施工機器人備用驅動的熱啟動控制方法、系統及存儲介質與流程

本技術涉及機器人控制的，尤其是涉及一種施工機器人備用驅動的熱啟動控制方法、系統及存儲介質。

背景技術：

1、隨著建筑行業智能化、自動化進程加快，施工機器人逐漸成為行業發展新趨勢。從傳統的人工輔助作業到如今高度集成化、智能化的施工機器人，其應用范圍不斷拓展，涵蓋鋼筋安裝、砌墻、噴涂、焊接等多個施工環節。

2、施工機器人與普通工業機器人存在顯著差異。普通工業機器人通常工作在結構化、穩定的工廠環境中，作業任務相對固定且重復性高。而施工機器人面臨的是復雜多變的施工現場，如高低不平的地面、惡劣的天氣條件、復雜的建筑結構等。同時，施工機器人需承擔搬運重物、高空作業等高強度任務，相比普通工業機器人，其負載能力、環境適應性和運行穩定性都需達到更高標準，以確保在復雜工況下持續可靠作業。

3、由于施工機器人搬運的物品往往重量大、價值高，一旦出現驅動系統故障，不僅會導致施工進度停滯，還可能引發物品損壞、安全事故等嚴重后果，造成巨大經濟損失。因此，為保障施工安全與效率，在施工機器人關節處進行熱備冗余設計尤為關鍵。通過設置備用驅動系統，在主驅動故障時迅速切換，維持機器人正常運行。但如何實現備用驅動的快速、穩定熱啟動，避免切換過程中的動力中斷與控制失準，成為亟待解決的技術難題。

技術實現思路

1、為了實現備用驅動的快速、穩定熱啟動，本技術提供一種施工機器人備用驅動的熱啟動控制方法、系統及存儲介質。

2、第一方面，本技術提供一種施工機器人備用驅動的熱啟動控制方法，采用如下的技術方案：

3、一種施工機器人備用驅動的熱啟動控制方法，包括如下步驟：

4、基于位于同一控制點的第一驅動器和第二驅動器，初始化所述第一驅動器和所述第二驅動器，在初始狀態下，控制所述第一驅動器向所述控制點輸出第一驅動功率，控制所述第二驅動器處于待機狀態；

5、基于預設的施工工序，實時采集所述第一驅動器的狀態參數數據，從所述狀態參數數據中識別所述第一驅動器的工作狀態數據；

6、若所述工作狀態數據小于預設的參考狀態數據，則激活并預熱所述第二驅動器；控制所述第二驅動器向所述控制點輸出第二驅動功率；

7、所述第一驅動功率以預設的第一速度減小，所述第二驅動功率以預設的第二速度增加，其中，所述第一驅動功率與所述第二驅動功率的實時和值大于操作所述施工工序所需要的實時功率；

8、當所述第一驅動功率低于預設的第一參考功率后，控制所述第一驅動器處于待機狀態。

9、通過采用上述技術方案，控制點可為機器人的關節，在控制點出設置第一驅動器和第二驅動器，正常情況下，第一驅動器為控制點輸出功率完成操作工序，在第一驅動器工作的過程中，實時檢測第一驅動器的工作狀態；在第一驅動器異常的時候，讓備用的第二驅動器熱啟動直接無縫銜接并漸進式地替換第一驅動器的工作，實現備用驅動的快速、穩定熱啟動。

10、可選地，所述從所述狀態參數數據中識別所述第一驅動器的工作狀態數據的步驟中，還包括如下子步驟：

11、在初始狀態下，基于所述施工工序獲取初始的電氣參數數據，計算出完成所述施工工序的初始電流數據、初始電壓數據和初始時間數據，形成第一參考模板；

12、在工作狀態下，基于所述施工工序獲取實時的所述電氣參數數據，計算出完成所述施工工序的實時電流數據、實時電壓數據和實時時間數據，形成第一實時模板；所述初始狀態下的機械人動作控制策略與所述工作狀態下的機械人動作控制策略相同；

13、計算所述第一實時模板與所述第一參考模板的第一相似值，輸出所述第一相似值作為所述工作狀態數據。

14、通過采用上述技術方案，初始狀態下第一驅動器第一次完成合格的施工工序的狀態為良好的工作狀態，以此作為第一參考模板，對后續工作中的第一驅動器的參數進行相似比較，若是相似度較高，則代表第一驅動器當前的工作狀態良好，否則，工作狀態可能出現異常。

