本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人及其供电控制电路。
背景技术：
随着机器人技术的不断发展，机器人的智能化程度不断提高，系统结构也越来越复杂，大型机器人通常由多个功能模块构成，各功能模块工作所需的电压和电流各不相同，同时启动这些功能模块所需的电流通常大于机器人的供电模块所能提供的电流，易导致机器人无法正常工作，严重影响机器人的性能和稳定性。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明实施例提供了一种机器人及其供电控制电路，旨在解决同时启动机器人的所有功能模块，易导致机器人无法正常工作，严重影响机器人的性能和稳定性的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种供电控制电路，其应用于机器人，所述机器人包括供电模块、至少一个第一负载和至少一个第二负载，所述供电控制电路包括第一开关模块、电源管理模块、控制模块和第二开关模块；
所述供电模块的电源输出端分别与所述第一开关模块的电源输入端和所述第二开关模块的电源输入端电连接，所述供电模块的电源输入端与所述控制模块的电源检测端电连接；
所述第一开关模块的电源输出端与所述电源管理模块的电源输入端电连接；
所述电源管理模块的电源输出端与所述控制模块的电源输入端和所述第一负载的电源输入端电连接，所述电源管理模块的电源受控端与所述控制模块的电源控制端电连接；
所述第二开关模块的电源输出端与所述第二负载的电源输入端电连接，所述第二开关模块的电源受控端与所述控制模块的电源控制端电连接；
所述第一开关模块开启时，所述供电模块依次通过所述第一开关模块和所述电源管理模块为所述控制模块供电，所述控制模块检测所述供电模块是否处于充电状态；
当所述供电模块不处于充电状态时，若所述第二开关模块开启，则所述控制模块控制所述电源管理模块为所述第一负载供电，所述控制模块还控制所述第二开关模块依次为每个所述第二负载供电。
在一个实施例中，所述第一开关模块包括第一机械开关和第一电子开关；
所述第一机械开关的电源输入端为所述第一开关模块的电源输入端；
所述第一机械开关的电源输出端与所述第一电子开关的电源输入端电连接；
所述第一电子开关的电源输出端为所述第一开关模块的电源输出端。
在一个实施例中，所述电源管理模块包括第一电源管理芯片、第二电源管理芯片、第三电源管理芯片和第四电源管理芯片；
所述第一电源管理芯片的电源输入端、所述第二电源管理芯片的电源输入端和所述第三电源管理芯片的电源输入端共接，构成所述电源管理模块的电源输入端；
所述第一电源管理芯片的第一电源输出端与所述第四电源管理芯片的电源输入端电连接，所述第一电源管理芯片的第二电源输出端与至少一个所述第一负载电连接，所述第一电源管理芯片的电源受控端与所述控制模块的一个电源控制端电连接；
所述第二电源管理芯片的电源输出端与至少一个第一负载电连接，所述第二电源芯片的电源受控端与所述控制模块的一个电源控制端电连接；
所述第三电源管理芯片的电源输出端与至少一个第一负载电连接，所述第三电源芯片的电源受控端与所述控制模块的一个电源控制端电连接；
所述第四电源管理芯片的电源输出端与所述控制模块的电源输入端电连接。
在一个实施例中，所述至少一个第一负载包括所述机器人的CAN收发器、陀螺仪、激光雷达、交换机、主板和核心板；
所述第一电源管理芯片的第一电源输出端还与所述CAN收发器的电源输入端和所述陀螺仪的电源输入端电连接；
所述第一电源管理芯片的第二电源输出端与所述激光雷达的电源输入端和所述交换机的电源输入端电连接；
所述第二电源管理芯片的电源输出端与所述主板的电源输入端电连接；
所述第三电源管理芯片的电源输出端与所述核心板的电源输入端电连接。
在一个实施例中，所述第一电源管理芯片、所述第二电源管理芯片和所述第三电源管理芯片为DC-DC电源芯片，所述第四电源管理芯片为稳压芯片。
