一种无人驾驶清扫车电机自保护的控制方法与流程

1.本发明涉及自动控制领域，尤其涉及一种无人驾驶清扫车电机自保护的控制方法。


背景技术：

2.随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展，智能机器人技术已经成为了国内外众多学者研究的热点。其中，服务型机器人开辟了机器人应用的新领域，服务型机器人的出现主要有以下三方面原因：第一方面，国内劳动力成本有上升的趋势；第二方面，人口老龄化和社会福利制度的完善为服务型机器人提供了广泛的市场应用前景；第三方面，人类想摆脱重复的劳动。比如目前的扫地车需要人工驾驶，功能单一，不够方便，故人工清扫被智能化的无人驾驶自动清扫所代替势不可挡。
3.为了更方便的区分和定义自动驾驶技术，自动驾驶的分级就成了一件大事。目前全球汽车行业公认的两个分级制度分别是由美国高速公路安全管理局(nhtsa)和国际自动机工程师学会(sae)提出的。其中，l4和l5级别的自动驾驶技术都可以称为完全自动驾驶技术，到了这个级别，汽车已经可以在完全不需要驾驶员介入的情况下来进行所有的驾驶操作，驾驶员也可以将注意力放在其他的方面，比如工作或是休息。但两者的区别在于，l4级别的自动驾驶适用于部分场景下，通常是指在城市中或是高速公路上。而l5级别则要求自动驾驶汽车在任何场景下都可以做到完全驾驶车辆行驶。
4.随着我国人口老龄化的加剧、用工荒的出现及用工成本的不断提高，直接导致了用户招工难、人员管理难、成本不断攀高的问题，人工被机械自动化所代替势不可挡。
5.但是，现有技术中，在对车辆进行控制时，存在着诸多问题，比如，拟人性不高，控制方式单一等缺陷。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种无人驾驶清扫车电机自保护的控制方法，为无人驾驶清扫车提供双重电机自保护的控制方法，以延长电机的使用寿命。
7.为了实现上述目的，本发明提供了一种无人驾驶清扫车电机自保护的控制方法，所述方法包括：
8.无人驾驶清扫车的处理器接收外部输入的清扫指令，根据所述清扫指令向清扫刷的电机预驱芯片发送驱动信号，并生成电流采集指令，发送给电流采集单元；
9.所述电机预驱芯片根据所述驱动信号驱动清扫刷电机运转；
10.所述电流采集单元根据所述电流采集指令，对清扫刷电机进行实时电流采集得到采样电流信号，输出给电流峰值保护单元；
11.所述电流峰值保护单元根据预置电流峰值阈值对所述采样电流信号进行峰值判定，确定所述采样电流信号的电流值是否超出预置电流峰值阈值；
12.当所述电流值小于所述预设电流峰值阈值时，将所述采样电流信号输出给所述电
流积分单元；
13.所述电流积分单元根据预置采样时间对所述采样电流信号的电流值进行积分运算，得到电流积分值；
14.所述电流积分单元根据预置电流积分阈值对所述电流积分值进行电流积分判定，确定所述电流积分值是否超出预置电流积分阈值；
15.当所述电流积分值达到或超过所述预设电流积分阈值时，所述处理器生成清扫刷电机关闭指令，发送给所述电机预驱芯片；
16.所述电机预驱芯片根据所述清扫刷电机关闭指令关闭清扫刷电机。
17.优选的，所述电流峰值保护单元根据预置电流峰值阈值对所述采样电流信号进行峰值判定，确定所述采样电流信号的电流值是否超出预置电流峰值阈值还包括：
18.当所述电流值大于等于所述预设电流峰值阈值时，所述电流峰值保护单元生成电流峰值保护指令，并输出给所述电机预驱芯片；
19.所述电机预驱芯片根据所述电流峰值保护指令关断清扫刷电机的供电输入。
20.进一步优选的，所述方法还包括：
21.所述电流峰值保护单元将所述电流峰值保护指令发送给所述处理器；
22.所述处理器根据所述电流峰值保护指令，停止发送驱动信号给所述电机预驱芯片。
23.优选的，当所述处理器确定所述电流积分值是否超出预置电流积分阈值之后，所述方法还包括：
