一种安全控制方法、智能工具及计算机可读介质

技术领域

本发明涉及安全防护领域，具体涉及一种安全控制方法、智能工具及计算机可读介质。

背景技术

随着电动工具行业的不断发展，及市场应用率的提高，工具的使用安全成为广受关注的话题。特别是具有刃口的工具，如各种锯类工具、电剪刀等；在使用过程中，因使用不当，或是疲劳使用，容易出现伤人的情况。

为了提高使用过程的安全，目前市场上的部分电剪刀和圆锯增加的人体检测功能，以防止刃口切到用户的手指等部位；目前的方案，如图1所示，主要是通过被动地检测人体信号和人体等效电阻，然后通过单片机采集信号给MCU的软件判断执行停机保护，然而，从采集到信号到电机停止转动到刀具停止运动总是有个时间差。这个时间差在高速运转的工具立即停止下来非常困难。而且要求操作者和被保护者是同一人并形成回路才能触发保护。

鉴于此，确有必要提供一种改进的智能工具，以克服现有技术存在的缺陷。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可靠性强、反应及时、且节能的安全控制方案。

本发明提供了一种安全控制方法，所述控制方法应用于智能工具，所述智能工具包括安全提醒模块，所述控制方法包括：

获取提醒信号的控制逻辑；

根据所述提醒信号的控制逻辑，发送所述提醒信号，以便进行用户提醒。

进一步改进方案为：所述控制方法还包括：功能自检步骤；所述功能自检步骤包括：沿着至少两条信号路径发送提醒信号；

接收所述至少两条信号路径传输的至少两个提醒信号；

针对所述至少两个提醒信号进行一致性验证，以确定功能的可靠性。

进一步改进方案为：所述控制方法还包括：检测异常信息，根据所述异常信息生成控制信息，以控制智能工具执行降低转速或停机操作。

进一步改进方案为：所述控制方法还包括：检测预设区域内是否出现异常目标；

当检测到异常目标时，开始发送提醒信号，以便在用户接触到所述智能工具时，进行用户提醒。

进一步改进方案为：获取预设区域，检测预设区域内的异常目标，

当检测到所述异常目标时，根据所述异常目标在区域内的位置，生成所述智能工具的控制指令。

进一步改进方案为：当所述预设区域内，在设定的时间段内未检测到所述异常目标，且接收到用户输入的运行指令时，停止提醒信号的发送，和或继续运行所述智能工具。

本发明还提供了一种智能工具，所述智能工具至少包括：控制器、信号发射器、检测传感器、电机、工作头；

所述控制器分别与所述信号发射器、检测传感器、电机连接；

所述控制器用于获取提醒信号的控制逻辑，根据所述提醒信号的控制逻辑，发送所述提醒信号，以便进行用户提醒。

本发明还提供了一种智能工具，所述智能工具包括：

获取模块：用于获取提醒信号的控制逻辑；

控制模块：用于根据所述提醒信号的控制逻辑，发送所述提醒信号，以便进行用户提醒。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明提供了一种安全控制方法，所述控制方法应用于智能工具，所述智能工具包括安全提醒模块，具体根据所述提醒信号的控制逻辑，发送所述提醒信号，以便进行用户提醒；由此可以通过智能工具主动的发送提醒信号，及时提醒用户进行安全操作，时效性高，且不会出现误判，可靠性高；进一步的，本发明的方案是不断的向外发送提醒信号，还具有抗疲劳的作用，有效的防止工具的疲劳使用。

