专利名称：矿井本安型便携式探测机器人本体驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种驱动装置，特别涉及一种矿井本安型便携式探测机器人本体驱动
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背景技术：
目前国内外矿用救援或探测机器人本体体积大，其行走驱动电机的适配电源大多采用220V交流(拖线)或24V和48V直流镍氢电源，其本安驱动电流容易受限，故一般采用隔爆/隔爆兼本安装置或利用惰性气体充填达到防爆目的，其隔爆箱体体积大和笨重。一方面，由于隔爆型电源装置通常是非本质安全型设计，其安全防护等级不高，如果用于灾区I类环境探测，一旦隔爆面受损或惰性气体挥发遗失，容易失爆，导致次生事故、灾害发生，另一方面，电源安全栅功耗大，电源的工作效率不高，从而限制了其适配探测机器人的应用范围。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无需笨重隔爆箱体，既达到了灾区环境探测机器人本安防爆要求，同时又能满足探测机器人负载的驱动电力和设备的便携性要求的一种低功耗的矿井本安型便携式探测机器人本体驱动装置。为达到上述目的，本发明提供如下技术方案:矿井本安型便携式探测机器人本体驱动装置，包括依次连接的本安电源和电机，所述本安电源包括依次连接的电池、第一开关、安全栅和双重稳压电路，电池与第一开关的输入端连接，第一开关的输出端与安全栅的输入端连接，安全栅的输出端与双重稳压电路的输入端连接，双重稳压电路的输出端与电机连接，所述安全栅包括第一限流过压保护电路和第二限流过压保护电路，第一限流过压保护电路的输出端与第二限流过压保护电路的输出入连接，第一限流过压保护电路的输入端与第一开关的输出端连接，第二限流过压保护电路的输出端与电机的输出端连接，所述第一限流过压保护电路包括第二开关、第一限流电阻、第一低压低功耗比较电路和第一过压保护电路，第二开关的输入端连接第一开关的输出端，第二开关的输出端连接第一限流电阻的输入端，第一限流电阻的输出端和第一过压保护电路的输出端都与第一低压低功耗比较电路的输入端连接，第一低压低功耗比较电路的输出端与第二开关的输入端连接；所述第二限流过压保护电路包括第三开关、第二限流电阻、第二低压低功耗比较电路和第二过压保护电路，第一采样电阻与第三开关的输入端连接，第三开关的输入端连接开关的输出端，第三开关的输出端连接第二限流电阻的输入端，第二限流电阻的输出端和第二过压保护电路的输出端都与和二低压低功耗比较电路的输入端连接，第二低压低功耗比较电路的输出端与第三开关的输入端连接，第二限流电阻与双重稳压电路的输入端连接。
进一步，还包括电机匹配电路，所述电机匹配电路的输出端与电机的输入端连接，电机匹配电路的输入端与双重稳压电路的输出端连接，所述电机匹配电路包括电阻、电解电容和二极管，所述二极管的阴极与双重稳压电路的输出端连接，电阻与二极管并联，二极管的阳极连接对地的电解电容，二极管的阳极与电解电容的正极连接。进一步，所述本安电源还包括电池组保护电路，所述电池组保护电路的输出端与锰酸锂电池组的输入端连接。进一步，所述第二开关和第三开关为能够在几十纳秒的时间内断开电路而达到限制短路处产生的火花能量的极速开关。进一步，所述本安电源为浇封型本安电源。进一步，所述第一开关为软开关。进一步，所述电池为锰酸锂电池串联而成的电池组。本发明的有益效果在于:
1、本安电源采用低电压和低耗安全栅技术，使负载在大电流工作的情况下安全栅功耗也比较低，从而提高电源工作效率。2、电机匹配电路可使电机负载启动阶段有足够的功率，并且在电源关断时电路的能量可在安全的回路上进行平缓释放，采用大容量的本安电源，满足探测机器人负载的驱动电力和设备便携性要求。本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明:
