CN113937851B - 一种移动机器人的节能电源***、方法及移动终端 - Google Patents

一种移动机器人的节能电源***、方法及移动终端 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种移动机器人的节能电源***、方法及移动终端，包括电池、MCU、电源模块、驱动模块、功能模块及通讯模块；电源模块、驱动模块、功能模块及通讯模块均与所述MCU相连；电源模块包括分别与电池及MCU相连的第一电源单元、第二电源单元及第三电源单元，第一电源单元与通讯模块相连，用于为通讯模块供电；第二电源单元与MCU及功能模块相连，用于为功能模块及MCU供电；第三电源单元与驱动模块相连，用于为驱动模块供电；所述MCU向第一电源单元、第二电源单元及第三电源单元发送电源使能控制信号，从而控制第一电源单元、第二电源单元及第三电源单元是否为其对应的负载供电；其中，第二电源单元持续向MCU供电。

Description

一种移动机器人的节能电源***、方法及移动终端
技术领域
本发明涉及移动机器人的电源领域，特别涉及一种移动机器人的节能电源***、方法及移动终端。
背景技术
当下社会有越来越多的移动机器人产品，每个移动设备几乎都是电池供电的，合理的电源***能够有效延长移动机器人的待机时长。
有鉴于此，如果解决移动机器人耗电快的问题，为本领域需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种移动机器人的节能电源***、方法及移动终端。
本发明要解决的是现有移动机器人耗电快的问题。
为了解决上述问题，本发明通过以下技术方案实现：
一种移动机器人的节能电源***，包括电池、MCU、电源模块、驱动模块、功能模块及通讯模块；所述电源模块、驱动模块、功能模块及通讯模块均与所述MCU相连；
所述电源模块包括分别与电池及所述MCU相连的第一电源单元、第二电源单元及第三电源单元，所述第一电源单元与所述通讯模块相连，用于转换所述电池的电压为所述通讯模块供电；所述第二电源单元与所述MCU及所述功能模块相连，用于转换所述电池的电压为所述功能模块及MCU供电；所述第三电源单元与所述驱动模块相连，用于转换所述电池的电压为所述驱动模块供电；所述MCU向所述第一电源单元、第二电源单元及第三电源单元发送电源使能控制信号，从而控制所述第一电源单元、第二电源单元及第三电源单元是否给其对应的负载供电；其中，所述第二电源单元持续向所述MCU供电；
所述MCU向所述第一电源单元发送第一电源使能控制信号，从而为所述通讯模块供电；所述通讯模块接收外界设备的通讯信号并发送至所述MCU，所述MCU根据所述通讯信号向所述第二电源单元发送第二电源使能控制信号，从而为所述功能模块供电，所述功能模块运行中向所述MCU发送实时驱动信号，所述MCU根据所述驱动信号向所述第三电源单元发送第三电源使能控制信号，从而为所述驱动模块供电，驱动模块接收到MCU的指令驱动所述驱动模块从而带动所述移动机器人执行相应的动作。
进一步地，所述MCU发送的第一电源使能控制信号、第二电源使能控制信号、第三电源使能控制信号的优先级递减。
进一步地，所述第一电源单元与所述MCU之间设置有按键开关，所述按键开关控制所述MCU向所述第一电源单元发送的第一电源使能控制信号的开断。
进一步地，所述第二电源单元包括DC-DC电源转换电路及与所述DC-DC电源转换电路相连的至少两个电源开关，所述DC-DC电源转换电路与所述电池相连，所述MCU的电源端与所述DC-DC电源转换电路的输出端相连，每一所述电源开关均与所述DC-DC电源转换电路的输出端及MCU相连，所述MCU可单独向每一所述电源开关发送第二电源使能控制信号，每一所述电源开关连接不同的所述功能模块；其中，所述电源开关的数量小于等于所述功能模块的数量。