附图说明

图1为现有技术中的防剪手结构示意图；

图2为本发明优选实施例的方法流程图；

图3为本发明优选实施例的结构示意图；

图4为本发明优选实施例的具体结构示意图。

具体实施方式

在本发明中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可靠性强、反应及时、且节能的安全控制方案。

本发明提供了一种安全控制方法，所述控制方法应用于智能工具，所述智能工具包括安全提醒模块，所述控制方法，如图2所示，包括：

获取提醒信号的控制逻辑；

根据所述提醒信号的控制逻辑，发送所述提醒信号，以便进行用户提醒。

优选的，本发明将低压脉冲电波发生器与工具巧妙结合，通过低压脉冲电波发生器进行提醒信号的主动发送，在发送信号之前，首先需要确定所述提醒信号的控制逻辑，优先的，以电剪刀为例，所述低压脉冲电波发生器接收电剪刀控制器提供的电源和是否发出脉冲电波的控制信号，当接收到电剪刀控制器发出控制信号时，表明该低压脉冲电波发生器需要工作，此时会产生一个40V/10mS/3KHz的脉冲信号，该信号通过与金属电机，齿轮箱，定刀片和动刀片向外发射。其中，金属电机，齿轮箱，定刀片和动刀片属于工具上常规组件，除了常规的提供机械动力剪切树枝外，还接收低压脉冲电波控制器发过来的低压脉冲电波。因为它们都是金属材质，可以导电。为了安全考虑，要求人体不能接触到这些金属部件。当采用本发明的方案后，人体接触到这些金属部件后会被这些有低压脉冲电压刺激从而立即移开身体部位。

为了实现上述控制方法，优先的，本发明可以采用的控制器类型可以为有刷、无刷等常见的电机控制器，通过该控制器控制整个工具的供电和工作状态，能够根据刀片位置检测霍尔板提供的开机信号和位置信号控制电机外还控制低压脉冲电波控制器的供电、是否工作和停止等。

其中，所述智能工具还包括开机组件、刀片位置检测霍尔板等，以提供控制开机，关机，刀片张开，刀片闭合的信号给电剪刀控制器。优选的，可以通过在一块PCB板上安装多个对磁场敏感的霍尔传感器，再在控制张开，闭合的扳机上和刀片上安装上磁铁。当扳机和刀片运动时霍尔传感器采集到磁铁的信号后将信号传送给电剪刀控制器控制电机和低压脉冲电池控制器是否工作。

本发明根据工具使用的场景和用户需求开发出能主动提醒用户防止意外发生；与现有的方案相比，1)可靠性高：经测试发现电剪刀现有方案容易误判，当操作人员攀爬到树干上或者操作人员拿着需要修剪的枝条时，会误判导致剪刀无法工具。本发明的方案是一直以10KHz的频率通过金属部件向外发射低压脉冲电波。当人接触时立刻感受电击，立即缩回手指。这个低压脉冲电波衰减迅速当超过一定20CM距离后就不会感受脉冲波可以正常持续工作。2)时效性更好，比现有方案更及时：经测试发现电圆锯和电链锯现有方案反应时间比较慢。圆锯是一个高速运转的工具，它转动起来的惯性非常大从检测到信号到停机至少需要2秒时间，这两秒对用户伤害非常大。而本发明的方案主动发射低压脉冲是一直在发射，用户一旦接触立刻感觉到电击迅速移动肢体。3)比现有方案更节能，能提高锂电产品的续航时间。有的电剪刀和链锯也有采用红外和视觉传感器进行主动防护。一旦检测肢体进行探测区域立即停止工作，但这种红外和视觉传感器消耗的电流至少30mA以上。而本发明的方案是间歇性工作的以脉冲的形式出现，1秒10个脉冲，每个脉冲宽度20毫秒，这样平均消耗电流可以做到1毫A以下，能耗非常低，提升产品的续航时间。4)比现有方案寿命更长，更可靠。现在的被动地检测人体信号和人体等效电阻这个方案无法区分静电信号和人体信号，经市场调查在北方低温干燥的环境中产生的静电非常高。这个静电信号会通过检测人体信号的通路烧坏控制器中检测信号的MCU导致保护功能失效。但本方案没有输入检测，只有向外发射因此不用担心静电问题。另外发现目前所有电剪刀防剪手的功能都是检测扳机上的人体信号，扳机属于操作频繁的部件与扳机相边的电线时间久了后会折断。5)有抗疲劳的作用。使用过经络治疗仪的人都知道，低压脉冲电波剌激下人会非常清醒。当用户长时间地工作时容易疲劳，在疲劳中容易出错和犯错。采用本方案的工具会刺激用户让用户保持清醒，有效的防止了用户在疲劳状态下使用工具。

