爬楼机故障诊断装置及爬楼机的制作方法

1.本发明涉及辅助搬运技术领域，尤其涉及一种爬楼机故障诊断装置及爬楼机。


背景技术：

2.爬楼机是一种常用的辅助搬运活动的设备，而机器设备经过一段时间的使用后，容易会因故障而导致无法正常工作。其中，这些故障包括由于机器部件的使用磨损导致的部件失效，如一些按键开关的损坏、机器在使用中抖动导致内部电气连接线断裂脱落、线路板上电子元件损坏等。
3.目前，针对爬楼机的故障问题，通常有两种诊断方法：一种是厂家提供远程维修指导，指导用户进行拆解机器、排查故障和定位故障，最后给出相应的维修方法和方案；另外一种是派遣维修人员进行现场维修或者让用户将机器邮寄返厂维修，厂家在维修过程中，也需要大量时间对机器进行拆解，故障的排查和定位。
4.然而，机器无法正常工作通常由一个或多个故障原因导致，相同的故障现象可能由不同的故障原因导致，并且机器的复杂程度越高，故障的排查难度也就越大。不管是用户还是厂家维修人员，对故障的诊断和定位都需要花费较多的时间。而对于用户，由于对机器结构不熟悉以及缺乏专业技术知识，因而需要花费更多时间沟通，并且在故障排查的过程中，极易出现由于操作不当或者误判而损坏零部件的现象，严重时甚至导致机器永久损坏。综上所述，亟需一种爬楼机故障诊断装置来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种爬楼机故障诊断装置及爬楼机，以解决现有的爬楼机故障诊断方法中存在的耗时长、易损坏爬楼机设备的技术问题。
6.为解决上述技术问题，本发明提出一种爬楼机故障诊断装置，包括：故障诊断电路、诊断控制模块及终端设备；
7.所述故障诊断电路，用于响应检测指令，对爬楼机进行故障排查；
8.所述诊断控制模块，用于获取所述故障诊断电路输出的检测信号，定位所述爬楼机的故障部件，并将故障诊断结果发送至所述终端设备；
9.所述终端设备，用于显示所述故障诊断结果，并提供与所述故障诊断结果对应的维修操作指引。
10.可选地，所述故障诊断电路，包括：
11.输入检测电路，用于采集爬楼机的按键输入电路的电压信号及爬楼机的开关输入电路的电压信号。
12.可选地，所述故障诊断电路，还包括：
13.输出检测电路，用于通过模拟开关模拟实际开关操作或实际按键操作，并根据爬楼机的响应判断是否为开关故障、按键故障或爬楼机的控制单元故障。
14.可选地，所述故障诊断电路，还包括：
15.无刷电机检测电路，用于采集爬楼机的无刷电机的三相霍尔信号，以判断所述无刷电机是否故障；
16.电压检测电路，用于采集爬楼机的被检测部件的电压信号，以判断所述被检测部件是否故障。
17.可选地，所述故障诊断电路，还包括：
18.通信检测电路，用于判断所述诊断控制模块分别与所述终端设备、爬楼机的输入部件之间的通信是否故障。
19.可选地，所述通信检测电路，包括：
20.串口通信监测电路，用于判断爬楼机的输入部件与所述诊断控制模块之间的串口是否故障。
21.可选地，所述终端设备，还用于：
22.根据所述故障诊断结果，进一步获取爬楼机的第一历史工况数据；
23.将所述第一历史工况数据与所述爬楼机的额定工作数据范围进行比较，确定所述第一历史工况数据是否处于所述额定工作数据范围内；
24.当确定所述第一历史工况数据处于所述额定工作数据范围外时，生成故障提示信息和与所述故障提示信息对应的维修操作指引；其中，所述故障提示信息包括爬楼机型号信息和故障原因。
25.可选地，所述第一历史工况数据包括：爬楼机在预设时间段内的载重数据、工作时长数据或爬楼坡度数据。
26.可选地，所述终端设备，还用于：
27.根据所述故障诊断结果，进一步获取爬楼机的第二历史工况数据；
28.将所述第二历史工况数据与所述爬楼机的最大额定工作数据进行比较，确定所述第二历史工况数据是否大于所述最大额定工作数据；
29.当确定所述第二历史工况数据大于所述最大额定工作数据时，计算所述第二历史工况数据与所述最大额定工作数据的差值；
30.当所述差值小于或等于第一预设阈值时，判定为一级故障，生成一级故障提示信息和与所述一级故障提示信息对应的维修操作指引；
31.当所述差值大于第一预设阈值，且小于或等于第二预设阈值时，判定为二级故障，生成二级故障提示信息和与所述二级故障提示信息对应的维修操作指引；
32.当所述差值大于第二预设阈值时，判定为三级故障，生成三级故障提示信息和与所述三级故障提示信息对应的维修操作指引。
