CN113110196A - 一种机器人停车控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人停车控制方法及装置，应用于机器人，机器人的电机与电源之间设置有第一开关组，电机的三相线之间设置有第二开关组，电机用于驱动机器人行走；其中方法包括：监测机器人的异常信号；当监测到异常信号时，生成停车指令；然后根据停车指令，控制第一开关组断开，并控制第二开关组闭合以使三相线短接。本发明能够实现在机器人故障的时候，控制机器人进行稳定的停车。

Description

一种机器人停车控制方法及装置

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人停车控制方法及装置。

背景技术

现有服务机器人多采用永磁同步轮毂电机(permanent-magnet synchronousmotor，PMSM)进行移动行走。为了保证机器人的运行性能及安全，一般电机驱动器都有完善的驱动保护机制。当出现异常时，可及时将机器人停止运行，即将机器人速度最终降为0。常规的停机方式有0速控制和0速自由。0速控制，即从编码器层面实现0速控制，其停车的优势在于停车稳定，停车后不会意外滑动；劣势在于当出现某些异常，如编码器异常，可能导致误认0速使机器人无法停止下来，甚至出现安全问题。0速自由，即下电去除机器人运行的动力，但机器人可由外力推动而自由移动。0速自由停车的优势在于任何状况下都可以停车；劣势在于停车后可能意外滑动，比如在不平的路面上。

因此，目前机器人的停车方式存在停车不稳定的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种机器人停车控制方法及装置，能够在在机器人发生故障时控制机器人进行稳定的停车。

第一方面，本申请通过一实施例提供如下技术方案：

一种机器人停车控制方法，应用于机器人，所述机器人的电机与电源之间设置有第一开关组，所述电机的三相线之间设置有第二开关组，所述电机用于驱动所述机器人行走；所述方法包括：

监测机器人的异常信号；当监测到所述异常信号时，生成停车指令；根据所述停车指令，控制所述第一开关组断开，并控制所述第二开关组闭合以使所述三相线短接。

可选的，所述根据所述停车指令，控制所述第一开关组断开，并控制所述第二开关组闭合以使所述三相线短接，包括：

将所述停车指令发送给驱动芯片，以使所述驱动芯片控制所述第一开关组断开，并控制所述第二开关组闭合以使所述三相线短接。

可选的，所述根据所述停车指令，控制所述第一开关组断开，并控制所述第二开关组闭合以使所述三相线短接之后，还包括：

获取所述三相线中每条线路的电流值；判断所述三相线中任一线路的电流值是否大于预设阈值；当所述三相线中任一线路的电流值大于预设阈值时，生成断开指令以控制所述第二开关组断开。

可选的，所述预设阈值为所述电机额定电流的1.8～2.2倍。

可选的，所述预设阈值为所述电机额定电流的2倍。

第二方面，基于同一发明构思，本申请通过一实施例提供如下技术方案：

一种机器人停车控制装置，应用于机器人，所述机器人的电机与电源之间设置有第一开关组，所述电机的三相线之间设置有第二开关组，所述电机用于驱动所述机器人行走；所述装置包括：

监测模块，用于监测机器人的异常信号；指令生成模块，用于当监测到所述异常信号时，生成停车指令；控制模块，用于根据所述停车指令，控制所述第一开关组断开，并控制所述第二开关组闭合以使所述三相线短接。

