一种机器人安全监控系统
技术领域
本发明涉及多机器人通信领域，具体涉及一种机器人安全监控系统。
背景技术
在当前工业生产中，为节约人力成本及提高生产质量，自动化产线通常配备多机器人以通过协同工作完成生产工序。为保障生产稳定进行，需要采集多机器人现场工作参数并对其进行实时监测，以便观察者针对多机器人的操作工况及时做出合理安排，实现了对机器人的安全监控。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种机器人安全监控系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了一种机器人安全监控系统，该系统包括机器人工况监测子系统和预警子系统，机器人工况监测子系统用于采集机器人的现场工作参数，并将现场工作参数传送至预警子系统；预警子系统用于实时监控所接收的机器人的现场工作参数，并对现场工作参数进行分析处理，在现场工作参数超出设定的阈值范围时输出相应的报警信号；机器人工况监测子系统包括汇聚节点、部署于设定监测区域内的多个传感器节点和簇头，传感器节点用于采集所监测机器人的现场工作参数，所述簇头收集其簇内传感器节点发送的现场工作参数，所述汇聚节点用于将簇头收集的现场工作参数发送至所述预警子系统。
在一种能够实现的方式中，所述的预警子系统包括依次连接的数据收发模块、异常检测模块、报警模块；其中所述数据收发模块用于接收和存储机器人工况监测子系统发送的现场工作参数，并将现场工作参数发送至异常检测模块；所述异常检测模块用于对数据收发模块发送的现场工作参数进行异常检测，在现场工作参数超出设定的阈值范围时驱动所述报警模块输出相应的报警信号。
在一种能够实现的方式中，传感器节点包括用于采集所监测机器人的现场工作参数的传感器。
进一步地，所述传感器节点还包括供电模块，用于对传感器进行供电。
进一步地，所述预警子系统还用于在现场工作参数超出设定的阈值范围时向预设的用户终端发送报警信息。
本发明的有益效果为：实现了多机器人现场工作参数的采集，并通过对现场工作参数进行分析处理，在现场工作参数超出设定的阈值范围时输出相应的报警信号，能够在现场工作参数超出设定的阈值范围时进行报警，以便观察者针对多机器人的操作工况及时做出合理安排，实现了对机器人的安全监控。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明一个示例性实施例的一种机器人安全监控系统的结构示意框图；
图2是本发明一个示例性实施例的预警子系统的结构示意框图。
附图标记：
机器人工况监测子系统1、预警子系统2、数据收发模块10、异常检测模块20、报警模块30。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1，本发明实施例提供了一种机器人安全监控系统，该系统包括机器人工况监测子系统1和预警子系统2，机器人工况监测子系统1用于采集机器人的现场工作参数，并将现场工作参数传送至预警子系统2；预警子系统用于实时监控所接收的机器人的现场工作参数，并对现场工作参数进行分析处理，在现场工作参数超出设定的阈值范围时输出相应的报警信号；机器人工况监测子系统1包括汇聚节点、部署于设定监测区域内的多个传感器节点和簇头，传感器节点用于采集所监测机器人的现场工作参数，所述簇头收集其簇内传感器节点发送的现场工作参数，所述汇聚节点用于将簇头收集的现场工作参数发送至所述预警子系统2。
进一步地，所述预警子系统还用于在现场工作参数超出设定的阈值范围时向预设的用户终端发送报警信息。
其中，传感器节点包括用于采集所监测机器人的现场工作参数的传感器，所述传感器节点还包括供电模块，用于对各传感器进行供电。
在一种可能实施的方式中，如图2所示，所述的预警子系统2包括依次连接的数据收发模块10、异常检测模块20和报警模块30；其中所述数据收发模块10用于接收和存储机器人工况监测子系统1发送的现场工作参数，并将现场工作参数发送至异常检测模块20；所述异常检测模块20用于对数据收发模块10发送的现场工作参数进行异常检测，在现场工作参数超出设定的阈值范围时驱动所述报警模块30输出相应的报警信号。
本发明上述实施例通过无线传感器网络技术实现了多机器人现场工作参数的采集，并通过对现场工作参数进行分析处理，在现场工作参数超出设定的阈值范围时输出相应的报警信号，能够在现场工作参数超出设定的阈值范围时进行报警，以便观察者针对多机器人的操作工况及时做出合理安排，实现了对机器人的安全监控。
在一种可能实施的方式中，簇头直接或者间接将收集的现场工作参数发送至汇聚节点，包括：簇头与汇聚节点的距离未超过当前的距离阈值时，直接将收集的现场工作参数发送至对应的汇聚节点；簇头与汇聚节点的距离超过当前的距离阈值时，在与其距离未超过当前的距离阈值且相对于其距离汇聚节点更近的簇头中，选择距离最近的簇头作为下一跳节点，将采集的现场工作参数发送至所述下一跳节点，以由下一跳节点转发所述收集的现场工作参数，直至所述收集的现场工作参数发送至对应的汇聚节点；所述距离阈值由汇聚节点按照预设的周期定期广播至各簇头，设簇头通过调节功率可调节的最大通信距离为Smax，设置簇头维持正常工作所需的最小通信距离为Smin，则设置汇聚节点初始广播的距离阈值为：
式中，ST0(sink)为汇聚节点sink初始广播的距离阈值，Smin0(sink)为汇聚节点sink与距离其最近的簇头的距离，
本实施例中，簇头可以根据汇聚节点广播的距离阈值在直接或者间接与汇聚节点通信的模式中切换，相对于传统的所有簇头直接与汇聚节点通信的方式，提高了簇头与汇聚节点之间路由的灵活性。本实施例以距离阈值作为簇头选择直接或者间接的形式将采集的现场工作参数发送至对应的汇聚节点的标准，并进一步给出了距离阈值的初始值，确保初始时有合适数量的簇头与汇聚节点直接通信，保障了现场工作参数的可靠收集。
在一种能够实现的方式中，汇聚节点每隔一个预设的周期ΔT0和与其直接通信的簇头进行信息交互，获取它们的能量信息和位置信息，并根据所述能量信息和位置信息判断是否满足下列条件，若满足，所述汇聚节点上调当前距离阈值，并将上调的距离阈值广播至所有簇头：
式中，Uavg0(ΔT0)为在过去的一个预设的周期ΔT0内与汇聚节点的距离未超过
其中，设定上调单位距离ST，上调后的距离阈值等于未上调的距离阈值加上该上调单位距离ST。
本实施例中，汇聚节点每隔一个预设的周期ΔT0进行距离阈值是否更新的判断，并根据判断结果来执行距离阈值的更新操作，避免了无谓的阈值距离更新带来的能量消耗。
本实施例以与汇聚节点直接通信的簇头的能量信息和位置信息作为衡量标准，相应地提出了判断机制，该机制使得与汇聚节点直接通信的簇头中，存在簇头因当前剩余能量过低而不能维持正常运作，或者，与汇聚节点距离较远的簇头和与汇聚节点较近的簇头相比，在过去的一个周期内消耗的能量的均值比值不满足要求时，驱动汇聚节点及时更新当前距离阈值，从而驱使更多的簇头与汇聚节点直接通信，实现以网络节点能量为基础的簇头通信模式的切换，有利于均衡各簇头的能量，进一步提高现场工作参数采集的稳定性。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，各模块可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
