机器人安全控制方法、装置、机器人及其系统和存储介质与流程

本发明涉及机器人控制技术领域，特别涉及一种机器人安全控制方法、装置、机器人及其系统和存储介质。

背景技术：

智能机器人在人类的生活和工业生产中能够发挥强大的作用，使得人们可以更好更快地完成既定的工作。随着5g实验网和正式商用网大面积应用的不断推进，使得采用云端管理多机器人的方案成为可能。在云端利用基于云计算和大数据的深度学习平台对机器人数据进行分析处理，并可将人工智能(artificialintelligence，ai)与人类辅助(hi)相结合，从而可以为机器人提供高效、无差错的云端智能。基于云端的机器人管理系统可以实现移动机器人在无人值守情况下的自主巡逻、人机交互等功能。

发明人发现相关技术至少存在以下问题：由于机器人和云端后台之间需要稳定的通讯链路，一旦通讯链路发生故障，可能会造成致命性的损害，因此亟需针对机器人系统的通讯链路的状况提出有效的安全控制机制。

技术实现要素：

本发明实施方式的目的在于提供一种机器人安全控制方法、装置、机器人及其系统和存储介质，可在机器人与云端后台之间的通讯链路的任意环节发生故障时，确保机器人的安全性。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种机器人安全控制方法，应用于与后台通信连接的机器人，所述机器人包括：转发模块以及若干个外接控制设备ecu，所述ecu通过所述转发模块与所述后台通信连接；所述方法包括：

所述转发模块以及所述ecu均检测自身与其对端之间的通讯链路是否出现异常，若所述转发模块以及所述ecu中的任意一者与其对端之间的通讯链路出现异常，则禁用出现异常的通讯链路相关的ecu。

本发明的实施方式还提供了一种机器人安全控制装置，应用于与后台通信连接的机器人，所述机器人包括：转发模块以及若干个外接控制设备ecu，所述ecu通过所述转发模块与所述后台通信连接；所述装置包括：

判断模块，用于在所述转发模块以及所述ecu中的任意一者与其对端之间的通讯链路出现异常时触发禁用模块；

禁用模块，用于禁用出现异常的通讯链路相关的ecu。

本发明的实施方式还提供了一种机器人，包括：存储器和处理器，存储器存储计算机程序，处理器运行所述计算机程序以实现如前所述的机器人安全控制方法。

本发明的实施方式还提供了一种机器人系统，包括：后台以及若干个如前所述的机器人；

所述后台与各所述机器人通信连接；

所述后台用于在接收到所述机器人上报的通讯链路异常时发出报警信息；其中，所述通讯链路异常包括：所述机器人与所述后台之间的通讯链路异常以及所述机器人内部的控制单元之间的通讯链路异常。

本发明的实施方式还提供了一种存储介质，用于存储计算机可读程序，所述计算机可读程序用于供计算机执行如前所述的机器人安全控制方法。

本发明实施方式相对于现有技术而言，机器人的ecu以及转发模块均检测自身与其对端之间的通讯链路是否出现异常，并在任意一者的通讯链路出现异常时禁用出现异常的通讯链路相关的ecu，从而可在机器人与后台之间的通讯链路的任意环节出现异常时避免机器人误动作造成损害，进而确保机器人的安全性。

作为一个实施例，所述转发模块包括：机器人操控单元rcu以及机器人控制单元ccu；其中，所述rcu与所述后台无线通信连接，所述ccu与所述rcu通信连接，且各所述ecu均与所述ccu通信连接；

禁用出现异常的通讯链路相关的ecu，具体包括：

若所述rcu与所述后台之间的通讯链路出现异常且所述rcu与所述ccu之间的通讯链路未出现异常，则所述rcu向各所述ecu下发锁定指令，且各所述ecu执行所述锁定指令并进入自锁状态。

作为一个实施例，禁用出现异常的通讯链路相关的ecu，还包括：

若所述rcu与所述ccu之间的通讯链路出现异常，则所述ccu向各所述ecu下发锁定指令，且各所述ecu执行所述锁定指令并进入自锁状态。

作为一个实施例，在禁用出现异常的通讯链路相关的ecu之后，还包括：

所述rcu以及所述ccu在各自与所述后台之间的通讯链路出现异常时记录通信链路异常日志，并在所述rcu以及所述ccu与所述后台之间的通讯链路恢复时将所述通讯链路异常日志上报至所述后台。从而可为机器人的运维提供数据，便于提高机器人的运维效率。