图1为本发明实施例驱动装置结构示意 图2为本发明电机匹配电路的具体电路图。
具体实施例方式下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。如图1所示，矿井本安型便携式探测机器人本体驱动装置，包括依次连接的本安电源9和电机7，所述本安电源9包括依次连接的电池1、第一开关2、安全栅10和双重稳压电路5,所述第一开关2的输出端与安全栅10的输入端连接,安全栅10的输出端与双重稳压电路5的输入端连接，双重稳压电路5的输出端与电机7连接，所述安全栅10包括第一限流过压保护电路3和第二限流过压保护电路4，第一限流过压保护电路3的输出端与第二限流过压保护电路4的输出端连接，第一限流过压保护电路3的输入端与第一开关2的输出端连接，第二限流过压保护电路4的输出端与电机7的输入端连接，第一限流过压保护电路2包括第二开关31、第一限流电阻32、第一低压低功耗比较电路33和第一过压保护电路34,第二开关31的输入端连接第一开关2的输出端,第二开关31的输出端连接第一限流电阻32的输入端，第一限流电阻32的输出端和第一过压保护电路34的输出端都与第一低压低功耗比较电路33的输入端连接，第一低压低功耗比较电路33的输出端与第二开关31的输入端连接；所述第二限流过压保护电路4包括第二极速开关41、第二限流电阻42、第二低压低功耗比较电路43和第二过压保护电路44，第一采样电阻32与第三开关41的输入端连接，第三开关41的输出端连接第二限流电阻42的输入端，第二限流电阻42的输出端和第二过压保护电路44的输出端都与第二低压低功耗比较电路43的输入端连接，第二低压低功耗比较电路43的输出端与第三开关41的输入端连接，第二限流电阻42与电机7连接。安全栅采用IV以下超低标准进行电压采样比较和超低功耗器件，即使负载在可达31的大电流工作情况下，安全栅功耗也显著降低，从而提高电源工作效率。作为对本实施例的改进，还包括电机匹配电路6，所述电机匹配电路6的输出端与电机7的输入端连接，电机匹配电路6的输入端与双重稳压电路5的输出端连接，所述电机匹配电路6包括电阻、电解电容和二极管，所述二极管的阴极与双重稳压电路5的输出端连接，电阻与二极管并联，二极管的阳极连接对地的电解电容，二极管的阳极与电解电容的正极连接。图2为电机匹配电路的具体电路图。在本安设备的电路中，对储能元件有严格的要求，图2中的电容的容值越小越好，同时也要保证能够启动电机与在电容充电时保护电路正常工作。电路刚接通时电容处于充电状态，由于电阻(合适的阻值)的存在，充电的时间被延缓，保证了前面安全栅电路的正常工作；电机启动时电容处于放电状态，电流会直接通过二极管迅速的放电以使电机有足够的启动电流。通过匹配电路既能使电机在本安电路下启动，又能使储能电容的容值降低，满足GB3836.4-2010的本安要求。作为对本实施例的改进，所述本安电源9还包括电池组保护电路8，所述电池组保护电路8的输出端与锰酸锂电池组的输入端连接。电池组保护电路具过压、过放保护以及欠压保护等功能，减少了设备的故障。作为对本实施例的改进，所述第一开关31和第二开关41为极速开关。此开关在电路发生短路时，能够在几十纳秒的时间内断开电路，从而限制了短路处产生的火花能量，使其符合GB3836.4-2010要求。作为对本实施例的改进，所述本安电源为浇封型本安电源，与隔爆型本安电源相比，浇封型本安电源体积小、重量轻。作为对本实施例的改进，所述第一开关2为软开关，软开关提高了开关频率，降低了开关损耗。作为对本实施例的改进，所述电池I为若干大容量的锰酸锂电池串联而成，满足机器人轻量化和便携化的需求。下面介绍矿井本安型便携式探测机器人本体驱动装置的工作原理，软开关2开启后，整个电源通电，电路中的限流电阻上的取样电压和过压保护电路上的取样电压均被低压低功耗比较电路所读取，与其内部的标准电压进行比较，根据比较的结果进而控制极速开关的控制输入端来实现对整个电路的通断控制。最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