在一个实施例中，所述第二开关模块包括第二机械开关、第二电子开关、第三电子开关、第四电子开关和第五电子开关；
所述第二机械开关的电源输入端为所述第二开关模块的电源输入端；
所述第二机械开关的四个电源输出端分别与所述第二电子开关的电源输入端、所述第三电子开关的电源输入端、所述第四电子开关的电源输入端和所述第五电子开关的电源输入端一一对应的电连接；
所述第二电子开关的电源输出端、所述第三电子开关的电源输出端、所述第四电子开关的电源输出端和所述第五电子开关的电源输出端各连接至少一个所述第二负载；
所述第二电子开关的电源受控端、所述第三电子开关的电源受控端、所述第四电子开关的电源受控端和所述第五电子开关的电源受控端分别与所述控制模块的四个电源控制端一一对应的电连接。
在一个实施例中，所述至少一个第二负载包括所述机器人的左手臂舵机、右手臂舵机、腰部舵机和底盘舵机；
所述第二电子开关的电源输出端与所述左手臂舵机的电源输入端电连接；
所述第三电子开关的电源输出端与所述右手臂舵机的电源输入端电连接；
所述第四电子开关的电源输出端与所述腰部臂舵机的电源输入端电连接；
所述第五电子开关的电源输出端与所述底盘臂舵机的电源输入端电连接。
在一个实施例中，所述供电模块包括可充电电池以及第一充电接口和/或第二充电接口；
所述可充电电池的电源输出端为所述供电模块的电源输出端；
所述供电模块包括所述第一充电接口时，所述可充电电池的第一充电端与所述控制模块的电源检测端和所述第一充电接口的电源输出端电连接，所述第一充电接口的电源输入端外接配套的电源适配器；
所述供电模块包括所述第二充电接口时，所述可充电电池的第二充电端与所述控制模块的电源检测端和所述第二充电接口的电源输出端电连接，所述第二充电接口的电源输入端外接配套的充电座。
在一个实施例中，所述电源控制端为I/O接口。
本发明实施例的第二方面提供了一种机器人，其包括上述的供电控制电路，还包括所述供电模块、所述第一负载和所述第二负载
本发明实施例通过提供一种包括第一开关模块、控制模块、第二开关模块和电源管理模块的供电控制电路，通过控制模块控制第一开关模块为机器人的至少一个第一负载供电并控制第二开关模块依次为机器人的每个第二负载供电，可以实现对机器人的各负载的分时供电启动，有效降低机器人启动时的启动电流，使机器人可以正常工作，提高机器人工作性能和稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的机器人和供电控制电路的结构示意图；
图2是本发明实施例二提供的机器人和供电控制电路的结构示意图；
图3是本发明实施例三提供的机器人和供电控制电路的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一
如图1所示，本实施例提供一种供电控制电路100，其应用于机器人200，其中，机器人200包括供电模块201、至少一个第一负载和至少一个第二负载，供电控制电路100包括第一开关模块10、电源管理模块20、控制模块30和第二开关模块40。
在具体应用中，供电模块可以是直接连接市电交流电源或直流电瓶等直流电源的供电器件或电路，供电模块也可以包括可充电电池。
在具体应用中，第一负载为工作电压与供电模块的输出电压不同，无法由供电模块直接供电，需要通过电源管理模块将供电模块的输出电压转换为其工作电压；第二负载与工作电压与供电模块的输出电压相当，可直接连接供电模块，由供电模块直接供电。
在具体应用中，第一开关模块和第二开关模块可以包括机械开关、电子开关或二种点开的组合，机械开关为通过人工手动控制的拨动开关或按压式开关，机械开关也可以等效替换为声控开关、手势控制开关或触控开关。
在具体应用中，控制模块具体可以为任意的具备控制功能的器件，例如中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器((Microcontroller Unit，MCU)或单片机(Single Chip Microcomputer)。