33.可选地，所述第二历史工况数据包括：爬楼机在预设时间段内的工作电流数据或工作电压数据。
34.本发明还提供了一种爬楼机，包括：
35.爬楼机本体及如上述任意一个实施例中的爬楼机故障诊断装置，所述爬楼机故障诊断装置用于对所述爬楼机本体进行故障诊断。
36.可选地，所述故障诊断电路和/或所述诊断控制模块可拆卸安装于所述爬楼机本体上；
37.或，所述故障诊断电路和/或所述诊断控制模块集成设置于所述爬楼机本体上。
38.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
39.本发明提出的爬楼机故障诊断装置及爬楼机，能够快速准确地定位爬楼机的故障原因，并对应提供维修方案，既缩短了维修周期，也降低了维修成本。此外，通过在终端设备上显示维修方案，从而能更加直观地指导用户维修，方便用户操作，增强了用户体验。
附图说明
40.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
41.图1是本发明某一实施例提供的爬楼机故障诊断装置的结构示意图；
42.图2是本发明某一实施例提供的按键输入检测电路的结构示意图；
43.图3是本发明某一实施例提供的开关输入检测电路的结构示意图；
44.图4是本发明某一实施例提供的输出检测电路的结构示意图；
45.图5是本发明某一实施例提供的无刷电机检测电路的结构示意图；
46.图6是本发明某一实施例提供的电压检测电路的结构示意图；
47.图7是本发明某一实施例提供的检测电机驱动输出端的原理图；
48.图8是本发明某一实施例提供的串口通信监测电路的结构示意图；
49.图9是本发明某一实施例提供的确定爬楼机故障原因和对应维修操作指引的流程示意图；
50.图10是本发明某一实施例提供的步进式爬楼机的工作受力分析图；
51.图11是本发明某一实施例提供的履带式爬楼机的工作受力分析图；
52.图12是本发明某一实施例提供的确定爬楼机故障等级的流程示意图。
具体实施方式
53.为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明所提供的爬楼机故障诊断装置及爬楼机进一步详细描述。
54.请参阅图1，图1是本发明实施例提出的爬楼机故障诊断装置的结构示意图。在本实施例中，该故障诊断装置的结构包括：故障诊断电路01、诊断控制模块02及终端设备03。
55.所述故障诊断电路01，用于响应检测指令，对爬楼机进行故障排查；
56.所述诊断控制模块02，用于获取所述故障诊断电路01输出的检测信号，定位所述爬楼机的故障部件，并将故障诊断结果发送至所述终端设备03；
57.所述终端设备03，用于显示所述故障诊断结果，并提供与所述故障诊断结果对应的维修操作指引。
58.需要说明的是，故障诊断电路01的主要用途是实现对爬楼机各工作模块的检测。在应用时，故障诊断电路01首先接收某一检测指令，然后根据该检测指令对爬楼机进行故障排查，并对应输出检测信号。
59.可选地，该检测指令既可以为检测爬楼机某一部位的工作电路的指令，也可以为检测爬楼机多个部位的工作电路的指令。
60.可选地，该检测指令既可以由操作人员通过终端设备03发出，也可以通过爬楼机
的某一输入部件发出，例如设置在爬楼机上的检测启动按钮。
61.进一步地，在故障诊断电路01输出检测信号之后，主要由诊断控制模块02接收所述检测信号，并根据该检测信号定位到爬楼机的故障部件。需要说明的是，该检测信号通常可以为爬楼机某工作电路的电压、功率或电流等参数值，该参数值能够判定对应的工作电路是否处于正常的工作状态。当诊断控制模块02定位到爬楼机的故障部件后，会对应生成故障检测结果，并发送至终端设备03。
62.可以理解，终端设备03主要用于显示诊断控制模块02发送的故障检测结果，然后根据该故障检测结果匹配对应的维修操作指引，以便操作人员根据指引进行维修。需要强调，在进行维修操作指引匹配过程中，会从数据库中匹配一个或多个维修操作指引，并按照优先级递减的方式进行排序，操作人员可以在阅读所有维修操作指引后确定实际要采用的维修方式。例如，终端设备03显示了3个维修操作指引，优先级顺序为指引a＞指引b＞指引c；但是操作人员阅读了3个指引后，发现由于缺乏维修工具而不能执行指引a，而指引b和指引c在维修效果上大致相同，在维修成本上指引b却高出很多，最后综合考虑各种因素，操作人员选择了实际维修环境中最优的维修操作指引，即指引c，并最终根据指引c完成了故障维修。