进一步地，所述第三电源单元包括DC-DC电源转换电路及与所述DC-DC电源转换电路相连的至少两个电源开关，所述DC-DC电源转换电路与所述电池相连，每一所述电源开关均与所述DC-DC电源转换电路的输出端及MCU相连，所述MCU可单独向每一所述电源开关发送第三电源使能控制信号，每一所述电源开关连接不同的所述驱动模块；其中，所述电源开关的数量小于等于所述驱动模块的数量。
一种移动机器人电源节能方法，所述移动机器人包括关机状态、待机状态、功能状态和动作状态；所述移动机器人节能方法包括以下步骤：
所述第二电源单元持续向所述MCU供电，每一电源单元与其负载之间断开供电，此时所述移动机器人处于关机状态；
所述MCU向所述第一电源单元发送第一使能控制信号，所述第一电源单元向所述通讯模块供电，从而使得通讯模块可接收外界设备的通讯信号，此时所述移动机器人处于待机状态；
若所述通讯模块接收到所述通讯信号，则将该通讯信号发送至所述MCU，所述MCU根据所述通讯信号向所述第二电源单元发送第二电源使能控制信号，从而为功能模块供电，此时所述移动机器人处于功能状态；若所述通讯模块未接收到所述通讯信号，则所述移动机器人继续保持待机状态；
若所述功能模块运行中检测到条件达到预设值，则向所述MCU发送驱动信号，所述MCU根据驱动信号向第三电源单元发送第三电源使能控制信号，从而为驱动模块供电，此时所述移动机器人处于动作状态；若所述功能模块运行中检测到条件未达到预设值，则所述移动机器人继续保持功能状态。
进一步地，所述移动机器人由关机状态至待机状态，或由待机状态、功能状态及动作状态至关机状态的步骤为按动设置于第一电源单元与MCU之间的按键开关，从而控制所述MCU向所述第一电源单元发送的第一电源使能控制信号的开断。
进一步地，所述第二电源单元包括DC-DC电源转换电路及至少两个电源开关，每一所述电源开关均与所述DC-DC电源转换电路的输出端及MCU相连，所述MCU可单独向每一所述电源开关发送第二电源使能控制信号，每一所述电源开关连接不同的所述功能模块，所述移动机器人由待机状态至功能状态包括以下步骤：
所述通讯模块接收到所述通讯信号，将该通讯信号发送至所述MCU；
所述MCU根据所述通讯信号向与所述通讯信号对应的所述功能模块连接的电源开关发送第二电源使能控制信号；
与所述通讯信号对应的所述功能模块通电打开，其余所述功能模块则继续断电。
进一步地，所述第三电源单元包括DC-DC电源转换电路及至少两个电源开关，每一所述电源开关均与所述DC-DC电源转换电路的输出端及MCU相连，所述MCU可单独向每一所述电源开关发送第三电源使能控制信号，每一所述电源开关连接不同的所述驱动模块，所述移动机器人由功能状态至动作状态包括以下步骤：
所述功能模块运行中检测到条件达到预设值，向所述MCU发送驱动信号；
所述MCU根据驱动信号向所述驱动信号对应的所述驱动模块连接的电源开关发送第三电源使能控制信号；
与所述驱动信号对应的所述驱动模块通电打开，其余所述驱动模块则继续断电。
一种移动终端，包括存储设备以及处理器，所述存储设备用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述移动终端执行上述的移动机器人电源节能方法。
与现有技术相比，本发明技术方案及其有益效果如下：
(1)本发明的节能电源***及节能方法，合理的将移动机器人划分为关机、待机、功能及动作几种状态，在需要要用到哪一模块时，MCU才向该模块供电，从而在电池供电的源头上进行电源的合理分配，进而达到节能的目的。
(2)本发明的第一电源单元与MCU之间设置有按键开关，该按键为移动机器人的总开关，当按键开关接通时，MCU向第一电源发送第一电源使能控制信号，使得通讯模块得以供电，才会有后续的功能状态及动作状态；而第一电源使能控制信号、第二电源使能控制信号、第三电源使能控制信号的优先级设置，使得按键开关在任何时刻均能主控移动机器人的开关状态。
(3)本发明的第二电源开关包括DC-DC电源转换电路及至少两个电源开关，MCU的电源端与所述DC-DC电源转换电路的输出端相连，使得第二电源单元持续向MCU供电。MCU可单独向每一电源开关发送第二电源使能控制信号，每一电源开关连接不同的功能模块，使得用户需要什么功能，MCU才打开该部分的功能，其余模块则处于断电的状态，有效的将各模块的供电源头进一步进行细分，进而提高了移动机器人的节能效果，延长了电池供电的时长。