在具体应用中，电源管理模块用于将供电模块的输出电压调节和转换为适用于第一负载的工作电压，电源管理模块可以包括稳压芯片、DC-DC电源芯片、电源管理芯片等具体电源管理功能的器件。
如图1所示，在本所提供的供电控制电路100和机器人200中各模块的连接关系如下：
供电模块201的电源输出端分别与第一开关模块10的电源输入端和第二开关模块40的电源输入端电连接，供电模块201的电源输入端与控制模块30的电源检测端电连接；
第一开关模块10的电源输出端与电源管理模块20的电源输入端电连接；
电源管理模块20的电源输出端与控制模块30的电源输入端和第一负载的电源输入端电连接，电源管理模块20的电源受控端与控制模块30的电源控制端电连接；
第二开关模块40的电源输出端与第二负载的电源输入端电连接，第二开关模块40的电源受控端与控制模块30的电源控制端电连接。
在本实施例中，电连接具体是指通过I/O线、CAN总线、电源线等用于传输电平信号、脉冲信号等电信号的电缆线实现的连接。
在一个实施例中，所述电源控制端为I/O接口，即所述控制模块包括多个用于输出I/O信号，以对各开关模块的开、关状态进行控制的I/O接口。
本实施例所提供的供电控制电路100的工作原理为：
第一开关模块10开启时，供电模块201依次通过第一开关模块10和电源管理模块20为控制模块30供电，控制模块30检测供电模块201是否处于充电状态；
当供电模块201不处于充电状态时，若第二开关模块40开启，则控制模块30控制电源管理模块20为第一负载供电，控制模块30还控制第二开关模块40依次为每个第二负载供电。
在具体应用中，第一开关模块可以为机器人的电源开关，其通常处于常开状态，使机器人处于待机状态，若第一开关模块关闭，则机器人关机。控制模块通过检测供电模块的电源输入端是否有电信号输入来判断供电模块是否处于充电状态，若供电模块的电源输入端有电信号输入，则控制模块可通过其电源检测端检测到该电信号，从而确定供电模块处于充电状态；否则确定供电模块不处于供电状态。第二开关模块可以为机器人的启动开关，若第二开关模块开启，则触发控制模块控制机器人的各负载依次上电开启，若第二开关模块关闭，则机器人处于待机状态。
在一个实施例中，若所述供电模块处于充电状态，则所述控制模块将所述充电状态上报给所述机器人的控制系统，以使机器人的控制系统获知供电模块正在充电。
在一个实施例中，所述控制模块将所述充电状态上报给所述机器人的控制系统，包括：
所述控制模块判断是否是第一次检测到所述供电模块处于充电状态，若是第一次检测到所述供电模块处于充电状态，则所述控制模块将所述充电状态上报给所述机器人的控制系统；否则，不上报所述充电状态。
实施例二
如图2所示，在本实施例中，第一开关模块10包括第一机械开关11和第一电子开关12，电源管理模块20包括第一电源管理芯片21、第二电源管理芯片22、第三电源管理芯片23和第四电源管理芯片24，第二开关模块40包括第二机械开关41、第二电子开关42、第三电子开关43、第四电子开关44和第五电子开关45。
在具体应用中，第一机械开关和第二机械开关具体可以为通过人工手动控制的拨动开关或按压式开关，第一机械开关和第二机械开关也可以等效替换为声控开关、手势控制开关或触控开关。
在具体应用中，第一机械开关具体为常开的隐蔽式开关，只有在特殊情况下，需要对机器人整机关机或者进行拔电池操作，才通过人工主动控制第一机械开关关闭。
在具体应用中，第一至第五电子开关可以根据实际需要选用任意类型的电控开关，例如，继电器、三极管、场效应晶体管中的至少一种或任意类型和数量的组合。
在一个实施例中，所述第一电子开关、所述第二电子开关、所述第三电子开关、所述第四电子开关或所述第五电子开关包括至少一个场效应晶体管。
在一个实施例中，所述第一电源管理芯片、所述第二电源管理芯片和所述第三电源管理芯片为DC-DC电源芯片，所述第四电源管理芯片为稳压芯片。
在具体应用中，DC-DC电源芯片具体可以为DC-DC降压型电源芯片，稳压芯片具体可以为低压差线性稳压器(low dropout regulator，LDO)。
