【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及充電總線控制，具體涉及一種教育機器人的充電總線控制系統(tǒng)及方法。
技術介紹
1、隨著智能機器人在教育領域的廣泛應用，教育機器人需要具備長時間的自主運行能力，而高效的充電管理系統(tǒng)是確保其持續(xù)運作的關鍵部分，充電總線控制系統(tǒng)是智能教育機器人與其電源管理之間的核心通訊方式，它不僅用于傳輸電能，還用于管理充電狀態(tài)、設備識別和安全控制。
2、現(xiàn)有技術存在以下不足：
3、1、傳統(tǒng)的充電總線通常只支持二值數(shù)字邏輯（高低電平），只能表示簡單的狀態(tài)信息，傳輸效率較低，尤其在復雜的充電場景下，難以同時傳輸大量的狀態(tài)信息或指令；
4、2、控制系統(tǒng)大多是靜態(tài)或手動管理模式，缺乏智能化調(diào)節(jié)和動態(tài)控制能力，在充電過程中無法根據(jù)設備狀態(tài)或預測數(shù)據(jù)進行充電功率的動態(tài)調(diào)整，容易導致電池過充或效率低下的問題；
5、3、現(xiàn)有控制系統(tǒng)大多僅支持單個設備的充電管理，無法同時高效地管理多個設備，當多個設備需要同時充電或供電時，系統(tǒng)往往需要通過復雜的硬件切換或增加額外的接口，導致管理復雜性和成本上升；
6、基于此，本專利技術提出一種教育機器人的充電總線控制系統(tǒng)及方法，通過多態(tài)電壓設計，使得數(shù)據(jù)線能夠傳輸更多的信息狀態(tài)，提高通訊效率，基于不同電壓狀態(tài)生成控制指令，并結合異常預測機制，確保充電過程安全高效，并延長電池壽命，采用了多態(tài)總線的多從機模式，可以高效地并行管理多個充電設備，有效避免通訊沖突。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術的目的是提供一種教育機器人的充電
2、為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種教育機器人的充電總線控制方法，所述控制方法包括以下步驟：
3、控制系統(tǒng)在開始充電控制前，通過教育機器人的控制器作為主機初始化充電總線，控制器通過充電總線發(fā)送請求信號，用于識別連接在充電總線上的不同充電設備，識別完成后，輪詢檢測各個充電設備的充電狀態(tài)；
4、控制器在充電過程中，基于不同的電壓狀態(tài)生成不同的控制指令，定時進行異常預測后，控制器通過時鐘線和數(shù)據(jù)線同步充電設備的狀態(tài)，基于預測結果對充電功率進行調(diào)節(jié)以及生成相應控制策略，當充電完成后發(fā)出停止充電指令；
5、控制器定期分析所有充電設備的運行狀態(tài)系數(shù)后，通過多態(tài)總線的多從機模式進行并行管理，基于時鐘信號協(xié)調(diào)不同充電設備的工作。
6、在一個優(yōu)選的實施方式中，充電過程中，控制系統(tǒng)獲取充電設備的運行狀態(tài)系數(shù)以及教育機器人的設備狀態(tài)系數(shù)，充電設備的運行狀態(tài)系數(shù)包括多串聯(lián)部件電流波動幅值以及多部件溫度偏差累積因子，教育機器人的設備狀態(tài)系數(shù)包括實時電量、電池異常指數(shù)以及無響應指令生成頻率。
7、在一個優(yōu)選的實施方式中，所述設備狀態(tài)系數(shù)的獲取邏輯為：教育機器人的電池電量0%-80%時充電設備選擇第一充電功率對教育機器人充電，在電池電量81%-100%時充電設備選擇第二充電功率對教育機器人充電，通過第一充電功率比上第二充電功率獲取功率調(diào)節(jié)值；
8、通過電池異常指數(shù)以及無響應指令生成頻率修正功率調(diào)節(jié)值后，獲取設備狀態(tài)系數(shù)，表達式為：，式中，為功率調(diào)節(jié)值，為設備狀態(tài)系數(shù)，為電池異常指數(shù)，為無響應指令生成頻率，、分別為電池異常指數(shù)以及無響應指令生成頻率的比例系數(shù)，且、均大于0。
9、在一個優(yōu)選的實施方式中，所述運行狀態(tài)系數(shù)的獲取邏輯為：對多串聯(lián)部件電流波動幅值以及多部件溫度偏差累積因子進行歸一化處理，使多串聯(lián)部件電流波動幅值以及多部件溫度偏差累積因子的取值范圍映射到[0,1]之間，將歸一化處理后的多串聯(lián)部件電流波動幅值以及多部件溫度偏差累積因子求和獲取充電設備的運行狀態(tài)系數(shù)。
