CN111038279B - 一种防溜车控制电路、防溜车控制装置及巡检机器人 - Google Patents

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Abstract

本申请属于电机控制技术领域，提供了一种防溜车控制电路、防溜车控制装置及巡检机器人，通过开关控制电路接收主控制器提供的控制信号，并根据该控制信号生成继电器开关信号对刹车继电器电路进行控制，从而对电磁制动器的控制电源进行控制，避免启动瞬间电机抱闸松开导致溜车的现象，解决了由于机器人自身重量较大，在坡度较大的道路中工作时，在启动瞬间存在溜车的问题。

Description

一种防溜车控制电路、防溜车控制装置及巡检机器人
技术领域
本申请属于电机控制技术领域，特别涉及一种防溜车控制电路、防溜车控制装置及巡检机器人。
背景技术
室外巡检机器人工作在户外，可能应对各种复杂环境。例如，在坡度较大的道路中，巡检机器人需要根据工作环境随时停车或者启动。
然而，由于机器人自身重量较大，在坡度较大的道路中工作时，在启动瞬间存在溜车的问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种防溜车控制电路，旨在解决现有的防溜车控制电路需要软件控制或者依赖总线的上下拉电阻进行驱动，存在切换过程繁琐的问题。
为了解决上述问题，本申请提供了一种防溜车控制电路，分别与工作电源、电磁制动器以及主控制器连接，所述防溜车控制电路包括：
设于所述工作电源与所述电磁制动器之间，用于对所述电磁制动器的通电状态进行控制的刹车继电器电路；
分别与所述主控制器和所述刹车继电器电路连接，用于接收所述主控制器提供的控制信号，并根据所述控制信号生成继电器开关信号的开关控制电路；
其中，所述继电器开关信号用于对所述刹车继电器电路的导通状态进行控制。
可选的，所述防溜车控制电路还包括：
设于所述工作电源与所述开关控制电路之间，用于对所述开关控制电路的导通状态进行显示的显示电路。
可选的，所述防溜车控制电路还包括：
设于所述工作电源与所述开关控制电路之间，用于消除所述刹车继电器电路生成的反电动势的放电回路。
可选的，所述防溜车控制电路还包括：
与所述工作电源连接，用于对所述工作电源提供的工作电压信号进行滤波处理的滤波电路。
可选的，所述防溜车控制电路还包括：
设于所述主控制器与所述开关控制电路之间，用于对所述控制信号进行分压处理，并向所述开关控制电路发送分压信号，以控制所述开关控制电路的导通状态的分压电路。
可选的，所述开关控制电路为开关管；
所述开关管的电流输入端与所述刹车继电器电路连接，所述开关管的控制端与所述主控制器连接，所述开关管的电流输出端接地。
可选的，所述开关管为NPN型三极管或者N型MOS管。
本申请实施例还提供了一种防溜车控制装置，包括：
工作电源端口；
电机；
主控制器；
分别与所述电机和所述主控制器连接，用于驱动电机转动，并将所述电机的转速信息发送至所述主控制器的电机驱动器；
电磁制动器；以及
如上述任一项所述的防溜车控制电路，所述防溜车控制电路与所述电磁制动器连接；
其中，所述主控制器根据所述转速信息生成控制信号，所述防溜车控制电路根据所述控制信号对所述电磁制动器的控制电源进行控制。
可选的，所述防溜车控制装置还包括：
与所述电磁制动器连接，用于对所述电磁制动器的控制电源进行控制的急停按钮。
本申请实施例还提供了一种巡检机器人，包括底盘控制板以及如上述任一项所述的防溜车控制电路；所述防溜车控制电路与所述底盘控制板连接。
本申请提供了一种防溜车控制电路、防溜车控制装置及巡检机器人，通过开关控制电路接收主控制器提供的控制信号，并根据该控制信号生成继电器开关信号对刹车继电器电路进行控制，从而对电磁制动器的控制电源进行控制，避免启动瞬间电机抱闸松开导致溜车的现象，解决了由于机器人自身重量较大，在坡度较大的道路中工作时，在启动瞬间存在溜车的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请的一个实施例提供的防溜车控制电路的结构示意图。
