CN110039574B - 一种机器人制动电路、机器人、机器人制动方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种机器人制动电路、机器人、机器人制动方法及装置，属于人工智能技术领域，该电路包括同时接收机器人急停指令的第一控制模块和第二控制模块，其中，第一控制模块，用于在接收到机器人急停指令时，对驱动机器人运动的电机进行制动，在制动成功后向第二控制模块发送成功制动消息；第二控制模块，用于在接收到机器人急停指令时，启动计时，若计时时间达到预设时间未接收到第一控制模块发送的成功制动消息，则切断电机的电源，这样，先利用第一控制模块对驱动机器人运动的电机进行制动，在预设时间内未制动成功时再利用第二控制模块切断机器人的电源，可保证制动可靠性。

Description

一种机器人制动电路、机器人、机器人制动方法及装置

技术领域

本申请涉及人工智能技术领域，尤其涉及一种机器人制动电路、机器人、机器人制动方法及装置。

背景技术

随着人工智能技术的快速发展，出现了各种各样的机器人，其中，服务型机器人由于具有广阔的应用前景而备受瞩目。

服务型机器人一般需要和人进行交互，所以运动速度不会太快，但为了安全起见，服务型机器人的外表面也会设置可使机器人急停按钮，当用户发现需要让机器人紧急停止时，如机器人快要摔下楼梯时或者机器人快要撞到障碍物时，可以按下该按钮，与该按钮相连的处理器在接收到急停信号后，可切断用于驱动机器人运动的电机的电源，从而使机器人紧急停止，利用这种制动方式虽然可提高机器人的安全指数，但频繁地切断机器人的电源会对机器人造成一定的损伤，因此，并不是一种理想的急停方案。

发明内容

本申请实施例提供一种机器人制动电路、机器人、机器人制动方法及装置，用以提供一种可靠的急停方案。

第一方面，本申请实施例提供一种机器人制动电路，包括同时接收机器人急停指令的第一控制模块和第二控制模块，其中：

所述第一控制模块，用于在接收到机器人急停指令时，对驱动机器人运动的电机进行制动，并在制动成功后向所述第二控制模块发送成功制动消息；

所述第二控制模块，用于在接收到机器人急停指令时，启动计时，若计时时间达到预设时间仍未接收到所述第一控制模块发送的成功制动消息，切断所述电机的电源，以使机器人停止运动。

采用上述电路，第一控制模块和第二控制模块可同时接收到机器人急停指令，且第一控制模块在接收到机器人急停指令时，可对驱动机器人运动的电机进行制动，并在制动成功后向第二控制模块发送成功制动消息；第二控制模块在接收到机器人急停指令时，可启动计时，若确定计时时间达到预设时间仍未接收到第一控制模块发送的成功制动消息，切断电机的电源，以使机器人停止运动，这样，先利用第一控制模块对驱动机器人运动的电机进行制动，若确定在预设时间内未制动成功，再利用第二控制模块切断电机的电源，可有效减少直接切断电源使机器人制动的次数，尽可能地降低急停对机器人的损伤，延长机器人的寿命，并且，使用两种制动策略来对机器人进行紧急制动，机器人的可靠性和安全性也更高。

在一种可能的实施方式下，所述第一控制模块，具体用于在接收到机器人急停指令时，对驱动机器人运动的电机进行减速控制，并在所述电机的转速达到设定值后向所述第二控制模块发送成功制动消息。

在一种可能的实施方式下，所述第一控制模块，具体用于在接收到机器人急停指令时，根据驱动机器人运动的电机的当前转速确定所述电机的制动力，根据所述制动力对所述电机进行减速控制。

在一种可能的实施方式下，所述第二控制模块，还用于若计时时间达到预设时间内接收到所述第一控制模块发送的成功制动消息，不切断所述电机的电源。

在一种可能的实施方式下，所述第一控制模块和所述第二控制模块通过控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)总线通信。