63.需要说明的是，本发明实施例所述的终端设备03通常可以是移动终端或非移动终端。其中，非移动终端包括台式计算机，移动终端包括智能手机(smart phone，如android手机、ios手机等)、智能眼镜、智能手表、智能手环、平板电脑、笔记本电脑、个人数字助理等可以进行无线通信的移动互联网设备。
64.综上，本实施例公开的一种爬楼机故障诊断装置，能够快速准确地定位爬楼机的故障原因，并对应提供维修方案，既缩短了维修周期，也降低了维修成本。此外，通过在终端设备上显示维修方案，从而能更加直观地指导用户维修，方便用户操作，增强了用户体验。
65.在某一个实施例中，故障诊断电路01包括输入检测电路，用于采集爬楼机的按键输入电路的电压信号及爬楼机的开关输入电路的电压信号。
66.需要说明的是，爬楼机的开关或按键通常外设在爬楼机本体上。在爬楼机工作时，操作人员主要通过操作开关或按键以生成对应的控制指令，并通过该控制指令控制爬楼机的相关工作状态。对应地，输入检测电路包括按键输入检测电路及开关输入检测电路，其中，按键输入检测电路及开关输入检测电路的电路原理图分别如图2和图3所示。
67.具体地，按键输入检测电路的原理为：按键信号经过一个光耦隔离后进入至诊断控制模块02中。当按键未按下时，光耦u18未导通，诊断控制模块02会收到高电平信号；当按键按下后，光耦u18导通，诊断控制模块02会收到低电平信号；当按键发生故障后，无论是否按下，诊断控制模块02都只能收到同一种电平信号。因此，根据这三种不同的情况可判断按键输入电路是否发生故障。
68.其中，开关输入检测电路的电路原理为：开关信号经过一个光耦隔离后进入到诊断控制模块02中。当开关拨向低电平一侧时，光耦u20不导通，诊断控制模块02会收到高电平信号；当开关拨向高电平一侧时，光耦u20导通，诊断控制模块02会收到低电平信号；当开关发生故障后，无论拨向哪一侧，诊断控制模块02都只能收到同一种电平信号。同样地，根据这三种不同的情况可判断开关输入电路是否发生故障。
69.在某一个实施例中，故障诊断电路01还包括输出检测电路，用于通过模拟开关模
拟实际开关操作或实际按键操作，并根据爬楼机的响应判断是否为开关故障、按键故障或爬楼机的控制单元故障。
70.请参阅图4，图4为本实施例中输出检测电路的电路原理图。可以理解的是，在对开关和按键的输入状态进行检测之后，可将这些状态输出到爬楼机的控制单元中，以检测是否为输出故障。具体地，在图4中，开关和按键的状态输入到诊断控制模块02中之后，由诊断控制模块02控制模拟开关的状态，模拟开关再将状态输出到爬楼机的控制单元中。当开关闭合或打开时，诊断控制模块02便控制模拟开关闭合或打开；当按键按下或松开时，诊断控制模块02也控制模拟开关闭合或打开(相当于按键按下和松开)。如此，就能保证在爬楼机的控制单元上收到开关或按键的状态与实际操作开关或按键的状态一致。
71.具体地，当操作开关后，若诊断控制模块02未输出对应的控制信号，则诊断为开关故障；当操作按键后，若诊断控制模块02未输出对应的控制信号，则诊断为按键故障；当操作开关或按键后，诊断控制模块02输出对应的控制信号至模拟开关，模拟开关将生成的模拟信号输入至爬楼机的控制单元，若爬楼机没有反应，则诊断为爬楼机的控制单元故障。
72.在某一个实施例中，故障诊断电路01还包括无刷电机检测电路，用于采集爬楼机的无刷电机的三相霍尔信号，以判断所述无刷电机是否故障。
73.请参阅图5，图5为本实施例中无刷电机检测电路的电路原理图。需要说明的是，电机是爬楼机的重要部件，分为有刷电机和无刷电机两种。本实施例中可以通过霍尔传感器信号判断无刷电机是否运转。
74.具体地，无刷电机检测电路的原理为：霍尔传感器输出的信号为高低电平信号。当输出高电平时，三极管q11不导通，光耦u19也不导通，诊断控制模块02获取到的信号为高电平信号；当输出低电平时，三极管q11导通，光耦u19也导通，诊断控制模块02获取到的信号为低电平信号。此外，霍尔传感器信号有三相，分别是u、v、w，采用的是同一种采集电路，若诊断控制模块02发出电机动作指令后，未采集到三相霍尔信号的变化，则可判定为无刷电机或无刷电机的连接出现故障。