可选的，所述控制模块，具体用于：

将所述停车指令发送给驱动芯片，以使所述驱动芯片控制所述第一开关组断开，并控制所述第二开关组闭合以使所述三相线短接。

可选的，还包括保护模块，用于在所述根据所述停车指令，控制所述第一开关组断开，并控制所述第二开关组闭合以使所述三相线短接之后：

获取所述三相线中每条线路的电流值；判断所述三相线中任一线路的电流值是否大于预设阈值；若是，则断开所述第二开关组；若否，则维持所述第二开关组闭合。

可选的，所述预设阈值为所述电机额定电流的1.8～2.2倍。

第三方面，基于同一发明构思，本申请通过一实施例提供如下技术方案：

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一项所述方法的步骤。

本发明实施例提供的一种机器人停车控制方法及装置，应用于机器人，机器人的电机与电源之间设置有第一开关组，电机的三相线之间设置有第二开关组，电机用于驱动机器人行走；通过监测机器人的异常信号；当监测到异常信号时，生成停车指令；然后根据停车指令，控制第一开关组断开，并控制第二开关组闭合以使三相线短接。当电机的三相线被短接后，电机有速度时，电机自身会产生动能，经过动能、电能、磁能、转矩的转变产生阻力，可使电机自动停下来，可使电机始终维持在静止或可控的状态。该停车控制过程不会在异常出现后对电机进行0速反馈控制，所以不会出现安全问题，避免了停车不稳定的问题。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1示出了本发明一实施例提供的一种机器人停车控制电路的一结构示意图；

图2示出了本发明又一实施例提供的一种机器人停车控制方法的流程图；

图3示出了本发明一实施例提供的一种机器人停车控制电路的另一结构示意图；

图4示出了本发明又一实施例提供的一种机器人停车控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

请参阅图1，在本发明的一实施例中提供一种机器人停车控制电路100，该电路应用于机器人，该机器人停车控制电路100包括：主芯片10、驱动芯片、供电模块30、电机40、第一开关T1组合第二开关T2组。

具体的，由于本实施例中的电机40为三相电机，因此第一开关T1组包括：第一开关T1、第二开关T2和第三开关T3，三个开关用于控制电机40的三条线路，以接通或断开电机40的电源。同样的，第二开关T2组包括：第四开关T4、第五开关T5和第六开关T6，三个开关用于将电机40进行短接。进一步的，第一开关T1的控制端和第四开关T4的控制端通过第一驱动芯片21连接主芯片10，第二开关T2的控制端和第五开关T5的控制端通过第二驱动芯片22连接主芯片10，第三开关T3的控制端和第六开关T6的控制端通过第三驱动芯片23连接主芯片10。

主芯片10，用于生成控制信号，以控制驱动芯片；同时，也用于接收驱动芯片反馈的信号。驱动芯片用于对开关进行控制。具体的，主芯片10可采用型号为STM32系列芯片或TMS320系列芯片，驱动芯片型号可为IRS2101S。提供一种驱动芯片和主芯片10之间的具体连接关系，如下：主芯片10的PC6端口与第一驱动芯片21的HIN端口连接，主芯片10的PA7端口与第一驱动芯片21的LIN端口连接，第一驱动芯片21的H0端口与L0端口分别与第一开关T1和第四开关T4的控制端口连接；主芯片10的PC7端口与第二驱动芯片22的HIN端口连接，主芯片10的PB0端口与第二驱动芯片22的LIN端口连接，第二驱动芯片22的H0端口与L0端口分别与第二开关T2和第五开关T5的控制端口连接；主芯片10的PC8端口与第三驱动芯片23的HIN端口连接，主芯片10的PB1端口与第三驱动芯片23的LIN端口连接，第三驱动芯片23的H0端口与L0端口分别与第三开关T3和第六开关T6的控制端口连接。

供电模块30，用于给电机40进行供电。供电模块30的通过第一开关T1与电机40的第一线路A连接，通过第二开关T2与电机40的第二线路B连接，通过第三开关T3与电机40的第三线路C连接。第一线路A和第二线路B之间通过第四开关T4和第五开关T5短接，第一线路A和第三线路C之间通过第四开关T4和第五开关T5短接，第二线路B和第三线路C之间通过第五开关T5和第六开关T6短接。

通过上述电路可实现对电机40的短接或供电控制。具体的，后文将提供一更加详细的方法实施例来对本发明中机器人停车控制电路100的控制逻辑进行说明。

请参见图2，基于同一发明构思，在本发明的一实施例中提供一种机器人停车控制方法的流程图，该方法应用于机器人，可基于上述的停车控制电路实现。所述方法包括：

步骤S10：监测机器人的异常信号。

在步骤S10中，异常信号表示机器人自身出现故障或异常导致机器人无法正常工作的信号。例如，机器人的控制***故障、网卡故障、低电量、等等。异常信号可为故障发生后对应生成的故障代码。该异常信号由主芯片进行监测和反应。

