CN106855695A - 机器人安全控制***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人控制领域，公开了一种机器人安全控制***及方法。其中，机器人安全控制***包括：掉电检测模块、掉电保持模块、机器人控制模块与机器人电源模块；掉电检测模块、机器人电源模块分别与三相交流电源、机器人控制模块电连接，机器人电源模块用于给机器人控制模块供电；掉电检测模块用于在检测到三相交流电源掉电时，发出信号给机器人控制模块，以便于机器人控制模块在接收到信号时，进行数据存储，并控制机器人本体执行抱闸操作；掉电保持模块与三相交流电源、机器人控制模块、机器人电源模块电连接，用于在机器人电源模块的电压低于预设阈值时，给机器人控制模块供电，从而有效地提高了机器人控制的可靠性与安全性。

Description

机器人安全控制***及方法

技术领域

本发明涉及机器人控制领域，特别涉及机器人安全控制***及方法。

背景技术

近些年来，机器人技术及其产品发展很快，它对于提高生产自动化水平、劳动生产率和经济效益，保证产品质量，改善劳动条件等方面的作用日益显著。目前，机器人作为一台具有多个自由度运转的设备，其使用的稳定性和安全性也越来越被人们所重视。

在现有技术中，在机器人使用的过程中，会对机器人的动力来源--三相交流电源进行检测，以便于操作人员能够在三相交流电源掉电的情况下，及时地采取安全保护措施，保证自身以及设备的安全。但是，在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中，在检测到三相交流电源掉电的情况下，需要操作人员手动地触发机器人本体执行抱闸操作，危险性较大，对操作人员的技术要求较高，且操作较为繁琐。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种机器人安全控制***及方法，使得三相交流电源掉电时，机器人控制模块能够及时地进行数据存储，以避免数据丢失。并且，机器人控制模块能够及时地控制机器人本体执行抱闸操作，有效地提高了机器人控制的可靠性与安全性。

第一方面，本发明的实施方式提供了一种机器人安全控制***，包括：掉电检测模块、掉电保持模块、机器人控制模块以及机器人电源模块；

机器人电源模块与三相交流电源以及机器人控制模块电连接，用于给机器人控制模块供电；

掉电检测模块与三相交流电源以及机器人控制模块电连接，用于在检测到三相交流电源掉电时，发出信号给机器人控制模块；机器人控制模块用于在接收到信号时，进行数据存储，并控制机器人本体执行抱闸操作；

掉电保持模块分别与三相交流电源、机器人控制模块以及机器人电源模块电连接，用于在机器人电源模块的电压低于预设阈值时，给机器人控制模块供电。

第二方面，本发明的实施方式提供了一种机器人安全控制方法，应用于上述的机器人安全控制***，包括：当掉电检测模块检测到三相交流电源掉电时，发送信号给机器人控制模块；机器人控制模块在接收到来自掉电检测模块的信号时，进行数据存储，并控制机器人本体执行抱闸操作；其中，在机器人电源模块的电压低于预设阈值时，掉电保持模块给机器人控制模块供电。

本发明实施方式相对于现有技术而言，在三相交流电源正常时，由机器人电源模块对机器人控制模块进行供电，以保证机器人的正常工作。在三相交流电源掉电时，掉电检测模块会检测到三相交流电源的异常情况，并发出信号给机器人控制模块，以便于机器人控制模块在接收到来自掉电检测模块的信号时，能够及时地进行数据存储，并控制机器人本体执行抱闸操作，不仅避免了数据的丢失，而且保证了操作人员以及设备的安全。由于在三相交流电源掉电时，机器人电源模块失去了三相交流电源的供电，电压会降低，很可能出现机器人控制模块的供电电压不够，机器人控制模块无法正常工作的情况，因此，当机器人电源模块的电压低于预设阈值时，会由掉电保持模块对机器人控制模块进行供电，相当于设置了一个“备用电源”，从而能够保证机器人控制模块的正常工作，完成数据存储以及对机器人本体执行抱闸操作的控制，有效地提高了机器人控制的可靠性与安全性。

