一种机器人故障诊断系统、方法、设备及存储介质

专利2026-04-04  7


本发明属于故障诊断领域,具体涉及一种机器人故障诊断系统。


背景技术:

1、足式移动机器人在移动过程中能够自由地选择支撑点,能够随时随地地进行姿态调整以保持机身稳定,已经在山地、丛林等复杂场景的实际应用中展现出了轮系机器人所无法比拟的机动性与灵活性。六足机器人以蜘蛛、竹节虫、螃蟹、龙虾等昆虫为仿生对象,兼顾了足式移动的灵活性和多足支撑带来的稳定性,在能量利用效率、承载能力、稳定性和实用性间取得了完美的平衡,成为了复杂环境下人员和物资运输的最优构型,因此成为近年来机器人领域的研究热点。

2、为了保障机器人运动的准确性和可靠性,对机器人的健康状态提出了实时监测和故障诊断的要求。一些专家依靠经验来人工提取信号特征并选择合适的分类器的进行故障诊断,但该方法存在模型优化过程耗时且泛化能力差的不足,难以满足实际的故障诊断需求。近年来基于数据驱动的智能故障诊断方法可弥补上述方法的某些不足,如肖红团队提出的多标签一维卷积神经网络的故障诊断算法,就无需专家经验来进行信号特征提取,已被成功应用于多轴工业机器人快速、高精度的复合故障诊断。基于数据驱动的智能故障诊断算法也被袁宪锋团队应用于服务机器人航迹推算子系统的故障诊断中,以期在缺乏数学模型的情况下实现相应的故障诊断。

3、然而,由于六足机器人部件多、系统复杂,故障模式、故障征兆以及故障原因三者之间不是简单的映射关系,特别是六足机器人在野外复杂场景作业时,不同于工业机器人底座固定、活动范围有限,六足机器人足端行走,人、机分离,活动范围广,活动场景复杂,既有室内也有室外,既有平地,也有山林、沟壑、沙石泥地,因此,上述数据驱动的故障诊断方法虽然有不依赖于专家经验的优势,但是对于六足机器人的故障诊断存在一定的误判,可靠性较低。


技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的不足,本发明提供了一种机器人故障诊断系统,包括:

2、数据采集分控板,用于采集机器人运动状态数据;

3、机载工控机,用于接收机器人运动状态数据,并根据机器人运动状态数据对机器人进行故障诊断,将故障诊断结果反馈至数据采集分控板;

4、操作员端上位机,用于接收机器人运动状态数据及故障诊断结果,并用于分析机器人运动状态数据,根据分析结果判定接收到的故障诊断结果是否准确,若是,则将判定结果反馈至数据采集分控板,所述数据采集分控板将接收到的判定结果传输至机载工控机。

5、优选的,所述数据采集分控板通过传感器采集机器人运动状态数据,所述传感器包括足端力传感器、油压传感器、直线缸力传感器、直线缸位移传感器和角度编码器,所述足端力传感器、油压传感器、直线缸力传感器、直线缸位移传感器通过模拟输入接口与所述数据采集分控板信号连接,所述角度编码器通过can接口与所述数据采集分控板信号连接;每种所述传感器的数量均为多个。

6、优选的,还包括主控板,所述数据采集分控板通过can线将机器人运动状态数据发送至主控板,主控板通过串口线将接收到的机器人运动状态数据发送至机载工控机;机载工控机将故障诊断结果反向发送至主控板,再由主控板发送至数据采集分控板,数据采集分控板将接收到的故障诊断结果发送给操作员端上位机,操作员端上位机用于分析机器人运动状态数据,根据分析结果判定接收到的故障诊断结果是否准确,若是,则将判定结果反馈至数据采集分控板。

7、优选的,所述数据采集分控板还用于对机器人各关节的运动进行控制,所述数据采集分控板通过模拟输出接口与机器人的关节伺服单元信号连接。

8、优选的,所述机载工控机上搭载有故障诊断模块,所述故障诊断模块用于根据机器人运动状态数据对机器人进行故障诊断。

9、优选的,所述操作员端上位机上还搭载有故障复核模块,所述故障复核模块用于分析机器人运动状态数据,并根据分析结果判定接收到的故障诊断结果是否准确,若是,则将判定结果反馈至数据采集分控板。

10、本发明还提供有一种机器人故障诊断方法,包括如下步骤:

11、采集机器人运动状态数据;

