一种机器人保护电路与机器人的制作方法

本申请涉及机器人领域，具体而言，涉及一种机器人保护电路与机器人。

背景技术：

近年来，随着工业4.0概念提出，对智能制造提出了新的要求，机器人产业得到了快速的发展，越来越多的机器人出现在工业设计、生产、服务等领域，工业机器人将人类从重复、机械、枯燥的劳动中解放出来，服务型机器人为不同的需求提供自动化服务，随着机器人性能不断完善，功能不断增加，各种用途传感器不断集成，机器人的市场和前景越来越广。

机器人电源母线的安全和稳定性决定用户体验，目前市场上的机器人采用两种供电方式，一种为采用锂电池供电加充电座方式，提高了移动性，但当电池电量耗尽时必须停止作业进行充电。另一种采用电缆方式，机器人可以实现不间断作业，但缺少移动灵活性。当机器人减速时，母线上产生泵生电压(感应电动势)，泵生电压处理不当，会影响机器人安全，现阶段机器人系统中都采用泄放电路将对感应电动势生成的能量进行泄放，但该种方式需要在额外增加泄放电路，提高了生产成本，同时也是对能量的巨大浪费。

综上，现有的机器人系统中存在电路成本高，无法对感应电动势的能量进行利用的问题。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种机器人保护电路，以解决现有技术中电路成本高，无法对感应电动势的能量进行利用的问题。

本申请的另一目的在于提供一种机器人，以解决现有技术中电路成本高，无法对感应电动势的能量进行利用的问题。

为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

一方面，本实用新型实施例提供了一种机器人保护电路，应用于机器人，所述机器人还包括机器人本体，所述机器人保护电路包括控制器、检测电路、直流母线、mos管以及蓄电装置，所述控制器分别与所述检测电路、所述mos管电连接，所述检测电路与所述直流母线电连接，所述机器人本体连接于所述直流母线，所述mos管分别与所述蓄电装置、所述直流母线电连接，其中，

所述蓄电装置用于在所述mos管处于导通状态时通过所述直流母线为所述机器人本体供电；

所述检测电路用于检测所述直流母线上的电压信息；其中，当所述机器人本体产生感应电动势时，所述直流母线上的电压升高；

所述控制器用于在所述电压信息大于阈值时，控制所述mos管处于截止状态，以使所述直流母线上的能量通过所述mos管的体二极管为所述蓄电装置充电。

进一步地，所述机器人保护电路还包括电源接口、dc/dc电路以及开关电路，所述电源接口、所述dc/dc电路以及所述开关电路依次电连接，所述开关电路还分别与所述直流母线、所述控制器电连接；

所述电源接口用于连接一电源线，并在所述开关电路处于导通状态时，利用所述电源线为所述机器人本体供电；

所述控制器还用于在所述电压信时息大于阈值，控制所述开关电路处于断开状态。

进一步地，所述开关电路包括继电器。

进一步地，所述机器人保护电路还包括驱动电路，所述驱动电路分别与所述控制器、所述mos管电连接；

所述控制器用于通过所述驱动电路控制所述mos管处于导通状态或处于截止状态。

进一步地，所述驱动电路包括驱动芯片与驱动电阻，所述驱动芯片的使能引脚与所述控制器电连接，所述驱动芯片的驱动脚与所述驱动电阻的一端电连接，所述驱动电阻的另一端与所述mos管的栅极电连接；

所述驱动芯片用于在接收到所述控制器发送的使能信号后，控制所述驱动脚输出导通信号，以使所述mos管处于导通状态。

进一步地，所述驱动芯片的型号为lm5060。

进一步地，所述检测电路包括第一电阻与第二电阻，所述第一电阻的第一端与所述直流母线电连接，所述第一电阻第二端分别与所述第二电阻的第一端及控制器的检测脚电连接，所述第二电阻的第二端接地。

进一步地，所述检测电路还包括滤波电容，所述滤波电容与所述第二电阻并联。

进一步地，所述控制器的型号为tms5700914apgeqq1，所述mos管的型号为sish434dn。

另一方面，本实用新型实施例提供了一种机器人，所述机器人包括机器人本体与机器人保护电路，所述机器人保护电路与所述机器人本体电连接。

相对于现有技术，本实用新型实施例具有以下有益效果：

本实用新型实施例提供了一种机器人保护电路与机器人，该机器人还包括机器人本体，机器人保护电路包括控制器、检测电路、直流母线、mos管以及蓄电装置，控制器分别与检测电路、mos管电连接，检测电路与直流母线电连接，机器人本体连接于直流母线，mos管分别与蓄电装置、直流母线电连接，其中，蓄电装置用于在mos管处于导通状态时通过直流母线为机器人本体供电，检测电路用于检测直流母线上的电压信息；其中，当机器人本体产生感应电动势时，直流母线上的电压升高，控制器用于在电压信息大于阈值时，控制mos管处于截止状态，以使直流母线上的能量通过mos管的体二极管为蓄电装置充电。一方面，本实用新型提供的机器人保护电路中去除了泄放电路，因此减小了机器人系统的电路成本。另一方面，由于在机器人本体在产生感应电动势时，直流母线上的电压会升高，当直流母线上的电压升高至阈值时，控制器会控制mos管处于截止状态，使得直流母线上的能量通过mos管中的体二极管为蓄电装置进行充电，充分利用了感应电动势的能量，同时保护了机器人不会因为感应电动势出现损坏。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本申请实施例提供机器人保护电路的一种示例性模块示意图。

