TWI416843B - 動態電源排程與即時監控系統及其方法 - Google Patents

Description

動態電源排程與即時監控系統及其方法

本發明是有關於一種電源排程與監控系統及其方法，特別是有關於一種可針對電力使用做出最佳化動態配置，及有效監控電子裝置之動態電源排程與即時監控系統及其方法。

針對電源使用的管理，現有的電子裝置通常沒有一個完善的電源使用分析，導致整體電源無法作一個有效的運用。例如，一般需使用大量電池的人形機器人，當該人形機器人在做各種動作時，其電源耗損量非常大且迅速消耗。因此，若沒有一個完善的電源管理系統來分配使用，其電池很容易在一個沒有效率的情形下被消耗殆盡。

目前機器人之供電方式，通常是在機器人之內部安裝一充電電池，並於機器人上設置電力不足警告裝置，以便於電力不足前，將機器人移動到市電插座旁，再將機器人的電力插頭連接在插座，以便對機器人進行充電，或是將充電電池取下後，更換充電電池，或是將充電電池取下後對充電電池進行充電。但若機器人因供電異常、電力不足、馬達動作產生異常、硬體毀損或是外在環境的改變時(如障礙物增多、地面不平坦等)，機器人往往正在作 某一個動作，譬如：當機器人抬腳行走發生任何一種異常現象時，機器人將可能會跌落地面而損壞。故，如何能在前揭異常發生時，防止機器人損壞，一直是一個大家持續不斷的研究方向。

如此，以需求來說，設計一個可針對電力使用做出最佳化動態配置，及有效監控電子裝置之動態電源排程與即時監控系統及其方法，已成市場應用上之一個刻不容緩的議題。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種動態電源排程與即時監控系統及其方法，以解決目前電子裝置之電源排程和操作監控上不盡理想的問題。

根據本發明之目的，提出一種動態電源排程與即時監控系統，係應用於一電子裝置，其包含一電能模組、一排程模組以及一處理模組。電能模組係提供電子裝置所需之電能。排程模組係根據電能模組之效能，以排程電子裝置的動作。處理模組係電性連接電能模組及排程模組，處理模組監控該電能模組之一殘電量或該電子裝置之一耗電功率。當該殘電量低於一預設電量或該耗電功率大於一預設功率時，該處理模組控制該排程模組重新排程該電子裝置的動作。

根據本發明之目的，再提出一種動態電源排程與即時監控方法，係應用於一電子裝置，包含下列步驟：由一電能模組提供該電子裝置所需之電能；根據該電能模組之效能排程該電子裝置的動作；監控該電能模組之一殘電量或該電子裝置之一耗電功率；以及當該殘電量低於一預設電量或該耗電功率大於一預設功率時，重 新排程該電子裝置的動作。

其中，排程模組基於該耗電功率或該電子裝置動作的限制，在最大化該電能模組的使用時間條件下，來排程該電子裝置的動作。

其中，當該殘電量低於一第一預設值時，該處理模組將該電能模組之電能傳送至該電子裝置之一優先使用部份。

其中，當該殘電量低於一第二預設值時，該處理模組發出一充電訊號。

其中，當該殘電量低於該預設電量或該耗電功率大於該預設功率時，該處理模組根據該排程模組原先排程的該電子裝置的動作為一基準，來控制該排程模組重新排程該電子裝置的動作。

其中，處理模組係以該電能模組之一電流或一電壓來監控該電子裝置之該耗電功率。

其中，處理模組係根據一統計程序控制來監控該電子裝置之該耗電功率或該電子裝置是否發生一異常情況。

其中，更包含一預警模組，當該處理模組監控的該電子裝置之該耗電功率或該電子裝置發生該異常情況時，該預警模組發出一異常訊號至一遠端監控裝置。

承上所述，依本發明之動態電源排程與即時監控系統及其方法，其可具有下述優點：

此動態電源排程與即時監控系統及其方法可在考慮現實應用及環境限制下，針對機器人之電力使用做出最佳化之配置，並且能有 效監控機器人所使用的馬達與電池之運作情形，一但發現異常行為，便會立刻通知遠端工程師做出緊急處理，或是系統會自動採取重新排程策略來解決該異常行為。也就是說，偵測到機器人有異常情況發生時，此動態電源排程與即時監控系統及其方法會提出多種策略，分別針對不同情況提出相對應的解決辦法，以供機器人產生對應的動作，其目的是希望在不改變機器人動作順序之情況下，解決突發事件，並且達到省電效果。而若是電池壞掉之情形，將會提出以機器人的安全為優先的策略。