15、可選地，所述計算所述第一實時模板與所述第一參考模板的第一相似值的步驟中，還包括如下子步驟：

16、計算所述實時電流數據和所述初始電流數據的第一差值；

17、計算所述實時電壓數據和所述初始電壓數據的第二差值；

18、計算所述實時時間數據和所述初始時間數據的第三差值；

19、根據所述第一差值、所述第二差值和所述第三差值加權平均計算出綜合差值；所述第一差值的權值＞所述第二差值的權值＞所述第三差值的權值；

20、若所述綜合差值大于預設的第一參考差值，則進行驅動故障預警提示；否則，所述第一相似值=（1-所述綜合差值/所述第一參考差值）×100%。

21、通過采用上述技術方案，根據多個差值能夠從多方面體現驅動器的工作狀態，從而得到更符合現場實際的第一相似值。

22、可選地，方法還包括如下步驟：

23、于設定的第一時間段內獲取所述第一驅動器的工作量；

24、根據所述工作量與所述第一時間段計算出平均工作強度；

25、計算所述平均工作強度與預設的參考工作強度之間的強度比值；

26、根據所述強度比值正相調節所述第一參考差值。

27、通過采用上述技術方案，第一驅動器的平均工作強度能夠反映第一驅動器的使用情況，強度比值能夠反映第一驅動器的平均工作強度與參考工作強度之間的對照，根據強度比值調節第一參考差值能夠讓平均工作強度高的第一驅動器具有更寬的相似對照范圍，同時還能具有更大的第一相似值，從而讓第一相似值更貼合第一驅動器的實際工作情況。

28、可選地，方法還包括如下步驟：

29、在預設的第二時間段內，獲取到多個所述第一差值、多個所述第二差值和多個所述第三差值；

30、計算出多個所述第一差值的第一離散數據；

31、計算出多個所述第二差值的第二離散數據；

32、計算出多個所述第三差值的第三離散數據；

33、根據所述第一離散數據、所述第二離散數據和所述第三離散數據加權平均計算出綜合離散數據；

34、若所述綜合離散數據大于預設的參考離散數據，則進行機器人機械故障預警提示。

35、通過采用上述技術方案，離散數據能夠反映機器人的機械結構的工作狀態，當機器人的機械結構的動作受到外界干擾后，綜合離散數據會大于參考離散數據，從而對差值進行更好地使用，進行更多意外情況的預警。

36、可選地，所述從所述狀態參數數據中識別所述第一驅動器的工作狀態數據的步驟中，還包括如下子步驟：

37、在初始狀態下，基于所述施工工序獲取初始的動作參數數據，計算出完成所述施工工序的初始動作數據、初始幅度數據和初始速度數據，形成第二參考模板；

38、在工作狀態下，基于所述施工工序獲取實時的所述動作參數數據，計算出完成所述施工工序的實時動作數據、實時幅度數據和實時速度數據，形成第二實時模板；所述初始狀態下的電氣控制策略與所述工作狀態下的電氣控制策略相同；

39、計算所述第二實時模板與所述第二參考模板的第二相似值，輸出所述第二相似值作為所述工作狀態數據。

40、通過采用上述技術方案，初始狀態下第一驅動器第一次完成合格的施工工序的狀態為良好的工作狀態，以此作為第二參考模板，對后續工作中的第一驅動器的動作、幅度和速度進行相似比較，若是相似度較高，則代表第一驅動器當前的工作狀態良好，否則，工作狀態可能出現異常。

41、可選地，所述計算所述第二實時模板與所述第二參考模板的第二相似值的步驟中，還包括如下子步驟：

42、計算所述實時動作數據和所述初始動作數據的動作差值；

43、計算所述實時幅度數據和所述初始幅度數據的幅度差值；

44、計算所述實時速度數據和所述初始速度數據的速度差值；

45、根據所述動作差值、所述幅度差值和所述速度差值加權平均計算出操作差值，所述動作差值的權值＜所述幅度差值的權值＜所述速度差值的權值；

46、若所述操作差值大于預設的第二參考差值，則進行動作失真預警提示；否則，所述第二相似值=（1-所述操作差值/所述第二參考差值）×100%。

47、通過采用上述技術方案，根據動作屬性的差值能夠從多方面體現驅動器的工作狀態，從而得到更符合現場實際的第二相似值。

48、第二方面，本技術提供一種施工機器人備用驅動的熱啟動控制系統，采用如下的技術方案：

49、一種施工機器人備用驅動的熱啟動控制系統，包括處理器，所述處理器中執行如上述任意一項所述的施工機器人備用驅動的熱啟動控制方法的步驟。

50、第三方面，本技術提供一種存儲介質，采用如下的技術方案：

51、一種存儲介質，所述存儲介質中存儲有程序，所述程序被處理器執行時實現上述任意一項所述的施工機器人備用驅動的熱啟動控制方法的步驟。

52、綜上所述，本技術包括以下至少一種有益技術效果：

53、通過雙驅動器冗余設計實現驅動系統的穩定切換。初始狀態下主驅動器輸出功率作業，備用驅動器待機；實時采集主驅動器狀態參數，與初始參考模板對比計算相似值，以此判斷其工作狀態。當狀態異常時，激活備用驅動器并預熱，主驅動功率遞減的同時備用驅動功率遞增，確保總功率滿足施工需求，直至主驅動完全待機，實現無縫切換。

54、通過多維度參數監測提升故障識別精度。一方面采集電流、電壓等電氣參數，形成第一參考模板與實時模板對比，計算差值并加權得到綜合差值，動態調節參考閾值以適配不同工作強度；另一方面獲取動作、幅度等機械參數，構建第二參考模板，通過操作差值判斷動作失真情況。此外，還通過離散數據計算監測機械結構穩定性，實現電氣與機械故障的雙重預警。