一种基于电流来诊断行驶异常的方法、系统及四向穿梭车

摘要

本申请提供一种基于电流来诊断行驶异常的方法、系统及四向穿梭车。本申请通过采集四向穿梭车线路中的电流值，并实时根据四向穿梭车的运行状态比对电流值是否符合当前工况所对应的阈值范围，主动判断四向穿梭车是否存在异常风险，从而及时触发报警提示进行异常排查。本申请能够自动根据四向穿梭车的各种动作类型以及车身当前的负载状况，动态调取与当前工况相匹配的阈值范围，从而避免对四向穿梭车异常状况的误判。本申请能够以简单的电流比较方式实现对难以察觉的机械异常的预警提示，无需增设单独传感检测单元，能够以较低的硬件成本解决克服现有四向穿梭车的检测盲区，及时对机械故障进行处理，避免仓储业务异常停滞。

说明书

技术领域

本申请涉及无人仓储技术领域，具体而言涉及一种基于电流来诊断行驶异常的方法、系统及四向穿梭车。

背景技术

随着物流机器人的不断成熟，自动化仓库也越来越普遍。万事有利有弊，自动化仓库在节省成本、解放人力的同时，也时常面临设备状态异常导致业务无法进行的问题。这也是自动化仓库的一大痛点。

现有的仓储自动化设备无法像人一样思考解决问题，它只有在正常状态下才能顺利地去执行业务。设备一旦遇到异常状态，便无法执行相关业务，只有人为解决异常状态之后才能继续执行。

现有无人仓储系统中，四向穿梭车中一般的电气故障或者软件故障都能够被检测出，但是换向系统卡阻、承载机构过载等机械故障却难以诊断。现有的四向穿梭车在遇到此种情况时，系统无法感知机械故障，无法向用户提供预警信息，用户也无法及时做出人为干涉，会直接导致仓储业务停滞。

发明内容

本申请针对现有技术的不足，提供一种基于电流来诊断行驶异常的方法、系统及四向穿梭车，本申请根据四向穿梭车运行状态检测其电流值是否处于相应阈值范围，通过对电流值的实时比对实现对机械故障的排查报警以尽早进行人工干预，保障仓储系统运行。本申请具体采用如下技术方案。

首先，为实现上述目的，提出一种基于电流来诊断行驶异常的系统，用于四向穿梭车，其包括：电流采样单元，其连接四向穿梭车中的供电线路，用于获取连接点的电流值；电流异常比较单元，其连接电流采样单元，用于根据四向穿梭车的运行状态确定匹配于当前工况的阈值范围，并在电流采样单元所获取的电流值超出所述阈值范围时输出触发信号；报警触发单元，其连接电流异常比较单元及报警单元，用于在电流值超出阈值范围的触发状态保持预设时长之后，触发报警单元报警，提示排查异常。

可选的，如上任一所述的基于电流来诊断行驶异常的系统，其中，所述电流异常比较单元包括：最大电流存储单元，用于存储分别匹配于四向穿梭车不同动作类型的最大电流；负载因子存储单元，用于存储分别匹配于四向穿梭车不同负载状态的负载因子；阈值范围运算单元，用于根据四向穿梭车的运行状态调取与之匹配的最大电流及负载因子，计算匹配于四向穿梭车当前工况的阈值范围。

可选的，如上任一所述的基于电流来诊断行驶异常的系统，其中，所述阈值范围运算单元为一乘法器，其根据四向穿梭车的运行状态调取与四向穿梭车当前动作类型相匹配的最大电流，以及与四向穿梭车当前负载状态相匹配的负载因子，将负载因子及最大电流之积设定为匹配于四向穿梭车当前工况的阈值范围上限。

可选的，如上任一所述的基于电流来诊断行驶异常的系统，其中，所述电流采样单元连接于四向穿梭车中如下的任一位置或如下的若干位置：电池单元上、电源部件上、驱动装置上；所述电流采样单元获取以下任一电流值或以下任意电流值的组合：四向穿梭车电池放电电流、四向穿梭车任意电源部件的工作电流、四向穿梭车任意驱动装置的供电电流。

可选的，如上任一所述的基于电流来诊断行驶异常的系统，其中，所述阈值范围运算单元根据四向穿梭车运行数据实时获得四向穿梭车的动作类型与负载状态，以相应调取最大电流存储单元和负载因子存储单元。