在一种可能的实施方式下，所述机器人表面设置有急停按钮，所述机器人急停指令为所述急停按钮被按下时触发的。

在一种可能的实施方式下，所述机器人急停指令为所述机器人的远程控制中心发送的。

第二方面，本申请实施例提供一种机器人，包括上述任一种机器人制动电路。

第三方面，本申请实施例提供一种机器人制动方法，包括：

在接收到机器人急停指令时，对驱动机器人运动的电机进行制动，并启动计时；

若计时时间达到预设时间仍未成功制动，切断所述电机的电源，以使机器人停止运动。

第四方面，本申请实施例提供一种机器人制动装置，其特征在于，包括：

制动单元，用于在接收到机器人急停指令时，对驱动机器人运动的电机进行制动，并启动计时；

切换单元，用于若计时时间达到预设时间仍未成功制动，切断所述电机的电源，以使机器人停止运动。

第五方面，本申请实施例提供一种机器人制动设备，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中：

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述机器人制动方法。

第六方面，本申请实施例提供的一种计算机可读介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被执行时实现上述机器人制动方法。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种机器人的制动电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的又一种机器人的制动电路的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种设置有制动电路的机器人的示意图；

图4为本申请实施例提供的机器人制动方法的流程图；

图5为本申请实施例提供的用于实现机器人制动方法的电子设备的硬件结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种机器人制动装置的结构示意图。

具体实施方式

为了在急停时尽可能地减少对机器人的损伤，本申请实施例提供了一种机器人制动电路、机器人、机器人制动方法及装置。

以下结合说明书附图对本申请的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请，并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

目前，虽然机器人的安全指数已经比较高，但为了应对突发状况，机器人的外表面上仍然保留了用于对机器人进行急停的按钮，当用户发现需要对机器人进行急停时，则可按下该按钮切断机器人的电源，之后，驱动机器人进行运动的电机就会断电，靠机器人的轮子与地面之间的摩擦来使机器人停止运动，由于频繁切断机器人的电源对机器人的损伤比较大，所以本申请提供一种对机器人损伤比较小的机器人制动电路、机器人、机器人制动方法及装置。

如图1所示，为本申请提供的一种机器人制动电路的结构示意图，包括同时接收机器人急停指令的第一控制模块和第二控制模块，第一控制模块和第二控制模块可以但不限于通过CAN总线通信，其中：

第一控制模块，用于在接收到机器人急停指令时，对驱动机器人运动的电机进行制动，并在制动成功后向第二控制模块发送成功制动消息。

即第一控制模块在接收到机器人急停指令时，对驱动机器人运动的电机进行减速控制，并在电机的转速达到设定值后向第二控制模块发送成功制动消息。

在具体实施时，第一控制模块接收到机器人急停指令时，可根据驱动机器人运动的电机的当前转速确定电机的制动力，比如，可以根据以下公式确定电机的制动力F：

F＝9550*P*k/(n*r)；

其中，P为电机的功率；n为电机的转速；r为电机的旋转半径，k为制动因子，预先确定。

进一步地，根据确定的制动力对电机进行减速控制，在确定电机的转速达到设定值后向第二控制模块发送成功制动消息，比如，在确定电机的转速达到0rad/s后向第二控制模块发送成功制动消息。

第二控制模块，用于在接收到机器人急停指令时，启动计时，若计时时间达到预设时间仍未接收到第一控制模块发送的成功制动消息，则切断电机的电源，以使机器人停止运动。

并且，第二控制模块，还用于若确定计时时间达到预设时间内接收到第一控制模块发送的成功制动消息，则不切断电机的电源。

在一种可能的实施方式下，机器人表面设置有急停按钮，急停按钮被按下即会触发急停指令，在另一种可能的实施方式下，机器人可受远程控制中心控制，急停指令由机器人的远程控制中心发送。

如图2所示，为本申请实施例提供的又一种机器人制动电路的结构示意图，其中，第一控制模块包括第一微控制单元(Micro Control Unit，MCU)和晶体管驱动，第二控制模块包括第二MCU，第一MCU和第二MCU同时接收机器人急停指令。

在具体实施中，第一MCU接收到急停指令时，通过晶体管驱动控制电机M进行减速，在确定电机的转速达到设定值时，如0rad/s，确定制动成功，并可向第二MCU发送制动成功的消息；第二MCU接收到急停指令时，可启动计时器进行计时，若确定在预设时长内接收到第一MCU发送的制动成功的消息，则不切断电机的电源，若确定在预设时长内未接收到第一MCU发送的制动成功的消息，则可通过开关S1切断电机的电源，从而使机器人依靠与地面之间的摩擦停止下来。

