802b确实在行程中途突出到建筑部件(例如，柜式家具)之外时，可以不接触到连杆802b的背面。位于连杆802b退出建筑部件的位置处的槽上的任意物体仅仅是被推开而已。图9中示出了连杆可以从竖直平移的机器人家具的建筑部件中退出的槽916。当桌801改变位置(例如，上升或降低)时，连杆802a(例如，前腿)行进或枢转穿过如图8C所示的主挤压件中的开口。为了避免夹点和掉落材料通过该开口进入机构的可能性，护罩814与连杆802a(例如，前腿)一起移动，以在腿移动通过其整个移动范围时覆盖槽。

重量平衡校准特征

在移动组件(例如，移动组件202和502)垂直地运输重载荷的应用中，配重通常用于抵抗和平衡所要移动的载荷的重力，并降低致动机构(例如，电机、齿轮、带轮等)的扭矩和力要求。配重能够涉及将与所要移动的载荷相当的载荷耦合到致动机构的第一端，诸如带轮的与所要移动的载荷相反的绳索/钢丝端。当所要移动的载荷被抬升时，配重下降，反之亦然。通过配重，致动机构能够更简单且成本更低；但是，由于扭矩和力的输出是有限的，配重必须将系统平衡到致动机构的限制范围内。

有多种方法平衡配重系统，其中许多方法能够是手动的、重复的过程，并且非常依赖于特定的系统和应用。

在所要移动的载荷恒定(例如，始终相同)的应用中，配重是最简单的；在这种情况下，配重载荷能够被计算出且适配于系统，并且在每次操作中配重载荷都相同。

在所要移动的载荷可能变化的应用中，可能需要经常调整配重(特别是如果载荷差超出致动机构能够处理的范围)。当应用中的一组载荷有限且每个载荷的配重已定义且易于调整时，这可能很简单。

然而，在某些应用中，配重调整过程可能是乏味、费力的，或者容易出错和不准确，尤其是当过程是重复的和手动的以及不能使用或不可用重量测量工具时。例如，当所要移动的载荷无法通过诸如秤的重量测量工具测量(例如，因为将其集成到可移动组件系统中成本太高)时，可能需要用户调整配重上的载荷直到某种情况指示平衡，诸如载荷和配重在地板上方时保持静止，或者致动机构能够双向移动载荷。

在这些情况下，调整可以是一个重复的过程，在该过程中，用户以增量方式向配重添加重量或从配重移除重量，每次停下来查看所要移动的载荷或可移动组件如何响应。此外，即使致动机构能够操作，最终载荷配置也可能不一定平衡，并且根据应用，这可能导致不稳定或不理想。

制造缺陷或公差可以意味着：即使所要移动的载荷相同时，相同类型的可移动系统也可能需要不同级别的配重。在这些情况下，即使有可用的重量测量工具，也需要重复的手动平衡过程。

在本文描述的竖直平移的机器人家具和建筑部件的可移动组件(例如，床)的情况下，配重系统能够用于抵抗可移动组件(例如，包括床架和床垫的床)的重量，其能够允许将便宜的步进电机和带轮系统用作致动机构。因为可移动组件(例如，床架)能够容纳不同类型的家具组件(例如，床垫)，所以可移动组件的总重量能够根据添加到该可移动组件的家具组件的重量而各不相同。添加的家具组件的重量能够根据规格确定，并且安装机器人家具的可移动组件(例如床)的人员能够确定(例如计算)配重所需的重量。因此，能够通过确保可移动组件(例如，床)在系统未通电时保持静止以及通过确保致动机构能够上下致动可移动组件(例如，床)，来确认配重平衡。

在某些情况下，家具组件(例如床垫)、可移动组件系统以及配重中使用的配重可能存在制造缺陷或公差，使得系统虽然处于致动机构操作界限内，但不平衡。这在本申请中尤其不受欢迎，因为可移动组件(例如，床)的用户随后给可移动组件加载额外的重量(例如，诸如枕头、毯子和被子的床上用品)可能会导致配重变得不平衡超过致动机构的操作界限。因此，需要一种方案以允许配重过程实现精确平衡。

