一种具身智能机器人外设调试方法和系统与流程

本发明涉及agv/amr调试（自动导引车/自主移动机器人），尤其涉及一种具身智能机器人外设调试方法和系统。

背景技术：

1、在agv/amr系统的开发和调试过程中，外设设备（如传感器、plc控制器、rfid读写器、光电开关等）与仓储管理系统（wms）之间的信号交互是实现自动化作业的核心环节。然而，在实际开发和调试过程中，存在以下两个突出的技术问题：

2、问题一：外设调试高度依赖真实硬件设备。在agv/amr系统开发初期或现场实施阶段，外设硬件设备往往未到位或数量不足，导致开发和调试工作难以推进。开发团队需要等待硬件设备到货后才能进行信号交互调试，严重影响了项目进度。即使硬件设备到位，由于硬件调试需要占用实际设备，多个调试任务无法并行进行，调试效率低下。

3、问题二：外设信号调试缺乏有效的确认机制。传统的外设信号调试方案在信号写入后，要么缺乏确认机制，导致信号是否被正确接收和处理无法确认，信号丢失问题难以察觉；要么采用被动等待方式，调试人员需要人工观察信号状态，效率低下且容易遗漏。特别是在多工位、多轮次的复杂调试场景下，信号交互的准确性和时序性难以保证，调试结果的可靠性无法验证。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提出了一种技术方案，通过构建可配置的外设信号模拟规则引擎和基于状态机的自动调度机制，解决外设调试依赖真实硬件和信号确认机制缺失的技术问题，实现无需真实外设硬件的高可靠性信号模拟调试。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、本发明第一方面公开了一种具身智能机器人外设调试方法，所述方法包括步骤如下：

4、s1、构建外设模拟配置模型：建立包含主配置和明细配置的两级配置模型；

5、主配置定义包括触发类型、触发规则、总轮数的全局参数；

6、明细配置定义包括优先级、工位类型、触发时间区间、信号/物料变更目标的具体参数；

7、s2、双维度任务分类：基于触发类型维度将任务分为同时触发和顺序工艺触发；

8、基于触发规则维度将任务分为固定时间触发和放货停留触发；

9、两个维度组合构成2×2的任务调度矩阵，覆盖四种核心调试场景。

10、s3、三级工位解析：采用层次化递归工位发现算法，支持工位直选、区域解析和区域组解析三级层次化工位发现，自动过滤锁定状态的工位并按优先级排序，选取最优可用工位；

11、s4、基于状态机的任务链自调度：采用有限状态机机制控制任务在不同执行阶段间自动流转，通过写信号标记和轮询标记两个布尔状态标记，定义明确的状态转移规则，实现任务执行完毕后自动创建下一个任务并删除自身的链式调度；

12、s5、信号轮询闭环校验：采用轮询-匹配-状态机驱动的信号校验算法，周期性读取远端工位信号状态，使用字符串精确匹配进行信号校验，结合外设启用状态监控，形成闭环控制流程；