24.所述处理器更新当前的故障信息次数；
25.所述处理器判断更新后的故障信息次数是否达到所述预设故障次数；
26.当所述更新后的故障信息次数达到所述预设故障次数时，所述处理器停止向所述电机预驱芯片发送所述驱动信号，并生成停止采样指令发送给电流采集单元；
27.所述电流采集单元根据所述停止采样指令停止电流采集。
28.进一步优选的，所述方法还包括：
29.所述电流峰值保护单元将所述电流峰值保护指令发送给所述处理器；
30.所述处理器根据所述电流峰值保护指令，将当前故障信息次数更新为所述预设故障次数。
31.优选的，在所述电机预驱芯片根据所述驱动信号驱动清扫刷电机运转之前，所述方法还包括：
32.所述电机预驱芯片根据所述驱动信号，生成故障查询指令发送给所述处理器；
33.所述处理器根据所述故障查询指令，并将故障信息次数发送给电机预驱芯片；
34.所述电机预驱芯片判断故障信息次数是否等于0；
35.当故障信息次数等于0时，所述电机预驱芯片根据所述驱动信号驱动清扫刷电机运转。
36.优选的，所述方法包括：
37.电流采集单元和清扫刷电机与包含金属氧化物半导体mos晶体管的短路保护电路连接，当通过mos管的电流使mos管的电压达到预设电压峰值阈值时，mos管短路，断开清扫刷电机的供电输入。
38.本发明实施例提供的一种无人驾驶清扫车电机自保护的控制方法，为无人驾驶清扫车辆提供了在清扫车在清扫作业时，清扫刷电机自保护的控制方法，能够保证无人清扫车进行清扫作业时，通过判断电流采集单元采集到的清扫刷电机的电流来进行控制电机的运转，从而达到保护清扫刷的电机，最终达到延长电机使用寿命的目的。
附图说明
39.图1为本发明实施例提供的一种无人驾驶清扫车电机自保护的控制方法流程图；
40.图2为本发明实施例提供的一种无人驾驶清扫车电机自保护的控制方法的优化方案的方法流程图。
具体实施方式
41.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
42.本发明的方法，可以用于自动控制领域，以保证无人驾驶清扫车的清扫刷电机控制器工作在安全范围内，从而达到清扫刷的电机自保护的目的。
43.图1为本发明提供的一种无人驾驶清扫车电机自保护的控制方法，结合图1所示，下面对本发明提供的一种无人驾驶清扫车电机自保护的控制方法进行详细描述，方法包括：
44.步骤101，无人车驾驶清扫车的处理器接收外部输入的清扫指令，根据清扫指令向清扫刷的电机预驱芯片发送驱动信号，并生成电流采集指令，发送给电流采集单元。
45.具体的，无人驾驶清扫车的处理器在接收外部输入的清扫指令时开始作业，处理器根据清扫指令开始周期性的向电机预驱芯片发送驱动信号，以驱动清扫刷的电机运转。同时，处理器还生成电流采集指令，发送给电流采集单元，启动电流采集单元开始进行电流采集。
46.步骤102，电机预驱芯片根据驱动信号驱动清扫刷电机运转。
47.具体的，当无人驾驶清扫车的处理器接收到清扫命时，生成故障信息次数并将其初始值赋值为0。当电机预驱芯片接收到驱动信号后，生成故障查询指令发送给处理器，处理器根据驱动信号读取故障信息次数，并发送给电机预驱芯片，当故障信息次数为0的时，表明系统启动正常，电机预驱芯片驱动清扫刷电机运转。
48.步骤103,电流采集单元根据电流采集指令，对清扫刷电机进行实时电流采集得到采样电流信号，输出给电流峰值保护单元。
49.具体的，电流采集单元接收到电流采集指令，开始持续的对清扫刷的电机进行实时的采集得到采样电流信号，将采样电流信号输出给电流峰值保护单元。
50.步骤104，电流峰值保护单元根据预置电流峰值阈值对采样电流信号进行峰值判定，确定采样电流信号的电流值是否超出预置电流峰值阈值。
51.具体的，电流峰值保护单元将采样电流信号的电流值与预置电流峰值阈值进行比较，判断电流值是否小于预置电流峰值阈值：
