CN109176523B - 一种控制电路、电路板和机器人 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种控制电路、电路板和机器人。该方法包括：控制芯片、电源模块和至少两个功能模块；所述电源模块与所述控制芯片连接，用于为所述控制芯片供电，以使所述控制芯片工作；所述控制芯片与各所述功能模块连接，各所述功能模块均与所述电源模块连接；所述控制芯片工作后，按照预设启动顺序依次启动所述功能模块；若存在任一所述功能模块启动失败，则停止启动其他尚未启动的所述功能模块，解决了因多个功能模块共同供电而导致的稳定性差的问题，以实现功能模块顺序上电和故障检测，保证机器人工作的稳定性。

Description

一种控制电路、电路板和机器人

技术领域

本发明实施例涉及机器人技术，尤其涉及一种控制电路、电路板和机器人。

背景技术

一般的，机器人的控制电路设置有多个功能模块，各功能模块用于实现不同的功能，具体的，可以实现机器人运动控制和机器人运动数据采集等。由于多个功能模块一般设置由同一电源共同供电，在控制电路上电瞬间，多个功能模块同时上电，容易出现各功能模块的相互影响，不利于保证机器人工作的稳定性。

发明内容

本发明提供一种控制电路、电路板和机器人，以实现功能模块顺序上电和故障检测，保证机器人工作的稳定性。

第一方面，本发明实施例提供了一种控制电路，该控制电路包括：控制芯片、电源模块和至少两个功能模块；

所述电源模块与所述控制芯片连接，用于为所述控制芯片供电，以使所述控制芯片工作；

所述控制芯片与各所述功能模块连接，各所述功能模块均与所述电源模块连接；

所述控制芯片工作后，按照预设启动顺序依次启动所述功能模块；

若存在任一所述功能模块启动失败，则停止启动其他尚未启动的所述功能模块。

进一步的，各所述功能模块均设置有各自的模块开关，所述控制芯片启动每一所述功能模块，包括：

所述控制芯片控制所述模块开关闭合，以控制所述功能模块上电，并进行故障检测；

所述控制芯片根据故障检测结果，确定所述功能模块的启动状态为成功或失败。

进一步的，所述功能模块包括：控制电路模块、传感器电路模块和电机驱动电路模块；

所述控制电路模块用于控制设置于机器人中的电机；

所述传感器电路模块用于获取机器人的状态数据；

所述电机驱动电路模块用于驱动所述电机；

所述预设启动顺序为：控制电路模块、传感器电路模块和电机驱动电路模块。

进一步的，所述电源模块包括：供电源、总开关电路和电源转换电路；

所述总开关电路的第一端连接所述供电源，所述总开关电路的第二端连接所述电源转换电路，所述总开关电路用于控制所述供电源与所述电源转换电路的连接状态；

所述电源转换电路和所述供电源连接时，所述电源转换电路将所述供电源的输出电压转换为至少一种电压输出；

所述电源转换电路分别与所述控制芯片和各所述功能模块连接，为所述控制芯片和各所述功能模块供电。

进一步的，所述总开关电路包括：第一开关、第一分压电路、第二开关和第三开关；

所述控制芯片包括：第一端口和第二端口；

所述第一开关的第一端连接所述供电源，所述第一开关的第二端连接所述电源转换电路；

所述第一分压电路的第一端与所述第一开关的第一端连接，所述第一分压电路的分压端与所述第一开关的控制端连接，所述第一分压电路用于将所述供电源的输出电压进行分压处理得到第一分压信号后，从分压端输出，控制第一开关导通或关断；

所述第一分压电路的第二端分别与所述第二开关的第一端和所述第三开关的第一端连接；

所述第二开关的第二端和所述第三开关的第二端均与所述供电源的负极连接；

所述第二开关的控制端连接所述第一端口，所述第三开关的第二端连接所述第二端口；

所述控制芯片未上电，且所述第三开关导通时，所述第一开关导通，以使所述供电源为所述电源转换电路供电，所述控制芯片上电工作，所述控制芯片通过所述第一端口控制所述第二开关导通，使得所述第三开关断开时，所述第一开关仍然处于导通状态，所述供电源保持为所述电源转换电路供电。