在一些实施例中，配重可以包括一个以上的必要条件。首先，为了成本和简便性，该方案可以使用包含载荷测量的特征，该特征对应于竖直平移的机器人家具和建筑部件的步进电机驱动器。在可移动组件的安装过程中可能不容易使用外部重量测量装置，并且增加重量测量装置会增加成本和设计复杂性。其次，该方案可用于精细平衡。换句话说，一旦系统安装和平衡后使得载荷不会发生无动力移动，并且致动机构正常工作，就能够使用该方案实现更精确的平衡。第三，该方案可以被配置为精确到能够添加到应用中的配重或能够从应用中的配重移除的最小的个体重量内，只要该应用传感允许该级别的差异化。这有助于简化、精确的平衡过程。第四，该方案能够包括简单的反馈机构/接口，并且能够是多模式的，诸如使用视觉和听觉反馈。第五，该方案能够实现加速(例如，尽可能快)的重复处理，诸如通过致动机构/电机在每个方向上只需要一个移动周期。第六，作为初始设置的一部分进行校准后，方案应该是自动和直观的，不需要用户培训或技术技能。

载荷测量能够按照美国专利公开号20200256109中的描述进行，该专利的全部内容通过引用并入本文。

本质上，重量平衡估计应该源自对应用中在每个方向移动的电机的载荷或扭矩需求的分析和比较。

一旦配重系统充分平衡，就能够执行自动化辅助处理。处理器和软件(称为控制器)可以配置为在应用允许采样和读取载荷值时尽可能快地采样载荷测量变量，如果需要则包括过滤。控制器可以被配置为从预定义位置以预定义速度在预定义方向上(例如，基于用户命令)开始移动预定义行程长度，所有这些都根据应用来定义。基于如上所述的启动移动，控制器可以确定电机的代表性载荷。为了确定代表性载荷，控制器可以确定并存储所有采样的载荷值、它们的代表性样本，或指示随着每次读取而更新的电机上的载荷的处理变量，诸如累积平均值。只要发现在应用中有效，就能够使用用于在该方向上的移动中获得电机的代表性载荷的任意技术。

在初始方向成功到达行程终点后，控制器接下来将以相同的速度沿相反方向启动移动回到初始位置。控制器可以按照先前方向记录和处理载荷测量值。一旦移动成功完成，控制器就可以比较两个方向上的代表性载荷输出。控制器可以确定每个方向上的载荷输出之间的差异以确定系统是否平衡。如果每个移动方向的载荷输出(例如，代表性载荷)在彼此的某个阈值内，则控制器可以确定系统(例如，竖直平移的机器人家具的可移动组件)是平衡的。控制器可以(例如，通过触觉、听觉或视觉通信向用户)传达指示系统处于平衡的正反馈。如果每个移动方向的载荷输出(例如，代表性载荷)不在特定阈值内，则控制器可以确定系统不平衡。基于哪个移动方向具有更高的代表性载荷，控制器可以(例如，通过触觉、听觉或视觉通信向用户)传达负反馈和指示是否应该向配重增加重量或去除重量的反馈。在一些情况下，反馈可以包括对要从配重增加或减去多少重量或多少重量的估计。一旦用户调整了配重，他们就能够命令控制器(例如，通过提供输入)重复该过程。当控制器确定每个移动方向的载荷输出(例如，代表性载荷)在彼此的某个阈值内时，可以完成用于重量平衡估计的校准处理。因此，当控制器输出指示获得平衡的正反馈时，可以完成重量校准处理。

当更多的载荷测量被采样和处理，以用于上述比较时，重量平衡估计可能更准确。因此，如果针对每个移动方向(例如，升高或降低可移动组件)收集了最小样本数，则控制器可以仅提供指示系统是否平衡的反馈。在一些情况下，行程长度可以包括应用中可移动组件的物理可能行程范围的阈值百分比(例如，如果不是全部则为高百分比)。使用物理可能行程范围的高百分比作为行程长度以对载荷测量进行采样，这可以使收集的样本数最大化并且可以捕获电机在每个移动方向上的载荷的最完整图片。