12、接收机器人运动状态数据,并根据机器人运动状态数据对机器人进行故障诊断;

13、分析机器人运动状态数据,根据分析结果判定接收到的故障诊断结果是否准确,若是,则对机器人步态进行调整。

14、本发明还提供有一种计算机设备,包括存储器和处理器;所述存储器存储有计算机程序,所述处理器用于运行所述存储器内的计算机程序,以执行机器人故障诊断方法。

15、本发明还提供有一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程,所述计算机程序适于处理器进行加载,以执行机器人故障诊断方法。

16、本发明提供的机器人故障诊断系统、方法、设备及存储介质具有以下有益效果:

17、本发明除机载工控机自身在本地端能够进行智能故障诊断外,操作人员在远程端也能够实时监测机器人健康状态,当机载工控机判别为故障时,操作员端上位机能够分析机器人运动状态数据,根据分析结果判定接收到的故障诊断结果是否准确,并将判定结果反馈至机载工控机,由机载工控机对机器人的运动进行相应的处理;本发明通过同时在机载工控机和操作员端上位机进行进行故障判断,能够将机器人本地智能故障诊断与操作员端的故障判定结合起来,避免了故障诊断的误判情况,实现机器人故障的可靠性诊断和操作。



技术特征:

1.一种机器人故障诊断系统,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的机器人故障诊断系统,其特征在于,所述数据采集分控板通过传感器采集机器人运动状态数据,所述传感器包括足端力传感器、油压传感器、直线缸力传感器、直线缸位移传感器和角度编码器,所述足端力传感器、油压传感器、直线缸力传感器、直线缸位移传感器通过模拟输入接口与所述数据采集分控板信号连接,所述角度编码器通过can接口与所述数据采集分控板信号连接;每种所述传感器的数量均为多个。

3.根据权利要求1所述的机器人故障诊断系统,其特征在于,还包括主控板,所述数据采集分控板通过can线将机器人运动状态数据发送至主控板,主控板通过串口线将接收到的机器人运动状态数据发送至机载工控机;机载工控机将故障诊断结果反向发送至主控板,再由主控板发送至数据采集分控板,数据采集分控板将接收到的故障诊断结果发送给操作员端上位机,操作员端上位机用于分析机器人运动状态数据,根据分析结果判定接收到的故障诊断结果是否准确,若是,则将判定结果反馈至数据采集分控板。

4.根据权利要求1所述的机器人故障诊断系统,其特征在于,所述数据采集分控板还用于对机器人各关节的运动进行控制,所述数据采集分控板通过模拟输出接口与机器人的关节伺服单元信号连接。

5.根据权利要求1所述的机器人故障诊断系统,其特征在于,所述机载工控机上搭载有故障诊断模块,所述故障诊断模块用于根据机器人运动状态数据对机器人进行故障诊断。

6.根据权利要求1所述的机器人故障诊断系统,其特征在于,所述操作员端上位机上还搭载有故障复核模块,所述故障复核模块用于分析机器人运动状态数据,并根据分析结果判定接收到的故障诊断结果是否准确,若是,则将判定结果反馈至数据采集分控板。

7.一种机器人故障诊断方法,其特征在于,包括如下步骤:

8.一种计算机设备,其特征在于,包括存储器和处理器;所述存储器存储有计算机程序,所述处理器用于运行所述存储器内的计算机程序,以执行权利要求7所述的方法。

9.一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存储有计算机程,所述计算机程序适于处理器进行加载,以执行权利要求7所述的方法。


技术总结
本发明提供了一种机器人故障诊断系统、方法、设备及存储介质,属于故障诊断领域,系统包括数据采集分控板、机载工控机和操作员端上位机。数据采集分控板用于采集机器人运动状态数据。机载工控机用于接收机器人运动状态数据,并根据机器人运动状态数据对机器人进行故障诊断,将故障诊断结果反馈至数据采集分控板。操作员端上位机用于接收机器人运动状态数据及故障诊断结果,并用于分析机器人运动状态数据,根据分析结果判定接收到的故障诊断结果是否准确,若是,则将故障复核结果反馈至数据采集分控板,数据采集分控板将接收到的故障复核结果传输至机载工控机,从而能够将机器人本地智能故障诊断断与操作员根据经验人工复核结合起来,实现机器人故障的可靠性诊断和操作。

技术研发人员:杨兰英,张仁强,万江涛,兰维桐,黄名星
受保护的技术使用者:成都理工大学
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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