进一步的，还包括：电源防反接电路；

所述电源防反接电路的第一端与所述供电源的正极连接，所述电源防反接电路的第二端与所述供电源的负极连接，所述电源防反接电路的第三端与接地端连接；

所述供电源正接时，所述电源防反接电路使得所述电源转换电路与接地端连接；

所述供电源反接时，所述电源防反接电路使得所述电源转换电路与接地端断开连接。

进一步的，所述电源防反接电路包括：

二极管、第二分压电路、场效应管；

所述二极管的正极与所述供电源的正极连接，所述二极管的负极与所述第二分压电路的第一端连接，所述第二分压电路的第二端与所述供电源的负极连接，所述第二分压电路用于对所述供电源的输出电压进行处理，形成第二分压信号，从所述第二分压电路的分压端输出；

所述分压端与所述场效应管的栅极连接，所述场效应管的源极与所述供电源的负极连接，所述场效应管的漏极与所述接地端连接；

所述供电源正接时，所述场效应管根据所述第二分压信号导通，使所述供电源的负极与所述接地端连接，所述电源转换电路与接地端连接；

所述供电源反接时，所述场效应管根据所述第二分压信号断开，使所述供电源的负极与所述接地端断开连接，所述电源转换电路与接地端断开连接。

进一步的，还包括：控制器局域网总线接口、网口和串行数据总线接口。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电路板，该电路板包括第一方面中任一所述的电路。

第三方面，本发明实施例还提供了一种机器人，该机器人包括第二方面中所述的电路板。

本发明实施例公开了一种控制电路、电路板和机器人。该方法包括：控制芯片、电源模块和至少两个功能模块；所述电源模块与所述控制芯片连接，用于为所述控制芯片供电，以使所述控制芯片工作；所述控制芯片与各所述功能模块连接，各所述功能模块均与所述电源模块连接；所述控制芯片工作后，按照预设启动顺序依次启动所述功能模块；若存在任一所述功能模块启动失败，则停止启动其他尚未启动的所述功能模块，解决了因多个功能模块共同供电而导致的稳定性差的问题，以实现功能模块顺序上电和故障检测，保证机器人工作的稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的控制电路的结构示意图；

图2A为本发明实施例二提供的电源模块的结构示意图；

图2B为本发明实施例二提供的总开关电路的结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的电源防反接电路的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的控制电路的结构示意图，本实施例可适用于控制电路中各个功能模块上电启动的情况，具体的，可以适用机器人控制领域。但可以理解是，本技术方案也可以适用于其他应用场景中，只要存在需要根据多个功能模块30按预设启动顺序依次启动的情况即可。参照图1，本实施例以机器人为例进行详细说明，该控制电路具体包括如下结构：

控制芯片10、电源模块20和至少两个功能模块30。

所述电源模块20与所述控制芯片10连接，用于为所述控制芯片10供电，以使所述控制芯片10工作。

本实施例中，控制芯片10用于集中处理机器人的信息处理和控制等，信息处理用于处理机器人通过传感器获取的信息；控制用于机器人的运动控制、信息采集控制和通信传递控制等。

本实施例中，电源模块20具有多路不同规格的输出，其中一路输出与控制芯片10连接。

所述控制芯片10与各所述功能模块30连接，各所述功能模块30均与所述电源模块20连接。

本实施例中，各个功能模块30根据实际需求选择从电源模块20的多路输出中选择相应规格的一路输出进行连接。

所述控制芯片10工作后，按照预设启动顺序依次启动所述功能模块30。

本实施例中，预设启动顺序由控制芯片10确定，规定了功能模块30的启动顺序。

若存在任一所述功能模块30启动失败，则停止启动其他尚未启动的所述功能模块30。

本实施例中，在存在任一功能模块30启动失败时，有可能是该功能能模块出现故障，继续将各个功能模块30接入控制电路有可能影响整个控制电路的稳定性。为了保证控制电路的正常工作，停止启动该预设启动顺序中其他尚未启动的功能模块30。