75.在某一个实施例中，故障诊断电路01还包括电压检测电路，用于采集爬楼机的被检测部件的电压信号，以判断所述被检测部件是否故障。
76.请参阅图6，图6为本实施例中电压检测电路的电路原理图。其中，该电路的电路原理为：将被检测的电压信号经过电阻分压后，获得符合诊断控制模块02接口输入电压标准的信号，将该信号输入到诊断控制模块02的内部adc(模数转换器)中，诊断控制模块02通过计算被检测的电压值大小，便可判断出相应的被检测部件工作是否正常。
77.一般来说，电压检测电路主要用于检测电池的电压、检测电机驱动输出端的电压等一些可以通过电压判断出工作是否正常的部件。当检测电池电压时，若电压过低，则需要及时充电。其中，检测电机驱动输出端的原理如图7所示。在图7中，检测输出端a和b的电压，并判断电压是否正确。若电压不正确，则说明是电机驱动器发生了故障；若电压正确，电机却不运转，说明是电机损坏或者电机的连接线断开。
78.在某一个实施例中，故障诊断电路01还包括通信检测电路，用于判断所述诊断控制模块02分别与所述终端设备03、爬楼机的输入部件之间的通信是否故障。
79.进一步地，本实施例中的通信检测电路包括串口通信监测电路，所述串口通信监测电路用于判断爬楼机的输入部件与所述诊断控制模块02之间的串口是否故障。
80.请参阅图8，图8为本实施例中串口通信监测电路的电路原理图。需要说明的是，在一些爬楼机中，需要通过自身的输入部件来控制爬楼机的运行。例如，通过操作手柄或摇杆等输入部件来控制爬楼机的运行方式，包括移动方位、载物角度、卸货角度及运行速度等。其中，这些输入部件一般都是通过串口与爬楼机的控制单元进行连接及通信。而在实际使用中，有可能因连接线断开而导致通信故障，所以也需要检测串口是否发生通信故障。如图8所示，将输入部件和爬楼机的控制单元分别连接到故障诊断装置的诊断控制模块02中，诊断控制模块02的串口负责数据的转发，包括将输入部件发送的数据转发到爬楼机的控制单元中，以及将爬楼机的控制单元发送的数据转发给输入部件，若诊断控制模块02无法接收输入部件发送的数据，则说明输入部件出现了通信故障；若诊断控制模块02无法接收爬楼机的控制单元发送的数据，则说明爬楼机的控制单元出现了通信故障。
81.此外，为了方便诊断控制模块02与终端设备03进行无线通信，在诊断控制模块02中通常设有蓝牙模块，然后与终端设备03通过蓝牙配对方式连接；通常，在进行故障检测前，要先检测终端设备03与诊断控制模块02之间的蓝牙通信是否发生故障，以确保终端设备03与诊断控制模块02的正常通信。
82.为了更好地理解本发明中终端设备03、诊断控制模块02、故障诊断电路01以及爬楼机之间的数据交互过程，在某一个具体实施例中，以诊断实际爬楼机的故障情况为例进行详细说明。
83.本实施例中，使用手机或平板电脑作为终端设备03，用于与诊断控制模块02进行数据交互，并通过蓝牙方式与爬楼机进行连接。其中，在终端设备03上主要通过应用程序、网页或小程序来收发信息，本实施例中优选故障诊断app来作为操作对象。其中，故障诊断app的页面展示了各个型号机器的检测方法和检测操作步骤，用以指导客户和维修人员去诊断机器的故障及根据相关的提示进行操作。下面以诊断某一型号的爬楼机为例，展示故障诊断的操作步骤，具体如下：
84.1)首先操作人员在页面上选择要诊断的爬楼机型号。需要说明的是，所述故障诊断装置可以通用于多种不同类型的爬楼机故障诊断。
85.2)每台爬楼机都有一个蓝牙名称，操作人员选择需要检测的爬楼机的蓝牙名称，点击“连接机器”，提示连接成功后点击“下一步”。
86.3)选择爬楼机发生故障的现象，例如选择“机器不转动”，然后点击“下一步”。
87.4)页面上将提示“请扶好机器，按下机器上的点动按键保持1秒钟”，如果检测到该按键状态发生了改变，将显示按键正常，并点击“下一步”。如果未检测到状态发生变化，则会给出相应的提示，例如“请检查按键连接线或更换该按键”。
88.5)点动按键为正常，故障诊断装置将对爬楼机进行自动检测，以确定故障的原因和位置。其中，在检测时会给出相应的提示，例如“机器检测中，请稍等”。待检测完成后，页面会显示故障诊断结果，例如“电机连接线断开或电机损坏，请检查”。然后操作人员根据该故障诊断结果进行故障排查。
89.6)最后，操作人员将排查结果发送至终端设备03，以便终端设备03进行故障汇总。其中，若根据故障诊断结果判断出某些故障发生过于频繁，则应考虑更换方案或器件。