在优选实施例中，所述控制方法还包括：功能自检步骤；所述功能自检步骤包括：沿着至少两条信号路径发送提醒信号；

接收所述至少两条信号路径传输的至少两个提醒信号；

针对所述至少两个提醒信号进行一致性验证，以确定功能的可靠性。

低压脉冲电波控制器发出的信号，除了可以向外发射之外，还可以向控制器提供控制逻辑，如脉冲信号的特性信息，包括但不限于脉冲的频率、宽带等，如1秒10个脉冲，每个脉冲宽度20毫秒；进一步的也可以以电压+脉冲宽度+频率的方式进行展现，如40V/10mS/3KHz；以上信息，所述低压脉冲电波控制器可以提供给控制器，同时通过设置相应的检测模块可以检测到发送到电机等金属结构上的脉冲信号，并识别出所述脉冲信号的特性信息，控制器将来自低压脉冲电波控制器的特性信息和来自检测模块上的特性信息进行比较，当两者比较一致时，说明该主动提醒功能是可靠的。一般而言，工具上的控制器处理能力较弱，为了降低数据处理的需求，控制器在接受到两个特性信息后，可以按照预设的策略，选择其中的某一个或两个进行比较，由此可以降低控制器的压力。

在优选实施例中，所述控制方法还包括：检测异常信息，根据所述异常信息生成控制信息，以控制智能工具执行降低转速或停机操作。由于每个用户针对上述脉冲信号的反应不一样，为了进一步提升工具使用的安全性，可以设置一信号检测模块，用于检测用户接触工作头的时间，如接触刀片的时间，所述时间使用脉冲个数进行衡量，如当脉冲是1秒发送10个脉冲时，当向用户发送超过5个脉冲时，执行机器的安全控制操作，所述安全控制操作可以是降低电机转速或是执行停机操作。其中，所述信号检测模块可以为红外传感器、视觉传感器等，只要其可以判断出用户的身体或是其他活体等接触到刀片等工作头即可。通过上述两个安全操作(主动发送提醒信号提醒，和接触时间判断以决定是否降速或停机)，不仅可以主动的提醒用户当前的危险操作，而且即使用户带着手套等也可以对用户进行有效的提醒，提高了工具的使用安全。

在优选实施例中，所述控制方法还包括：检测预设区域内是否出现异常目标；

当检测到异常目标时，开始发送提醒信号，以便在用户接触到所述智能工具时，进行用户提醒。

本发明通过低压脉冲电波控制器发送脉冲信号，即提醒信号，以实现对用户的主动提醒；具体的，本发明间歇性工作的以脉冲的形式出现，1秒10个脉冲，每个脉冲宽度20毫秒，这样平均消耗电流可以做到1毫A以下，能耗非常低，提升产品的续航时间；尽管如此，为了进一步降低能耗，可以建立一触发机制，使得所述低压脉冲电波控制器在接收到触发信号后，才进行提醒信号的发送，反之，其处于休眠状态，由此可以进一步降低能耗，提高续航时间。为了实现上述目的，可以通过红外传感器、视觉传感器等信号检测模块，识别指定区域内是否有用户的手指等活体/障碍物存在，如果存在则触发低压脉冲电波控制器开始工作，即开始向外发送提醒信号，即脉冲信号。

在优选实施例中，所述控制方法还包括：获取预设区域，检测预设区域内的异常目标，当检测到所述异常目标时，根据所述异常目标在区域内的位置，生成所述智能工具的控制指令。

作为可选实施例，本发明还可以根据实际的需要设置信号检测模块，并通过红外传感器、视觉传感器等信号检测模块，可以确定其检测区域内是否出现用户的手指等活体/障碍物，如果出现，则获取异常目标，即上述活体/障碍物的位置信息，根据上述异常目标与工作头，如刀片的最小距离确定是否执行安全控制操作，其中，所述的最小距离是指异常目标到达工作头的边缘的最近的距离。如当所述最小距离大于第一阈值时，仅按照第一频率发送提醒信号；当所述最小距离不大于所述第一阈值，同时所述最小距离大于第二阈值时，控制电机执行降速处理，并按照第二频率发送提醒信号；如果所述最小距离不大于第二阈值，同时所述第二距离大于0，控制电机执行降速处理，并按照第三频率发送提醒信号；其中，所述第一阈值大于第二阈值，第二阈值大于0；第一频率小于第二频率，第二频率小于第三频率。其中，上述阈值、频率、降速幅度的具体取值，可以根据实际的工况、经验进行设置，在此不再赘述。在优选实施例中，所述检测区域的大小与转速有关，当转速最大时，所述检测区域为所述信号检测模块所能够检测的最大区域；正常工作时，转速越大，检测区域越大，反之转速越小，检测区域也可以按照预设的规则减小，如按照预设的比例或是按照预设的幅度进行减小。按照上述方案可以实现各个模块工作的自适应，提高资源的利用效率，保证工具的使用安全。