另外，机器人安全控制***还包括安全回路检测模块；安全回路检测模块与机器人控制模块的各安全回路电连接，用于在检测到某一安全回路出现异常时，令机器人控制模块控制机器人本体不运转。这样，利用安全回路检测模块对机器人是否出现异常进行检测，以便于在机器人本体运转工作的情况下，在检测到机器人出现异常时，能够及时地控制机器人本体停止运转；在重启机器人本体的情况下，在检测到机器人出现异常时，能够控制机器人本体不予以启动运转，从而进一步地提高了机器人控制的可靠性与安全性。

另外，掉电检测模块包括：第一光电耦合器、第二光电耦合器、第一整流模块以及第二整流模块；第一整流模块的第一输入端与三相交流电源的第一相电源电连接，第二输入端与三相交流电源的第二相电源电连接；第一光电耦合器的第一输入端与第一整流模块的第一输出端电连接，第二输入端与第一整流模块的第二输出端电连接；第一光电耦合器的输出端与机器人控制模块电连接；第二整流模块的第一输入端与三相交流电源的第二相电源电连接，第二输入端与三相交流电源的第三相电源电连接；第二光电耦合器的第一输入端与第二整流模块的第一输出端电连接，第二输入端与第二整流模块的第二输出端电连接；第二光电耦合器的输出端与机器人控制模块电连接。提供了掉电检测模块的一种具体实现形式，增加了本发明实施方式的可行性。

另外，第一整流模块包括：第一桥式整流电路以及第一分压电阻电路；第一分压电阻电路的第一输入端与三相交流电源的第一相电源电连接，第二输入端与三相交流电源的第二相电源电连接；第一分压电阻电路的第一输出端与第一桥式整流电路的第一输入端电连接，第二输出端与第一桥式整流电路的第二输入端电连接。提供了第一整流模块的一种具体实现形式，增加了本发明实施方式的可行性。

另外，掉电检测模块还包括：第一稳压二极管以及第二稳压二极管；第一稳压二极管的负极与第一光电耦合器的第一输入端电连接，正极与第一整流模块的第一输出端电连接；第二稳压二极管的负极与第二光电耦合器的第一输入端电连接，正极与第二整流模块的第一输出端电连接。这样，利用第一、第二稳压二极管，为第一光电耦合器以及第二光电耦合器的导通设置一定的阈值，能够降低第一光电耦合器以及第二光电耦合器误触发的可能性，提高掉电检测模块的检测精度。

另外，掉电检测模块还包括：第一电阻以及第二电阻；第一电阻的一端与第一稳压二极管的负极电连接，另一端与第一光电耦合器的第一输入端电连接；第二电阻的一端与第二稳压二极管的负极电连接，另一端与第二光电耦合器的第一输入端电连接。利用第一电阻以及第二电阻作为限流电阻，能够限制流经第一光电耦合器以及第二光电耦合器的电流，以避免电流过大造成第一光电耦合器以及第二光电耦合器损坏的情况。

另外，掉电保持模块包括：储能模块以及电源管理模块；储能模块并联在三相交流电源以及电源管理模块之间；电源管理模块还与机器人电源模块以及机器人控制模块电连接；其中，电源管理模块用于在机器人电源模块的电压低于预设阈值时，利用储能模块给机器人控制模块供电。提供了掉电保持模块的一种具体实现形式，增加了本发明实施方式的可行性。

另外，电源管理模块包括：电源控制单元、第三二极管以及第四二极管；其中，储能模块并联在三相交流电源以及电源控制单元之间；电源控制单元与第三二极管的正极电连接；第三二极管的负极与第四二极管的负极电连接，并与机器人控制模块电连接；第四二极管的正极与机器人电源模块电连接。提供了电源管理模块的一种具体实现形式，增加了本发明实施方式的可行性，且成本较低。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式中机器人安全控制***的结构示意图；

图2是根据本发明第一实施方式中掉电检测模块的结构示意图；

图3是根据本发明第一实施方式中掉电检测模块的一种具体结构图；

图4是根据本发明第一实施方式中掉电检测模块的另一种具体结构图；

图5是根据本发明第一实施方式中掉电保持模块的结构示意图；

图6是根据本发明第一实施方式中掉电保持模块工作的时序图；

图7是根据本发明第二实施方式中机器人安全控制***的结构示意图；

图8是根据本发明第三实施方式中机器人安全控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种机器人安全控制***，如图1所示。机器人安全控制***1包括：掉电检测模块11、掉电保持模块12、机器人控制模块13以及机器人电源模块14。掉电检测模块11与三相交流电源2以及机器人控制模块13电连接，掉电保持模块12分别与三相交流电源2、机器人控制模块13以及机器人电源模块14电连接，机器人电源模块14与三相交流电源2以及机器人控制模块13电连接。

