行走机器人的控制电路、方法及行走机器人与流程

1.本公开属于机器人技术领域，尤其涉及一种行走机器人的控制电路、方法及行走机器人。


背景技术：

2.为了保证机器人在掉电情况下的安全性，一些行走机器人的电机上会设有抱闸，这样一旦行走机器人掉电，这些机器人的抱闸就会锁紧对应电机的电机轴，使行走机器人关机后不能再进行移动。
3.然而通常这些机器人的重量较重，例如自动导引车(automatedguided vehicle，agv)和工业机器人，重量会在50kg以上，有些会超过 100kg。如果要将这些关机的行走机器人搬运到指定位置，需要采用专门的搬运工具来辅助；因此，导致此类行走机器人存在搬运不便的问题。


技术实现要素：

4.本公开实施例提供一种行走机器人的控制电路、方法及行走机器人，能够使带抱闸的行走机器人在掉电情况下，方便行走机器人的搬运。
5.第一方面，本公开实施例提供一种行走机器人的控制电路，行走机器人包括抱闸和电机驱动器，控制电路包括：
6.供电模块，供电模块的电能输出端与抱闸的第一端电连接，且供电模块的电能输出端与抱闸的第一端之间的电路上设有第一开关元件；抱闸的第二端与电机驱动器电连接；
7.第一开关模块，第一开关模块的第一端与供电模块的电能输出端电连接；第一开关模块的第二端电连接抱闸的第一端；第一开关模块用于控制行走机器人开机和关机，并在行走机器人处于开机状态下，使得供电模块向抱闸及电机驱动器提供电能；
8.第二开关模块，第二开关模块的第一端与供电模块的电能输出端电连接；第二开关模块的第二端与抱闸第二端电连接；第二开关模块用于在行走机器人处于关机状态下，通过第一开关元件的闭合，使得供电模块向抱闸提供电能。
9.在一些实施例中，控制电路还包括继电器模块，继电器模块至少包括线圈、两个常开触点和一个常闭触点：
10.继电器模块的线圈，电连接在第二开关模块的第二端与电源地之间；
11.继电器模块的第一常开触点作为所述第一开关元件，电连接在供电模块电能输出端与抱闸的第一端之间；继电器模块的第二常开触点，电连接在抱闸的第二端与电源地之间；
12.继电器模块的常闭触点，电连接在抱闸的第二端与电机驱动器之间。
13.在一些实施例中，继电器模块为时间继电器。
14.在一些实施例中，第二开关模块为自锁式开关。
15.在一些实施例中，控制电路还包括报警模块；报警模块用于在关机状态下，供电模块向抱闸提供电能时，发出声音示警。
16.第二方面，本公开实施例提供一种行走机器人的控制方法，方法应用于上述任一实施例的控制电路，方法包括：
17.通过第一开关模块触发行走机器人开机，并在开机状态下，使得供电模块向抱闸及电机驱动器提供电能；
18.通过第一开关模块触发行走机器人关机；
19.在关机状态下，通过第二开关模块，使得供电模块向抱闸提供电能。
20.在一些实施例中，行走机器人还包括继电器模块；在关机状态下，通过第二开关模块，使得供电模块向抱闸提供电能，包括：
21.在关机状态下，通过第二开关模块触发继电器模块工作；
22.通过触发继电器模块工作，使得供电模块向抱闸提供电能，并且使抱闸与电机驱动器之间断路。
23.在一些实施例中，继电器模块为时间继电器，通过触发继电器模块工作，使得供电模块向抱闸提供电能，并且使抱闸与电机驱动器之间断路，具体包括：
24.通过触发继电器模块进行预设时延的工作，使得供电模块向抱闸提供电能，并且使抱闸与电机驱动器之间断路；
25.在预设时延后，继电器模块断开，截断供电模块向抱闸提供电能，并且使抱闸与电机驱动器之间通路。
26.在一些实施例中，第二开关模块为自锁式开关；在关机状态下，通过第二开关模块，使得供电模块向抱闸提供电能，具体包括：
27.在关机状态下，通过第一次触发第二开关模块，使得供电模块向抱闸提供电能；
28.在关机状态下，通过再次触发第二开关模块，截断供电模块向抱闸提供电能。
29.在一些实施例中，在关机状态下，通过第二开关模块，使得供电模块向抱闸提供电能过程中，方法还包括：
30.通过报警模块发出声音示警。
31.第三方面，本公开实施例提供了一种行走机器人，包括上述任一实施例的行走机器人的控制电路。
32.本公开实施例的行走机器人的控制电路、方法及行走机器人，能够通过控制电路，对行走机器人的抱闸部分单独控制，使得在行走机器人掉电的情况下，实现便捷搬运的目的。
附图说明
33.为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对本公开实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，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他的附图。
34.图1a是本公开一个具体实施例提供的一种行走机器人的结构示意图；