图2为本申请实施例提供机器人保护电路的另一种示例性模块示意图。

图3为本申请实施例提供驱动电路与检测电路的示例性电路图。

图中：100-机器人保护电路；110-控制器；120-检测电路；130-直流母线；140-mos管；150-蓄电装置；160-驱动电路；170-电源接口；180-dc/dc电路；190-开关电路。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

目前市场上的机器人普遍采用两种供电方式，一种为采用无线缆的方式进行供电，即利用锂电池供电加充电座方式，通过充电座可为锂电池进行充电，提高了机器人的移动性，但当电池电量耗尽时必须停止作业进行充电，响工作效率。另一种采用有线缆的方式进行供电，即利用线缆与机器人连接，并且通过线缆对机器人进行供电，进而能够实现机器人的不间断作业，但缺少移动灵活性。

并且，当机器人减速时，机器人的母线上会产生泵生电压(即感应电动势)，若泵生电压处理不当，会影响机器人安全，而目前对于泵生电压的普遍处理方式为利用泄放电路进行泄放。因此，机器人系统中需要增加相应的泄放电路，提升了生产成本，同时对于机器人在减速过程中生成的感应电动势的能量也造成了巨大的浪费。

有鉴于此，本实用新型实施例针对上述机器人母线安全和稳定性存在的缺陷，提出了一种机器人保护电路，其支持锂电池供电，并允许用户外接宽电压输入。当机器人减速时，母线上产生的泵生电压将通过mos管的体二极管对电池进行充电，在不增加额外器件的情况下，实现能量回收，保护内部电路，进而达到既降低机器人的生产成本，又能对能量进行回收利用的效果。

下面对本实用新型实施例提供的机器人保护电路进行实施例性说明。

请参阅图1，作为本申请的一种实现方式，机器人保护电路100包括控制器110、检测电路120、直流母线130、mos管140以及蓄电装置150，控制器110分别与检测电路120、mos管140电连接，检测电路120与直流母线130电连接，机器人本体连接于直流母线130，mos管140分别与蓄电装置150、直流母线130电连接。

其中，机器人本体中包括电机，并且伴随电机的运转带动机器人的工作，由于不同类型的机器人具备不同的功能，相应的，机器人本体的形状并不相同，因此，本申请并不对机器人本体的结构进行任何限定，可以理解的，本申请提供的机器人保护电路100能够适用于不同类型的机器人。

作为一种可能的实现方式，蓄电装置150安装于机器人本体上，例如，在机器人本体上设置有安装槽，蓄电装置150安装于该安装槽内，进而能够通过蓄电装置150为机器人本体进行供电。同时，还可在安装槽处设置盖板，以在安装蓄电装置150后，将盖板放下，使机器人本体更加美观。

可选的，作为一种实现方式，蓄电装置150与机器人本体之间可插拔连接，即当需要给蓄电装置150进行充电时，可从机器人本体上取出蓄电装置150。作为另一种实现方式，蓄电装置150与机器人本体之间固定连接，并且在机器人本体上还设置有充电孔，通过该充电孔能够实现为蓄电装置150进行供电的效果。

当需要控制机器人本体启动时，控制器110可驱动mos管140处于导通状态，使得蓄电装置150能够通过mos管140与直流母线130的线路为机器人本体进行供电。并且，当机器人本体减速等原因产生感应电动势时，直流母线130的电压升高，同时，检测电路120能够检测直流母线130上的电压信息，并且，当电压信息大于阈值时，控制器110会控制mos管140处于截止状态，使得蓄电装置150无法继续供电，同时，直流母线130上的能量通过mos管140的体二极管为蓄电装置150充电。

第一方面，通过本申请提供的机器人保护电路100，能够实现在机器人本体运行过程中产生感应电动势时，不会因为感应电动势损坏机器人或内部地电路。第二方面，由于在机器人本体产生感应电动势时，能够直接利用感应电动势的能量为蓄电装置150的进行充电，实现了能量的利用。第三方面，由于本申请无需再额外增加泄放电路，即无需增加额外器件，因此降低了机器人保护电路100的成本。

在上述实现方式的基础上，机器人保护电路100还可包括有线缆的方式进行供电。请参阅图2，机器人保护电路100包括电源接口170、dc/dc电路180以及开关电路190，其中，电源接口170、dc/dc电路180以及开关电路190依次电连接，开关电路190还分别与直流母线130、控制器110电连接。