本实施方式中，机器人电源模块14用于给机器人控制模块13供电，掉电检测模块11用于在检测到三相交流电源2掉电时，发出信号给机器人控制模块13，机器人控制模块13用于在接收到信号时，进行数据存储，并控制机器人本体执行抱闸操作。其中，掉电保持模块12用于在机器人电源模块14的电压低于预设阈值时，给机器人控制模块13供电。

具体地说，在三相交流电源2正常时，由机器人电源模块14对机器人控制模块13进行供电，以保证机器人的正常工作。在三相交流电源2掉电时，掉电检测模块11会检测到三相交流电源2的异常情况，并发出信号给机器人控制模块13，以便于机器人控制模块13在接收到来自掉电检测模块11的信号时，能够及时地进行数据存储，并控制机器人本体执行抱闸操作，不仅避免了数据的丢失，而且保证了操作人员以及设备的安全。

更具体地说，由于在三相交流电源2掉电时，机器人电源模块14失去了三相交流电源2的供电，电压会降低，很可能出现机器人控制模块13的供电电压不够，机器人控制模块13无法正常工作的情况。因此，当机器人电源模块14的电压低于预设阈值时，会由掉电保持模块12代替机器人电源模块14，给机器人控制模块13进行供电。这样，相当于设置了一个“备用电源”，能够保证机器人控制模块13的正常工作，以便于机器人控制模块13完成数据存储以及对机器人本体执行抱闸操作的控制，有效地提高了工业现场掉电时机器人控制的可靠性，降低了现场调试的风险。其中，预设阈值可以在设计之初就预先设置并保存在机器人安全控制***中。

以下对掉电检测模块11以及掉电保持模块12的具体实现形式及其工作原理进行说明：

本实施方式中，掉电检测模块11包括：第一稳压二极管D₁、第二稳压二极管D₂、第一电阻R₁、第二电阻R₂、第一光电耦合器111、第二光电耦合器112、第一整流模块113以及第二整流模块114，如图2所示。其中，第一光电耦合器111的输出端与第二光电耦合器112的输出端电连接，且与机器人控制模块13电连接。

第一稳压二极管D₁的负极与第一光电耦合器111的第一输入端电连接，正极与第一整流模块113的第一输出端电连接。第二稳压二极管D₂的负极与第二光电耦合器112的第一输入端电连接，正极与第二整流模块114的第一输出端电连接。其中，第一稳压二极管D₁、第二稳压二极管D₂的门限值由操作人员预先设置。

第一电阻R₁的一端与第一稳压二极管D₁的负极电连接，另一端与第一光电耦合器111的第一输入端电连接。第二电阻R₂的一端与第二稳压二极管D₂的负极电连接，另一端与第二光电耦合器112的第一输入端电连接。

第一整流模块113的第一输入端与三相交流电源2的第一相电源U电连接，第二输入端与三相交流电源2的第二相电源V电连接。第一光电耦合器111的第一输入端与第一整流模块113的第一输出端电连接，第二输入端与第一整流模块113的第二输出端电连接。

第二整流模块114的第一输入端与三相交流电源2的第二相电源V电连接，第二输入端与三相交流电源2的第三相电源W电连接。第二光电耦合器112的第一输入端与第二整流模块114的第一输出端电连接，第二输入端与第二整流模块114的第二输出端电连接。以下对第一整流模块113、第二整流模块114的具体实现形式进行举例说明：

其中，第一整流模块113包括：第一桥式整流电路1132以及第一分压电阻电路1131，如图3所示。第一桥式整流电路1132包括二极管D_M1至D_M4，D_M1的正极与D_M2的正极电连接，作为第一桥式整流电路1132的第一输出端，D_M1的负极与D_M3的正极电连接，作为第一桥式整流电路1132的第一输入端，D_M2的负极与D_M4的正极电连接，作为第一桥式整流电路1132的第二输入端，D_M3的负极与D_M4的负极电连接，作为第一桥式整流电路1132的第二输出端。