90.由上可知，本实施例经过简单的操作便能轻松找到故障的原因，大大节省了时间，提高了故障排查的效率。
91.需要说明的是，在实际使用场景中，用户通过上述实施例提供的方法能够轻松找到存在故障的直接原因，但是无法帮助用户以及厂家找到造成故障的其他原因。例如，当由于用户的不正确使用习惯(例如超载、作业坡度过大、作业时间超长等)导致某些故障频繁发生时(例如电机两周损坏一次)，用户虽然可以通过更换电机的方式来解决该问题，但是由于不知道频繁发生故障的根本原因，用户可能会对厂家爬楼机品质存疑，给厂家带来负面影响；同时爬楼机会在该用户不正确的使用习惯下一直频繁发生故障，给用户带来经济损失甚至是人身威胁。
92.针对上述问题，在某一具体实施方式中，终端设备03还用于执行以下步骤，以找到故障原因和对应维修操作指引，如图9所示，所述步骤具体包括：
93.s10、根据所述故障诊断结果，进一步获取爬楼机的第一历史工况数据；
94.s20、将所述第一历史工况数据与所述爬楼机的额定工作数据范围进行比较，确定所述第一历史工况数据是否处于所述额定工作数据范围内；
95.s30、当确定所述第一历史工况数据处于所述额定工作数据范围外时，生成故障提示信息和与所述故障提示信息对应的维修操作指引；其中，所述故障提示信息包括爬楼机型号信息和故障原因。
96.可以理解的是，爬楼机的各项使用数据都会对电机的使用寿命造成影响。本实施例中，结合爬楼机的第一历史工况数据与该爬楼机的额定工作数据范围，可以确定该用户的历史使用习惯是否导致该机型的各项使用数据超出了爬楼机的额定工作数据范围，从而确定出导致某一部件故障频发的根本原因。并且，在确定故障原因后可在终端设备03上显示出该机型的正确使用参数及给出纠正用户不正确使用行为的提示，以提醒用户正确使用爬楼机。
97.其中，第一历史工况数据包括爬楼机在预设时间段内的载重数据、工作时长数据或爬楼坡度数据。可以理解的是，若用户使用爬楼机时存在超工作制超长时间使用，或者过负荷使用等情况，就会导致爬楼机电机的负担加重，进一步使得电机频繁发生故障。因此，在该类用户的爬楼机电机发生故障时，用户配合终端设备03显示的提示信息可纠正自身的错误使用行为，例如提示信息可以为“减少爬楼机一次载重，请少量多次搬运”等。
98.为更好地理解本发明提供的爬楼机故障诊断装置的工作流程及其能实现的效果，现以具体场景为例进行详细说明。
99.应用场景1
100.经过故障诊断装置诊断后，终端设备03显示的故障诊断结果为电机故障，为了进一步追溯电机故障的根本原因，操作人员通过终端设备03获取爬楼机一定时间范围内的历史工况数据，例如获取近一周的载重数据，然后与爬楼机规定的正常载重范围进行比较，如0～200kg。根据获取的历史工况数据发现，爬楼机近一周的工作中存在多次超重使用。显然，爬楼机未按照正常使用规定去进行工作。针对这种情况，终端设备03会根据历史载重数据与正常载重范围比较后的结果生成相应的故障提示信息，该信息包括爬楼机的型号、用户行为错误提示信息以及正确的使用建议。例如，用户行为错误提示信息为“多次超重使用”，使用建议为“使用时请注意最大载重不超过200kg”等。
101.应用场景2
102.在场景1中，故障诊断装置主要是针对载重数据判别出用户错误的使用行为并给
予相应的提醒和使用建议，在本实施例中，该故障诊断装置还会根据工作时长数据来判断是否存在错误使用行为。可以理解的是，在爬楼机日常工作状态中，多为“集中时间段”工作制，即操作人员可能在送货高峰期(多为白天)集中使用爬楼机，而在夜晚则较多不使用爬楼机。并且，为了保证工作效率，操作人员通常会“不间断”使用爬楼机，这样也会加速电机的损耗。因此，针对不同的情况需给出不同的使用建议。
103.具体地，获取爬楼机历史使用时长数据，例如近三天的使用时长数据，经与额定工作时长范围(如0～8h)对比后发现，爬楼机两天都处于超时长工作。显然，由于爬楼机的超时长使用，加速了电机的损耗。针对这种情况，终端设备03会生成相应的故障提示信息，包括爬楼机的型号、用户行为错误提示信息以及正确的使用建议。例如，终端设备03显示的用户行为错误提示信息为“超时长使用”，使用建议可以为“每天工作时长不超过8h”。