35.图1b是图1a所示行走机器人的内部结构框图
36.图2a是本公开实施例提供的行走机器人的控制电路的结构示意图；
37.图2b是本公开另一实施例提供的行走机器人的控制电路的结构示意图；
38.图3是本公开另一实施例提供的行走机器人的控制电路的结构示意图；
39.图4是本公开另一实施例提供的行走机器人的控制电路的结构示意图；
40.图5a是本公开实施例提供的行走机器人的控制方法的流程示意图；
41.图5b是本公开另一实施例提供的行走机器人的控制方法的流程示意图；
42.图5c是本公开另一实施例提供的行走机器人的控制方法的流程示意图；
43.图5d是本公开另一实施例提供的行走机器人的控制方法的流程示意图；
44.图5e是本公开另一实施例提供的行走机器人的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
45.下面将详细描述本公开的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本公开进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本公开，而不是限定本公开。对于本领域技术人员来说，本公开可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本公开的示例来提供对本公开更好的理解。
46.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
……”
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。
47.通常服务机器人及小型机器人的电机不带抱闸，一般利用减速器等结构在掉电情况下锁死电机轴；对于agv(automated guided vehicle，自动导引车)、工业机器人等，其大部分的电机都带有抱闸，以此来保证机器人在掉电情况下的安全性，但因为一旦掉电就不能移动，且其重量通常较重，这样在一些对机器人检修、充电维护或存放等的情境下，需要将机器人移动到指定位置时，必须通过手动装置将抱闸释放才能移动位置，或者使用专用的搬运工具；而实际大多数的机器人都不具备上述的手动装置，搬运工具使用和操作也不够方便，因此对于工业机器人等较重的行走机器人，掉电后移动比较困难。
48.为了解决现有技术问题，本公开实施例提供了一种行走机器人的控制电路、方法及行走机器人，能够利用其电机上带有抱闸的行走机器人在掉电后的移动。
49.下面首先对本公开实施例所提供的行走机器人的控制电路进行介绍。其中，本实施例中的行走机器人可以是具备如图1a所示的硬件结构的机器人100，如图1b所示，机器人还包括开关110、处理器120、存储器130、驱动器140、电机150、抱闸160、行走机构170以及供电模块180等部件，本领域技术人员可以理解，图1a和图1b中示出的机器人100的结构并不构成对机器人的限定，机器人可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
50.下面结合图1b对机器人的各个构成部件进行具体的介绍：
51.开关110是可用于控制机器人开启和关闭的电源开关，能够通过电路控制开关管
进行高速的导通与截止，将交流电或直流电转化为整机所需要的电压；
52.处理器120是机器人的控制中心，可以在机器人开启状态下，利用各种接口和线路连接整个机器人的各个部分，通过运行或执行存储在存储器 130内的软件程序(例如行走控制程序)和/或模块，以及调用存储在存储器130内的数据，执行机器人的各种功能和处理数据，从而对机器人进行整体监控。存储器130可用于存储软件程序以及模块；存储器130可主要包括存储程序区和存储数据区。此外，存储器130可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
53.驱动器140是驱使行走机构170运动的机构，可用于在机器人开启状态下，按照处理器120发出的指令信号，控制电机150的旋转角度和运转速度，继而通过对电机150控制，带动机器人行走运动。
54.电机150是带动机器人行走机构170运动的动力机构，可用于在机器人开启状态下，接受驱动器140的驱动信号控制，带动机器人行走机构170 运动。
55.抱闸160是在电机150失电时，禁止电机150(由于外力作用)发生运动的部件，抱闸160控制方式是失电时抱闸抱紧电机150的电机轴，得电时抱闸释放。
56.行走机构170是用于承载机器人整机进行运动的执行部件，可在抱闸释放状态下，在电机150或外力作用下进行运动；可选的，行走机构170 可以是车轮式或履带式行走机构。
