[發明專利]一種上樓輔助裝置的故障預警方法及系統

有效

• 申請號: 201910292303.8
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN110046423B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 王飛;張巖嶺;朱朔;于振中;李文興
• 申請（專利權）人: 合肥哈工慈健智能科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 張景云

本發明提供一種上樓輔助裝置的故障預警方法，采集上樓輔助裝置的實時運動數據，并將信息上傳至處理器進行處理；對角度信息、驅動電機的電流、振動信息進行時域和時頻域的特征向量提取，并基于單調性進行特征向量選擇；利用上述利用單調性選擇出的特征向量建立SVDD故障預警模型，作為健康狀態的基準；根據采集到的信息提取出的特征向量作為SVDD模型的輸入，計算該特征向量距離SVDD模型中心的距離，以此作為上樓輔助裝置的健康指標CV值；設置自適應報警閾值，做出故障預警。與現有技術相比，本發明能夠對上樓機器人的早期故障做出及時的預警；使用SVDD算法建立故障預警模型，僅需要少量正常狀態數據建模，解決了全生命周期數據采集困難的問題。

技術領域

本發明涉及智能機器人領域，具體來說是一種上樓輔助裝置的故障預警方法及系統。

背景技術

隨著我國社會結構不斷的老齡化，越來越多的人因為身體機能的下降行動不便。步行輔助裝置是一種新型可穿戴的智能機器人，能夠幫助行動不便的老人重新站立、行走起來，近年來的需求日益增長。此外，用于加強人體的肌肉力量的步行輔助裝置可用于軍事目的。現在有許多公司推出了自己的行走輔助裝置，例如Rewalk，HAL，REX等都是這類產品的典型代表。以下專利與申請技術最為接近：公開號CN104089790A，CN201672969U，NISSAN機器人全生命周期故障預警，波音公司CBM。

上述的輔助裝置有如下缺點：

步行輔助裝置沒有任何安全監測與硬性保護措施，任何一個部件性能的退化，如果得不到及時的維修，都會產生安全隱患甚至人員傷亡，因此，對步行輔助裝置進行故障預警，將故障消除在萌芽階段，使輔助行走過程實現零故障、零隱患、零意外，具有重要意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種上樓輔助裝置的故障預警方法和系統，以提供故障預警功能。

本發明通過以下技術方案來解決上述技術問題：

一種上樓輔助裝置的故障預警方法，包括以下步驟：

運動狀態數據采集：采集上樓輔助裝置的實時運動數據，并將信息上傳至處理器進行處理；所述數據包括上樓輔助裝置各個關節的角度信息、驅動電機的電流、振動信息；

特征向量提取：對角度信息、驅動電機的電流、振動信息進行時域和時頻域的特征向量提取，并基于單調性進行特征向量選擇；

故障預警模型建立：利用上述利用單調性選擇出的特征向量建立SVDD故障預警模型，作為健康狀態的基準；

故障預測：根據采集到的角度信息、驅動電機的電流、振動信息提取出的特征向量作為SVDD模型的輸入，計算該特征向量距離SVDD模型中心的距離，以此作為上樓輔助裝置的健康指標CV值；

自適應報警：設置自適應報警閾值，將CV值與閾值進行比較，對于超過閾值的特征向量所對應的故障做出預警。

優選的，所述角度信息為伺服電機編碼器信號。

優選的，2個絕對式編碼器分別配置在左右腿的伺服電機處，與MCU進行連接，加速度傳感器裝配在各伺服電機的軸承處，用于采集振動信息。

優選的，所述故障預警模型建立具體為：

特征向量的單調性定義為

其中，x(k)為特征向量，K為特征向量的長度，δ(·)為單位階躍函數。

優選的，所述自適應報警步驟中自適應報警閾值的設置具體為：