在这个实施例中，重量平衡校准的设置从以下开始。可以加载配重直到所要移动的载荷(例如，可移动组件)静止(例如，既不向上也不向下移动)。在竖直平移的机器人家具和建筑部件的可移动组件(例如，床)的示例中，家具组件(例如，床垫)可以被装载到可移动组件(例如，床架)上，并且规定的计算重量可以添加到配重。可以测试可移动组件(例如，床)以确认它在未通电时保持静止(例如，既不向上也不向下移动)。如果可移动组件没有保持静止，则可以调节配重载荷直到可移动组件保持静止。

可移动组件的行程长度可以被配置和编程为任意合适的长度。在竖直平移的机器人家具和建筑部件的一个实施例中，用户可以访问“行程限制编程模式”，以配置可移动组件的行程长度，从而进行重量平衡校准。用户可以将可移动组件(例如，床)的行程的下限配置为可移动组件的建筑部件(例如，床腿)接触地板(例如，如图5中的构造501b所示)，且将上限配置为可移动组件(例如，床)与顶篷对齐的位置(例如，如图5中的构造501a所示)。配置行程的下限和上限能够验证致动机构能够升高和降低载荷(例如，可移动组件)。

致动机构可以将可移动组件移动到初始位置。可移动组件可以基于行程的下限和上限的配置而被移动到初始位置。在竖直平移的机器人家具和建筑部件中，初始位置可以是可移动组件降低的下限，如图5中的构造501b所示。用户可以命令执行自动校准处理。在竖直平移的机器人家具和建筑部件的一个实施例中，用户可以通过特殊的界面按钮组合提供输入，以执行自动校准处理。

在一个实施例中，基于接收到执行自动校准处理的命令，致动机构可以将载荷(例如，可移动组件)以应用速度移动到行程长度的末端。在竖直平移的机器人家具和建筑部件中，可移动组件(例如，床)可以移动到配置的上限(例如，如图5中的构造501a所示)。当以恒定的应用速度移动时，控制器可以记录一个以上的载荷测量值。在竖直平移的机器人家具和建筑部件的一个实施例中，控制器可以使用两个变量记录一个以上载荷测量值，其中这两个变量用于确定累积平均载荷测量值。为了实现便捷化、简单化，并且由于应用控制器内存和处理能力的有限性，可以使用两个变量来确定所述累积平均载荷测量值。如本文所述，可以使用用于捕获和存储载荷测量信息的任意其他合适的技术。累积平均可以如下确定(例如，计算)。第一变量可以表示累积平均载荷测量值，并且第二变量可以表示用于确定该累积平均值的载荷测量值的样本数。每次获得(即采样)载荷测量值时，控制器可以将样本数乘以累积平均，其可以是“总载荷测量值”。控制器可以将当前(即现在的)载荷测量值添加到总载荷测量值。控制器可以使“样本数”变量(例如，对当前载荷测量值加1)递增。控制器可以将总载荷测量值除以递增的样本数，以确定新的累积平均载荷测量值，其中累积平均载荷测量值包括当前载荷测量值。累积平均载荷测量值可以存储在累积平均(例如，第一)变量中，如本文所述。当可移动组件开始减速到停止(例如，在上限处)时，该累积平均变量可以由控制器存储。减速停止后，控制器可能会开始向另一个方向移动(例如，向下到下限处的地板)。控制器可以使用两个其他变量(例如，第三和第四变量)来处理该方向上的累积平均载荷测量值。