2‧‧‧動態電源排程與即時監控系統

10‧‧‧機器人

20‧‧‧電能模組

21‧‧‧排程模組

22‧‧‧處理模組

23‧‧‧預警模組

30‧‧‧機器人腳

31‧‧‧機器人身體

41‧‧‧機器人頭部的電池

42‧‧‧機器人右手臂的電池

43‧‧‧機器人左手臂的電池

44‧‧‧機器人腿部的電池

S51~S54‧‧‧步驟

第1圖係為本發明之動態電源排程與即時監控系統應用於電子裝置一實施例之示意圖。

第2圖係為本發明之動態電源排程與即時監控系統一實施例之方塊圖。

第3圖係為本發明之動態電源排程與即時監控系統應用於電子裝置一實施例之部分示意圖。

第4圖係為本發明之動態電源排程與即時監控系統一實施例之電力配置示意圖。

第5圖係為本發明之動態電源排程與即時監控方法之流程圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明之動態電源排程與即時監控系統及其方法之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

請參閱第1圖，其係為本發明之動態電源排程與即時監控系統應用於電子裝置一實施例之示意圖。如圖所示，本發明之動態電源排程與即時監控系統，可應用於一電子裝置。在本實施例中，該電子裝置可為一機器人10。請一併參閱第2圖，其係為本發明之動態電源排程與即時監控系統一實施例之方塊圖。如圖所示，本發明之動態電源排程與即時監控系統2包含了一電能模組20、一排程模組21、一處理模組22以及一預警模組23。電能模組20可包含複數個電池，以提供機器人10所需之電能。

排程模組21係電性連接電能模組20，其可根據電能模組之效能，以排程機器人10的動作。其中，排程模組21基於機器人10馬達的耗功率或機器人10動作的限制，在最大化電能模組20中複數個電池的使用時間條件下，來排程機器人10的動作。另外，排程模組21的電源排程模式，可利用鄰域搜尋法(Neighborhood Search Method)來搜尋最佳的排程，其包括變數定義、假設、目標式、限制式以及最佳解的蒐尋過程。也就是說，排程模組21在考慮電能模組20電池壽命的情況下，希望機器人10達到最大的使用時間，再加上機器人10馬達耗功率的限制以及機器人10執行動作時的限制，來建構一個機器人10的電源排程模式。

處理模組22係電性連接電能模組20及排程模組21，其可為運算積體電路及處理積體電路，或為一整合之特定應用積體電路；且本發明於實際實施時，並不限於此。處理模組22可監控機器人10中電能模組20複數個電池的殘電量或機器人10中各個部位的耗電功率。‘當電池的殘電量低於一預設電量或該耗電功率大於一預設功 率時，處理模組22可根據排程模組21原先排程的機器人10動作為一基準，來控制排程模組21重新排程機器人10的動作。也就是說，在本實施例中，當上述偵測到有異常情況發生時，處理模組22可控制排程模組21提出多種策略，分別針對不同情況提出相對應的解決辦法，以供機器人10產生對應的動作，其目的是希望在不改變機器人10動作順序之情況下，解決突發事件，並且達到省電效果。其中，如果是電能模組20中電池壞掉之情形，此時處理模組22可控制排程模組21提出以機器人10的安全為優先的策略。或著，如果是外在環境的改變，處理模組22亦可控制排程模組21提出相對應的策略。

並且，預警模組23可發出一異常訊號至一遠端監控裝置。順帶一提的是，在本發明所屬領域中具有通常知識者應當明瞭，於前面敘述的電源排程與監控方式之實施態樣僅為舉例而非限制；另外，熟悉此項技藝者當可任意結合上述之功能模組成一整合式模組，或分拆成各個功能細部單元，端看設計上的方便而定。

請參閱第3圖，其係為本發明之動態電源排程與即時監控系統應用於電子裝置一實施例之部分示意圖。如圖所示，當電池的殘電量低於一第一預設值時，處理模組22將電能模組20之電能傳送至機器人10之一優先使用部份：例如，機器人10的腳30或身體31，這兩個主要支撐機器人重量的部位。請參閱第4圖，其係為本發明之動態電源排程與即時監控系統一實施例之電力配置示意圖。如圖所示，處理模組22也可將電能模組20中電量較為充裕的電池，傳送部分電力至電量較為不足的電池。例如，於此圖所示的實 施例中，其將供應機器人10頭部的電池41、供應機器人10右手臂的電池42以及供應機器人10腿部的電池44中的部分電量，傳送至因前段時間頻繁操作而電力較為不足左手臂的電池43。如此，將能維持整體電池的正常使用，並增加電池的使用壽命。