图2是本申请的另一个实施例提供的防溜车控制电路的结构示意图。
图3是本申请的另一个实施例提供的防溜车控制电路的结构示意图。
图4是本申请的另一个实施例提供的防溜车控制电路的结构示意图。
图5是本申请的另一个实施例提供的防溜车控制电路的结构示意图。
图6是本申请的另一个实施例提供的防溜车控制电路的结构示意图；
图7是本申请的一个实施例提供的巡检机器人的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
为了说明本申请所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。
以下结合附图和具体实施例，对本申请进行详细说明。
为了解决上述问题，本申请提供了一种防溜车控制电路，参见图1所示，本实施例中的防溜车控制电路分别与工作电源11、电磁制动器12以及主控制器13连接。所述防溜车控制电路包括：刹车继电器电路21和开关控制电路22；其中，刹车继电器电路21设于工作电源11和电磁制动器12之间，用于对所述电磁制动器的通电状态进行控制，开关控制电路22分别与主控制器13和刹车继电器电路21连接，用于接收主控制器13提供的控制信号，并根据该控制信号生成继电器开关信号。
在本实施例中，电磁制动器12用于对电机的状态进行控制，例如，电磁制动器12为失电式电磁刹车时，当电磁制动器12的控制电源断开(即控制电源的电压为0V)，电机保持抱闸状态，用于控制电机的摩擦片被压紧，电机的动力轴被制动固定；当电磁制动器12的控制电源通电时，摩擦片脱开，电机动力轴可以自由旋转。通过将刹车继电器电路21设于工作电源11与电磁制动器12之间，从而对电磁制动器12的控制电源进行控制，并通过开关控制电路22根据控制信号生成继电器开关信号，对刹车继电器电路21的导通状态进行控制。
在一种应用中，由于机器人自身重量较大，电机驱动器的启动时间在几百毫秒至几秒之间，在这段时间内，因电机未受电机驱动器控制，机器人在开机启动瞬间可能会发生短距离溜车的现象。通过在工作电源11与电磁制动器12之间设置刹车继电器电路21，即使电机驱动器启动，然而刹车继电器电路21处于常开状态，电磁制动器的控制电源依然没有通电，只有在开关控制电路22导通时，刹车继电器电路21才处于闭合状态，此时，电磁制动器12的控制电源通电时，摩擦片脱开，电机动力轴可以自由旋转。
进一步的，在一个实施例中，由于电机驱动器启动后，其工作在速度模式时，因接收的速度信号为零，电机驱动器控制电机输出扭矩较小，机器人重量超过这个扭矩依然会发生缓慢溜车的现象。在本实施例中，还可以通过主控制器13获取电机的转速信息，并将电机的转速与预设转速阈值进行比较，当电机的转速达到预设转速阈值时，主控制器13向开关控制电路22发送对应的控制信号，使开关控制电路22导通，此时，刹车继电器电路21处于闭合状态，工作电源11与电磁制动器12之间导通，电磁制动器12的控制电源通电，摩擦片脱开，电机动力轴可以自由旋转，由于电机此时的扭矩较大，避免了机器人出现溜车的问题，保证了巡检机器人在户外工作的安全性。
在一个实施例中，参见图2所示，所述防溜车控制电路还包括显示电路23，该显示电路23设于所述工作电源11与所述开关控制电路22之间，用于对所述开关控制电路22的导通状态进行显示。
在本实施例中，通过将显示电路23与开关控制电路22串联。当开关控制电路22导通时，刹车继电器电路21处于闭合状态，工作电源11与电磁制动器12之间导通，电磁制动器的控制电源通电，摩擦片脱开，电机动力轴可以自由旋转，此时，显示电路23也处于导通状态，显示电路23中的发光二极管或者显示屏幕通电进行点亮，从而通过显示电路23提示刹车继电器电路21处于闭合状态。当开关控制电路22关断时，刹车继电器电路21处于关断状态，电磁制动器12的控制电源没有上电，此时电机处于抱闸状态，电机的动力轴被制动固定，此时，显示电路23也处于关断状态，提示刹车继电器电路21处于断开状态。