作为一个实施例，禁用出现异常的通讯链路相关的ecu，还包括：若所述ecu确定出本ecu与所述ccu之间的通讯链路出现异常，则所述本ecu执行自锁指令。从而在ecu与ccu的通讯链路故障时可由ecu自动执行控制策略，确保本ecu误动作造成损害。

作为一个实施例，在禁用出现异常的通讯链路相关的ecu之后，还包括：

若所述ecu与所述后台之间的通讯链路恢复，则所述ecu通过所述转发模块接收并执行所述后台下发的ecu解禁指令。从而可方便、快速地使机器人恢复至工作状态。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式机器人安全控制方法的流程图；

图2是根据本发明实施方式机器人系统的结构示意图；

图3是根据本发明第二实施方式机器人安全控制方法的流程图；

图4是根据本发明第三实施方式机器人安全控制装置的结构示意图；

图5是根据本发明第四实施方式机器人的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种机器人安全控制方法，应用于与后台通信连接的机器人，该机器人包括但不限于安保巡逻机器人、迎宾机器人等。该机器人包括：转发模块以及若干个外接控制设备ecu，ecu通过转发模块与后台通信连接。该方法包括：转发模块以及ecu均检测自身与其对端之间的通讯链路是否出现异常，若转发模块以及ecu中的任意一者与其对端之间的通讯链路出现异常，则禁用出现异常的通讯链路相关的ecu。本发明实施方式相对于现有技术而言，机器人的ecu以及转发模块均检测自身与其对端之间的通讯链路是否出现异常，并在任意一者的通讯链路出现异常时禁用出现异常的通讯链路相关的ecu，从而可在机器人与后台之间的通讯链路的任意环节出现异常时避免机器人误动作造成损害，进而确保机器人的安全性。

下面对本实施方式的机器人安全控制方法进行详细说明。如图1所示，该方法包括步骤101、步骤102。

步骤101：转发模块以及ecu均检测自身与其对端之间的通讯链路是否出现异常，若转发模块以及ecu中的任意一者与其对端之间的通讯链路出现异常则执行步骤102，若转发模块以及ecu中的任意一者与其对端之间的通讯链路均未出现异常，则返回步骤101。

具体而言，如图2所示，机器人系统包括：后台以及若干个机器人，为简洁起见，图中仅示出了一个机器人。作为举例而非限制，每个机器人均包括：机器人操控单元rcu(roboticcontrolunit，简称rcu)、机器人控制单元ccu(centercontrolunit，简称ccu)以及若干个外接控制设备ecu(extracontrolunit，简称ecu)。其中，rcu以及ccu构成各ecu的转发模块，然不限于此。其中，rcu与后台无线通信连接，ccu与rcu通信连接，且各ecu均与ccu通信连接。具体地，rcu可以通过4g、5g或者wifi(wireless-fidelity，无线保真)与后台之间无线通讯，然不限于此。ccu与rcu之间、以及各ecu与ccu之间均可以通过通讯接口进行通讯，比如通过usb(universalserialbus，通用串行总线)接口进行通讯，然不限于此。由于rcu与后台之间的无线通讯链路可能受到恶劣环境等的影响而中断，rcu与ccu之间以及ccu与各ecu之间的通讯链路也可能由于机器人移动时产生的震动等造成通讯接口松动而出现通讯异常，因此，本实施方式中，转发模块以及ecu等均检测自身与其对端之间的通信链路连接状态,同时后台也可以对其与机器人之间的通讯链路进行监测。具体地，机器人的ecu用于监测其与ccu的通讯链路连接状态，机器人的ccu用于监测其与rcu以及ecu的通讯链路连接状态，机器人的rcu用于监测其与ccu以及后台的通讯链路连接状态，而后台则可以监测其与rcu的通讯链路连接状态，并通过rcu上报的通讯链路状态信息监测ecu与ccu的通讯链路连接状态以及ccu与rcu的通讯链路连接状态，从而全面掌握各个通讯环节的通讯链路连接状态。步骤101中的通讯链路出现异常包括但不限于通讯链路中断或者通讯链路的通讯质量低于预设指标等。在实际应用中，通讯链路异常可以根据具体的通讯链路确定，比如，无线通讯链路可以根据信号强度确定，usb接口等可以根据信号通断确定。需要说明的是，在rcu与后台的通讯链路未出现异常时，即rcu与后台的通讯链路正常或者通讯状态良好时，rcu还通过无线通讯链路将机器人自身的传感数据，日志等上报至后台。举例而言，传感数据包括但不限于：机器人位置信息、机器人速度、机器人采集的语音信息以及图像信息等，比如，巡逻机器人一般配置摄像头采集巡逻过程周围的环境信息，并以视频形式将采集的巡逻信息发送至后台。当视觉ecu监测到摄像头的故障信息时，可将摄像头的故障信息上报到ccu，再通过rcu发送至后台，后台可通知人工及时进行处理。