当可移动组件到达第二方向的行程终点时，控制器可以比较两个累积平均载荷测量值变量。如果变量在彼此的某个特定应用阈值内，则控制器可以确定系统是平衡的并且控制器可以(例如，给用户)提供正反馈。在竖直平移的机器人家具和建筑部件的一个实施例中，控制器可以使家具接口中所包含的扬声器响起三个升序的铃声。如果变量不在彼此的某个特定应用阈值内，则控制器可以确定系统不平衡并且可以提供负反馈。在竖直平移的机器人家具和建筑部件的一个实施例中，控制器可以使扬声器发出三个恒定的铃声。在一些情况下，控制器可以使家具提供视觉反馈(例如，通过包含在家具中和/或以其他方式连结至家具的照明或显示装置)。在竖直平移的机器人家具和建筑部件的一个实施例中，家具可以包括带有向上箭头的第一可按压图标和带有向下箭头的第二可按压图标。图标可以包括可调节的背光并且可以用于(例如，通过按住操作)命令可移动组件(例如，床)上下移动。对于重量校准，图标能够(例如，向用户)指示应该做什么来调整配重(如果配重不平衡)。如果与向下移动相比，向上移动时致动器(例如电机)上的载荷更大，这表明配重需要更多的重量(或载荷上的重量更小)，并且控制器能够使向上箭头闪烁。如果与向上移动相比向下移动具有更多的电机上的载荷，则控制器可以确定配重中需要更少的重量(或载荷上的重量更大)。控制器可以基于确定配重中需要更少的重量来闪烁向下箭头。来自应用特定界面的任意直观或记录的反馈都可用于指示系统不平衡以及是否增加或减少配重(或载荷)的重量。基于载荷传感的分辨率和配重上的重量增量以及界面功能，额外的反馈可以指示向配重添加或移除多少重量(而不是指示调整单个重量单位)。

基于相应地调整配重(或载荷)上的重量，重量平衡校准处理能够通过给控制器的命令而重复。一旦控制器指示系统平衡，用户就能够停止重量平衡处理。

操作装置

图11示出了通用计算设备1150的示例，它可以与本公开中描述的技术一起使用。计算设备1150包括处理器1152、存储器1164、诸如显示器的输入/输出装置1154、通信接口1166和收发器1168，以及其他组件。设备1150还可以配备有存储设备，例如微型驱动器或其他设备，以提供额外的存储。各组件1150、1152、1164、1154、1166和1168使用各种总线互连，并且几个组件可以安装于公共主板上或以其他合适的方式安装。

处理器1152能够执行计算设备1150内的指令，包括存储在存储器1164中的指令。处理器可以实现为芯片的芯片组，其包括分开的多个模拟和数字处理器。处理器可以提供例如设备1150的其他组件的协调，诸如用户界面的控制、设备1150运行的应用程序和通过设备1150的无线通信。

处理器1152可以通过连接到显示器1154的控制接口1158和显示接口1156而与用户通信。显示器1154可以是例如TFT LCD(薄膜晶体管液晶显示器)或OLED(有机发光二极管)显示器，或其他适当的显示技术。显示接口1156可以包括用于驱动显示器1154以向用户呈现图形和其他信息的适当电路。控制接口1158可以从用户接收命令并将它们转换以提交给处理器1152。此外，可以提供与处理器1152通信的外部接口1162，以便使设备1150能够与其他设备进行近场通信。外部接口1162可以例如在一些实施例中提供有线通信，或者在其他实施例中提供无线通信，并且也可以使用多个接口。

存储器1164将信息存储在计算设备1150内。存储器1164能够实现为计算机可读介质、易失性存储单元、或非易失性存储单元中的一个或多个。还可以提供扩展存储器1174并通过扩展接口1172连接到设备1150，扩展接口1172可以包括例如SIMM(单列直插存储模块)卡接口。这样的扩展存储器1174可以为设备1150提供额外的存储空间，或者也可以为设备1150存储应用程序或其他信息。具体地，扩展存储器1174可以包括执行或补充上述处理的指令，并且还可以包括安全信息。因此，例如，扩展存储器1174可以作为设备1150的安全模块而提供，并且可以用允许设备1150的安全使用的指令来编程。此外，可以通过SIMM卡提供安全应用以及附加信息，诸如以不可破解的方式在SIMM卡上放置识别信息。

存储器可以包括例如闪存和/或NVRAM存储器，如下所述。在一个实施例中，计算机程序产品有形地包含在信息载体中。计算机程序产品包含指令，这些指令在执行时执行诸如上述方法的一个以上方法。信息载体是计算机或机器可读介质，诸如存储器1164、扩展存储器1174、处理器1152上的存储器，或者可以例如通过收发器1168或外部接口1162接收的传播信号。