52.当电流值小于预置电流峰值阈值时，表明清扫车的电机工作状态正常，此时，将采样电流信号输出给电流积分单元，继续执行步骤105-步骤108。
53.当电流值大于等于预设电流峰值阈值时，表明电流的瞬时值大于允许的最大的电
流峰值，容易造成电机损坏，此时执行步骤109，电流峰值保护单元生成电流峰值保护指令，并输出给电机预驱芯片，电机预驱芯片根据电流峰值保护指令关断清扫刷电机的供电输入。
54.同时，电流峰值保护单元将电流峰值保护指令发送给处理器，处理器根据电流峰值保护指令，停止发送驱动信号给电机预驱芯片。
55.处理器还根据电流峰值保护指令将当前的故障信息次数更行为预设故障次数。
56.当无人驾驶清扫车清扫刷的系统发生电流峰值保护关断时，说明清扫刷的阻尼已经达到了不可恢复的状态，如果强行回复电机运转，有可能直接烧坏电机，所以，当发生电流峰值保护关断时，由处理器将故障信息次数直接更新为预设故障信息，以避免在电机预驱芯片接收到下一个驱动命令时再次驱动清扫刷电机运转，达到保护清扫刷电机的作用。本发明实施例中预设故障次数为3。
57.本发明实施例中，电流采集单元和清扫刷电机与包含金属氧化物半导体晶体管(mos管)的短路保护电路连接，当通过mos管的电流使mos管的电压达到预设电压峰值阈值时，mos管直接短路。其中预设电压峰值阈值根据mos管的内阻，根据通过mos管的电流进行，进行多次测量，计算的到。当通过mos管的电流与mos管的内置计算出来的电压大于预设电压峰值时，mos管短路，关断清扫刷电机的供电输入，电机停止运转。处理器将预设故障次数更新为3，这样电机就不再次运转了。
58.步骤105，电流积分单元根据预置采样时间对采样电流信号的电流值进行积分运算，得到电流积分值。
59.具体的，电流积分单元对预置采样时间的电流值进行积分运算，得到预置采样时间的电流积分值，即在预置采样时间内通过清扫刷电机的电荷数量。本发明实施例中，预置采样时间设置为10微妙。
60.本发明实施例中，根据公式：进行电流积分计算。其中，i表示电流采集单元采集到的采样电流信号的电流值，t表示预置采样时间，t表示时间。
61.步骤106，电流积分单元根据预置电流积分阈值对电流积分值进行电流积分判定，确定电流积分值是否超出预置电流积分阈值。
62.具体的，电流积分单元将计算得到的电流积分值与预置电流积分阈值进行比较，确定电流积分值是否超出预置电流积分阈值。其中，预置电流积分阈值为无人驾驶清扫车在设计阶段经过多次测量得到的电流积分阈值，并将这个值保存在电流积分单元的存储单元。
63.当电流积分值达到或超过预置电流积分阈值时，表明在预设采样时间内的通过清扫刷电机的电荷数大于允许通过的的最大电荷数量，执行步骤107-步骤108。当没超过时，继续进行积分采样，即继续执行步骤105。
64.步骤107，处理器生成清扫刷电机关闭指令，发送给电机预驱芯片。
65.具体的，当电流积分值到的预置电流积分阈值时，说明无人驾驶车辆的清扫刷电机阻尼过大，为了保护清扫刷电机，需要关闭电机。此时，处理器生成清扫刷关闭指令，发送给电机预驱芯片。
66.步骤108，电机预驱芯片根据清扫刷电机关闭指令关闭清扫刷电机。
67.至此，通过电流峰值保护单元和电流积分单元对清扫刷电机进行双重保护，实现了无人驾驶清扫车电机自保护的控制方法。
68.进一步的，本发明还提供优选的实施例，对上述电流积分判定的方法进行了优化，图2为本发明实施例提供的一种无人驾驶清扫车电机自保护的控制方法的优化方案的方法流程图，结合图2，具体如下：
69.在电流积分单元根据预置电流积分阈值对电流积分值进行电流积分判定，确定电流积分值是否超出预置电流积分阈值后，还可以执行步骤201-步骤204来确定是否真正发生故障或异常。在步骤104或步骤106之后，还包括：
70.步骤201，处理器更新故障信息次数。
71.具体的，处理器判断电流积分值是否超过预置电流积分阈值后，根据判断结果更新故障信息次数。
72.当电流积分值超处预置电流积分阈值时，故障信息次数自加1。