当需要通过有线缆的方式对机器人本体进行供电时，电源接口170连接一电源线，同时，控制器110能够控制开关电路190处于导通状态，进而通过接口连接的电源线为机器人本体供电。

同理地，当直流母线130上的电压达到阈值时，控制器110会控制开关电路190处于断开状态，使得电源线无法继续给机器人本体供电，同时感应电动势产生的能量通过mos管140的体二极管对蓄电装置150进行供电。

作为本申请的一种实现方式，开关电路190可以为继电器，当然地，在其它的一些实施例中，开关电路190也可以为其它更加复杂的电路，本申请对此并不做任何限定。

并且，为了更好的驱动mos管140处于导通或处于截止状态，机器人保护电路100还包括驱动电路160，驱动电路160分别与控制器110、mos管140电连接。控制器110通过驱动电路160控制mos管140处于导通状态或处于截止状态。

作为本申请的一种实现方式，驱动电路160包括驱动芯片与驱动电阻，驱动芯片的使能引脚与控制器110电连接，驱动芯片的驱动脚与驱动电阻的一端电连接，驱动电阻的另一端与mos管140的栅极电连接。驱动芯片在接收到控制器110发送的使能信号后，控制驱动脚输出导通信号，以使mos管140处于导通状态。

下面对本申请提供的机器人保护电路100进行举例说明：

作为一种实现方式，控制器110的型号为tms5700914apgeqq1，mos管140的型号为sish434dn。电源接口170连接电源线，电源线为机器人的工作提供24v-60v的宽电压，当接入外部电源后，dc/dc电路180开始工作，将电源线提供的宽电压转换为24v直流电源。当操作人员在启动机器人工作时，控制器110向开关电路190发送指令，使开关电路190处于导通状态，电源线为机器人提供动力。其中，当开关电路190继电器时，则控制器110控制继电器处于闭合状态。同时，也可通过蓄电装置150为机器人提供动力。

并且，控制器110还会通过检测电路120获取母线的电压值，请参阅图3，本申请中，检测电路120包括第一电阻与第二电阻，第一电阻的第一端与直流母线130电连接，第一电阻的第二端分别与第二电阻的第一端及控制器110的检测脚电连接，第二电阻的第二端接地。通过分压原理实现对于直流母线130电压的检测。

并且，为了达到滤波效果，检测电路120还包括滤波电容，滤波电容与第二电阻并联。

作为一种实现方式，当直流母线130的电压升高至阈值时，电压控制器110的检测脚输入高电平，进而使控制器110生成指令，并控制开关电路190处于断开状态，同时控制mos管140处于截止状态，进而使得电源线以及蓄电装置150均无法再为机器人本体进行供电。

同时，本申请中，驱动芯片的型号可以为lm5060，其1脚是检测脚，2脚是输入脚，3脚是过压保护脚，4脚是欠压保护脚，5脚是控制使能脚，6脚是gnd(地)，7脚是故障检测延迟时间配置脚，8脚是故障指示脚，9脚是输出脚，10脚栅极驱动脚。当需要使mos管140处于导通状态时，控制器110向mos管140发送使能信号，驱动芯片的使能脚接收到高电平信号，进而在驱动脚上输出高电平信号，以使mos管140处于导通状态。当需要使mos管140处于截止状态时，驱动芯片上的驱动脚不输出高电平即可。当mos管140处于断开状态后，直流母线130与蓄电装置150之间通过mos管140的体二极管连接，因此直流母线130上因感应电动势产生的能量能够通过体二极管为蓄电装置150进行充电，避免能量的浪费。

作为一种实现方式，蓄电装置150可以为锂电池。

同时，本申请实施例还提供了一种机器人，该机器人包括机器人本体与第一实施例所述的机器人保护电路100，机器人保护电路100与机器人本体电连接。

综上，本实用新型实施例提供了一种机器人保护电路与机器人，该机器人还包括机器人本体，机器人保护电路包括控制器、检测电路、直流母线、mos管以及蓄电装置，控制器分别与检测电路、mos管电连接，检测电路与直流母线电连接，机器人本体连接于直流母线，mos管分别与蓄电装置、直流母线电连接，其中，蓄电装置用于在mos管处于导通状态时通过直流母线为机器人本体供电，检测电路用于检测直流母线上的电压信息；其中，当机器人本体产生感应电动势时，直流母线上的电压升高，控制器用于在电压信息大于阈值时，控制mos管处于截止状态，以使直流母线上的能量通过mos管的体二极管为蓄电装置充电。一方面，本实用新型提供的机器人保护电路中去除了泄放电路，因此减小了机器人系统的电路成本。另一方面，由于在机器人本体在产生感应电动势时，直流母线上的电压会升高，当直流母线上的电压升高至阈值时，控制器会控制mos管处于截止状态，使得直流母线上的能量通过mos管中的体二极管为蓄电装置进行充电，充分利用了感应电动势的能量，同时保护了机器人不会因为感应电动势出现损坏。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。