在一实施例中，各所述功能模块30均设置有各自的模块开关，所述控制芯片10启动每一所述功能模块30，包括：

所述控制芯片10控制所述模块开关闭合，以控制所述功能模块30上电，并进行故障检测。

本实施例中，通过控制芯片10控制模块开关闭合，将功能模块30与电源模块20连接上电。

进一步的，本实施例对故障检测的具体实现方式不作限定。

在一实施例中，功能模块30在上电后，功能模块30自动运行故障检测，并将故障检测结果反馈给控制芯片10。

在一实施例中，功能模块30在上电后，控制芯片10向功能模块30发送检测指令，功能模块30响应该检测指令后执行检测，并将检测结果发送回控制芯片10，控制芯片10根据该检测结果分析得到故障检测结果。

所述控制芯片10根据故障检测结果，确定所述功能模块30的启动状态为成功或失败。

本实施例对功能模块30不作限定，本实施例将功能模块30的数量限制为至少两个，只是为了将预设启动顺序说明清楚，本技术方案也可以用于只有一个功能模块30的情况。

在一实施例中，所述功能模块30包括：控制电路模块31、传感器电路模块32和电机驱动电路模块33。

所述控制电路模块31用于控制设置于机器人中的电机。

本实施例中的电机可以设置于机器人的运动关节，控制电机工作可以使得该运动关节转动。

所述传感器电路模块32用于获取机器人的状态数据。

本实施例中，机器人的状态数据包括机器人本身的状态数据或者是机器人所处环境的数据。机器人本身的状态数据可以是机器人的运动速度和电量信息等；机器人所处环境的数据可以是环境温度、湿度和图像等。

所述电机驱动电路模块33用于驱动所述电机。

本实施例中，驱动电机为电机提供正常工作电压。

示例性的，本实施例中，预设启动顺序为：控制电路模块31、传感器电路模块32和电机驱动电路模块33。

本发明实施例公开了一种控制电路、电路板和机器人。该方法包括：控制芯片10、电源模块20和至少两个功能模块30；所述电源模块20与所述控制芯片10连接，用于为所述控制芯片10供电，以使所述控制芯片10工作；所述控制芯片10与各所述功能模块30连接，各所述功能模块30均与所述电源模块20连接；所述控制芯片10工作后，按照预设启动顺序依次启动所述功能模块30；若存在任一所述功能模块30启动失败，则停止启动其他尚未启动的所述功能模块30，解决了因多个功能模块30共同供电而导致的稳定性差的问题，以实现功能模块30顺序上电和故障检测，保证机器人工作的稳定性。

实施例二

图2A为本发明实施例二提供的电源模块的结构示意图。图2B为本发明实施例二提供的总开关电路的结构示意图。本实施例在上述实施例的基础上进一步细化，参照图2A，所述电源模块20包括：供电源21、总开关电路22和电源转换电路23。

所述总开关电路22的第一端连接所述供电源21，所述总开关电路22的第二端连接所述电源转换电路23，所述总开关电路22用于控制所述供电源21与所述电源转换电路23的连接状态。

所述电源转换电路23和所述供电源21连接时，所述电源转换电路23将所述供电源21的输出电压转换为至少一种电压输出。

所述电源转换电路23分别与所述控制芯片10和各所述功能模块30连接，为所述控制芯片10和各所述功能模块30供电。

本实施例中，供电源21和电源转换电路23通过总开关电路22进行连接，当总开关电路22控制供电源21与电源转换电路23的连接时，供电源21为电源转换电路23供电，该电源转换电路23将供电源21的输出电压转换为至少一种电压输出，供电源21的输出电压和电源转换电路23的输出电压构成电源模块20的多路电压输出，用于为控制芯片10和不同的功能模块30供电。