同时，为实现上述目的，本申请还提供一种基于电流来诊断行驶异常的方法，用于四向穿梭车，其步骤包括：获取四向穿梭车的电流值；根据四向穿梭车的运行状态确定匹配于当前工况的阈值范围；在电流值超出所述阈值范围且保持预设时长之后，触发报警，提示排查异常。

可选的，如上任一所述的基于电流来诊断行驶异常的方法，其中，根据四向穿梭车的运行状态确定匹配于当前工况的阈值范围的步骤具体包括：根据四向穿梭车的动作类型及负载状态调取匹配于其当前动作的最大电流及负载因子；根据负载因子及最大电流确定匹配于四向穿梭车当前工况的阈值范围。

可选的，如上任一所述的基于电流来诊断行驶异常的方法，其中，根据负载因子及最大电流确定匹配于四向穿梭车当前工况的阈值范围的具体步骤为：将负载因子及最大电流之积设定为匹配于四向穿梭车当前工况的阈值范围上限，从而在电流值保持在该阈值范围上限达到预设时长之后，触发报警，提示排查异常。

可选的，如上任一所述的基于电流来诊断行驶异常的方法，其中，所述电流值包括如下任意一种或以下任意电流值的组合：四向穿梭车电池放电电流、四向穿梭车任意电源部件的工作电流、四向穿梭车任意驱动装置的供电电流。

此外，本申请还提供一种四向穿梭车，其设置有如上任一所述的系统，或者，所述四向穿梭车的控制单元被设置为执行如上任一所述的方法。

有益效果

本申请通过采集四向穿梭车线路中的电流值，并实时根据四向穿梭车的运行状态比对电流值是否符合当前工况所对应的阈值范围，主动判断四向穿梭车是否存在异常风险，从而及时触发报警提示进行异常排查。本申请能够自动根据四向穿梭车的各种动作类型以及车身当前的负载状况，动态调取与当前工况相匹配的阈值范围，从而避免对四向穿梭车异常状况的误判。本申请能够以简单的电流比较方式实现对难以察觉的机械异常的预警提示，无需增设单独传感检测单元，能够以较低的硬件成本解决克服现有四向穿梭车的检测盲区，及时对机械故障进行处理，避免仓储业务异常停滞。本申请能够通过尽早解决异常风险而保证无人仓储系统稳定高效运行。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。

附图说明

附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本申请的实施例一起，用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：

图1是本申请的基于电流来诊断行驶异常的方法的步骤流程图；

图2是本申请中负载因子存储单元、最大电流存储单元参数范围的设置过程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中所述的“内、外”的含义指的是相对于四向穿梭车本身而言，指向其车身内部电气部件的方向为内，反之为外；而非对本申请的装置机构的特定限定。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

本申请中所述的“上、下”的含义指的是使用者正对四向穿梭车前进方向时，由轨道指向货物承载顶升的方向即为上，反之即为下，而非对本申请的装置机构的特定限定。

图1为根据本申请的一种用于四向穿梭车的基于电流来诊断行驶异常的方法，其可通过设置四向穿梭车主控系统或车内单独故障检测单元执行如下步骤以实现对四向穿梭车机械故障的异常检测：

获取四向穿梭车的电流值；

根据四向穿梭车的运行状态确定匹配于其当前工况的阈值范围；

在电流值超出所述阈值范围且保持预设时长之后，触发报警，提示排查异常。

对于无人仓储系统中的四向穿梭车，其通常会交替地执行待机、行驶、顶升、下降、换向等各种动作，而各动作下，车内电流会相应根据车身实时负载状态在一定范围内变化。由于车身满载或空载状态下，电流大小差异明显，并且，不用动作状态下车内电路中电流值也有较大差异，因此，本申请针对四向穿梭车的不同运行状态分别设置有不同的电流阈值范围，以避免对不同运行状态下电流状况的误判。

具体而言，本申请可通过连接四向穿梭车中供电线路的电流采样单元获取四向穿梭车中相应各连接点的电流值；

配合单独设置或集成于四向穿梭车主控单元中的电流异常比较单元，接收电流采样单元所采集的电流值，并相应根据四向穿梭车的运行状态确定匹配于当前工况的阈值范围，从而在电流采样单元所获取的电流值超出所述阈值范围时输出触发信号；