步骤S20：当监测到所述异常信号时，生成停车指令。

在步骤S20中，异常信号由主芯片生成，并由主芯片发送给驱动芯片，通过驱动芯片实现对第一开关组和第二开关组的控制。

步骤S30：根据所述停车指令，控制所述第一开关组断开，并控制所述第二开关组闭合以使所述三相线短接。

在步骤S30中，具体实现为，将停车指令发送给驱动芯片，以使驱动芯片控制第一开关组断开，并控制第二开关组闭合以使三相线短接。例如，机器人正常工作时，第一开关、第二开关和第六开关闭合，第三开关、第四开关和第五开关打开，控制电路如图1所示。当机器人出现故障时，主芯片将停车控制指令分别发送给第一驱动芯片、第二驱动芯片和第三驱动芯片。第一驱动芯片将控制第一开关断开，控制第四开关闭合；第二驱动芯片将控制第二开关断开，控制第五开关闭合；第三驱动芯片将控制第三开关断开，控制第六开关闭合，控制电路如图3所示。如果此时电机有速度，电机自身会产生动能，经过动能、电能、磁能、转矩的转变产生阻力，可使电机自动停下来；由于电机稍微移动便会出现上述阻力的产生，可使电机始终维持在静止或可控的状态。该控制过程不会在异常出现后对电机进行0速反馈控制，所以不会出现安全问题。

当然，在某些情况下可能会出现工作人员需要对机器人移动，强行将机器人推动移位；也有可能出现其他外力推动机器人移位。此时需要保证机器人电机电路的安全，避免电机在短接的状态下，由电机转动产生的电流使电路损坏。本实施例中提供的解决方式之一为，对电路中的电流进行监控。具体在步骤S30之后，还包括步骤如下：

步骤S41：获取所述三相线中每条线路的电流值。

在步骤S41中，电机三相线中的电流值可通过对应的驱动芯片进行采集，可通过连接采样电阻来计算电流中的电流。另外，若主芯片或驱动芯片具备电流获取功能，可直接进行读取。

步骤S42：判断所述三相线中任一线路的电流值是否大于预设阈值。

在步骤S42中，判断过程由主芯片执行。本实施例中，预设阈值为电机额定电流的1.8～2.2倍，较优的可控制预设阈值为电机额定电流的2倍，保证电流的安全，避免电流过大造成电路烧坏，同时避免设定的预设阈值过小导致停车效果不佳。

步骤S43：当所述三相线中任一线路的电流值大于预设阈值时，生成断开指令以控制所述第二开关组断开。

在步骤S43中，当三相线的任一线路中的电流大于预设阈值时，说明电机可能受到外力的强制推动。此时，为了避免电路损坏将生成断开指令，发送给驱动芯片以控制第二开关阻断开。具体的，断开指令将分别发送给第一驱动芯片、第二驱动芯片和第三驱动芯片，以分别驱动第四开关、第五开关和第六开关断开。

综上所述，本实施例提供的一种机器人停车控制方法，应用于机器人，机器人的电机与电源之间设置有第一开关组，电机的三相线之间设置有第二开关组，电机用于驱动机器人行走；通过监测机器人的异常信号；当监测到异常信号时，生成停车指令；然后根据停车指令，控制第一开关组断开，并控制第二开关组闭合以使三相线短接。当电机的三相线被短接后，电机有速度时，电机自身会产生动能，经过动能、电能、磁能、转矩的转变产生阻力，可使电机自动停下来，可使电机始终维持在静止或可控的状态。该停车控制过程不会在异常出现后对电机进行0速反馈控制，所以不会出现安全问题，避免了停车不稳定的问题。