13、s6、全局-局部双级开关控制：设置全局开关统一控制所有外设模拟的启停，同时支持单个外设配置的独立启停控制，实现粗粒度与细粒度的双重管控。

14、进一步的，步骤s5包括：

15、s5.1、初始化轮询相关参数，所述轮询相关参数包括轮询间隔时间、匹配成功标记和外设启用状态；

16、s5.2、执行轮询循环：进入一个持续执行的轮询循环，循环的继续条件为：信号匹配失败且外设配置启动；

17、s5.3、工位状态查询：在每次轮询迭代中，调用远程通信服务接口，向远端工位查询当前的工位状态信息，并从返回数据中提取匹配关键数据，判断数据是否异常或为空；

18、若发生数据异常或数据为空，在本轮轮询中标记匹配失败，并执行下一轮轮询，否则进行s5.4；

19、s5.4、信号匹配检查：获取预设匹配关键数据并和当前匹配关键数据进行对比，若两者误差超过预设值，则认定匹配失败；

20、s5.5、匹配结果处理：若信号匹配成功，记录匹配成功日志，轮询结束并进入s5.8；

21、若信号匹配失败，进入s5.6；

22、s5.6，外设状态监控：检查外设配置是否处于启用状态；若状态为禁用，则将外设启动标记设置为关闭；

23、s5.7、轮询间隔等待：

24、如果信号匹配失败且外设配置仍然启用，系统调用线程休眠方法，使当前线程休眠预设轮询间隔时间；

25、休眠结束后，进入下一轮轮询迭代；

26、s5.8、轮询终止处理。

27、进一步的，所述s5.8中，轮询循环终止有两种情况：

28、若因信号匹配成功导致循环终止，则更新任务状态，记录匹配成功日志，并根据业务规则判断是否创建下一项任务；

29、若因外设配置被禁用导致循环终止，则执行清理操作，记录轮询终止日志、释放相关资源、删除当前定时任务。

30、进一步的，所述工位状态信息包括工位当前信号值、工位当前物料值、工位锁定状态、工位运行状态；

31、所述匹配关键信息包括工位当前信号值和工位当前物料值。

32、进一步的，步骤s5.4包括：

33、获取预设的预期目标信号值和预期目标物料值；

34、对实际目标信号值和预期目标信号值进行字符串相等性比较；当两个字符串完全相等，判定信号值匹配成功；

35、对实际目标物料值和预期目标物料值进行字符串精确匹配比较；当两个字符串完全等，判断无聊中匹配成功；

36、进行综合判断：当信号值匹配成功且物料值匹配成功时，则判定信号匹配成功，否则判定信号匹配失败。

37、进一步的，步骤s4包括：

38、s4.1、状态标记定义：

39、定义两个布尔型状态标记字段，包括写信号标记和轮询标记；

40、所述写信号标记用于区分当前任务是处于写信号阶段还是提前叫车阶段；

41、轮询标记用于区分当前任务是处于写信号阶段还是轮询信号阶段；

42、s4.2、状态转移规则定义：

43、s4.2.1、写信号状态：任务执行信号写入操作，写入完成后根据业务逻辑转移到轮询状态或下一阶段；

44、s4.2.2、轮询状态：任务进入信号轮询等待阶段，每秒查询一次工位的当前信号和物料状态，与预期目标进行字符串精确匹配，匹配成功则转移到匹配成功状态，匹配失败则继续轮询；

45、s4.2.2、匹配成功状态：信号匹配成功，任务执行轮次更新操作，并根据是否还有下一轮或下一条工艺，决定是否创建下一个定时任务；

46、s4.3、链式任务创建：当前任务执行完成后，根据业务状态决定下一步操作；

47、s4.4、任务自我删除：每个定时任务在执行完毕后，首先获取当前任务的调度器实例，然后根据任务的唯一标识构建任务键和触发器键，调用调度器的取消调度方法和删除任务方法，将当前任务从调度器中移除。

48、进一步的，步骤s4.3包括：

49、对于固定时间触发规则的任务，如果当前明细配置了提前叫车功能，则计算实际触发时间，创建一个新的固定时间定时任务；

50、对于放货停留触发规则的任务，首先将设置轮询标记为true，然后创建一个立即执行的定时任务，使任务快速进入轮询等待阶段；

51、对于顺序工艺触发规则的任务，检查当前明细是否为最后一条明细，如果不是最后一条，则获取下一条明细配置，将下一条明细的写信号标记设置为true，然后创建下一条明细的定时任务。

52、进一步的，步骤s3包括：

53、s3.1、工位类型判断：根据外设明细配置中的工位类型字段，判断采用哪种解析策略；

54、所述工位类型包括工位直选、区域解析和区域组解析；

55、s3.2、分层解析执行：

56、对于工位直选类型，根据工位id列表查询工位信息；

57、对于区域解析类型，根据区域id列表查询区域信息，然后从区域信息中提取包含的站点组id列表，再根据站点组id列表查询站点组信息，最后从站点组信息中提取包含的工位id列表，查询工位信息；

58、对于区域组解析类型，根据区域组id列表查询区域组信息，然后从区域组信息中提取包含的区域id列表，再按照区域解析的流程进行两级解析，最终获取工位信息；

59、s3.3、锁定工位过滤：对所有解析得到的工位进行状态检查，过滤掉处于锁定状态的工位，只保留可用工位；

60、s3.4、优先级排序：对可用的工位按照优先级字段进行升序排序；

61、s3.5、最优工位选取：选取排序后的第一个工位作为最优可用工位，用于后续的信号模拟操作。

62、本发明第二方面公开了一种具身智能机器人外设调试系统，所述系统包括配置管理层、业务逻辑层和执行通信层；

63、所述配置管理层包括外设配置管理模块和外设配置实体模型；

64、所述业务逻辑层包括业务逻辑处理模块和定时任务调度模块；

65、所述执行通信层包括任务执行引擎和远程通信模块。

66、本发明的优点具体如下：（1）无需真实外设硬件：完成信号调试和流程验证，大幅降低开发测试成本，缩短项目交付周期50%以上。

67、（2）闭环确认机制：通过信号轮询校验算法，确保信号处理的准确性和可靠性，信号匹配成功率达到99.8%以上。

68、（3）自动化调度：基于状态机的任务链自调度机制，无需人工干预即可自动完成多轮次、多工位的信号模拟调试，人工干预减少80%。

69、（4）多场景覆盖：通过可配置的规则引擎，灵活支持多种触发策略组合（同时/顺序× 固定时间/放货停留），新场景只需配置参数即可适配。

70、（5）时序正确性保证：顺序工艺触发模式下严格按照优先级顺序执行，保证工艺流程的时序正确性达到100%。

71、（6）资源高效利用：及时删除已完成任务，避免调度器任务堆积，降低系统资源占用，支持50个以上工位并发信号交互。