73.当电流积分值低于预置电流积分阈值时，故障信息次数自减1，如果故障信息次数为0时，保持其值为0不变。
74.步骤202，处理器判断更新后的故障信息次数是否达到预设故障次数。
75.当更新后的故障次数达到预设故障次数时，执行步骤107，并同时执行步骤203、步骤204。
76.本发明实施例中，预置故障信息次数为3。也即是说，当故障信息次数达到3时，处理器执行步骤203、步骤204。
77.步骤203，处理器停止向电机预驱芯片发送驱动信号，并生成停止采样指令发送给电流采集单元。
78.具体的，处理器通过接收到外部输入的清扫指令开始进行周期性的向清扫刷的电机预驱芯片发送驱动信号的。正常情况下，处理器不会停止发送驱动信号。只有当故障信息次数发生改变，并且故障信息次数为预置故障信息次数时，处理器才主动的停止向清扫刷的电机预驱芯片发送驱动信号，电机预驱芯片是根据驱动信号进行电机驱动的。当没有接收到驱动信号时，就不驱动电机与转。即电机停止运转，清扫刷电机不会再恢复到运转的状态。
79.电流采集单元是在接收到电流采集命令时，开始进行的持续的对清扫刷电机进行实时电流采集，如果没有接收到停止采样指令，电流采集单元就持续对清扫刷电机进行实时采样。当处理器判断故障信息次数达到预置故障信息次数，说明不能恢复电机运转，也就没有必要再进行电流的采集，所以要发送停止采样指令给电流采集单元，用以停止电流采集。
80.步骤204，电流采集单元根据停止采样指令停止电流采集。
81.本发明实施例中，由于在故障信息次数没有达到预置故障信息次数之前，处理器不生成停止采样指令，电流采集单元会持续进行电流采集。并且，故障信息次数的值也在确定电流积分值是否超出预置电流积分阈值后进行更新，所以故障信息次数会根据更新增加或者减小。预驱电机芯片可以根据驱动信号，经过判断决定是否驱动电机运转。
82.本发明实施例一个具体例子中，经过流程：当故障信息次数为0时，如果判断确定电流积分值是否超出预置电流积分阈值后，得到的是确定电流积分值超出预置电流积分阈
值，那么故障信息次数更新为1。此时，电机预驱芯片接收到驱动信号时，经过判断故障信息次数不为0，就不对清扫刷电机进行驱动，也就是清扫刷电机不运转。
83.电流采样单元持续进行对清扫刷电机的电流进行采样，输出给电流峰值保护单元，经判断当电流值小于预设电流峰值阈值时，将采样电流信号输出给电流积分单元，电流积分单元计算预置采样时间内的电流积分，根据电流积分判断，当判断确定电流积分值小于预置电流积分阈值是，故障信息次数进行更新为0，这样等电机预驱芯片接收到下一个驱动信号时，经过判断故障信息次数为0，就又可以驱动电机运转了。也就是说清扫刷电机恢复运转。
84.但是，如果故障信息次数达到预置故障信息次数时，处理器停止向电机预驱芯片发送驱动信号，并生成停止采样指令发送给电流采集单元，这样就完全停止了清扫刷电机的运转，也停止对电流采集单元根据停止采样指令停止电流采集。最终达到清扫刷电机停止运转的状态，只有当重新启动无人驾驶清扫车进行清扫作业时，才能再次根据清扫指令重新启动清扫刷电机运转。
85.本发明实施例提供的一种无人驾驶清扫车电机自保护的控制方法，为无人驾驶清扫车提供了在清扫车在清扫作业时，清扫刷电机自保护的控制方法。无人清扫车通过电流峰值保护单元和电流积分保护单元控制电机的运转，以保证在清扫刷电机电流过大时停止电机运转，避免大电流对电机的损坏。这种电流的双重保护机制防止了清扫刷电机被烧坏，最终达到延长电机使用寿命的目的。
86.专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
87.结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
88.以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。