10、在一個優(yōu)選的實施方式中，充電過程中，定時進行異常預測，包括以下步驟：
11、將獲取的運行狀態(tài)系數(shù)與設備狀態(tài)系數(shù)加權計算獲取異常幅值，表達式為：，式中，為異常幅值，為運行狀態(tài)系數(shù)，為設備狀態(tài)系數(shù)；
12、將獲取的異常幅值與預設的第一異常閾值以及第二異常閾值進行對比，第一異常閾值用于判斷是否需要對充電功率進行調(diào)節(jié)，第二異常閾值用于判斷是否需要控制充電停止；
13、若異常幅值小于等于第一異常閾值，表明未達到預設電池電量或不存在異常，判斷不需要對充電功率進行調(diào)節(jié)，若異常幅值大于第一異常閾值，且異常幅值小于等于第二異常閾值，表明達到預設電池電量或存在異常，判斷需要對充電功率進行調(diào)節(jié)，若異常幅值大于第二異常閾值，表明存在嚴重異常，判斷需要控制充電停止。
14、在一個優(yōu)選的實施方式中，控制器基于預測結果對充電功率進行調(diào)節(jié)以及生成相應控制策略，包括以下步驟：
15、當判斷需要對充電功率進行調(diào)節(jié)時，通過異常幅值對充電功率進行調(diào)節(jié)，異常幅值越大，越需要調(diào)小充電功率，調(diào)節(jié)算法表達式為：，式中，為調(diào)節(jié)后的充電功率，為調(diào)節(jié)前的充電功率，為異常幅值；
16、控制器控制充電設備以調(diào)節(jié)后的充電功率對教育機器人進行充電，當判斷需要控制充電停止時，控制器控制充電設備停止充電。
17、在一個優(yōu)選的實施方式中，控制器定期分析所有充電設備的運行狀態(tài)系數(shù)后，通過多態(tài)總線的多從機模式進行并行管理，包括以下步驟：
18、控制器定期分析所有充電設備的運行狀態(tài)系數(shù)后，獲取每臺充電設備的運行狀態(tài)系數(shù)均值，并在教育機器人進行下一次充電時，將所有充電設備依據(jù)運行狀態(tài)系數(shù)均值由小到大進行排序，生成設備推薦表，在對充電設備進行維護時，將所有充電設備依據(jù)運行狀態(tài)系數(shù)均值由大到小進行排序，生成設備維護表，教育機器人或操作者依據(jù)設備推薦表正序排序來選擇充電設備，維護人員依據(jù)設備維護表正序來選擇充電設備的維護順序。
19、在一個優(yōu)選的實施方式中，所述多串聯(lián)部件電流波動幅值的計算邏輯為：獲取充電設備中，串聯(lián)組的數(shù)量，將所有處于串聯(lián)的部件作為一個串聯(lián)組，定時獲取串聯(lián)組中每個部件的電流值后，基于每個部件的電流值計算串聯(lián)組的電流標準差，將充電設備中所有串聯(lián)組的電流標準差求和后獲取多串聯(lián)部件電流波動幅值；
20、所述多部件溫度偏差累積因子的計算邏輯為：通過溫度傳感器獲取監(jiān)測部件的實時溫度，通過監(jiān)測部件的實時溫度減去監(jiān)測部件預設的溫度閾值獲取溫度差值，取溫度差值絕對值獲取監(jiān)測部件的溫度偏差，將多個監(jiān)測部件的溫度偏差求和獲取多部件溫度偏差，對多部件溫度偏差進行積分運算后得到多部件溫度偏差累積因子，表達式為：，式中，為多部件溫度偏差累積因子，為時間時刻的多部件溫度偏差，為累積時間段。
21、在一個優(yōu)選的實施方式中，在開始充電控制前，教育機器人的控制器作為主機初始化充電總線，包括以下步驟：
22、在初始化階段，將數(shù)據(jù)線設置為高阻態(tài)，此時數(shù)據(jù)線不被任何設備驅(qū)動，保持“未驅(qū)動”狀態(tài)，將時鐘線初始化為低電平狀態(tài)，控制器通過時鐘線發(fā)送初始信號，各個從設備接收初始信號后進行時間同步。
23、一種教育機器人的充電總線控制系統(tǒng)，包括初始化模塊、充電設備識別模塊、充電控制模塊、充電設備管本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種教育機器人的充電總線控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種教育機器人的充電總線控制方法，其特征在于：充電過程中，控制系統(tǒng)獲取充電設備的運行狀態(tài)系數(shù)以及教育機器人的設備狀態(tài)系數(shù)，充電設備的運行狀態(tài)系數(shù)包括多串聯(lián)部件電流波動幅值以及多部件溫度偏差累積因子，教育機器人的設備狀態(tài)系數(shù)包括實時電量、電池異常指數(shù)以及無響應指令生成頻率。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種教育機器人的充電總線控制方法，其特征在于：所述設備狀態(tài)系數(shù)的獲取邏輯為：教育機器人的電池電量0%-80%時充電設備選擇第一充電功率對教育機器人充電，在電池電量81%-100%時充電設備選擇第二充電功率對教育機器人充電，通過第一充電功率比上第二充電功率獲取功率調(diào)節(jié)值；