第一分压电阻电路1131包括电阻R_M1至电阻R_M9，电阻R_M1、R_M2、R_M3依次串联，R_M2连接在R_M1与R_M3之间，电阻R_M1的一个连接端作为第一分压电阻电路1131的第一输入端与三相交流电源2的第一相电源U电连接。电阻R_M6、R_M7、R_M8、R_M9依次串联，电阻R_M7与R_M8连接在电阻R_M6与R_M9之间，且电阻R_M6的一个连接端作为第一分压电阻电路1131的第二输入端与三相交流电源2的第二相电源V电连接。电阻R_M4、R_M5串联，且与R_M3、R_M9并联，电阻R_M4的一个连接端作为第一分压电阻电路1131的第一输出端与第一桥式整流电路1132的第一输入端电连接，电阻R_M5的一个连接端作为第一分压电阻电路1131的第二输出端与第一桥式整流电路1132的第二输入端电连接。

第二整流模块114包括：第二桥式整流电路1142以及第二分压电阻电路1141，如图3所示。第二桥式整流电路1142包括二极管D_N1至D_N4，D_N1的正极与D_N2的正极电连接，作为第二桥式整流电路1142的第一输出端，D_N1的负极与D_N3的正极电连接，作为第二桥式整流电路1142的第一输入端，D_N2的负极与D_N4的正极电连接，作为第二桥式整流电路1142的第二输入端，D_N3的负极与D_N4的负极电连接，作为第二桥式整流电路1142的第二输出端。

第二分压电阻电路1141包括电阻R_N1至电阻R_N9，电阻R_N1、R_N2、R_N3依次串联，R_N2连接在R_N1与R_N3之间，电阻R_N1的一个连接端作为第二分压电阻电路1141的第一输入端与三相交流电源2的第一相电源U电连接。电阻R_N6、R_N7、R_N8、R_N9依次串联，电阻R_N7与R_N8连接在电阻R_N6与R_N9之间，且电阻R_N6的一个连接端作为第二分压电阻电路1141的第二输入端与三相交流电源2的第二相电源V电连接。电阻R_N4、R_N5串联，且与R_N3、R_N9并联，电阻R_N4的一个连接端作为第二分压电阻电路1141的第一输出端与第一桥式整流电路1132的第一输入端电连接，电阻R_N5的一个连接端作为第二分压电阻电路1141的第二输出端与第一桥式整流电路1132的第二输入端电连接。

具体地说，当三相交流电源2正常时，线电压UV经过第一分压电阻电路1131分压、第一桥式整流电路1132整流，第一光电耦合器111的处于导通状态。线电压VW经过第二分压电阻电路1141分压、第二桥式整流电路1142整流，第二光电耦合器112的也处于导通状态。由于第一光电耦合器111的输出端与第二光电耦合器112的输出端电连接，且与机器人控制模块13电连接，因此机器人控制模块13接收到高电平的输出信号。

当三相交流电源2断电时，即，相电源U、V、W均没有输出时，第一光电耦合器111以及第二光电耦合器112均处于关断状态，机器人控制模块13接收到低电平的输出信号。

当三相交流电源2掉电时，如，相电源U没有输出时，第一光电耦合器111处于关断状态，第二光电耦合器112处于导通状态，机器人控制模块13接收到低电平的输出信号。如，相电源W没有输出时，第一光电耦合器111处于导通状态，第二光电耦合器112处于关断状态，机器人控制模块13接收到的依然是低电平的输出信号。如，相电源V没有输出时，线电压UW会同时加在第一光电耦合器111与第一整流模块113组成的回路以及第二光电耦合器112与第二整流模块114组成的回路上，每个回路的电压相比于三相交流电源2正常时，降低了一半，此时预先设定的第一稳压二极管D₁、第二稳压二极管D₂的门限值，可以保证整流生成的电压不足以将第一光电耦合器111、第二光电耦合器112所在的回路导通，使得第一光电耦合器111、第二光电耦合器112也无法导通，第一光电耦合器111、第二光电耦合器112处于关断状态，机器人控制模块13依旧接收到的是低电平的输出信号。这样，利用第一稳压二极管D₁、第二稳压二极管D₂，为第一光电耦合器111、第二光电耦合器112的导通设置了一定的阈值，从而能够提高掉电检测模块11的检测精度。