57.供电模块180是可用于给各个部件供电的部件(比如电池)，优选的，供电模块180可以通过电源管理系统(power management，pm)与处理器120逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。
58.图2a示出了本公开一个实施例提供的行走机器人的控制电路的结构示意图。如图2a所示，该行走机器人的控制电路可以包括以下结构：
59.供电模块210，供电模块210的电能输出端与抱闸220的第一端电连接，且供电模块210的电能输出端与抱闸220的第一端之间的电路上设有第一开关元件230；抱闸220的第二端与电机驱动器240电连接；
60.第一开关模块250，第一开关模块250的第一端与供电模块210的电能输出端电连接；第一开关模块250的第二端与抱闸220的第一端电连接；第一开关模块250用于控制行走机器人开机和关机，并在行走机器人处于开机状态下，使得供电模块210向抱闸220及电机驱动器240提供电能；
61.第二开关模块260，第二开关模块260的第一端与供电模块210的电能输出端电连接；第二开关模块260的第二端连接电源地；第二开关模块260 用于在行走机器人处于关机状态下，通过第一开关元件230的闭合，使得供电模块210向抱闸220提供电能。
62.本实施例中，提供两套独立的开关控制线路，其中一条控制线路可以在行走机器人开机状态下，正常导通供电模块210与电机驱动器240之间的电路，使得抱闸220得电释放，行走机器人可以在电机带动下，借助行走机构进行移动。另一条控制线路可以在电机行走电机关机状态下，单独导通供电模块210与电机驱动器240之间的电路，使得抱闸220得电释放，行走机器人可以在外力作用下，借助行走机构进行移动。继而，在行走机器人掉电情况下，本实施例通过单独的控制线路，可以实现释放抱闸后推动机器人移动，不必须使用另
外的搬运设备，即可达到便捷搬运。
63.示例性的，供电模块210可以是锂电池，当第一开关模块250或第二开关模块260将供电模块210与电机驱动器230之间的电路导通时，供电模块210用于向行走机器人对应各部件提供电能。
64.示例性的，如图2b所示，第一开关模块240可以是行走机器人的电源开关，用于控制机器人开机和关机；第一开关模块240具有设置在行走机器人机械外壳上的开关按键，接受外力作用继而触发第一开关模块240进行电路的导通和截断。抱闸220第一端与第一开关模块240之间设有 dc/dc电源280，行走机器人在开机时，供电模块210提供的电能经过设有dc/dc电源280变换，输出稳定的直流电压至抱闸220，抱闸220得电可以释放，继而电机驱动器240可以驱动电机实现机器人的移动，这种移动控制方式与传统行走机器人的控制方式相同。
65.当第一开关模块250控制行走机器人处于关机状态时，第一开关模块 250截断供电模块210向抱闸220的供电回路；第二开关模块260和第一开关元件230同时导通，供电模块210可以向抱闸220供电，抱闸220得电释放，行走机器人可以在外力推动下，基于自身行走机构进行移动，到达工作所需的指定位置，不必须借助搬运工具。
66.在一些实施例中，第二开关模块260可以为自锁式开关；在自锁式开关的按钮被第一次按下时，开关接通并保持，直至其按钮第二次按下时开关断开；开关接通并保持时，导通供电模块210与抱闸220之间的电路，实现机器人关机状态下，手动控制释放抱闸方便搬运的目的。
67.在另一些实施中，第二开关模块为电子开关，可用于触发继电器模块；如图3所示的，控制电路除了供电模块310、抱闸320、电机驱动器340以及第一开关模块350和第二开关模块360外，还包括继电器模块370，继电器模块370至少包括线圈371、两个常开触点(372，373)和一个常闭触点374；其中：
68.继电器模块370的线圈371，电连接在第二开关模块360的第二端与电源地之间；
69.继电器模块370的第一常开触点372作为第一开关元件，电连接在供电模块310电能输出端与抱闸320的第一端之间；继电器模块370的第二常开触点373，电连接在抱闸320的第二端与电源地之间；
70.继电器模块370的常闭触点374，电连接在抱闸320的第二端与电机驱动器340之间。当第二开关模块360接通时，继电器模块370的线圈371 上电，两个常开触点(372，373)闭合，常闭触点374断开，供电模块310、第二开关模块360、继电器模块370和抱闸320形成闭合回路，供电模块 310输出电能经过dc/dc电源380转换后输入到抱闸320，抱闸320释放，行走机器人可以在外力推动下，基于自身行走机构进行移动，实现搬运；该搬运控制状态下，只有抱闸部分上电，机器人主体并不上电，保障了搬运时的安全性。