附图说明
图1本发明实施例一提供的一种移动机器人的节能电源***的框图；
图2本发明实施例一提供的一种移动机器人的节能方法的时序图；
图3本发明实施例二提供的一种移动机器人的节能电源***的框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1，一种移动机器人的节能电源***，包括电池、MCU、电源模块、驱动模块、功能模块及通讯模块；电源模块、驱动模块、功能模块及通讯模块均与MCU相连。电源模块包括分别与电池及MCU相连的第一电源单元、第二电源单元及第三电源单元，第一电源单元与通讯模块相连，用于转换电池的电压为通讯模块供电；第二电源单元与MCU及功能模块相连，用于转换电池的电压为功能模块及MCU供电；第三电源单元与驱动模块相连，用于转换电池的电压为驱动模块供电；MCU向第一电源单元、第二电源单元及第三电源单元发送电源使能控制信号，从而控制第一电源单元、第二电源单元及第三电源单元是否给其对应的负载供电；其中，第二电源单元持续向MCU供电。即，只要电池有电，则第二电源一直向MCU供电，不受任何条件的限制；而第一电源单元向通讯模块供电与否受到其是否接收到第一电源使能控制信号的限制，第二电源单元向功能模块供电与否受到其是否接收到第二电源使能控制信号的限制，第三电源单元向驱动模块供电与否受到其是否接收到第三电源使能控制信号的限制。
参阅图2并结合参阅图1，本实施例还提供一种移动机器人电源节能方法，移动机器人包括关机状态、待机状态、功能状态和动作状态。移动机器人节能方法包括以下步骤：
第二电源单元持续向MCU供电，每一电源单元与其负载之间断开供电，此时移动机器人处于关机状态。
MCU向第一电源单元发送第一使能控制信号，第一电源单元向通讯模块供电，从而使得通讯模块可接收外界设备的通讯信号，所述移动机器人处于待机状态。此时，电池仅为MCU及通讯模块供电，移动机器人的其余用电模块全部断电。
若通讯模块接收到通讯信号，则将该通讯信号发送至MCU，MCU根据通讯信号向第二电源单元发送第二电源使能控制信号，从而为功能模块供电，此时移动机器人处于功能状态。此时，迅电池为MCU、通讯模块及功能模块供电，而驱动模块处于断电状态，而非传统方法上的待机，减少了驱动模块待机时长中消耗的电能。若通讯模块未接收到所述通讯信号，则移动机器人继续保持待机状态。
若功能模块运行中检测到条件达到预设值，则向MCU发送驱动信号，MCU根据驱动信号向第三电源单元发送第三电源使能控制信号，从而为驱动模块供电，此时移动机器人处于动作状态；若功能模块运行中检测到条件未达到预设值，则移动机器人继续保持功能状态。
由此可见，第一电源使能控制信号优先级高于第二电源使能控制信号，第二电源使能控制信号的优先级高于第三电源使能控制信号，当第一电源使能控制信号断开时，第二电源单元及第三电源单元与其负载之间的供电随即断开。
第一电源单元与MCU之间设置有按键开关，MCU持续向第一电源发送第一电源使能控制信号，而按键开关决定该第一电源使能控制信号的开断，当按下移动机器人处于关机状态时，MCU持续接受第二电源单元的供电且持续向第一电源单元发送第一电源使能控制信号，但是由于按键开关的作用，成功阻断了第一电源使能控制信号的传输，从而使得电源单元断开其负载的供电，此时耗能最小。当需要开机时，按下按键开关，MCU发送的第一电源使能控制信号成功传输至第一电源单元，使得第一电源单元向通讯模块供电，移动机器人处于待机状态。反之，无论移动机器人处于待机状态、功能状态亦或是动作状态，按下按键开关，阻断第一电源使能控制信号的传输，移动机器人随即处于关机状态。
实施例2
在实施例1的基础上，对各用电模块的电源分配做进一步的细分，在实施例1的基础上进一步提高节能效果。