在优选实施例中，当所述预设区域内，在设定的时间段内未检测到所述异常目标，且接收到用户输入的运行指令时，停止提醒信号的发送，和或继续运行所述智能工具。

本发明提供的方案在安全隐患解除后，需要在特定的条件下才能继续运行所述智能工具，其中，特定的条件包括：红外传感器、视觉传感器等信号检测模块未检测到对应的检测区域内有异常目标，同时接收到用户输入的运行指令，其中，所述运行指令可以是用户设置的相应操作，如连续两次操作开机键和、或扳机等，通过上述操作确保用户是有意识的要求工具继续运行，而不是误操作，由此进一步提高智能工具的使用安全。

本发明还提供了一种智能工具，通过所述智能工具实现如上所述的控制方法，其中，如图3所示，所述智能工具至少包括：控制器、信号发射器、检测传感器、电机、工作头；其中，所述信号发射器优选的为低压脉冲电波控制器，优选的，当接收到控制器发出需要工作时会产生一个40V/10mS/3KHz的脉冲信号，该信号通过金属电机、齿轮箱、定刀片和动刀片向外发射；所述工作头优选的为电剪刀的动刀片和定刀片；所述检测传感器优选的为霍尔传感器，用于检测刀片位置，安装在一霍尔板上，优选的，当扳机和刀片运动时霍尔传感器采集到磁铁的信号后将信号传送给电剪刀控制器控制电机和低压脉冲电池控制器是否工作。

所述控制器分别与所述信号发射器、检测传感器、电机连接；

所述控制器用于获取提醒信号的控制逻辑，根据所述提醒信号的控制逻辑，发送所述提醒信号，以便进行用户提醒。

以电剪刀为例，所述控制器为电剪刀控制器，所述信号发射器包括低压脉冲电波控制器，所述低压脉冲电波控制器发送提醒信号；由此通过发送提醒信号实现了主动的提醒，提高用户工作过程中的安全性。

优选的，在可选实施例中，所述智能工具在手柄出布置有手掌位置电极，当人体接触刀片时，会形成一个人体等效电阻，由此产生工作回路，如图4虚线箭头所示，此时通过该回路是否导通可以检测到人体接触刀片的时间，即当人体持续接触刀片时，该回路处于一直导通的状态，由此可以确定人体接触所述的接触时间。优选的，所述智能工具还包括防护功能开关，用于执行低压脉冲电波控制器的启动或关闭控制；其中，所述齿轮箱为金属结构的传动结构。所述智能工具还包括开关，用于实现关机或开机控制。

使用本发明的方案，以预定的频率，如10KHz通过金属部件向外发射低压脉冲电波。当人接触时立刻感受电击，立即缩回手指。这个低压脉冲电波衰减迅速当超过一定20CM距离后就不会感受脉冲波可以正常持续工作。通过主动发射低压脉冲是一直在发射，用户一旦接触立刻感觉到电击迅速移动肢体。进一步的，本发明的方案可以间歇性的工作，以脉冲的形式出现，如1秒10个脉冲，每个脉冲宽度20毫秒，这样平均消耗电流可以做到1毫A以下，能耗非常低，提升产品的续航时间。

而且，现在的被动地检测人体信号和人体等效电阻这个方案无法区分静电信号和人体信号，经市场调查在北方低温干燥的环境中产生的静电非常高。这个静电信号会通过检测人体信号的通路烧坏控制器中检测信号的MCU导致保护功能失效。但本发明的方案没有输入检测，只有向外发射因此不用担心静电问题。

本发明还提供了一种智能工具，通过所述智能工具实现如上所述的控制方法，所述智能工具包括：

获取模块：用于获取提醒信号的控制逻辑；

控制模块：用于根据所述提醒信号的控制逻辑，发送所述提醒信号，以便进行用户提醒。

本发明提供的智能工具根据所述提醒信号的控制逻辑，发送所述提醒信号，以便进行用户提醒；由此可以通过智能工具主动的发送提醒信号，及时提醒用户进行安全操作，时效性高，且不会出现误判，可靠性高；进一步的，本发明的方案是不断的向外发送提醒信号，还具有抗疲劳的作用，有效的防止工具的疲劳使用。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。