71.示例性的，继电器模块为时间继电器，当行走机器人关机状态下，通过第二开关模块触发时间继电器工作后，时间继电器自身计时，进行一定时延的导通，然后自动关断。时间继电器导通过程中，时间继电器的两个常开触点闭合，常闭触点断开，dc/dc电源与抱闸上电，机器人内部的其他部件(包括电机驱动器)不得电，安全可靠，同时外力可以推动机器人实现搬运，对机器人(尤其是自重比较大的机器人)的搬运具有较大的方便性。时间继电器关断后，常开触点断开，常闭触点闭合，dc/dc电源掉电，搬运结束，抱闸以及电机驱动器
控制权切换回第一开关模块，第一开关模块恢复对整机的控制，可以避免意外情况发生。因此，本实施例中，能够在行走机器人正常行走控制和单独搬运控制之间进行自由切换，无需过多的人工干预，方便快捷。
72.在一些实施例中，如图4所示的，控制电路还包括报警模块490；报警模块490用于在机器人关机状态下，供电模块向抱闸提供电能时，发出声音示警。示例性的，报警模块为蜂鸣器；用于在机器人搬运过程中，进行示警。
73.图5a示出了本公开实施例提供的一种行走机器人的控制方法，方法应用于上述图2a、图2b、图3或图4示出的任一控制电路，：
74.s510.通过第一开关模块触发行走机器人开机，并在开机状态下，使得供电模块向抱闸及电机驱动器提供电能；
75.s520.通过第一开关模块触发行走机器人关机；
76.s530.在关机状态下，通过第二开关模块，使得供电模块向抱闸提供电能。
77.本实施例中，第一开关模块作为行走机器人的电源开关，可以触发行走机器人开机或关机，行走机器人在开机状态时，供电模块对各个部件提供电能，行走机器人可以正常行走移动；在行走机器人关机状态下，通过第二开关模块触发搬运模式，使得供电模块单独向抱闸提供电能，手动解除抱闸，继而可以在外力推动下，借助行走机器人自身行走机构进行移动，完成搬运。
78.在一些实施例中，在关机状态下，通过第二开关模块，使得供电模块向抱闸提供电能之后，如图5b所示，方法还包括：
79.s540.在关机状态下，通过第二开关模块，切断供电模块向抱闸提供电能。
80.通过第二开关模块切断供电模块与抱闸的供电回路后，第一开关模块恢复对抱闸和电机驱动器的控制。
81.示例性的，行走机器人的控制电路如图3所示，还包括继电器模块；在关机状态下，通过第二开关模块，使得供电模块向抱闸提供电能，如图 5c所示，具体包括：
82.s531.在关机状态下，通过第二开关模块触发继电器模块工作；
83.s532.通过触发继电器模块工作，使得供电模块向抱闸提供电能，并且使抱闸与电机驱动器之间断路。这样搬运过程中，供电模块单独向抱闸供电可以保障机器人的安全性。
84.示例性的，继电器模块为时间继电器；则通过触发继电器模块工作，使得供电模块向抱闸提供电能，并且使抱闸与电机驱动器之间断路，如图 5d所示，具体包括：
85.s5321.通过触发继电器模块进行预设时延的工作，使得供电模块向抱闸提供电能，并且使抱闸与电机驱动器之间断路；
86.s5322.在预设时延后，继电器模块断开，截断供电模块向抱闸提供电能，并且使抱闸与电机驱动器之间通路。这样搬运进行一定时延后可以自动结束，无需人工过多参与；搬运结束后，抱闸与电机驱动器之间恢复通路；第一开关模块自动恢复对抱闸和电机驱动器的控制。
87.在一些实施例中，第二开关模块为自锁式开关，在关机状态下，通过第二开关模块，使得供电模块向抱闸提供电能，如图5e所示，具体包括：
88.s5311.在关机状态下，通过第一次触发第二开关模块，使得供电模块向抱闸提供电能；
89.s5312.在关机状态下，通过再次触发第二开关模块，截断供电模块向抱闸提供电能。这样搬运过程通过两次触发自锁式开关，手动切换回第一开关模块对抱闸和电机驱动器的控制。
90.在一些实施例中，在关机状态下，通过第二开关模块，使得供电模块向抱闸提供电能过程中，方法还包括：
91.通过报警模块发出声音示警，示警持续整个搬运过程。
92.本公开实施例提供了一种行走机器人，包括上述图2a、图2b、图3 以及图4示出的任一实施例的行走机器人的控制电路；除此之外，还可以具有如图1a示出的机器人的结构，包括处理器、存储器、电机以及行走机构等部件，具有与图1示出的机器人相同的功能。
93.需要明确的是，本公开并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本公开的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本公开的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
94.以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、适当的固件、插件、功能卡等等。
95.以上所述，仅为本公开的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本公开的保护范围之内。