在一实施例中，参照图2B，所述总开关电路22包括：第一开关Q2、第一分压电路、第二开关Q8和第三开关SW1。

所述控制芯片10包括：第一端口KEY_OUT和第二端口KEY_IN。

所述第一开关Q2的第一端连接所述供电源21，所述第一开关Q2的第二端连接所述电源转换电路23。

所述第一分压电路的第一端与所述第一开关Q2的第一端连接，所述第一分压电路的分压端与所述第一开关Q2的控制端连接，所述第一分压电路用于将所述供电源21的输出电压进行分压处理得到第一分压信号后，从分压端输出，控制第一开关Q2导通或关断。

本实施例中，第一分压电路包括：电阻R48和电阻R55，所述电阻R48和电阻R55串联。

所述第一分压电路的第二端分别与所述第二开关Q8的第一端和所述第三开关SW1的第一端连接。

所述第二开关Q8的第二端和所述第三开关SW1的第二端均与所述供电源21的负极GNDin连接。

所述第二开关Q8的控制端连接所述第一端口KEY_OUT，所述第三开关SW1的第二端连接所述第二端口KEY_IN。

所述控制芯片10未上电，且所述第三开关SW1导通时，所述第一开关Q2导通，以使所述供电源21为所述电源转换电路23供电，所述控制芯片10上电工作，所述控制芯片10通过所述第一端口KEY_OUT控制所述第二开关Q8导通，使得所述第三开关SW1断开时，所述第一开关Q2仍然处于导通状态，所述供电源21保持为所述电源转换电路23供电。

本实施例中，第三开关SW1为电源开关，可以设置为按钮，在控制芯片10未上电时，通过短按第三开关SW1，使得第三开关SW1导通，第一分压电路连接于供电源21和所述供电源21的负极GNDin之间，从第一分压电路的分压端发出的第一分压信号使得第一开关Q2导通，供电源21与电源转换电路23连接，使得电源转换电路23正常工作，为控制芯片10上电。控制芯片10正常工作后，通过控制第一端口KEY_OUT的电压使得第二开关Q8导通。进而，即使第三开关SW1短按后由于内置的弹簧断开，第一分压电路仍然可以通过第二开关Q8连接所述供电源21的负极GNDin而正常工作，即第一开关Q2仍然处于导通状态，供电源21保持为电源转换电路23供电。

所述控制芯片10在上电后通过所述第二端口KEY_IN检测到所述第三开关SW1持续导通预设时间段，则通过所述第一端口KEY_OUT控制所述第二开关Q8断开，使得第三开关SW1断开时，第一开关Q2处于断开状态，所述供电源21停止为所述电源转换电路23供电。

本实施例中，可以通过长按第三开关SW1使得电源停止为所述电源转换电路23供电。具体的，控制芯片10在上电正常工作后，通过第二端口KEY_IN检测第三开关SW1持续导通的时间，若该导通时间大于等于预设时间段，则控制芯片10需要控制关机。具体的关机流程是：控制芯片10通过第一端口KEY_OUT控制第二开关Q8断开，使得第三开关SW1断开时，由于第一分压电路与所述供电源21的负极GNDin断开连接，第一开关Q2处于断开状态，所述供电源21停止为所述电源转换电路23供电，控制芯片10也因此停止工作。

本发明实施例通过设置电源模块20包括：供电源21、总开关电路22和电源转换电路23。所述总开关电路22的第一端连接所述供电源21，所述总开关电路22的第二端连接所述电源转换电路23，所述总开关电路22用于控制所述供电源21与所述电源转换电路23的连接状态。所述电源转换电路23和所述供电源21连接时，所述电源转换电路23将所述供电源21的输出电压转换为至少一种电压输出。所述电源转换电路23分别与所述控制芯片10和各所述功能模块30连接，为所述控制芯片10和各所述功能模块30供电，解决了因整机电源电流大导致的电源开关可靠性差的问题，以实现电源开关(第三开关SW1)上无大电流，从而使得开关机可靠性提高。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的电源防反接电路的电路示意图。本实施例在上述实施例的基础上进一步细化，进一步的，还包括：电源防反接电路。