當電池的殘電量低於一第二預設值時，處理模組22控制機器人10大部分的部位從「一般操作狀態」切換到一「閒置狀態」或一「休眠狀態」；並且處理模組22可控制機器人10回至一充電預設位置，或處理模組22可發出一充電訊號通知使用者立即對電池充電，以防止機器人10的重要零件部位或電池的磨損。

承接上述，本發明之動態電源排程與即時監控系統之處理模組22係可以電能模組20之一電流或一電壓來監控機器人10的耗電功率。並且，處理模組22係根據一統計程序控制(Statistical Process Control，SPC)來監控機器人10的耗電功率或機器人10是否發生一異常情況。在本實施例中，在機器人10執行最佳化排程的動作時，處理模組22會針對機器人10中該複數個電池的殘電量以及馬達的耗電量進行監控，其放電量監控是採用基於多相主變量分析之統計程序控制的方法(Multi-Phase Principle Component Analysis-based Statistical Process Control，Multi-Phase PCA-based PCA-based SPC)，進行機器人10馬達在耗功率方面的診斷，判斷是否有異常發生。因此，於實際實施時，可以主變量分析對電流及電壓找出影響較大的成分，再利用納爾遜規則(Nelson Rules)找出發生異常的原因點。例如偵測到電池發生電力不足、或是馬達在使用方面有異常情況發生。更 甚者，硬體方面的毀損(如馬達短路、電池毀壞)或是外在環境的改變(如障礙物增多、地面不平坦)時，動態電源排程與即時監控系統可立刻送出訊息至遠端監控裝置通知遠端監控人員，使遠端監控人員能立即處理。

此外，當上述偵測到有異常情況發生時，處理模組22可控制排程模組21提出多種策略針對不同情況提出相對應的解決辦法以供使用者使用，其目的是希望在不改變機器人10動作順序之情況下，解決突發事件並且達到省電效果，但若是電池壞掉之情形，此時會以機器人10的安全為優先，將殘存電力分配至較為需要的部位，如機器人10的腳30或身體31。因為這兩部份為主要支撐機器人10重量的地方。而在重新排程後，機器人10便能再度執行指令，處理模組22也會繼續進行即時地監控。

值得注意的是，在本發明所屬領域中具有通常知識者應當明瞭，以主變量分析對電流及電壓找出影響較大的成分，其不一定只針對電流及電壓作分析，亦可以加入其他分析的成分。並在本實施例中，統計程序控制的過程係利用納爾遜規則找出發生異常的原因點，其係僅為實施態樣的舉例而非限制，在此先行敘明。

儘管前述在說明本發明之動態電源排程與即時監控系統的過程中，亦已同時說明本發明之動態電源排程與即時監控系統之動態電源排程與即時監控方法的概念，但為求清楚起見，以下仍另繪示流程圖詳細說明。

請參閱第5圖，其係為本發明之動態電源排程與即時監控方法之 流程圖。如圖所示，本發明之動態電源排程與即時監控方法，其可應用於一電子裝置，該動態電源排程與即時監控系統包含一電能模組、一排程模組以及一處理模組。動態電源排程與即時監控方法包含下列步驟：(S51)由一電能模組提供該電子裝置所需之電能；(S52)根據該電能模組之效能排程該電子裝置的動作；(S53)監控該電能模組之一殘電量或該電子裝置之一耗電功率；以及(S54)當該殘電量低於一預設電量或該耗電功率大於一預設功率時，重新排程該電子裝置的動作。

本發明之動態電源排程與即時監控系統之動態電源排程與即時監控方法的詳細說明以及實施方式已於前面敘述本發明之動態電源排程與即時監控系統時描述過，在此為了簡略說明便不再敘述。

綜上所述，本發明所提出之動態電源排程與即時監控系統及其方法可在偵測到機器人有異常情況發生時，提出多種策略，分別針對不同情況提出相對應的解決辦法，以供機器人產生對應的動作，其目的是希望在不改變機器人動作順序之情況下，解決突發事件，並且達到省電效果。而若是電池壞掉之情形，將會提出以機器人的安全為優先的策略。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申 請專利範圍中。

2‧‧‧動態電源排程與即時監控系統

20‧‧‧電能模組

21‧‧‧排程模組

22‧‧‧處理模組

23‧‧‧預警模組

Claims (14)