步骤102：禁用出现异常的通讯链路相关的ecu。

具体而言，若rcu与后台之间的通讯链路出现异常且rcu与ccu之间的通讯链路未出现异常，则rcu向各ecu下发锁定指令，且各ecu执行锁定指令并进入自锁状态。比如rcu可以下发暂停机器人巡逻的命令给ccu，从而可避免由于机器人无法接受后台监控而可能带来的安全隐患。当rcu与后台之间的通讯链路恢复之后，通过rcu可以下发命令使机器人恢复至工作状态。

若rcu与ccu之间的通讯链路出现异常，则无论rcu与后台之间的通讯链路是否出现异常，均由ccu向各ecu下发锁定指令，且各ecu执行锁定指令并进入自锁状态。比如，在rcu与后台且ccu与rcu之间的通讯链路均中断时，此时ccu无法通过rcu将机器人的相关数据发送至后台且无法接收后台的相关控制命令或者数据。此时，ccu通知所有ecu设备停止，并且锁定所有ecu，机器人只接受与其匹配的遥控器的控制，然不限于此。在实际应用中，ecu包括但不限于导航ecu、底盘ecu以及视觉ecu等。这样，机器人可以暂停执行各ecu对应的功能，从而避免机器人各部分发生误动作造成危险。

无论ccu与rcu之间以及rcu与后台之间的通讯链路是否出现异常，若ecu确定出本ecu与ccu之间的通讯链路出现异常，则本ecu执行自锁指令。举例而言，当底盘ecu监测到其与ccu之间的通讯链路中断时，底盘ecu可以立即控制底盘电机停止工作，使得机器人立即停止巡逻。在实际应用中，ecu和ccu之间可以采用心跳机制监测通讯链路是否中断。

在实际应用中，若ecu与ccu之间的通讯链路中断，但ccu与rcu、rcu与后台之间的通讯链路保持连接，ccu无法控制ecu，此时ccu可以上报警报信息到rcu，再由rcu转发至后台，从而通过后台发出报警及时进行人工处理。在ecu与ccu、ccu与rcu之间的通讯链路均中断时,ccu还可以记录通讯链路异常日志，以便在通讯链路恢复时上报至后台。

在禁用出现异常的通讯链路相关的ecu之后，还包括：rcu以及ccu在各自与后台之间的通讯链路出现异常时记录通信链路异常日志，并在rcu以及ccu与后台之间的通讯链路恢复时将通讯链路异常日志上报至后台。比如，若rcu与后台以及ccu之间的通讯链路均出现异常时，则rcu可以记录通讯链路异常日志，并在rcu与后台的通讯链路恢复时将日志上报至后台。

值得一提的是，本实施方式中，若rcu与后台之间保持通讯连接但是rcu与ccu之间断开连接时，rcu可以上报报警信息(即rcu与ccu之间已断开连接)至后台。后台可以通过语音报警、web页面报警提示、电话、短信以及微信等的各种报警提示方式提醒运维人员及时进行人工处理。

在实际应用中，若rcu、ccu或者ecu监测到通讯链路故障时，机器人还可以对故障进行提示，包括但不限于显示故障灯光，在机器人的屏幕上显示故障信息等。

本实施方式与现有技术相比，机器人通过对各个环节的通讯链路连接状态进行监测，并在监测到某个通讯链路出现异常时，禁用相关的ecu，从而可在通讯链路故障时及时控制机器人进入安全状态，进而可保障机器人的安全性。

本发明的第二实施方式涉及一种机器人安全控制方法，第二实施方式在第一或者第二实施方式的基础上做出改进，主要改进之处在于，在第二实施方式中，进一步提供通讯链路恢复时的处理措施，从而便于机器人快速恢复至工作状态。