所述电源防反接电路的第一端与所述供电源21的正极连接，所述电源防反接电路的第二端与所述供电源21的负极GNDin连接，所述电源防反接电路的第三端与接地端GND连接。

所述供电源21正接时，所述电源防反接电路使得所述电源转换电路23与接地端GND连接。

所述供电源21反接时，所述电源防反接电路使得所述电源转换电路23与接地端GND断开连接。

本实施例中，只有当电源转换电路23与接地端GND连接时，电源转换电路23才能正常工作。通过设置电源反接电路在电源反接时，将电源转换电路23与接地端GND断开连接，使得停止工作，保证与电源转换电路23连接的控制芯片10和各个功能模块30的可靠安全性。

在一实施例中，所述电源防反接电路包括：

二极管D1、第二分压电路、场效应管Q1。

所述二极管D1的正极与所述供电源21的正极连接，所述二极管D1的负极与所述第二分压电路的第一端连接，所述第二分压电路的第二端与所述供电源21的负极GNDin连接，所述第二分压电路用于对所述供电源21的输出电压进行处理，形成第二分压信号，从所述第二分压电路的分压端输出。

本实施例中第二分压电路包括：电阻R41和电阻R42。

所述分压端与所述场效应管Q1的栅极连接，所述场效应管Q1的源极与所述供电源21的负极GNDin连接，所述场效应管Q1的漏极与所述接地端GND连接。

所述供电源21正接时，所述场效应管Q1根据所述第二分压信号导通，使所述供电源21的负极GNDin与所述接地端GND连接，所述电源转换电路23与接地端GND连接。

本实施例中，供电源21正接时，第二分压电路输出的第二分压信号将场效应管Q1导通，使得供电源21的负极GNDin与接地端GND连接，由于电源转换电路23的一端与供电源21的负极GNDin连接，电源转换电路23与接地端GND连接，从而电源转换电路23正常工作。

所述供电源21反接时，所述场效应管Q1根据所述第二分压信号断开，使所述供电源21的负极GNDin与所述接地端GND断开连接，所述电源转换电路23与接地端GND断开连接。

本实施例中，供电源21反接时，场效应管Q1关断，供电源21的负极GNDin与接地端GND断开连接，由于电源转换电路23的一端与供电源21的负极GNDin连接，电源转换电路23与接地端GND断开连接，从而电源转换电路23停止工作。

本发明实施例通过设置控制电路还电源防反接电路，所述电源防反接电路的第一端与所述供电源21的正极连接，所述电源防反接电路的第二端与所述供电源21的负极GNDin连接，所述电源防反接电路的第三端与接地端GND连接；所述供电源21正接时，所述电源防反接电路使得所述电源转换电路23与接地端GND连接；所述供电源21反接时，所述电源防反接电路使得所述电源转换电路23与接地端GND断开连接，解决了因电源反接带来的控制电路损坏的问题，以实现对电源反接的保护，提高控制电路的工作稳定性。

在上述实施例的基础上，该控制电路还包括：控制器局域网总线接口、网口和串行数据总线接口。

本实施例中，控制器局域网总线接口可以采用TJA1050，TJA1050是控制器区域网络(Control Area Network,CAN)协议控制器和物理总线之间的接口，是一种标准的高速CAN收发器；网口可以采用TI的DP83848IVVX作为网络接口芯片；串行数据总线接口可以采用RS232串口，可以选用SP3232EU芯片进行设计。

在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种电路板，该电路板包括上述技术方案中任一所述的电路。

在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种机器人，该机器人包括上述技术方案中所述的电路板。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种控制电路，其特征在于，包括：控制芯片、电源模块和至少两个功能模块，所述功能模块配置有模块开关