1. 一種動態電源排程與即時監控系統，係應用於一電子裝置，其包含：一電能模組，係提供該電子裝置所需之電能；一排程模組，係根據該電能模組之效能，以排程該電子裝置的動作，其中該排程模組基於該耗電功率或該電子裝置動作的限制，在最大化該電能模組的使用時間條件下，來排程該電子裝置的動作；以及一處理模組，係電性連接該電能模組及該排程模組，並監控該電能模組之一殘電量或該電子裝置之一耗電功率，當該殘電量低於一預設電量或該耗電功率大於一預設功率時，該處理模組控制該排程模組重新排程該電子裝置的動作。
2. 如申請專利範圍第1項所述之動態電源排程與即時監控系統，其中當該殘電量低於一第一預設值時，該處理模組將該電能模組之電能傳送至該電子裝置之一優先使用部份。
3. 如申請專利範圍第2項所述之動態電源排程與即時監控系統，其中當該殘電量低於一第二預設值時，該處理模組發出一充電訊號。
4. 一種動態電源排程與即時監控系統，係應用於一電子裝置，其包含：一電能模組，係提供該電子裝置所需之電能；一排程模組，係根據該電能模組之效能，以排程該電子裝置的動 作；以及一處理模組，係電性連接該電能模組及該排程模組，並監控該電能模組之一殘電量或該電子裝置之一耗電功率，其中當該殘電量低於一預設電量或該耗電功率大於一預設功率時，該處理模組根據該排程模組原先排程的該電子裝置的動作為一基準，來控制該排程模組重新排程該電子裝置的動作。
5. 如申請專利範圍第1項或第4項所述之動態電源排程與即時監控系統，其中該處理模組係以該電能模組之一電流或一電壓來監控該電子裝置之該耗電功率。
6. 一種動態電源排程與即時監控系統，係應用於一電子裝置，其包含：一電能模組，係提供該電子裝置所需之電能；一排程模組，係根據該電能模組之效能，以排程該電子裝置的動作；以及一處理模組，係電性連接該電能模組及該排程模組，並監控該電能模組之一殘電量或該電子裝置之一耗電功率，當該殘電量低於一預設電量或該耗電功率大於一預設功率時，該處理模組控制該排程模組重新排程該電子裝置的動作，其中該處理模組係根據一統計程序控制來監控該電子裝置之該耗電功率或該電子裝置是否發生一異常情況。
7. 如申請專利範圍第6項所述之動態電源排程與即時監控系統，更包含一預警模組，當該處理模組監控的該電子裝置之該耗電功率或該電子裝置發生該異常情況時，該預警模組發出一異常訊號至一遠端監控裝置。
8. 一種動態電源排程與即時監控方法，係應用於一電子裝置，包含下列步驟：由一電能模組提供該電子裝置所需之電能；根據該電能模組之效能排程該電子裝置的動作；監控該電能模組之一殘電量或該電子裝置之一耗電功率；當該殘電量低於一預設電量或該耗電功率大於一預設功率時，重新排程該電子裝置的動作；以及基於該耗電功率或該電子裝置動作的限制，在最大化該電能模組的使用時間條件下，排程該電子裝置的動作。
9. 如申請專利範圍第8項所述之動態電源排程與即時監控方法，更包含下列步驟：當該殘電量低於一第一預設值時，傳送該電能模組之電能至該電子裝置之一優先使用部份。
10. 如申請專利範圍第9項所述之動態電源排程與即時監控方法，更包含下列步驟：當該殘電量低於一第二預設值時，透過該處理模組發出一充電訊號。
11. 一種動態電源排程與即時監控方法，係應用於一電子裝置，包含下列步驟：由一電能模組提供該電子裝置所需之電能；根據該電能模組之效能排程該電子裝置的動作；監控該電能模組之一殘電量或該電子裝置之一耗電功率；以及當該殘電量低於一預設電量或該耗電功率大於一預設功率時，該處理模組根據該排程模組原先排程的該電子裝置的動作為一基準 ，控制該一排程模組重新排程該電子裝置的動作。
12. 如申請專利範圍第8項或第11項所述之動態電源排程與即時監控方法，更包含下列步驟：以該電能模組之一電流或一電壓來監控該電子裝置之該耗電功率。
13. 一種動態電源排程與即時監控方法，係應用於一電子裝置，包含下列步驟：由一電能模組提供該電子裝置所需之電能；根據該電能模組之效能排程該電子裝置的動作；監控該電能模組之一殘電量或該電子裝置之一耗電功率；當該殘電量低於一預設電量或該耗電功率大於一預設功率時，重新排程該電子裝置的動作；以及根據一統計程序控制監控該電子裝置之該耗電功率或該電子裝置是否發生一異常情況。
14. 如申請專利範圍第13項所述之動態電源排程與即時監控方法，更包含下列步驟：當該處理模組監控的該電子裝置之該耗電功率或該電子裝置發生該異常情況時，透過一預警模組發出一異常訊號至一遠端監控裝置。