4.根據(jù)權利要求3所述的一種教育機器人的充電總線控制方法，其特征在于：所述運行狀態(tài)系數(shù)的獲取邏輯為：對多串聯(lián)部件電流波動幅值以及多部件溫度偏差累積因子進行歸一化處理，使多串聯(lián)部件電流波動幅值以及多部件溫度偏差累積因子的取值范圍映射到[0,1]之間，將歸一化處理后的多串聯(lián)部件電流波動幅值
5.根據(jù)權利要求4所述的一種教育機器人的充電總線控制方法，其特征在于：充電過程中，定時進行異常預測，包括以下步驟：
6.根據(jù)權利要求5所述的一種教育機器人的充電總線控制方法，其特征在于：控制器基于預測結果對充電功率進行調(diào)節(jié)以及生成相應控制策略，包括以下步驟：
7.根據(jù)權利要求6所述的一種教育機器人的充電總線控制方法，其特征在于：控制器定期分析所有充電設備的運行狀態(tài)系數(shù)后，通過多態(tài)總線的多從機模式進行并行管理，包括以下步驟：
8.根據(jù)權利要求7所述的一種教育機器人的充電總線控制方法，其特征在于：所述多串聯(lián)部件電流波動幅值的計算邏輯為：獲取充電設備中，串聯(lián)組的數(shù)量，將所有處于串聯(lián)的部件作為一個串聯(lián)組，定時獲取串聯(lián)組中每個部件的電流值后，基于每個部件的電流值計算串聯(lián)組的電流標準差，將充電設備中所有串聯(lián)組的電流標準差求和后獲取多串聯(lián)部件電流波動幅值；
9.根據(jù)權利要求8所述的一種教育機器人的充電總線控制方法，其特征在于：在開始充電控制前，教育機器人的控制器作為主機初始化充電總線，包括以下步驟：
10.一種教育機器人的充電總線控制系統(tǒng)，用于實現(xiàn)權利要求1-9任一項所述的控制方法，其特征在于：包括初始化模塊、充電設備識別模塊、充電控制模塊、充電設備管理模塊；
...【技術特征摘要】
1.一種教育機器人的充電總線控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種教育機器人的充電總線控制方法，其特征在于：充電過程中，控制系統(tǒng)獲取充電設備的運行狀態(tài)系數(shù)以及教育機器人的設備狀態(tài)系數(shù)，充電設備的運行狀態(tài)系數(shù)包括多串聯(lián)部件電流波動幅值以及多部件溫度偏差累積因子，教育機器人的設備狀態(tài)系數(shù)包括實時電量、電池異常指數(shù)以及無響應指令生成頻率。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種教育機器人的充電總線控制方法，其特征在于：所述設備狀態(tài)系數(shù)的獲取邏輯為：教育機器人的電池電量0%-80%時充電設備選擇第一充電功率對教育機器人充電，在電池電量81%-100%時充電設備選擇第二充電功率對教育機器人充電，通過第一充電功率比上第二充電功率獲取功率調(diào)節(jié)值；
4.根據(jù)權利要求3所述的一種教育機器人的充電總線控制方法，其特征在于：所述運行狀態(tài)系數(shù)的獲取邏輯為：對多串聯(lián)部件電流波動幅值以及多部件溫度偏差累積因子進行歸一化處理，使多串聯(lián)部件電流波動幅值以及多部件溫度偏差累積因子的取值范圍映射到[0,1]之間，將歸一化處理后的多串聯(lián)部件電流波動幅值以及多部件溫度偏差累積因子求和獲取充電設備的運行狀態(tài)系數(shù)。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：費旭鋒，韓超，
申請(專利權)人：上海鯨魚機器人科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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