在一个实施例中，参见图3所示，所述防溜车控制电路还包括放电回路24，该放电回路24设于所述工作电源11与所述开关控制电路22之间，用于消除所述刹车继电器电路生成的反电动势。
在本实施例中，通过在工作电源11的输出端连接放电回路24，可以防止继电器断开时产生的反电动势对电路造成影响或损坏继电器。
在一个实施例中，参见图4所示，所述防溜车控制电路还包括滤波电路25，该滤波电路25与所述工作电源11连接，用于对所述工作电源11提供的工作电压信号进行滤波处理。
在本实施例中，通过在工作电源11的输出端连接滤波电路25，可以对工作电源11提供的工作电压信号中的杂波进行滤波处理，从而使输入至刹车继电器电路21中的工作电压信号称为较为平滑的直流电压信号，避免工作电压信号中的杂波影响刹车继电器电路21的工作稳定性。
在一个实施例中，参见图5所示，所述防溜车控制电路还包括分压电路，该分压电路26设于所述主控制器13与所述开关控制电路22之间，用于对所述控制信号进行分压处理，并向所述开关控制电路22发送分压信号，以控制所述开关控制电路22的导通状态。
在本实施例中，通过在主控制器13与开关控制电路22之间设置分压电路26，对主控制器13提供的控制信号进行分压处理，从而对开关控制电路22中控制端的电压进行调节，进一步的，还可以通过分压电路26对开关控制电路22中控制端的电流进行限流处理，使开关控制电路22可以在正常工作电流范围内进行开关。
在一个实施例中，所述开关控制电路22为开关管；所述开关管的电流输入端与所述刹车继电器电路21连接，所述开关管的控制端与所述主控制器13连接，所述开关管的电流输出端接地。
在一个实施例中，所述开关管为NPN型三极管或者N型MOS管。在本实施例中，若开关管为NPN型三极管，则NPN型三极管的基极为开关管的控制端，NPN型三极管的集电极为开关管的电流输入端，NPN型三极管的发射极为开关管的电流输出端；若开关管为N型MOS管，则N型MOS管的栅极为开关管的控制端，N型MOS管的漏极为开关管的电流输入端，N型MOS管的源极为开关管的电流输出端。
例如，在一个实施例中，参见图6所示，开关控制电路22包括第一开关管Q1，第一开关管Q1的电流输入端与刹车继电器电路21连接，第一开关管Q1的控制端与主控制器13连接，第一开关管Q1的电流输出端接地。
在一个实施例中，参见图6所示，滤波电路25包括第一电容C1和第二电容C2，其中，第一电容C1的第一端和第二电容C2的第一端共接于工作电源11，第一电容C1的第二端和第二电容C2的第二端共接于地。
在一个实施例中，参见图6所示，显示电路23包括第一电阻R1和发光二极管LED，第一电阻R1的第一端与工作电源11连接，第一电阻R1的第二端与发光二极管LED的阳极连接，发光二极管LED的阴极与开关控制电路22连接。
在一个实施例中，参见图6所示，放电回路24包括第一二极管D1，其中，第一二极管D1的阴极与工作电源11连接，第一二极管D1的第二端与开关控制电路22连接。
在一个实施例中，第一二极管D1可以为续流二极管，作用为防止继电器断开时产生的反电动势对电路造成影响或对继电器损坏，通过反向并联二极管可以给反电动势一个放电回路。
在一个实施例中，参见图6所示，刹车继电器电路21可以为继电器芯片IC1，其中，继电器芯片IC1的第一驱动端N1与工作电源11连接，继电器芯片IC1的第二驱动端N2与开关控制电路22连接，继电器芯片IC1的两输出端COM1和CON1均与电磁制动器12连接。