如图3所示，本实施方式的机器人安全控制方法包括步骤301至步骤304。

其中，步骤301至步骤302分别与第一实施方式的步骤101至步骤102对应相同，此处不再赘述。

步骤303：确定ecu与后台之间的通讯链路是否恢复，若ecu与后台之间的通讯链路恢复，则执行步骤304，否则返回步骤303。

步骤304：ecu通过转发模块接收并执行后台下发的ecu解禁指令。

其中，ecu与后台之间的通讯链路可以指ecu与ccu、ccu与rcu、rcu与后台之间的任意一者或者多者的通讯链路。由于在任意一者或者多者的通讯链路出现异常时，机器人的ecu均停止或被锁定，以防止机器人继续执行可能带来危险的动作，因此，在通讯链路恢复时，即ecu与ccu、ccu与rcu、rcu与后台之间的任意通讯链路均正常时，后台可下发机器人解禁指令(即解锁被锁定的ecu的指令)，从而使得机器人可以恢复至正常工作状态。

本实施方式与现有技术相比，机器人通过对各个环节的通讯链路连接状态进行监测，并在监测到某个通讯链路出现异常时，禁用相关的ecu，从而可在通讯链路故障时及时控制机器人进入安全状态，进而可保障机器人的安全性。并且，在通讯链路恢复正常时，通过后台下发机器人解禁指令，从而便于机器人快速恢复至工作状态。

本发明的第三实施方式涉及一种机器人安全控制装置，应用于与后台通信连接的机器人，请继续参阅图2，机器人包括：转发模块以及若干个外接控制设备ecu，ecu通过转发模块与后台通信连接。请参阅图4，本实施方式的机器人安全控制装置400包括：

判断模块401，用于在转发模块以及ecu中的任意一者与其对端之间的通讯链路出现异常时触发禁用模块402；

禁用模块402，用于禁用出现异常的通讯链路相关的ecu。

本实施方式中，请继续参阅图2所示的机器人系统的结构示意图，该机器人系统包括：后台以及若干个机器人，为简洁起见，图中仅示出了一个机器人。作为举例而非限制，每个机器人均包括：机器人操控单元rcu(roboticcontrolunit，简称rcu)、机器人控制单元ccu(centercontrolunit，简称ccu)以及若干个外接控制设备ecu(extracontrolunit，简称ecu)。其中，rcu与后台无线通信连接，ccu与rcu通信连接，且各ecu均与ccu通信连接。具体地，rcu可以通过4g、5g或者wifi(wireless-fidelity，无线保真)与后台之间无线通讯，然不限于此。ccu与rcu之间、以及各ecu与ccu之间均可以通过通讯接口进行通讯，比如通过usb(universalserialbus，通用串行总线)接口进行通讯，然不限于此。由于rcu与后台之间的无线通讯链路可能受到恶劣环境等的影响而中断，rcu与ccu之间以及ccu与各ecu之间的通讯链路也可能由于机器人移动时产生的震动等造成通讯接口松动而出现通讯异常，因此，本实施方式中，机器人对其与后台之间的通讯链路以及内部的各控制单元之间的通讯链路均进行监测，同时后台也可以对其与机器人之间的通讯链路进行监测。具体地，机器人的ecu用于监测其与ccu的通讯链路连接状态，机器人的ccu用于监测其与rcu以及ecu的通讯链路连接状态，机器人的rcu用于监测其与ccu以及后台的通讯链路连接状态，而后台则可以监测其与rcu的通讯链路连接状态，并通过rcu上报的通讯链路状态信息监测ecu与ccu的通讯链路连接状态以及ccu与rcu的通讯链路连接状态，从而全面掌握各个通讯环节的通讯链路连接状态。需要说明的是，在rcu与后台的通讯链路未出现异常，即rcu与后台的通讯链路正常或者通讯状态良好时，rcu还通过无线通讯链路将机器人自身的传感数据，日志等上报至后台。传感数据包括但不限于：机器人位置信息、机器人速度、机器人采集的语音信息以及图像信息等，比如，巡逻机器人一般配置摄像头采集巡逻过程周围的环境信息，并以视频形式将采集的巡逻信息发送至后台。当视觉ecu监测到摄像头的故障信息时，可将摄像头的故障信息上报到ccu，再通过rcu发送至后台，后台可通知人工及时进行处理。

在一个例子中，禁用模块502可具体用于在rcu与后台之间的通讯链路出现异常且rcu与ccu之间的通讯链路未出现异常时，由rcu向各ecu下发锁定指令，且各ecu执行锁定指令并进入自锁状态。禁用模块502还可用于在rcu与ccu之间的通讯链路出现异常时，通过ccu向各ecu下发锁定指令，且各ecu执行锁定指令并进入自锁状态。禁用模块502还可用于在ecu确定出本ecu与ccu之间的通讯链路出现异常时由本ecu执行自锁指令。在实际应用中，只要ecu监测到其与ccu之间的通讯链路已中断，则该ecu即可自动停止并锁定，而与机器人的ccu、rcu以及后台之间的通讯链路状况无关。举例而言，当底盘ecu监测到其与ccu之间的通讯链路中断时，底盘ecu可以立即控制底盘电机停止工作，使得机器人立即停止巡逻。在实际应用中，ecu和ccu之间可以采用心跳机制监测通讯链路是否中断。