设备1150可以通过通信接口1166进行无线通信，必要时通信接口1166可以包括数字信号处理电路。通信接口1166在某些情况下可以是蜂窝调制解调器。通信接口1166可以提供各种模式或协议下的通信，诸如GSM语音呼叫、SMS、EMS或MMS消息、CDMA、TDMA、PDC、WCDMA、CDMA2000或GPRS等。这样的通信可以例如通过射频收发器1168发生。此外，可以发生短程通信，诸如使用蓝牙、WiFi或其他这样的收发器(未示出)。此外，GPS(全球定位系统)接收器模块1170可以向设备1150提供额外的导航和位置相关的无线数据，这些数据可以由在设备1150上运行的应用程序适当地使用。

设备1150还可以使用音频编解码器1160进行可听通信，音频编解码器1160可以从用户接收语音信息并将其转换为可用的数字信息。音频编解码器1160可以类似地诸如通过扬声器在例如设备1150的手机中为用户生成可听声音。这样的声音可以包括来自语音电话呼叫的声音，可以包括录制的声音(例如，语音消息、音乐文件等)并且还可以包括由在设备1150上运行的应用产生的声音。

计算设备1150可以以多种不同的形式实现，如图11所示。例如，它可以实现为移动电话1180。它也可以实现为智能手机1182、智能手表、个人数字助理或其他类似的移动设备的一部分。

操作环境

本说明书中描述的发明主题和操作的实现能够在数字电子电路或计算机软件、固件或硬件中实现，包括本说明书中公开的结构及其结构等同物，或一个以上它们的组合。本说明书中描述的发明主题的实施能够实现为编码在计算机存储介质上以供数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作的一个以上计算机程序，即，一个以上计算机程序指令模块。可替换地或另外地，程序指令能够被编码在人工生成的传播信号上，例如，机器生成的电、光或电磁信号，其被生成以编码用于传输至合适的接收器装置以由数据处理装置执行的信息。计算机存储介质能够是或被包括在计算机可读存储设备、计算机可读存储基层、随机或串行存取存储器数组或装置、或它们中的一个以上的组合中。此外，虽然计算机存储介质不是传播信号，但计算机存储介质能够是编码在人工生成的传播信号中的计算机程序指令的来源或者目标。计算机存储介质也能够是或包含在一个以上单独的物理组件或介质(例如，多个CD、磁盘或其他储存装置)中。

本说明书中描述的操作能够实现为数据处理装置对存储在一个以上计算机可读存储设备上的数据或从其他来源接收的数据执行的操作。

术语“数据处理装置”包括用于处理数据的所有种类的装置、设备和机器，例如包括可编程处理器、计算机、片上系统或前述多个或者其组合。装置能够包括专用逻辑电路，例如FPGA(现场可编程门数组)或ASIC(专用集成电路)。除了硬件之外，装置还能够包括为所讨论的计算机程序创建执行环境的代码，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统、跨平台运行时环境、虚拟机或它们中的一个以上的组合的代码。装置和执行环境能够实现各种不同的计算模型基础设施，诸如网络服务、分布式计算和网格计算基础设施。

计算机程序(也称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)能够用任意形式的编程语言编写，包括编译或解释语言、声明性或过程性语言，并且能够以任意形式部署，包括作为独立程序或作为模块、组件、子例程、对象或其他适合在计算环境中使用的单元。计算机程序可以但不一定对应于文件系统中的文件。程序能够存储在包含其他程序或数据的文件的一部分(例如，存储在标记语言源中的一个以上脚本)、专用于相关程序的单个文件、或多个坐标文件(例如，存储一个以上模块、子程序或部分代码的文件)中。能够部署计算机程序以在一台计算机或位于一个站点或分布在多个站点并通过通信网络互连的多台计算机上执行。

本说明书中描述的过程和逻辑流程能够通过执行一个以上计算机程序以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行操作的一个以上可编程处理器来执行。过程和逻辑流程也能够由专用逻辑电路执行，并且装置也能够实现为专用逻辑电路，例如FPGA(现场可编程门数组)或ASIC(专用集成电路)。