在本实施例中，当开关控制电路22导通时，继电器芯片IC1的第二驱动端N2接地，继电器芯片IC1的两输出端COM1和CON1导通，从而控制电磁制动器12上电，释放电机抱闸，电机驱动器驱动电机转动；当开关控制电路22关断时，继电器芯片IC1的第二驱动端N2不导通，继电器芯片IC1的两输出端COM1和CON1不导通，从而控制电磁制动器12下电，保持电机抱闸，从而确保电机制动，巡检机器人不溜车。
在一个实施例中，继电器芯片IC1的型号可以为G6J-2P-Y。
本申请实施例还提供了一种防溜车控制装置，包括：工作电源端口、电机、主控制器、电机驱动器、电磁制动器以及防溜车控制电路，所述防溜车控制电路可以为上述任一项实施例所述的防溜车控制电路。在本实施例中，电机驱动器分别与所述电机和所述主控制器13连接，电机驱动器用于驱动电机转动，并将所述电机的转速信息发送至所述主控制器，电磁制动器12根据控制电源是否上电对电机抱闸进行控制，电磁制动器12处于常闭状态，若电磁制动器12的控制电源上电，此时电机抱闸松开，电机处于自由转动状态，防溜车控制电路用于对电磁制动器12的控制电源进行控制，具体的，主控制器13根据所述转速信息生成控制信号，所述防溜车控制电路根据所述控制信号对所述电磁制动器12的控制电源进行控制。
在本实施例中，主控制器还可以将电机的转速与预设的转速阈值进行比较，并根据比较结果输出对应的控制信号。例如，该控制信号可以包括上电控制信号和下电控制信号，若电机的转速达到预设的转速阈值，则向防溜车控制电路发送上电控制信号，该上电控制信号用于控制电磁制动器的控制电源上电，从而打开电机抱闸，使电机处于自由转动状态，若电机的转速小于预设的转速阈值，则向防溜车控制电路发送下电控制信号，使得电磁制动器12的控制电源下电，电机处于制动状态。
进一步的，主控制器13还可以获取装置的倾斜角度，并基于倾斜角度和倾斜角度和转速阈值关系表对预设的转速阈值进行调节，例如，该倾斜角度和转速阈值关系表可以包括：倾斜角度与转速阈值成正比关系，当倾斜角度越大，转速阈值也就越大。
在一个实施例中，所述防溜车控制装置还包括急停按钮，所述急停按钮与所述电磁制动器12连接，用于对所述电磁制动器12的控制电源进行控制。
在本实施例中，通过在刹车继电器电路21的两输出端串入急停控制线连接至急停按钮，通过急停按钮对电磁制动器12的控制电源进行控制，例如，当按下急停按钮时，电磁制动器12的控制电源接地，此时，电磁制动器12的控制电源下电，电机处于抱闸状态，从而确保电机制动，巡检机器人不溜车。
在一个实施例中，本实施例还提供了一种巡检机器人，包括底盘控制板以及如上述任一项所述的防溜车控制电路；所述防溜车控制电路与所述底盘控制板连接。
图7为本申请一实施例提供的巡检机器人的结构示意图，参见图7所示，底盘控制板63设于电控箱62内部，电控箱62设于驱动机构61上，巡检机器人上设有急停按钮64，底盘控制板63上设有主控制器13，并通过上述实施例中的防溜车控制电路对驱动机构61进行控制，避免驱动机构在启动瞬间出现溜车动作。
在本实施例中，当巡检机器人启动完成，需要运动时，上层控制板下发速度信息给底盘控制板和电机驱动器，底盘控制板根据该速度信息生成控制信号给防溜车控制电路，此时，开关控制电路22导通，刹车继电器电路21中的驱动极导通，电磁制动器12的控制电源上电，电机抱闸释放，电机驱动器根据该速度信息驱动电机转动。同理，当巡检机器人由运动到停止时，上层控制板下发速度信息至底盘控制板和电机驱动器，底盘控制板根据速度信息发送控制信号给防溜车控制电路，此时，开关控制电路22关断，电磁制动器12的控制电源下电，电机抱闸压紧，电机制动。
在一个实施例中，底盘控制板包括主控制器13，此时，底盘控制板基于上层控制板下发的速度信息以及巡检机器人的倾斜角度设置转速阈值，当电机转速低于转速阈值时，底层控制板依然发送下电控制信号使电磁制动器12的控制电源下电，促使电机抱闸，避免巡检机器人由于在斜坡上导致电机松动出现溜车现象。例如，巡检机器人的倾斜角较小，说明巡检机器人所处的斜坡较小，该转速阈值可以为10转/分，当电机转速低于10转/分时，底层控制板依然发送下电控制信号使电磁制动器12的控制电源下电，促使电机抱闸；若巡检机器人位于平地，此时，巡检机器人的倾斜角为0，该转速阈值可以为0或者0.1转/分，当电机转速低于该转速阈值时，底层控制板依然发送下电控制信号使电磁制动器12的控制电源下电，促使电机抱闸，保证巡检机器人安全不溜车。