不难看出，掉电检测模块11输出低电平的输出信号，机器人控制模块13在接收到低电平的输出信号时，则表示三相交流电源2异常。相比于现有技术而言，本实施方式中所提供的掉电检测模块11，不需要对三相交流电源2的每一个相电源都进行检测，从而不需要设置三相四线制输入电路，掉电检测模块11能够适用于机器人无零线的接法，应用范围较广。

然而，上述举例仅为说明，本实施方式中，并不对第一整流模块113、第二整流模块114的具体实现形式做任何限制。在实际操作时，第一整流模块113以及第二整流模块114还可以如图4所示，即，将第一光电耦合器111与第一整流模块113的连接顺序互换、第二光电耦合器112与第二整流模块114的连接顺序互换。

其中，第一桥式整流电路1132包括二极管D_P1至D_P4，D_P1的正极与D_P2的正极电连接，作为第一桥式整流电路1132的第一输出端，D_P1的负极与D_P3的正极电连接，作为第一桥式整流电路1132的第一输入端，与三相交流电源2的第一相电源U电连接，D_P2的负极与D_P4的正极电连接，作为第一桥式整流电路1132的第二输入端，与三相交流电源2的第二相电源V电连接，D_P3的负极与D_P4的负极电连接，作为第一桥式整流电路1132的第二输出端。

第一分压电阻电路1131包括电阻R_P1至电阻R_P9，电阻R_P1、R_P2、R_P3依次串联，R_P2连接在R_P1与R_P3之间，电阻R_P1的一个连接端作为第一分压电阻电路1131的第一输入端与第一桥式整流电路1132的第一输出端电连接。电阻R_P6、R_P7、R_P8、R_P9依次串联，电阻R_P7与R_P8连接在电阻R_P6与R_P9之间，且电阻R_P6的一个连接端作为第一分压电阻电路1131的第二输入端与第一桥式整流电路1132的第二输出端电连接。电阻R_P4、R_P5串联，且与R_P3、R_P9并联，电阻R_P4的一个连接端作为第一分压电阻电路1131的第一输出端与第一光电耦合器111的第一输入端电连接，电阻R_P5的一个连接端作为第一分压电阻电路1131的第二输出端与第一光电耦合器111的第二输入端电连接。

第二桥式整流电路1142包括二极管D_Q1至D_Q4，D_Q1的正极与D_Q2的正极电连接，作为第二桥式整流电路1142的第一输出端，D_Q1的负极与D_Q3的正极电连接，作为第二桥式整流电路1142的第一输入端，与三相交流电源2的第二相电源V电连接，D_Q2的负极与D_Q4的正极电连接，作为第二桥式整流电路1142的第二输入端，与三相交流电源2的第三相电源W电连接，D_Q3的负极与D_Q4的负极电连接，作为第二桥式整流电路1142的第二输出端。

第二分压电阻电路1141包括电阻R_Q1至电阻R_Q9，电阻R_Q1、R_Q2、R_Q3依次串联，R_Q2连接在R_Q1与R_Q3之间，电阻R_Q1的一个连接端作为第二分压电阻电路1141的第一输入端与第二桥式整流电路1142的第一输出端电连接。电阻R_Q6、R_Q7、R_Q8、R_Q9依次串联，电阻R_Q7与R_Q8连接在电阻R_Q6与R_Q9之间，且电阻R_Q6的一个连接端作为第二分压电阻电路1141的第二输入端与第二桥式整流电路1142的第二输出端电连接。电阻R_Q4、R_Q5串联，且与R_Q3、R_Q9并联，电阻R_Q4的一个连接端作为第二分压电阻电路1141的第一输出端与第二光电耦合器112的第一输入端电连接，电阻R_Q5的一个连接端作为第二分压电阻电路1141的第二输出端与第二光电耦合器112的第二输入端电连接。

具体地说，图4所示的掉电检测模块11的工作原理与图3所示的掉电检测模块11工作原理大致相同，为避免重复，在此不再赘述。并且，上述对掉电检测模块11的举例仅为说明，本实施方式中，并不对掉电检测模块11的具体实现形式做任何限制。