适用于执行计算机程序的处理器包括，例如，通用和专用微处理器两者，以及任意类型的数字计算机的任意一个以上处理器。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本组件是根据指令执行操作的处理器和存储指令和数据的一个以上存储设备。通常，计算机还将包括或可操作地连接至一个以上用于存储数据的大容量存储设备，以从其接收数据或向其传输数据或两者兼而有之，大容量存储设备例如磁盘、磁光盘或光盘。然而，计算机不是必须具有这样的设备。此外，计算机能够嵌入到其他设备中，例如移动电话、个人数字助理(PDA)、移动音频或视频播放器、游戏机、全球定位系统(GPS)接收器、或便携式存储设备(例如，通用串行总线(USB)闪存驱动器)，仅举几例。适用于存储计算机程序指令和数据的设备包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储设备，例如包括半导体存储设备，例如，EPROM、EEPROM和闪存设备；磁盘，例如内部硬盘或可移动磁盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM磁盘。处理器和存储器能够由专用逻辑电路补充或并入专用逻辑电路中。

为了提供与用户的交互，本说明书中描述的发明主题的实现能够在具有显示设备以及键盘和定点设备的计算机上实现，显示设备例如CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示器)监视器，用于向用户显示信息，键盘和定点设备例如鼠标或轨迹球，用户能够通过它们向计算机提供输入。也能够使用其他类型的设备来提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈能够是任意形式的感官反馈，例如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；并且能够以任意形式接收来自用户的输入，包括声音、语音或触觉输入。此外，计算机能够通过向用户使用的设备发送资源和从其接收资源来与用户交互；例如，通过响应于从网络浏览器收到的请求将网页发送到用户客户端设备上的网页浏览器。

本说明书中描述的发明主题的实现能够在如下计算系统中实现：包括后端组件的计算系统，例如作为数据服务器；或者包括中间件组件的计算系统，例如应用服务器；或者包括前端组件的计算系统，例如，具有图形用户界面的客户端计算机或用户能够通过其与本说明书中描述的发明主题的实现交互的网页浏览器；或一个以上这样的后端、中间件前端部件的任意组合。系统的组件能够通过数字数据通信的任意形式或媒介例如通信网络而互连。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)和广域网(“WAN”)、互联网络(例如，因特网)、以及对等网络(例如，自组网对等网络)。

计算系统能够包括客户端和服务器。客户端和服务器通常彼此远离并且通常通过通信网络进行交互。客户端和服务器的关系是借助计算机程序在各自的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系而产生的。在一些实施方式中，服务器向客户端设备传输数据(例如，HTML页面)(例如，为了向与客户端设备交互的用户显示数据和从其接收用户输入)。在客户端设备处生成的数据(例如，用户交互的结果)能够在服务器处从客户端设备接收。

一台以上计算机的系统能够被配置为借助在系统上安装在操作中导致系统执行特定动作的软件、固件、硬件或它们的组合而执行特定的操作或动作。一个以上计算机程序能够被配置为借助包括在被数据处理装置执行时使装置进行特定操作的指令来执行特定的操作或动作。

虽然本说明书包含许多具体实施细节，但这些不应被解释为对任意发明或可能要求保护的范围的限制，而是对特定发明的特定实施例特有的特征的描述。本说明书中在分别实施的情况下描述的某些特征也能够在单个实施中组合实施。相反，在单个实施的情况下描述的各种特征也能够分别在多个实施中或以任意合适的子组合来实施。此外，尽管特征可能在上文被描述为在某些组合中起作用，并且甚至最初也如此声明，但在某些情况下，能够从组合中删除要求保护的组合中的一个以上特征，并且要求保护的组合能够指向子组合或子组合的变体。

类似地，虽然在附图中以特定顺序描述了操作，但这不应理解为要求以示出的特定顺序或连续顺序来执行此类操作，或者执行所有图示的操作，以实现期望的结果。在某些情况下，多任务处理和并行处理可能是有利的。此外，上述实施方式中各个系统组件的分离不应理解为所有实施方式都要求这种分离，并且应当理解的是，所描述的程序组件和系统通常能够集成在一个软件产品中或打包到多个软件产品中。