如图2所示，在本实施例中，第一机械开关11的电源输入端为第一开关模块10的电源输入端；
第一机械开关11的电源输出端与第一电子开关12的电源输入端电连接；
第一电子开关12的电源输出端为第一开关模块10的电源输出端。
在本实施例中，第一机械开关11的电源输入端与供电模块201的电源输出端电连接，第一电子开关12的电源输出端与第一电源管理芯片21的电源输入端、第二电源管理芯片22的电源输入端和第三电源管理芯片23的电源输入端电连接。
如图2所示，在本实施例中，第一电源管理芯片21的电源输入端、第二电源管理芯片22的电源输入端和第三电源管理芯片23的电源输入端共接，构成电源管理模块20的电源输入端；
第一电源管理芯片21的第一电源输出端与第四电源管理芯片24的电源输入端电连接，第一电源管理芯片21的第二电源输出端与至少一个第一负载电连接，第一电源管理芯片21的电源受控端与控制模块30的一个电源控制端电连接；
第二电源管理芯片22的电源输出端与至少一个第一负载电连接，第二电源芯片22的电源受控端与控制模块30的一个电源控制端电连接；
第三电源管理芯片23的电源输出端与至少一个第一负载电连接，第三电源芯片23的电源受控端与控制模块30的一个电源控制端电连接；
第四电源管理芯片24的电源输出端与控制模块30的电源输入端电连接。
在具体应用中，各电源管理芯片所连接的第一负载的数量可以根据实际需要决定，具体与各电源管理芯片的输出电压的大小以及机器人中需要通过电源管理芯片供电的功能部件的数量有关。
图2中示例性的示出了第一电源管理芯片21、第二电源管理芯片22和第三电源管理芯片23各电连接一个第一负载的情况，第一电源管理芯片21、第二电源管理芯片22和第三电源管理芯片23的电源受控端表示为置空箭头。
如图2所示，在本实施例中，第二机械开关41的电源输入端为第二开关模块40的电源输入端，即第二机械开关41的电源输入端与供电模块201的一个电源输出端电连接；
第二机械开关41的四个电源输出端分别与第二电子开关42的电源输入端、第三电子开关43的电源输入端、第四电子开关44的电源输入端和第五电子开关45的电源输入端一一对应的电连接；
第二电子开关42的电源输出端、第三电子开关43的电源输出端、第四电子开关44的电源输出端和第五电子开关45的电源输出端各连接至少一个第二负载；
第二电子开关42的电源受控端、第三电子开关43的电源受控端、第四电子开关44的电源受控端和第五电子开关45的电源受控端分别与控制模块30的四个电源控制端一一对应的电连接。
在具体应用中，各电子开关所连接的第二负载的数量可以根据实际需要决定，具体与机器人中需要通过供电模块直接供电的功能部件的数量有关。
图2中示例性的示出了第二电子开关42、第三电子开关43、第四电子开关44和第五电子开关45各电连接一个第二负载的情况，第二电子开关42、第三电子开关43、第四电子开关44和第五电子开关45的电源受控端表示为置空箭头。
本实施例通过使每个电源管理芯片和每个电子开关对应连接相应的负载，并通过控制模块控制电源管理芯片和电子开关为对应的负载供电，能够实现对不同的负载的分时启动控制，避免机器人的所有负载同时启动，从而有效降低机器人的启动电流，使机器人能够正常启动工作，有效提高机器人的稳定性。
实施例三
如图3所示，在本实施例中，供电模块201包括可充电电池2011以及第一充电接口2012和第二充电接口2013，至少一个第一负载包括机器人200的CAN收发器2021、陀螺仪2022、激光雷达2023、交换机2024、主板2025和核心板2026，至少一个第二负载包括机器人200的左手臂舵机2031、右手臂舵机2032、腰部舵机2033和底盘舵机2034。
在具体应用中，供电模块可以仅包括第一充电接口和第二充电接口中的一个，其中，第一充电接口为电源直插充电接口，用于通过电源适配器直接连接市电交流电源为可充电电池充电；第二充电接口为自动充电接口，用于在外接配套的充电座时为可充电电池充电，第二充电接口主要在机器人自动运动至配套的充电座位置，使第二充电接口与充电座电连接时使用。