本实施方式中，掉电保持模块12包括：包括：储能模块121以及电源管理模块122，如图5所示。储能模块121并联在三相交流电源2以及电源管理模块122之间；电源管理模块122还与机器人电源模块14以及机器人控制模块13电连接；其中，电源管理模块122用于在机器人电源模块14的电压低于预设阈值时，利用储能模块121给机器人控制模块13供电。

具体地说，由于本实施方式中，储能模块121是直接与三相交流电源2电连接的，因此可以令储能模块121包括整流桥以及储能电容，整流桥以及储能电容均并联在三相交流电源2上，整流桥用于把交流电转变成直流电，储能电容用于蓄电。

本实施方式中，电源管理模块122可以包括：电源控制单元1221、第三二极管D₁以及第四二极管D₂。储能模块121并联在三相交流电源2以及电源控制单元1221之间，电源控制单元1221与第三二极管D₁的正极电连接，第三二极管D₁的负极与第四二极管D₂的负极电连接，并与机器人控制模块13电连接，第四二极管D₂的正极与机器人电源模块14电连接。

具体地说，掉电保持模块12的储能模块121以及机器人电源模块14均与三相交流电源2的其中一相电源连接，接收单相交流电输入。并且，掉电保持模块12的储能模块121与机器人电源模块14的输入均来自相同的交流输入，掉电保持模块12的储能模块121在三相交流电源2掉电时，作为“备用电源”。其中，掉电保持模块12的电源控制单元1221相当于“开关电源”，用于对储能模块121的输出电压进行降压，以使得掉电保持模块12的输出电压可以略小于机器人电源模块14的输出电压。

如，机器人电源模块14可以为24V直流电源，给机器人控制模块13供电，而掉电保持模块12的输出电压可以设置为略小于24V。此时，掉电保持模块12的输出电压即为机器人电源模块14的电压预设阈值。这样，在三相交流电源2正常时，机器人电源模块14和掉电保持模块12共同输出，由于第三二极管D₁以及第四二极管D₂的存在，并且掉电保持模块12输出电压小于机器人电源模块14，此时，掉电保持模块12将输出截止，相当于空载状态，机器人电源模块14单独工作。在三相交流电源2掉电时，机器人电源模块14电压在保持一定时间后开始下降，当机器人电源模块14的电压值下降至略小于掉电保持模块12的输出电压时，掉电保持模块12导通，为机器人控制模块13供电，以保证机器人控制模块13能够继续执行相应的操作。如，控制机器人本体执行抱闸操作，对当前的信息以及一些关键数据等进行保存操作，防止因掉电而产生数据丢失等。

如图6所示，给出了掉电保持模块12工作的时序图。其中，V0表示三相交流电源2的输出，V1表示机器人电源模块14的输出，V2表示掉电保持模块12的输出。在T0时刻，三相交流电源2掉电，在T0时刻至T1时刻之间，机器人电源模块14的输出电压V1有所下降，即从由24V掉落至低于22V。此时，与掉电保持模块12连接的第四二极管D₂导通，掉电保持模块12代替机器人电源模块14为机器人控制模块13继续供电，直至T2时刻，掉电保持模块的输出电压V2跌落至不足以使机器人控制模块13正常工作。这样，在保证T2>T1的前提下，机器人控制模块13就有足够时间完成相应的工作，因此，掉电是安全的。

本实施方式中，机器人控制模块13包括：机器人控制器以及伺服驱动器。机器人控制器与伺服驱动器通信连接；机器人控制器与掉电检测模块电连接，用于在接收到掉电检测模块发送的信号时，进行数据存储，并发送控制信号给伺服驱动器；伺服驱动器用于在接收到控制信号时，控制机器人本体执行抱闸操作。这样，提供了机器人控制模块13的一种具体实现形式，增加了本实施方式的可行性。

综上所述，本实施方式中，利用掉电检测模块11对三相交流电源是否异常进行检测，并利用掉电保持模块12作为备用电源，使得三相交流电源掉电时，机器人控制模块能够及时地进行数据存储，以避免数据丢失。并且，机器人控制模块能够及时地控制机器人本体执行抱闸操作，有效地提高了机器人控制的可靠性与安全性。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