104.此外，针对集中式使用的行为，本故障诊断装置也能给出相应的使用建议，例如在获取的历史使用数据中发现，用户每次连续使用爬楼机的时间都接近30分钟，有时甚至在30分钟以上，并且每次会在较短的时间间隔(例如3分钟)后进入下一次使用。针对这种情况，故障提示信息中用户行为错误提示信息可为“一次连续使用时间过长”及“两次使用时间间隔过短”。而对应地，正确的使用建议可以为“一次连续工作时长不超过20分钟”、“两次使用间隔至少为10分钟”等，以此来纠正用户的错误使用行为。
105.应用场景3
106.在场景1和场景2中主要考虑的是载重和工作时长等较为直观的影响，而在本实施例中主要考虑爬楼姿态是否会影响电机的工作状态的问题。
107.需要说明的是，根据现有楼梯建筑标准，楼梯适宜的坡度通常在20
°
～45
°
，其中以30
°
左右较为常用；45
°
～60
°
的坡度范围可用于人流小且不常用的专用楼梯，60
°
以上的坡度范围常用于供防火或检修用的爬梯。然而，现有爬楼机所给定的正常坡度范围通常为20
°
～45
°
，显然无法有效覆盖各种应用环境，如此就会引发一些情况：
108.一方面，一些用户为了保证在某些特定环境下爬楼机的正常使用，必须根据环境坡度去对应选择适配型号的爬楼机，甚至在一次作业中若遇到多种爬楼坡度，则需要交替使用多台不同额定工作数据范围的爬楼机，这样一来不仅增加了操作成本，同时也加大了工作难度。
109.另一方面，当用户面临的爬楼坡度不在所使用的爬楼机的正常坡度范围之内时，用户为了完成作业，会采用不正常的爬楼姿态进行工作，最终导致电机故障。还有一些用户知道采用“少量多次”的方式进行爬楼作业，以避免采用错误爬楼姿态而导致电机故障。但在搬运时，这种“少量多次”往往只是根据经验而定，进而会出现用户将爬楼机正常工作状态下一次搬运的货物大量减少，甚至减半来进行作业的情况。这样一来会导致爬楼效率大大降低，且使得用户对爬楼机产品的体验不佳。
110.由上述情形可知，由于缺乏对爬楼角度和爬楼机载重关系的分析，因此无法给出科学指导以提醒用户在不同环境下正确使用爬楼机，最终导致了上述问题。为了解决上述情况中存在的问题，本实施例通过分析爬楼角度和爬楼机载重关系，进而给出不同应用场景下的科学使用建议。
111.具体地，目前爬楼机包括履带式爬楼机和步进式爬楼机。
112.其中，步进式爬楼机是由电机驱动支撑臂旋转，以使支撑臂一级一级地上下台阶，
从而实现爬楼作业。由于步进式爬楼机在爬楼时振动幅度较大，更需要人工把持操作，例如给爬楼机施加下压力，以防爬楼机倾翻。
113.如图10所示，当任一时刻支撑臂以其一端为支点压着台阶上楼时，由杠杆平衡原理可知，电机的驱动力、整机(载重货物和爬楼机自重)的重力以及用户对爬楼机的下压力满足以下关系：
114.f1·
l1＝(g f2)
·
l2ꢀꢀꢀꢀ
(1)
115.式中，f1为电机施加至支撑臂的驱动力，f2为用户施加至爬楼机的下压力，g为整机的重力，l1为f1到支点o的力臂，l2为下压力与重力的合力到支点o的力臂。
116.其中，在电机工作时，由于电机的驱动力f1作用于支撑臂的位置不变(在作业时电机始终对支撑臂施加使之旋转的驱动力)，因此l1是恒定的，假设g和f2的大小也是恒定的，则l2的大小会直接影响f1的大小。可以理解的是，当爬楼坡度在增大时，整机的重心也会逐渐向远离楼梯的方向偏移，因此会使得l2增加，进而导致f1即电机的驱动力增大。显然，随着电机的驱动力f1增大，其工作电流会增大，随之产生的热量损耗也会增加。因此，当爬楼坡度增大时，如果用户继续按照与标准范围一样的载重习惯或者爬楼姿态进行爬楼作业，都会增加电机发生故障的几率。
117.履带式爬楼机的执行结构包括履带，因为履带比较长，因此可以同时至少覆盖在2个台阶上，进行上下楼梯的移动。其中，履带式爬楼机工作时的摩擦力主要为滚动摩擦力，而滚动摩擦力的大小远远小于滑动摩擦力，因此，为方便理解，下面在不计摩擦力的情况下，对履带式爬楼机工作时的任一时刻的受力进行分析：
118.如图11所示，履带式爬楼机以匀速方式进行爬楼，由牛顿第二定律可知，电机沿平行楼梯面向上方向的驱动力f3和整机(载重货物和爬楼机自重)的重力g以及楼梯坡度θ满足的关系如下：
119.f3＝gsinθ
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
120.由上式可知，θ在0～90
°
(楼梯坡度阈值不超过90
°