权利要求
1.矿井本安型便携式探测机器人本体驱动装置，包括依次连接的本安电源和电机，所述本安电源包括依次连接的电池、第一开关、安全栅和双重稳压电路，电池与第一开关的输入端连接，第一开关的输出端与安全栅的输入端连接安全栅的输出端与双重稳压电路的输入端连接，双重稳压电路的输出端与电机连接，其特征在于:所述安全栅包括第一限流过压保护电路和第二限流过压保护电路，第一限流过压保护电路的输出端与第二限流过压保护电路的输出入连接，第一限流过压保护电路的输入端与第一开关的输出端连接，第二限流过压保护电路的输出端与电机的输出端连接，所述第一限流过压保护电路包括第二开关、第一限流电阻、第一低压低功耗比较电路和第一过压保护电路，第二开关的输入端连接第一开关的输出端，第二开关的输出端连接第一限流电阻的输入端，第一限流电阻的输出端和第一过压保护电路的输出端都与第一低压低功耗比较电路的输入端连接,第一低压低功耗比较电路的输出端与第二开关的输入端连接；所述第二限流过压保护电路包括第三开关、第二限流电阻、第二低压低功耗比较电路和第二过压保护电路，第一采样电阻与第三开关的输入端连接，第三开关的输入端连接开关的输出端，第三开关的输出端连接第二限流电阻的输入端，第二限流电阻的输出端和第二过压保护电路的输出端都与和二低压低功耗比较电路的输入端连接，第二低压低功耗比较电路的输出端与第三开关的输入端连接，第二限流电阻与双重稳压电路的输入端连接。
2.根据权利要求1所述矿井本安型便携式探测机器人本体驱动装置，其特征在于:还包括电机匹配电路，所述电机匹配电路的输出端与电机的输入端连接，电机匹配电路的输入端与双重稳压电路的输出端连接，所述电机匹配电路包括电阻、电解电容和二极管，所述二极管的阴极与双重稳压电路的输出端连接，电阻与二极管并联，二极管的阳极连接对地的电解电容，二极管的阳极与电解电容的正极连接。
3.根据权利要求1所述矿井本安型便携式探测机器人本体驱动装置，其特征在于:所述本安电源还包括电池组保护电路，所述电池组保护电路的输出端与锰酸锂电池组的输入端连接。
4.根据权利要求1所述矿井本安型便携式探测机器人本体驱动装置，其特征在于:所述第二开关和第三开关为能够在几十纳秒的时间内断开电路而达到限制短路处产生的火花能量的极速开关。
5.根据权利要求1所述矿井本安型便携式探测机器人本体驱动装置，其特征在于:所述本安电源为浇封型本安电源。
6.根据权利要求1所述矿井本安型便携式探测机器人本体驱动装置，其特征在于:所述第一开关为软开关。
7.根据权利要求1所述矿井本安型便携式探测机器人本体驱动装置，其特征在于:所述电池为锰酸锂电池串联而成的电池组。
全文摘要
本发明公开了一种矿井本安型便携式探测机器人本体驱动装置，包括依次连接的本安电源、负载匹配电路和矿井本安型便携式探测机器人本体电机，所述本安电源包括依次串联电池组保护电路、串联电池组、软开关、安全栅和双重稳压电路。本发明采用低功耗极速反应安全栅技术，采用先进的电机负载匹配技术，采用大容量锰酸锂电池组，提供一种无需笨重隔爆箱体，既达到了灾区环境探测机器人本安防爆要求，同时又能满足探测机器人负载的驱动电力和设备的便携性要求的一种低功耗的矿井本安型便携式探测机器人本体驱动装置。
文档编号H02H3/08GK103117529SQ201310079529
公开日2013年5月22日 申请日期2013年3月13日 优先权日2013年3月13日
发明者邢春超, 宋文, 王克全, 伯志革, 刘林, 王自亮, 唐述明, 李孝揆, 邸志强, 王吉龙, 高文昌, 薛春荣 申请人:中煤科工集团重庆研究院