由此，已经描述了发明主题的特定实施例。其他实施方式落入所附权利要求的范围内。在某些情况下，权利要求中记载的动作能够以不同的顺序执行，但仍能达到理想的结果。此外，附图中描绘的过程不一定需要按照示出的特定顺序或连续顺序来实现期望的结果。在某些实施例中，多任务处理和并行处理可能是有利的。

本文中给出的每个数值被认为代表相应参数范围内的最小值或最大值。由此，当并入权利要求中时，根据本文的教导，数值为权利要求范围提供明确支持，其可以高于或低于所述数值。本文(包括图中所示的图表)所提供的每个数值范围内的最小值和最大值之间的每个值均在本文中得到考虑和明确支持，但取决于每个特定范围中表示的有效数字的数量。在权利要求中没有明确包含的情况下，本文给出的每个数值在任意方面都不应被认为是限制性的。

除非在本申请的其他地方明确描述，如本文所用，当术语“大致”或“约”在数量值之前时，本公开还包括特定数量值本身，以及在各种情况下，除非另有说明或推断，否则与标称值有±1％、±2％、±5％和/或±10％的偏差。

已经在本文中描述了说明性实施例，本领域的普通技术人员将理解除了上面具体描述的那些之外的本发明的各种其他特征和优点。因此应当理解，前述仅是对本发明原理的说明，并且除了本文中所列举的各种元件和部件的所有组合和排列，本领域的技术人员还能够在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和添加。因此，所附权利要求不应受已示出和描述的特定特征的限制，而也应解释为涵盖其任意明显的修改和等同物。

Claims (27)

1.一种可移动建筑部件的操作方法，该方法包括：

使用电机执行所述可移动建筑部件的沿着致动长度的一部分的第一部分移动；

利用期望的移动配置信息进行所述可移动建筑部件的第二部分移动，并且基于该第二部分移动测量操作参数；

将所测量的操作参数与所述操作参数的配置信息相比较；

如果所述所测量的操作参数与所述操作参数的配置信息之间的第一差超过差阈值，则使第一计数器递增；以及

如果所述第一计数器超过计数器阈值，则调整所述可移动建筑部件的所述第二部分移动。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述操作参数的配置信息包括平均操作参数或者中值操作参数。

3.如权利要求2所述的方法，其中，将所述所测量的操作参数与所述操作参数的配置信息相比较还包括：

将所述所测量的操作参数与所述平均操作参数相比较。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述平均操作参数基于下列中的至少一者而确定：

所述操作参数的一个以上的预定值；和

一个以上的先前测量的操作参数。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述一个以上的先前测量的操作参数包括所述操作参数的一个以上的测量的子集，其中，所述一个以上的测量中的每一个测量对应于所述可移动建筑部件的限定数量的最近期位置之中的一近期位置。

6.如权利要求4所述的方法，进一步包括：

将所述所测量的操作参数与所述一个以上的先前测量的操作参数相加；以及

更新所述平均操作参数。

7.如权利要求6所述的方法，进一步包括：

在更新所述平均操作参数之前，从所述一个以上的先前测量的操作参数去除最旧的测量。

8.如权利要求1所述的方法，其中，所述期望的移动配置信息包括速度配置信息和加速度配置信息中的至少一者。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述速度配置信息包括近似恒定的速度，并且所述加速度配置信息包括近似零的加速度。

10.如权利要求1所述的方法，其中，所述期望的移动配置信息以期望的电机参数配置信息为基础。

11.如权利要求10所述的方法，其中，所述期望的电机参数配置信息包括载荷配置信息、速度配置信息、电压配置信息、电流配置信息和脉冲宽度调制配置信息中的至少一者。

12.如权利要求1所述的方法，其中，所述操作参数包括所述电机上的载荷、所述电机的速度、输送至所述电机的电压、输送至所述电机的电流和输送至所述电机的脉冲宽度调制中的至少一者。