图3示例性的示出供电模块201同时包括第一充电接口2012和第二充电接口2013。
如图3所示，在本实施例中，可充电电池2011的电源输出端为供电模块201的电源输出端，即可充电电池2011的电源输出端分别与第一机械开关11的电源输入端和第二机械开关41的电源输入端电连接；
可充电电池2011的第一充电端与控制模块30的电源检测端和第一充电接口2012的电源输出端电连接，第一充电接口2012的电源输入端外接配套的电源适配器；
可充电电池2011的第二充电端与控制模块30的电源检测端和第二充电接口2013的电源输出端电连接，第二充电接口2013的电源输入端外接配套的充电座。
在具体应用中，当第一充电接口输入的电能通过其电源输出端输出至可充电电池的第一充电端时，控制模块的第一电源检测端即会检测到可充电电池有电能输入，从而可以确定供电模块处于充电状态；同理，当第二充电接口输入的电能通过其电源输出端输出至可充电电池的第二充电端时，控制模块的第二电源检测端即会检测到可充电电池有电能输入，从而可以确定供电模块处于充电状态；当第一充电接口和第二充电接口都没有电能输入时，控制模块的第一电源检测端和第二电源检测端会检测到可充电电池没有电能输入，从而确定供电模块不处于充电状态。
如图3所示，在本实施例中，第一电源管理芯片21的第一电源输出端还与CAN收发器2021的电源输入端和陀螺仪2022的电源输入端电连接；
第一电源管理芯片21的第二电源输出端与激光雷达2023的电源输入端和交换机2024的电源输入端电连接；
第二电源管理芯片22的电源输出端与主板2025的电源输入端电连接；
第三电源管理芯片23的电源输出端与核心板2026的电源输入端电连接。
在具体应用中，主板具体可以为X86主板，核心板具体可以为安卓(Android)核心板。
在具体应用中，机器人中需要通过电源管理芯片供电的功能器件还可以包括其他器件，例如，显示屏、距离传感器、超声波传感器、无线通信模块等。图3中仅仅只是示例性的示出了其中一部分工作电压与供电模块的输出电压不同，需要通过电源管理芯片来供电的功能器件。
在具体应用中，第一电源管理芯片具体可以为输出电压为5V的DC-DC电源芯片，第二电源管理芯片和第三电源管理芯片具体可以为输出电压为12V的DC-DC电源芯片，第四电源管理芯片具体可以为输出电压为3.3V的LDO电源芯片。
如图3所示，在本实施例中，第二电子开关42的电源输出端与左手臂舵机2031的电源输入端电连接；
第三电子开关43的电源输出端与右手臂舵机2032的电源输入端电连接；
第四电子开关44的电源输出端与腰部臂舵机2033的电源输入端电连接；
第五电子开关45的电源输出端与底盘臂舵机2034的电源输入端电连接。
在具体应用中，机器人中需要通过供电模块直接供电的功能器件还可以包括其他器件，例如，颈部舵机、肘关节舵机、膝关节舵机等，具体由机器人的可活动结构来决定，理论上机器人的每个可活动结构均需要对应的舵机或电机来驱动。图3中仅仅只是示例性的示出了其中一部分工作电压与供电模块的输出电压相当，需要通过供电模块直接供电的功能器件。
在具体应用中，可充电电池的输出电压为24V，左手臂舵机、右手臂舵机、腰部舵机和底盘舵机的工作电压也为24V。
如图3所示，在本实施例中，机器人200还包括通用异步收发传输器204(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)，所述通用异步收发传输器204的电源输入端与所述可充电电池2011的电源输出端电连接，所述通用异步收发传输器204的串行端口与所述控制模块30的串行端口电连接。
本实施例通过使各电源管理芯片和各电子开关分别对应连接机器人的不同功能部件，可以通过控制模块依次控制每个功能部件启动，从而实现对机器人的功能部件的分时启动控制。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。