)变化时，随着楼梯坡度θ的增大，电机沿平行楼梯面向上的方向的驱动力f3也会增大。进而导致电机的工作电流会增大，随之产生的热量损耗也会增加。因此，针对履带式爬楼机，当爬楼坡度增大时，若用户继续按照与标准范围一样的载重习惯或者爬楼姿态进行爬楼作业，也会增加电机发生故障的几率。
121.综上所述，无论是步进式爬楼机还是履带式爬楼机，当爬楼坡度超过爬楼机正常使用坡度范围时，随着坡度的增大，都会增大对电机的损耗程度。
122.为了保证不同坡度下电机的正常使用，即电机不过载，在步进式爬楼机中，根据公式(1)可知，需通过减少g和f2的和来减小电机的驱动力f1。然而用户对爬楼机下压力f2的改变范围通常有限，且难以把握具体数值，因此，可通过减少载重货物的重量来减少整机重量，进而减小f1的值。而针对履带式爬楼机，根据公式(2)可知，可直接减少载重货物的重量来减小f3的值。
123.在某一实施例中，若判断爬楼机的爬楼坡度数据超过正常爬楼坡度范围，根据二者差值的大小给出对应的载重建议。具体地，通过以下几个场景说明当爬楼机的爬楼坡度大于正常坡度范围时，应采用的载重建议。
124.应用场景4
125.爬楼机的额定爬楼坡度范围为20
°
～45
°
，但用户也会经常遇到非正常情况，例如物流目的地实际场地空间过于狭窄，物流中心的用户在倒车入库时，货车停止的最终位置与车库墙面所形成的空间过于狭小，此时用户只能借助楼梯坡度为非正常(例如50
°
或大于50
°
)的楼梯进行货物的搬运。为了保证在搬运货物时电机不过载，可以将爬楼机一次搬运的货物重量适量减少，例如正常坡度范围内爬楼机一次搬运货物的阈值为200kg，而在该爬楼环境下可将一次货物的阈值调整为190kg，即一次搬运不超过190kg。假设总货物重量为1000kg，依据现有经验的“少量多次”的搬运方式，例如通常为一次搬运100kg，搬运次数就会直接加倍，即由原来的5次直接变为10次，这将严重影响搬运效率和用户体验。而在本实施例中，只需要将原来的5次变为6次，就可以完成作业，并且保证电机不会过载。显然，本实施例中给出的搬运建议能够兼顾爬楼效率和电机的正常运行。
126.应用场景5
127.某些商铺为了增大可利用面积，通常会采用“复式”的建筑结构，即在原区域上增设一层或多层以提高空间利用率。这种方式下，为了节省楼梯所占用的空间，楼梯的宽度较窄，且坡度较陡，通常在50
°
～60
°
之间。而商铺外的楼梯坡度还是采用常见的30
°
。这种情况下，用户需要将货物先后通过30
°
的楼梯和60
°
的楼梯才能完成搬运作业。现有技术中，为了保证电机的正常工作状态，通常会采用两种型号的爬楼机交替使用。即先采用适用于30
°
的爬楼机搬运，再采用适用于60
°
的爬楼机搬运。显然两种爬楼机的购置增添了用户的成本，且更换两种爬楼机也会增大操作难度。而在本实施例中，只需给出不同角度下的不同载重建议，就能实现一套爬楼机设备完成两种角度下的爬楼作业。
128.具体地，假设用户只有一台爬楼机，其适用的坡度范围为20
°
～45
°
，一次承重最大不超过300kg，而用户需要搬运的货物总重为900kg。用户在爬楼作业时，首先可通过3次搬运将900kg货物运到商铺的一楼，然后在面对60
°
楼梯时，一次搬运货物可降至270kg，然后通过不均分的4次搬运将货物运至商铺二楼。如此，通过一台设备即可实现不同楼梯坡度的搬运，方便用户操作。本实施例中，还可以采用其他载重方式进行作业。例如在爬楼机至少需要4次爬完60
°
楼梯的情况下，为了增强用户的使用舒适度，可以直接将900kg均分4份，按照每次搬运225kg的方式进行作业。需要说明的是，在保证电机正常载重的情况下，载重建议可根据用户的总搬运货物重量调整搬运次数和一次承重量设定，在此不作出任何限定。
129.综上，根据应用场景4和应用场景5提供的方案可知，若历史爬楼坡度数据超过爬楼机的正常爬楼坡度范围，可根据二者差值的大小给出对应的载重建议，以避免电机过载。例如，载重计算原则为：角度每增加5
°
时，一次载物重量则减少10kg。根据本实施例提供的载重建议，可以使得用户在不同坡度环境下正常完成爬楼作业，所述载重建议既能保证电机的正常使用，又能兼顾爬楼效率，最终为用户带来较良好的使用体验。
130.请参阅图12，在某一实施例中，所述终端设备03，还用于：
131.s01、根据所述故障诊断结果，进一步获取爬楼机的第二历史工况数据；