本申请对穿梭车异常状态的响应一般通过报警触发单元实现。该报警触发单元一般可设连接电流异常比较单元及报警单元以及声光电报警器，或相应交互端口，由此，其能够在电流值超出阈值范围的触发状态保持预设时长之后，通过声光电报警器进行报警或通过交互端口触发交互终端显示报警信息以提示排查异常。

由于四向穿梭车中，执行不同动作、搭载不同负荷的状态下，车身电流悬殊差异较大，因此，本申请中可具体将所述电流异常比较单元设置为包括：

最大电流存储单元，用于存储分别匹配于四向穿梭车不同动作类型的最大电流；

负载因子存储单元，用于存储分别匹配于四向穿梭车不同负载状态的负载因子；

阈值范围运算单元，用于根据四向穿梭车的运行状态调取与之匹配的最大电流及负载因子，通过两者乘积，或者在最大电流上按照负载因子的比例确定匹配于四向穿梭车当前工况的阈值范围，或者，也可以通过负载因子大小对不同工况下最大电流的绝对数值进行修正，以两者之和或两者之差或其他方式计算匹配于四向穿梭车当前工况的阈值范围。

在采用乘法运算的方式下，所述阈值范围运算单元设计为一乘法器，其根据四向穿梭车的运行状态分别由最大电流存储单元与负载因子存储单元中调取与四向穿梭车当前动作类型相匹配的最大电流，以及与四向穿梭车当前负载状态相匹配的负载因子，将负载因子及最大电流之积设定为匹配于四向穿梭车当前工况的阈值范围上限，从而根据四向穿梭车负载量大小按照一定比例对额定的最大电流进行修正。如此的设计可避免空载时因匹配当前动作类型的最大电流过大而影响检测效果，也可避免满载时因匹配当前动作类型的最大电流过小而产生误报警。

例如，本申请的电流异常比较单元可以四向穿梭车的电池放电电流为基准，通过连接于四向穿梭车电池放电电路上的电流采样单元获取四向穿梭车中相应各连接点的电流值，以收集统计四向穿梭车各种不同动作类型下的电流曲线范围值，包括：

a.四向穿梭车开机待机情况下电池放电电流；

b.四向穿梭车行驶过程中电池放电电流；

c.四向穿梭车顶升、下降、换向情况下电池放电电流；

d.四向穿梭车异常状态下电池放电电流；

然后将以上各种情况下采集的电流值分别按照四向穿梭车是否空载、载货两种场景分别进行具体统计分析；

最终根据以上情况统计整理正常情况下四向穿梭车放电电流的曲线范围值，再整理出异常状态下四向穿梭车放电电流的曲线范围值，由此确定存储于最大电流存储单元中的不同动作类型的最大电流，以及存储于负载因子存储单元中的不同负载状态的负载因子。

由此，本申请可通过比较分析电流采样单元所获得的实时电流与正常状态和异常状态下的放电电流是否有差异之处，以此差异来诊断四向梭车是否有难以察觉的机械异常，以让系统及时感知到有机械异常，并向用户提供预警信息。

除直接将电流采样单元连接于四向穿梭车电池放电电路中以外，由于四向穿梭车的液压电机、行走驱动电机等多种电路器件的工作电流均能够反映设备运行的实时状态，因此本申请还可任选将电流采样单元设置在如下的任一位置或如下的若干位置，以通过相应部位的电流数据实现对四向穿梭车实时工作故障的检测：电池单元上、电源部件上、驱动装置上。其中的电源部件可以是电池包中的若干电池组，也可以是四向穿梭车电源电路中的任意电气部件元件。由此，本申请中，所述电流采样单元能够由其电路连接位置相应获取以下任一电流值或以下任意电流值的组合：四向穿梭车电池放电电流、四向穿梭车任意电源部件的工作电流、四向穿梭车任意驱动装置的供电电流，从而根据上述任意的电流与标准状态下对应当前工况的阈值范围进行比对而迅速判断可能存在的故障情况。

上述控制过程中，所述阈值范围运算单元可直接调取或通过总线读取四向穿梭车运行过程中PLC控制单元数据，从而根据四向穿梭车运行过程中PLC控制单元数据实时获得四向穿梭车的动作类型与负载状态 ，以相应调取最大电流存储单元和负载因子存储单元。