本申请提供了一种防溜车控制电路、防溜车控制装置及巡检机器人，通过开关控制电路接收主控制器提供的控制信号，并根据该控制信号生成继电器开关信号对刹车继电器电路进行控制，从而对电磁制动器的控制电源进行控制，避免启动瞬间电机抱闸松开导致溜车的现象，解决了由于机器人自身重量较大，在坡度较大的道路中工作时，在启动瞬间存在溜车的问题。
以上仅为本申请的可选实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防溜车控制电路，分别与工作电源、电磁制动器以及主控制器连接，其特征在于，所述防溜车控制电路包括：
设于所述工作电源与所述电磁制动器之间，用于对所述电磁制动器的通电状态进行控制的刹车继电器电路；
分别与所述主控制器和所述刹车继电器电路连接，用于接收所述主控制器提供的控制信号，并根据所述控制信号生成继电器开关信号的开关控制电路；
其中，所述继电器开关信号用于对所述刹车继电器电路的导通状态进行控制；
所述电磁制动器用于电机的状态进行控制，当所述电磁制动器与所述工作电源断开时，所述电机保持抱闸状态，当所述电磁制动器与所述工作电源导通时，所述电机的动力轴可以自由旋转；
所述主控制器还用于获取所述电机的转速信号，并将所述电机的转速与预设转速阈值进行比较，当所述电机的转速达到预设转速阈值时，主控制器向所述开关控制电路发送对应的控制信号，以使所述开关控制电路导通，所述电磁制动器通电。
2.如权利要求1所述的防溜车控制电路，其特征在于，所述防溜车控制电路还包括：
设于所述工作电源与所述开关控制电路之间，用于对所述开关控制电路的导通状态进行显示的显示电路。
3.如权利要求1所述的防溜车控制电路，其特征在于，所述防溜车控制电路还包括：
设于所述工作电源与所述开关控制电路之间，用于消除所述刹车继电器电路生成的反电动势的放电回路。
4.如权利要求1所述的防溜车控制电路，其特征在于，所述防溜车控制电路还包括：
与所述工作电源连接，用于对所述工作电源提供的工作电压信号进行滤波处理的滤波电路。
5.如权利要求1所述的防溜车控制电路，其特征在于，所述防溜车控制电路还包括：
设于所述主控制器与所述开关控制电路之间，用于对所述控制信号进行分压处理，并向所述开关控制电路发送分压信号，以控制所述开关控制电路的导通状态的分压电路。
6.如权利要求1所述的防溜车控制电路，其特征在于，所述开关控制电路为开关管；
所述开关管的电流输入端与所述刹车继电器电路连接，所述开关管的控制端与所述主控制器连接，所述开关管的电流输出端接地。
7.如权利要求6所述的防溜车控制电路，其特征在于，所述开关管为NPN型三极管或者N型MOS管。
8.一种防溜车控制装置，其特征在于，包括：
工作电源端口；
电机；
主控制器；
分别与所述电机和所述主控制器连接，用于驱动电机转动，并将所述电机的转速信息发送至所述主控制器的电机驱动器；
电磁制动器；以及
如权利要求1-7任一项所述的防溜车控制电路，所述防溜车控制电路与所述电磁制动器连接；
其中，所述主控制器根据所述转速信息生成控制信号，所述防溜车控制电路根据所述控制信号对所述电磁制动器的控制电源进行控制。
9.如权利要求8所述的防溜车控制装置，其特征在于，所述防溜车控制装置还包括：
与所述电磁制动器连接，用于对所述电磁制动器的控制电源进行控制的急停按钮。
10.一种巡检机器人，其特征在于，包括底盘控制板以及如权利要求1-7任一项所述的防溜车控制电路；所述防溜车控制电路与所述底盘控制板连接。
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