请参阅图4，基于同一发明构思，在本发明的又一实施例中还提供了一种机器人停车控制装置300，应用于机器人，所述机器人的电机与电源之间设置有第一开关组，所述电机的三相线之间设置有第二开关组，所述电机用于驱动所述机器人行走；所述装置300包括：

监测模块301，用于监测机器人的异常信号；

指令生成模块302，用于当监测到所述异常信号时，生成停车指令；

控制模块303，用于根据所述停车指令，控制所述第一开关组断开，并控制所述第二开关组闭合以使所述三相线短接。

作为一种可选的实施方式，所述控制模块303，具体用于：

将所述停车指令发送给驱动芯片，以使所述驱动芯片控制所述第一开关组断开，并控制所述第二开关组闭合以使所述三相线短接。

作为一种可选的实施方式，还包括保护模块，用于在所述根据所述停车指令，控制所述第一开关组断开，并控制所述第二开关组闭合以使所述三相线短接之后：

获取所述三相线中每条线路的电流值；

判断所述三相线中任一线路的电流值是否大于预设阈值；

若是，则断开所述第二开关组；

若否，则维持所述第二开关组闭合。

作为一种可选的实施方式，所述预设阈值为所述电机额定电流的1.8～2.2倍。

作为一种可选的实施方式，所述预设阈值为所述电机额定电流的2倍。

需要说明的是，本发明实施例所提供的机器人停车控制装置300，其具体实现及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

基于同一发明构思，本发明的又一实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法实施例中任一项所述方法的步骤。

需要说明的是，本发明实施例所提供的计算机可读存储介质中，其中程序被处理器执行时每个步骤的具体实现及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，本实施例未提及之处可参考前述方法实施例中相应内容。

本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系；单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种机器人停车控制方法，其特征在于，应用于机器人，所述机器人的电机与电源之间设置有第一开关组，所述电机的三相线之间设置有第二开关组，所述电机用于驱动所述机器人行走；所述方法包括：

监测机器人的异常信号；

当监测到所述异常信号时，生成停车指令；

根据所述停车指令，控制所述第一开关组断开，并控制所述第二开关组闭合以使所述三相线短接。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述停车指令，控制所述第一开关组断开，并控制所述第二开关组闭合以使所述三相线短接，包括：

将所述停车指令发送给驱动芯片，以使所述驱动芯片控制所述第一开关组断开，并控制所述第二开关组闭合以使所述三相线短接。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述停车指令，控制所述第一开关组断开，并控制所述第二开关组闭合以使所述三相线短接之后，还包括：

获取所述三相线中每条线路的电流值；

判断所述三相线中任一线路的电流值是否大于预设阈值；

当所述三相线中任一线路的电流值大于预设阈值时，生成断开指令以控制所述第二开关组断开。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设阈值为所述电机额定电流的1.8～2.2倍。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设阈值为所述电机额定电流的2倍。

6.一种机器人停车控制装置，其特征在于，应用于机器人，所述机器人的电机与电源之间设置有第一开关组，所述电机的三相线之间设置有第二开关组，所述电机用于驱动所述机器人行走；所述装置包括：

监测模块，用于监测机器人的异常信号；

指令生成模块，用于当监测到所述异常信号时，生成停车指令；

控制模块，用于根据所述停车指令，控制所述第一开关组断开，并控制所述第二开关组闭合以使所述三相线短接。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制模块，具体用于：

将所述停车指令发送给驱动芯片，以使所述驱动芯片控制所述第一开关组断开，并控制所述第二开关组闭合以使所述三相线短接。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括保护模块，用于在所述根据所述停车指令，控制所述第一开关组断开，并控制所述第二开关组闭合以使所述三相线短接之后：

获取所述三相线中每条线路的电流值；

判断所述三相线中任一线路的电流值是否大于预设阈值；

若是，则断开所述第二开关组；

若否，则维持所述第二开关组闭合。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预设阈值为所述电机额定电流的1.8～2.2倍。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-5中任一项所述方法的步骤。

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