参阅图3，本实施例中，第二电源单元包括DC-DC电源转换电路及至少两个电源开关，MCU的电源端与DC-DC电源转换电路的输出端相连，从而实现电池对MCU的持续供电。每一电源开关均与DC-DC电源转换电路的输出端及MCU相连，MCU可单独向每一电源开关发送第二电源使能控制信号，每一电源开关连接不同的功能模块；其中，电源开关的数量小于等于功能模块的数量，避免电源开关的浪费，以及功能模块的管理混乱。
因此，移动机器人由待机状态至功能状态包括以下步骤：通讯模块接收到通讯信号，将该通讯信号发送至所述MCU。MCU根据通讯信号向与通讯信号对应的功能模块连接的电源开关发送第二电源使能控制信号。与通讯信号对应的功能模块通电打开，其余功能模块则继续断电。将功能模块的供电端做进一步的细分，每一功能模块与电源开关一一对应或某几个功能模块与一个电源开关对应，MCU根据通讯信号判断应该打开哪些功能模块，则向该功能模块对应的电源开关发送第二电源使能控制信号，其余未使用的功能模块对应的电源开关则继续断开，节约了未使用的功能模块的待机能耗。
第三电源单元包括DC-DC电源转换电路及至少两个电源开关，每一电源开关均与DC-DC电源转换电路的输出端及MCU相连，MCU可单独向每一电源开关发送第三电源使能控制信号，每一电源开关连接不同的驱动模块；其中，电源开关的数量小于等于驱动模块的数量。移动机器人由功能状态至动作状态包括以下步骤：功能模块运行中检测到条件达到预设值，向MCU发送驱动信号；MCU根据驱动信号向驱动信号对应的驱动模块连接的电源开关发送第三电源使能控制信号；与驱动信号对应的所述驱动模块通电打开，其余驱动模块则继续断电，节约了其余未使用的驱动模块待机的能耗。
实施例3
本发明还提供一种移动终端，包括存储设备以及处理器，存储设备用于存储计算机程序，处理器运行计算机程序以使所述移动终端执行实施例一或实施例二所记载的移动机器人电源节能方法。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种移动机器人的节能电源***，其特征在于，包括电池、MCU、电源模块、驱动模块、功能模块及通讯模块；所述电源模块、驱动模块、功能模块及通讯模块均与所述MCU相连；
所述电源模块包括分别与电池及所述MCU相连的第一电源单元、第二电源单元及第三电源单元，所述第一电源单元与所述通讯模块相连，用于转换所述电池的电压为所述通讯模块供电；所述第二电源单元与所述MCU及所述功能模块相连，用于转换所述电池的电压为所述功能模块及MCU供电；所述第三电源单元与所述驱动模块相连，用于转换所述电池的电压为所述驱动模块供电；所述MCU向所述第一电源单元、第二电源单元及第三电源单元发送电源使能控制信号，从而控制所述第一电源单元、第二电源单元及第三电源单元是否给其对应的负载供电；其中，所述第二电源单元持续向所述MCU供电；
所述MCU向所述第一电源单元发送第一电源使能控制信号，从而为所述通讯模块供电；所述通讯模块接收外界设备的通讯信号并发送至所述MCU，所述MCU根据所述通讯信号向所述第二电源单元发送第二电源使能控制信号，从而为所述功能模块供电，所述功能模块运行中向所述MCU发送实时驱动信号，所述MCU根据所述驱动信号向所述第三电源单元发送第三电源使能控制信号，从而为所述驱动模块供电，驱动模块接收到MCU的指令驱动所述驱动模块从而带动所述移动机器人执行相应的动作。
2.根据权利要求1所述的一种移动机器人的节能电源***，其特征在于，所述MCU发送的第一电源使能控制信号、第二电源使能控制信号、第三电源使能控制信号的优先级递减。
3.根据权利要求2所述的一种移动机器人的节能电源***，其特征在于，所述第一电源单元与所述MCU之间设置有按键开关，所述按键开关控制所述MCU向所述第一电源单元发送的第一电源使能控制信号的开断。
4.根据权利要求3所述的一种移动机器人的节能电源***，其特征在于，所述第二电源单元包括DC-DC电源转换电路及与所述DC-DC电源转换电路相连的至少两个电源开关，所述DC-DC电源转换电路与所述电池相连，所述MCU的电源端与所述DC-DC电源转换电路的输出端相连，每一所述电源开关均与所述DC-DC电源转换电路的输出端及MCU相连，所述MCU能够单独向每一所述电源开关发送第二电源使能控制信号，每一所述电源开关连接不同的所述功能模块；其中，所述电源开关的数量小于等于所述功能模块的数量。