本发明的第二实施方式涉及一种机器人安全控制***，如图7所示。第二实施方式在第一实施方式的基础上加以改进，主要改进之处在于：在本发明第二实施方式中，机器人安全控制***还包括安全回路检测模块15，安全回路检测模块15与机器人控制模块13的各安全回路电连接，用于在检测到某一安全回路出现异常时，令机器人控制模块13控制机器人本体不运转。

具体地说，安全回路可以将必要的信号全部串联进去，如，外部急停信号、门禁开关信号、抱闸电源***信号等等，当这些信号正常时，机器人处于安全状态。在实际操作时，安全回路可以将所有的紧急控制信号都串联进去，这些信号均是手动触发，可使机器人迅速地切换到安全状态。当三相交流电源2异常掉电时，可能会导致机器人本体的抱闸装置锁死。此时，需要手动打开机器人本体的抱闸装置，在机器人不上电的情况下，单独操作抱闸板。由于安全回路中串联了抱闸电源***信号，此信号来源于一个手动抱闸板，因此当手动抱闸板的电源***时，手动抱闸板反馈被接入安全回路的信号将是回路断开，从而能够对机器人本体的抱闸装置进行单独操作，保证了机器人的安全操作。

不难看出，安全回路检测模块15的正常与否是机器人可靠工作的前提，利用安全回路检测模块15对机器人是否出现异常进行检测，以便于在机器人本体运转工作的情况下，在检测到机器人出现异常时，能够及时地控制机器人本体停止运转；在重启机器人本体的情况下，在检测到机器人出现异常时，能够控制机器人本体不予以启动运转。这样，安全回路检测模块15的优先排查，可以增强机器人控制的安全性，同时降低了误操作带来的风险，进一步地提高了机器人控制的可靠性与安全性。

本发明第三实施方式涉及一种机器人安全控制方法，具体流程如图8所示。本实施方式可以在第一实施方式或第二实施方式中所提及到的机器人安全控制***的基础上进行实施，步骤如下：

步骤801，当掉电检测模块检测到三相交流电源掉电时，发送信号给机器人控制模块。

具体地说，在三相交流电源正常时，由机器人电源模块对机器人控制模块进行供电，以保证机器人的正常工作。在三相交流电源掉电时，掉电检测模块会检测到三相交流电源的异常情况，并发出信号给机器人控制模块。

步骤802，机器人控制模块在接收到来自掉电检测模块的信号时，进行数据存储，并控制机器人本体执行抱闸操作。

具体地说，机器人控制模块的机器人控制器在接收到来自掉电检测模块的信号时，进行数据存储，并发送控制信号给伺服驱动器，以便于伺服驱动器在接收到控制信号时，控制机器人本体执行抱闸操作，不仅避免了数据的丢失，而且保证了操作人员以及设备的安全。其中，在机器人电源模块的电压低于预设阈值时，掉电保持模块给机器人控制模块供电。

更具体地说，由于在三相交流电源掉电时，机器人电源模块失去了三相交流电源的供电，电压会降低，很可能出现机器人控制模块的供电电压不够，机器人控制模块无法正常工作的情况。因此，当机器人电源模块的电压低于预设阈值时，会由掉电保持模块代替机器人电源模块，给机器人控制模块进行供电。这样，相当于设置了一个“备用电源”，能够保证机器人控制模块的正常工作，以便于机器人控制模块完成数据存储以及对机器人本体执行抱闸操作的控制，有效地提高了工业现场掉电时机器人控制的可靠性，降低了现场调试的风险。其中，预设阈值可以在设计之初就预先设置并保存在机器人安全控制***中。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的方法实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请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-OnlyMemory)、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。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种机器人安全控制***，其特征在于，包括：掉电检测模块、掉电保持模块、机器人控制模块以及机器人电源模块；

所述机器人电源模块与三相交流电源以及机器人控制模块电连接，用于给所述机器人控制模块供电；

所述掉电检测模块与所述三相交流电源以及所述机器人控制模块电连接，用于在检测到所述三相交流电源掉电时，发出信号给所述机器人控制模块；所述机器人控制模块用于在接收到所述信号时，进行数据存储，并控制机器人本体执行抱闸操作；