13.如权利要求12所述的方法，其中，所述操作参数包括所述电机上的载荷，并且其中，所述电机上的载荷被测量作为对准角度值。

14.如权利要求1所述的方法，其中，调整所述可移动建筑部件的所述第二部分移动包括：停止所述第二部分移动、降低所述第二部分移动的速度和使所述第二部分移动的方向反转中的至少一者。

15.如权利要求1所述的方法，其中，所述可移动建筑部件包括家具物品。

16.如权利要求15所述的方法，其中，至少部分地由于定位于所述家具物品的沿着所述致动长度的路径上的一个以上的对象，所述操作参数沿着所述致动长度变化。

17.如权利要求1所述的方法，其中，所述电机包括直流电机和步进电机中的至少一者。

18.如权利要求1所述的方法，其中，所述致动长度包括从地板表面、墙壁表面和天花板表面所构成的组中选取的房间表面。

19.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

如果所述所测量的操作参数与所述操作参数的配置信息之间的差不超过所述差阈值，则使所述第一计数器复位。

20.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

执行所述可移动建筑部件沿着所述致动长度的至少一部分的附加移动；以及

基于在所述附加移动期间测量的操作参数，更新所述操作参数的配置信息。

21.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

如果所述所测量的操作参数与配置的操作参数之间的第二差超过第二差阈值，则使第二计数器递增；以及

如果所述第二计数器超过第二计数器阈值，则调整所述可移动建筑部件的所述第二部分移动。

22.如权利要求21所述的方法，进一步包括：

如果所述所测量的操作参数与所述配置的操作参数之间的所述第二差不超过第二差阈值，则使所述第二计数器复位。

23.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

执行所述可移动建筑部件沿着所述致动长度的至少一部分的在第一方向上的附加移动；

基于所述可移动建筑部件的在第一方向上的所述附加移动，确定所述操作参数的一个以上的第一测量；

基于所述操作参数的所述一个以上的第一测量，确定用于所述操作参数的第一平均值；

执行所述可移动建筑部件沿着所述致动长度的至少一部分的在第二方向上的第二附加移动；

基于所述可移动建筑部件的在第二方向上的所述第二附加移动，确定所述操作参数的一个以上的第二测量；

基于所述操作参数的所述一个以上的第二测量确定用于所述操作参数的第二平均值；

比较所述第一平均值与所述第二平均值；以及

如果所述第一平均值与所述第二平均值之间的差超过第三差阈值，则提供如下指示：修改连结至所述可移动建筑部件的配重。

24.如权利要求23所述的方法，进一步包括：

如果所述第一平均值与所述第二平均值之间的差超过所述第三差阈值并且所述第一平均值大于所述第二平均值，则提供如下指示：增加向连结至所述可移动建筑部件的配重施加的重量。

25.如权利要求23所述的方法，进一步包括：

如果所述第一平均值与所述第二平均值之间的差超过所述第三差阈值并且所述第一平均值小于所述第二平均值，则提供如下指示：减轻向连结至所述可移动建筑部件的配重施加的重量。

26.如权利要求23所述的方法，进一步包括：

如果所述第一平均值与所述第二平均值之间的差不超过所述第三差阈值，则提供如下指示：所述可移动建筑部件是平衡的。

27.一种可移动建筑部件的操作系统，该系统包括：

电机，该电机适于使所述可移动建筑部件沿着致动长度移动；

控制器和数据处理装置中的至少一者，该控制器和该数据处理装置中的所述至少一者被编程以执行包括如下的操作：

使用所述电机执行所述可移动建筑部件的沿着所述致动长度的一部分的第一部分移动；

利用期望的移动配置信息执行所述可移动建筑部件的第二部分移动，并且基于该第二部分移动测量操作参数；

将所测量的操作参数与所述操作参数的配置信息相比较；

如果所述所测量的操作参数与所述操作参数的配置信息之间的第一差超过差阈值，则使第一计数器递增；以及

如果所述第一计数器超过计数器阈值，则调整所述可移动建筑部件的所述第二部分移动；以及

存储单元，该存储单元用于储存所述操作参数的配置信息。