5.根据权利要求3所述的一种移动机器人的节能电源***，其特征在于，所述第三电源单元包括DC-DC电源转换电路及与所述DC-DC电源转换电路相连的至少两个电源开关，所述DC-DC电源转换电路与所述电池相连，每一所述电源开关均与所述DC-DC电源转换电路的输出端及MCU相连，所述MCU能够单独向每一所述电源开关发送第三电源使能控制信号，每一所述电源开关连接不同的所述驱动模块；其中，所述电源开关的数量小于等于所述驱动模块的数量。
6.一种移动机器人电源节能方法，应用于权利要求1至5任一项所述的移动机器人的节能电源***，其特征在于，所述移动机器人包括关机状态、待机状态、功能状态和动作状态；所述移动机器人节能方法包括以下步骤：
第二电源单元持续向所述MCU供电，每一电源单元与其负载之间断开供电，所述移动机器人处于关机状态；
MCU向第一电源单元发送第一使能控制信号，所述第一电源单元向通讯模块供电，从而使得所述通讯模块可接收外界设备的通讯信号，此时所述移动机器人处于待机状态；
若所述通讯模块接收到所述通讯信号，则将该通讯信号发送至所述MCU，所述MCU根据所述通讯信号向所述第二电源单元发送第二电源使能控制信号，第二电源单元为功能模块供电，此时所述移动机器人处于功能状态；若所述通讯模块未接收到所述通讯信号，则所述移动机器人继续保持待机状态；
若所述功能模块运行中检测到条件达到预设值，则向所述MCU发送驱动信号，所述MCU根据驱动信号向第三电源单元发送第三电源使能控制信号，所述第三电源单元为驱动模块供电，此时所述移动机器人处于动作状态；若所述功能模块运行中检测到条件未达到预设值，则所述移动机器人继续保持功能状态。
7.根据权利要求6所述的一种移动机器人电源节能方法，其特征在于，所述移动机器人由关机状态至待机状态，或由待机状态、功能状态及动作状态至关机状态的步骤为按动设置于第一电源单元与MCU之间的按键开关，从而控制所述MCU向所述第一电源单元发送的第一电源使能控制信号的开断。
8.根据权利要求7所述的一种移动机器人电源节能方法，其特征在于，所述第二电源单元包括DC-DC电源转换电路及至少两个电源开关，每一所述电源开关均与所述DC-DC电源转换电路的输出端及MCU相连，所述MCU能够单独向每一所述电源开关发送第二电源使能控制信号，每一所述电源开关连接不同的所述功能模块，所述移动机器人由待机状态至功能状态包括以下步骤：
所述通讯模块接收到所述通讯信号，将该通讯信号发送至所述MCU；
所述MCU根据所述通讯信号向与所述通讯信号对应的所述功能模块连接的电源开关发送第二电源使能控制信号；
与所述通讯信号对应的所述功能模块通电打开，其余所述功能模块则继续断电。
9.根据权利要求7所述的一种移动机器人电源节能方法，其特征在于，所述第三电源单元包括DC-DC电源转换电路及至少两个电源开关，每一所述电源开关均与所述DC-DC电源转换电路的输出端及MCU相连，所述MCU能够单独向每一所述电源开关发送第三电源使能控制信号，每一所述电源开关连接不同的所述驱动模块，所述移动机器人由功能状态至动作状态包括以下步骤：
所述功能模块运行中检测到条件达到预设值，向所述MCU发送驱动信号；
所述MCU根据驱动信号向所述驱动信号对应的所述驱动模块连接的电源开关发送第三电源使能控制信号；
与所述驱动信号对应的所述驱动模块通电打开，其余所述驱动模块则继续断电。
10.一种移动终端，其特征在于，包括存储设备以及处理器，所述存储设备用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述移动终端执行根据权利要求6至9任一项所述的移动机器人电源节能方法。
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