所述电源模块与所述控制芯片连接，用于为所述控制芯片供电，以使所述控制芯片工作；

所述控制芯片与各所述功能模块连接，各所述功能模块均与所述电源模块连接；

所述控制芯片工作后，按照预设启动顺序，通过所述模块开关控制所述功能模块上电；

所述功能模块上电后，所述控制芯片还用于按照预设启动顺序进行故障检测，根据故障检测结果确定所述功能模块的启动状态为成功或失败，若存在任一所述功能模块启动失败，则通过所述模块开关停止启动其他尚未启动的所述功能模块。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述功能模块包括：控制电路模块、传感器电路模块和电机驱动电路模块；

所述控制电路模块用于控制设置于机器人中的电机；

所述传感器电路模块用于获取机器人的状态数据；

所述电机驱动电路模块用于驱动所述电机；

所述预设启动顺序为：控制电路模块、传感器电路模块和电机驱动电路模块。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电源模块包括：供电源、总开关电路和电源转换电路；

所述总开关电路的第一端连接所述供电源，所述总开关电路的第二端连接所述电源转换电路，所述总开关电路用于控制所述供电源与所述电源转换电路的连接状态；

所述电源转换电路和所述供电源连接时，所述电源转换电路将所述供电源的输出电压转换为至少一种电压输出；

所述电源转换电路分别与所述控制芯片和各所述功能模块连接，为所述控制芯片和各所述功能模块供电。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述总开关电路包括：第一开关、第一分压电路、第二开关和第三开关；

所述控制芯片包括：第一端口和第二端口；

所述第一开关的第一端连接所述供电源，所述第一开关的第二端连接所述电源转换电路；

所述第一分压电路的第一端与所述第一开关的第一端连接，所述第一分压电路的分压端与所述第一开关的控制端连接，所述第一分压电路用于将所述供电源的输出电压进行分压处理得到第一分压信号后，从分压端输出，控制第一开关导通或关断；

所述第一分压电路的第二端分别与所述第二开关的第一端和所述第三开关的第一端连接；

所述第二开关的第二端和所述第三开关的第二端均与所述供电源的负极连接；

所述第二开关的控制端连接所述第一端口，所述第三开关的第二端连接所述第二端口；

所述控制芯片未上电，且所述第三开关导通时，所述第一开关导通，以使所述供电源为所述电源转换电路供电，所述控制芯片上电工作，所述控制芯片通过所述第一端口控制所述第二开关导通，使得所述第三开关断开时，所述第一开关仍然处于导通状态，所述供电源保持为所述电源转换电路供电。

5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，还包括：电源防反接电路；

所述电源防反接电路的第一端与所述供电源的正极连接，所述电源防反接电路的第二端与所述供电源的负极连接，所述电源防反接电路的第三端与接地端连接；

所述供电源正接时，所述电源防反接电路使得所述电源转换电路与接地端连接；

所述供电源反接时，所述电源防反接电路使得所述电源转换电路与接地端断开连接。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述电源防反接电路包括：

二极管、第二分压电路、场效应管；

所述二极管的正极与所述供电源的正极连接，所述二极管的负极与所述第二分压电路的第一端连接，所述第二分压电路的第二端与所述供电源的负极连接，所述第二分压电路用于对所述供电源的输出电压进行处理，形成第二分压信号，从所述第二分压电路的分压端输出；

所述分压端与所述场效应管的栅极连接，所述场效应管的源极与所述供电源的负极连接，所述场效应管的漏极与所述接地端连接；

所述供电源正接时，所述场效应管根据所述第二分压信号导通，使所述供电源的负极与所述接地端连接，所述电源转换电路与接地端连接；

所述供电源反接时，所述场效应管根据所述第二分压信号断开，使所述供电源的负极与所述接地端断开连接，所述电源转换电路与接地端断开连接。

7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括：控制器局域网总线接口、网口和串行数据总线接口。

8.一种电路板，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的电路。

9.一种机器人，其特征在于，包括权利要求8所述的电路板。

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