132.s02、将所述第二历史工况数据与所述爬楼机的最大额定工作数据进行比较，确定所述第二历史工况数据是否大于所述最大额定工作数据；
133.s03、当确定所述第二历史工况数据大于所述最大额定工作数据时，计算所述第二历史工况数据与所述最大额定工作数据的差值；
134.s031、当所述差值小于或等于第一预设阈值时，判定为一级故障，生成一级故障提
示信息和与所述一级故障提示信息对应的维修操作指引；
135.s032、当所述差值大于第一预设阈值，且小于或等于第二预设阈值时，判定为二级故障，生成二级故障提示信息和与所述二级故障提示信息对应的维修操作指引；
136.s033、当所述差值大于第二预设阈值时，判定为三级故障，生成三级故障提示信息和与所述三级故障提示信息对应的维修操作指引。
137.需要说明的是，在实际应用中，当获取的历史工况数据处于额定工作数据范围之外时，就可以判定为因用户错误使用行为导致爬楼机故障。但是，用户错误使用行为的程度有大有小，例如某些用户连续使用爬楼机的时间超过规定的时间范围只有几分钟，有些用户却超过几十分钟，而不同程度下的错误使用行为所导致的故障程度也是不同的。如果不对用户的使用行为数据进行区分并设立故障等级，就很容易出现维修指引与故障场景不适配的问题，进而造成资源浪费。因此本实施例旨在根据用户使用行为的数据划分故障等级，并根据不同的故障等级提供对应的、更为适用的维修指引。
138.在某一实施例中，所述第二历史工况数据包括爬楼机在预设时间段内的工作电流数据或工作电压数据。
139.具体地，以爬楼机的电机故障为例，其中电机故障原因优选为电流过大，而导致电机电流过大的原因为电机负荷过大，对应的维修指引为减轻电机负荷。
140.本实施例中，假设爬楼机采用1kw的三相电机，其最大额定电流i为1.9a。其中，第一预设阈值设为0.1a，第二预设阈值设为0.2a。
141.具体地，操作人员通过获取用户近3天的爬楼机电机的工作电流，并取3天的平均值然后计算的大小：
142.当i0≤0.1a时，判断为一级故障，此时终端设备03显示的一级故障提示信息可为“电机为一级故障”，对应的维修操作指引可为“将电机负荷减少10％”；
143.当0.1a<i0≤0.2a时，判断为二级故障，此时终端设备03显示的二级故障提示信息可为“电机为二级故障”，对应的维修操作指引可为“将电机负荷减少20％”；
144.当i0>0.2a时，判断为三级故障，此时终端设备03显示的三级故障提示信息可为“电机为三级故障”，对应的维修操作指引可为“将电机负荷减少30％或以上”。
145.可以理解的是，若未对故障等级进行划分，现有方式在诊断出电机因电流过大导致故障时，只能粗略的给出“将电机负荷减少”的维修指引，如此可能导致减少程度不准确而大幅度地降低电机的工作效率。因此，本实施例通过提供故障等级划分，可以将故障等级精细化，并给出适用于具体场景的、更具有针对性的故障提示信息和维修操作指引，确保最合理的维修方案，避免了资源浪费。
146.本发明某一实施例还提供了一种爬楼机，包括：
147.爬楼机本体及如上任一项实施例所述的爬楼机故障诊断装置，所述爬楼机故障诊断装置用于对所述爬楼机本体进行故障诊断。
148.可选地，所述故障诊断电路和/或所述诊断控制模块可拆卸安装于所述爬楼机本体上；
149.或，所述故障诊断电路和/或所述诊断控制模块集成设置于所述爬楼机本体上。
150.本实施例提出的爬楼机，通过故障诊断装置，能够快速准确地定位爬楼机的故障原因，并对应提供维修方案，既缩短了维修周期，也降低了维修成本。此外，通过在终端设备
上显示维修方案，从而能更加直观地指导用户维修，方便用户操作，增强了用户体验。
151.可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。文中所使用的步骤编号也仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
152.本发明中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
153.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
154.以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。