所述掉电保持模块分别与所述三相交流电源、机器人控制模块以及所述机器人电源模块电连接，用于在所述机器人电源模块的电压低于预设阈值时，给所述机器人控制模块供电。

2.根据权利要求1所述的机器人安全控制***，其特征在于，还包括安全回路检测模块；

所述安全回路检测模块与所述机器人控制模块的各安全回路电连接，用于在检测到某一安全回路出现异常时，令所述机器人控制模块控制所述机器人本体不运转。

3.根据权利要求1所述的机器人安全控制***，其特征在于，所述掉电检测模块包括：第一光电耦合器、第二光电耦合器、第一整流模块以及第二整流模块；

所述第一整流模块的第一输入端与所述三相交流电源的第一相电源电连接，第二输入端与所述三相交流电源的第二相电源电连接；

所述第一光电耦合器的第一输入端与所述第一整流模块的第一输出端电连接，第二输入端与所述第一整流模块的第二输出端电连接；

所述第二整流模块的第一输入端与所述三相交流电源的第二相电源电连接，第二输入端与所述三相交流电源的第三相电源电连接；

所述第二光电耦合器的第一输入端与所述第二整流模块的第一输出端电连接，第二输入端与所述第二整流模块的第二输出端电连接；

所述第一光电耦合器的输出端与所述第二光电耦合器的输出端电连接，且与所述机器人控制模块电连接。

4.根据权利要求3所述的机器人安全控制***，其特征在于，所述第一整流模块包括：第一桥式整流电路以及第一分压电阻电路；

所述第一分压电阻电路的第一输入端与所述三相交流电源的第一相电源电连接，第二输入端与所述三相交流电源的第二相电源电连接；

所述第一分压电阻电路的第一输出端与所述第一桥式整流电路的第一输入端电连接，第二输出端与所述第一桥式整流电路的第二输入端电连接。

5.根据权利要求3所述的机器人安全控制***，其特征在于，所述掉电检测模块还包括：第一稳压二极管以及第二稳压二极管；

所述第一稳压二极管的负极与所述第一光电耦合器的第一输入端电连接，正极与所述第一整流模块的第一输出端电连接；

所述第二稳压二极管的负极与所述第二光电耦合器的第一输入端电连接，正极与所述第二整流模块的第一输出端电连接。

6.根据权利要求5所述的机器人安全控制***，其特征在于，所述掉电检测模块还包括：第一电阻以及第二电阻；

所述第一电阻的一端与所述第一稳压二极管的负极电连接，另一端与所述第一光电耦合器的第一输入端电连接；

所述第二电阻的一端与所述第二稳压二极管的负极电连接，另一端与所述第二光电耦合器的第一输入端电连接。

7.根据权利要求1所述的机器人安全控制***，其特征在于，所述掉电保持模块包括：储能模块以及电源管理模块；

所述储能模块并联在所述三相交流电源以及所述电源管理模块之间；

所述电源管理模块还与所述机器人电源模块以及所述机器人控制模块电连接；其中，所述电源管理模块用于在所述机器人电源模块的电压低于预设阈值时，利用所述储能模块给所述机器人控制模块供电。

8.根据权利要求7所述的机器人安全控制***，其特征在于，所述电源管理模块包括：电源控制单元、第三二极管以及第四二极管；其中，所述储能模块并联在所述三相交流电源以及所述电源控制单元之间；

所述电源控制单元与所述第三二极管的正极电连接；

所述第三二极管的负极与所述第四二极管的负极电连接，并与所述机器人控制模块电连接；

所述第四二极管的正极与所述机器人电源模块电连接。

9.根据权利要求1所述的机器人安全控制***，其特征在于，所述机器人控制模块包括：机器人控制器以及伺服驱动器；

所述机器人控制器与所述伺服驱动器通信连接；

所述机器人控制器与所述掉电检测模块电连接，用于在接收到所述掉电检测模块发送的信号时，进行数据存储，并发送控制信号给所述伺服驱动器；

所述伺服驱动器用于在接收到所述控制信号时，控制机器人本体执行抱闸操作。

10.一种机器人安全控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至9中任一项所述的机器人安全控制***，包括：

当掉电检测模块检测到三相交流电源掉电时，发送信号给机器人控制模块；

所述机器人控制模块在接收到来自所述掉电检测模块的信号时，进行数据存储，并控制机器人本体执行抱闸操作；

其中，在所述机器人电源模块的电压低于预设阈值时，掉电保持模块给所述机器人控制模块供电。