机器人安全控制装置500还可包括解禁模块(图未示)，用于在ecu与后台之间的通讯链路恢复时，ecu通过转发模块接收并执行后台下发的ecu解禁指令。其中，机器人与后台之间的通讯链路可以指ecu与ccu、ccu与rcu、rcu与后台之间的任意一者或者多者的通讯链路。由于在任意一者或者多者的通讯链路中断时，机器人的ecu均停止或被锁定，以防止机器人继续执行可能带来危险的动作，因此，在通讯链路恢复时，即ecu与ccu、ccu与rcu、rcu与后台之间的任意通讯链路均正常时，后台可下发机器人解禁指令(即解锁被锁定的ecu的指令)，从而使得机器人可以恢复至正常工作状态。

机器人安全控制装置500还可包括异常上报模块(图未示)，用于在rcu以及ccu在各自与后台之间的通讯链路出现异常时记录通信链路异常日志，并在rcu以及ccu与后台之间的通讯链路恢复时将通讯链路异常日志上报至后台。

值得一提的是，本实施方式中，若rcu与后台之间保持通讯连接但是rcu与ccu之间断开连接时，rcu可以上报报警信息(即rcu与ccu之间已断开连接)至后台。后台可以通过语音报警、web页面报警提示、电话、短信以及微信等的各种报警提示方式提醒运维人员及时进行人工处理。

在实际应用中，若rcu、ccu或者ecu监测到通讯链路故障时，机器人还可以对故障进行提示，包括但不限于显示故障灯光，在机器人的屏幕上显示故障信息等。

本实施方式与现有技术相比，机器人通过对各个环节的通讯链路连接状态进行监测，并在监测到某个通讯链路中断时，禁用相关的ecu,从而可在通讯链路故障时及时控制机器人进入安全状态，进而可保障机器人的安全性。并且，在通讯链路恢复正常时，通过后台下发机器人解禁指令，从而便于机器人快速恢复至工作状态。

本发明的第四实施方式涉及一种机器人。如图5所示，该机器人包括：存储器502和处理器501；

其中，所述存储器502存储有可被所述至少一个处理器501执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器501执行以实现如上所述的机器人安全控制方法。

该机器人包括一个或多个处理器501以及存储器502，图5中以一个处理器501为例。处理器501、存储器502可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。存储器502作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。处理器501通过运行存储在存储器502中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述机器人安全控制方法。

存储器502可以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、至少一个功能所需要的应用程序。此外，存储器502可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如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。在一些实施方式中，存储器502可选包括相对于处理器501远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至外接设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

一个或者多个模块存储在存储器502中，当被一个或者多个处理器501执行时，执行上述任意方法实施方式中的机器人安全控制方法。

上述设备可执行本发明实施方式所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果，未在本实施方式中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施方式所提供的方法。

本实施方式与现有技术相比，机器人通过对各个环节的通讯链路状态进行监测，并在监测到某个通讯链路中断时，禁用相关的ecu,从而可在通讯链路故障时及时控制机器人进入安全状态，进而可保障机器人的安全性。并且，在通讯链路恢复正常时，通过后台下发机器人解禁指令，从而便于机器人快速恢复至工作状态。

本发明的第五实施方式涉及一种机器人系统。请继续参阅图2，该机器人系统包括后台以及若干个如第四实施方式所述的机器人；后台与各机器人通信连接；后台用于在接收到机器人上报的通讯链路异常时发出报警信息；其中，通讯链路异常包括：机器人与后台之间的通讯链路异常以及机器人内部的控制单元之间的通讯链路异常。

本实施方式与现有技术相比，机器人通过对各个环节的通讯链路状态进行监测，并在监测到某个通讯链路中断时，禁用相关的ecu，从而可在通讯链路故障时及时控制机器人进入安全状态，进而可保障机器人的安全性。并且，在通讯链路恢复正常时，通过后台下发机器人解禁指令，从而便于机器人快速恢复至工作状态。

本发明的第六实施方式涉及一种非易失性存储介质，用于存储计算机可读程序，所述计算机可读程序用于供计算机执行上述部分或全部的方法实施例。

即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例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，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本发明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(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。