具体参考图2所示，本申请在实际应用中可通过如下的步骤收集四向穿梭车各种情况下的电流曲线范围值，根据收集的数据构建四向穿梭车正常情况下的电流曲线，利用构建出的曲线确定四向穿梭车中分别对应不于同动作类型的最大电流以及分别对应于不同负载状态的负载因子，从而实时获取四向穿梭车的电流值，对有异常的情况进行报警处理：

步骤S1：在测试过程中收集四向穿梭车空闲待机时的电流变化曲线；收集空载四向穿梭车正常行驶时的电流变化曲线；收集空载四向穿梭车顶升板顶升和下降动作时的电流变化曲线；收集空载四向穿梭车换向动作时的电流变化曲线；收集最大负载四向穿梭车正常行驶时的电流变化曲线；收集最大负载四向穿梭车顶升板顶升和下降动作时的电流变化曲线；收集最大负载四向穿梭车换向动作时的电流变化曲线。

步骤S2：利用步骤1收集的数据构建出四向穿梭车正常情况下的电流曲线，确定出各种情况下的电流阈值。由于不同的动作过程中四向穿梭车工作电流不尽相同，因此一般需要分别设置与各个动作相对应的电流阈值和负载因子，如果在一段时间内，电流超过（行驶、空载、顶升，等不同工况状态的）最高阈值*负载因子，即可判断有出现异常的风险，如顶升不到位，行驶撞到货架等。由此，本申请一般需要根据对四向穿梭车各工作状态下电流情况的统计分析，分别在最大电流存储单元中存储四向穿梭车行驶过程中电流阈值(TravelMin,TravelMax)；四向穿梭车顶升过程中电流阈值(JackMin,JackMax)；四向穿梭车下降过程中电流阈值(DeclineMin,DeclineMax)；四向穿梭车换向过程中电流阈值(InvertMin,InvertMax)以实现不同运行状态下四向车电流的检测。

步骤S3：在四向穿梭车开机期间，本申请实时获取四向穿梭车的电流值，利用步骤2中构建出的电流阈值来诊断四向穿梭车是否有异常的情况，以在电流超出预设的匹配于四向穿梭车当前工况的阈值范围时判断存在故障风险，从而相应触发报警以提示维护人员相应对车身各部件进行排查以确定具体故障类型。

上述对正常电流范围的收集和统计分析过程可通过如下方式进行：首先获取实时的四向穿梭车电流值E；然后获取此时四向穿梭车此时的动作类型，是行驶、换向、顶升还是下降。以四向穿梭车顶升动作为例，四向穿梭车顶起货物的负载电流阈值为[20A,54A],根据其负载重量不同，按照长期积累的电流数据统计分析，设置载货的负载因子F为2。由此，当在一段时间内，如5S内满足(E>JackMax*F)的条件就说明此时四向穿梭车载重的负荷较大，货物重量超过四向穿梭车的核载，判定四向穿梭车异常，需暂停四向穿梭车，并向用户报警，等待用户处理。

例如，针对载重时顶升装置未运行到位的情况：四向穿梭车载重时由于货物重量过重或者油缸液压油压力不够会出现顶升托盘未到位的情况，在这一段时间内，由于电池一直在供电，其输出的电流值会处于异于正常情况下电流范围以试图通过向电机供电驱动让顶升板顶起。当本申请通过电流采样单元的电流值发现这种情况后，就会在系统和LED屏幕上进行报警提示。故障状态的处理步骤通常可采用如下方式：在通过电流值检测到发现故障后，开启设备调试模式，对设备进行顶升板下降顶升操作，待设备正常后，重置设备，即可继续执行后续任务。以上仅以顶升过程中的故障展示本申请应对方案。当四向穿梭车遇到换向未到位的故障时，同理也可通过上述方式实现复位，待设备正常后，重置设备，即可继续执行后续任务。不同故障状态之间通常可通过电流阈值的不同和/或四向穿梭车的运行状态不同进行区分。

由此，本申请能够基于四向穿梭车的电池放电电流来诊断行驶过程或其他各个动作过程中出现的异常，避免对四向穿梭车异常状况的误判。本申请能够以简单的电流比较方式实现对难以察觉的机械异常的预警提示，无需增设单独传感检测单元，能够以较低的硬件成本解决克服现有四向穿梭车的检测盲区，及时对机械故障进行处理，避免仓储业务异常停滞。本申请能够通过尽早解决异常风险而保证无人仓储系统稳定高效运行。

以上仅为本申请的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本申请的保护范围。