这样，由第一MCU先对驱动机器人运动的电机进行制动，若确定第一MCU未在预设时间内制动成功，再由第二MCU切断电机的电源，可有效减少直接切断电源使机器人制动的次数，尽可能地降低急停对机器人的损伤，延长机器人的寿命，并且，使用两种制动策略来对机器人进行紧急制动，机器人的可靠性和安全性也更高。

如图3所示，为本申请实施例提供的一种包括上述机器人制动电路的机器人的示意图，其中，急停按钮可设置于机器人的背部位置，制动电路可设置于机器人底盘内。

如图4所示，为本申请实施例提供的一种机器人的制动方法的流程图，包括以下步骤：

S401：在接收到机器人急停指令时，对驱动机器人运动的电机进行制动，并启动计时。

即在接收到机器人急停指令时，对驱动机器人运动的电机进行减速控制。

在具体实施时，接收到机器人急停指令时，可检测电机当前的转速，根据电机当前的转速确定电机的制动力，比如，可以根据以下模型确定电机的制动力F：

F＝9550*P*k/(n*r)；

其中，P为电机的功率；n为电机的转速；r为电机的旋转半径，k为制动因子，预先确定。

进而根据确定的制动力控制电机进行减速。

S402：若计时时间达到预设时间仍未成功制动，则切断电机的电源，以使机器人停止运动。

若计时时间达到预设时间内成功制动，不切断电机的电源。

在具体实施时，若计时时间达到预设时间时，电机的转速仍然未到达设定转速，如0rad/s，则确定未成功制动，此时，可切断电机的电源，使机器人靠与地面之间的摩擦来停止运动。

本申请实施例提供的机器人的制动方法的具体实现可以参见前述实施例，在此不再赘述。

本申请实施例还提供一种机器人制动设备，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中：

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述机器人制动方法。

参见图5所示，为本申请实施例提供的一种用于实现机器人制动方法的电子设备的结构示意图，该电子设备包括收发器501以及处理器502等物理器件，其中，处理器502可以是一个中央处理单元(central processing unit，CPU)、微处理器、专用集成电路、可编程逻辑电路、大规模集成电路、或者为数字处理单元等等。收发器501用于电子设备和其他设备进行数据收发。

该电子设备还可以包括存储器503用于存储处理器502执行的软件指令，当然还可以存储电子设备需要的一些其他数据，如电子设备的标识信息、电子设备的加密信息、用户数据等。存储器503可以是易失性存储器(volatile memory)，例如随机存取存储器(random-access memory，RAM)；存储器503也可以是非易失性存储器(non-volatilememory)，例如只读存储器(read-only memory，ROM)，快闪存储器(flash memory)，硬盘(hard disk drive，HDD)或固态硬盘(solid-state drive，SSD)、或者存储器503是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器503可以是上述存储器的组合。

本申请实施例中不限定上述处理器502、存储器503以及收发器501之间的具体连接介质。本申请实施例在图5中仅以存储器503、处理器502以及收发器501之间通过总线504连接为例进行说明，总线在图5中以粗线表示，其它部件之间的连接方式，仅是进行示意性说明，并不引以为限。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图5中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

处理器502可以是专用硬件或运行软件的处理器，当处理器502可以运行软件时，处理器502读取存储器503存储的软件指令，并在所述软件指令的驱动下，执行前述实施例中涉及的机器人制动方法。

当本申请实施例中提供的方法以软件或硬件或软硬件结合实现的时候，电子设备中可以包括多个功能模块，每个功能模块可以包括软件、硬件或其结合。具体的，参见图6所示，为本申请实施例提供的机器人制动装置的结构示意图，包括制动单元601、切换单元602。

制动单元601，用于在接收到机器人急停指令时，对驱动机器人运动的电机进行制动，并启动计时；

切换单元602，用于若计时时间达到预设时间仍未成功制动，切断所述电机的电源，以使机器人停止运动。

本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理器中，也可以是单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。各个模块相互之间的耦合可以是通过一些接口实现，这些接口通常是电性通信接口，但是也不排除可能是机械接口或其它的形式接口。因此，作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，既可以位于一个地方，也可以分布到同一个或不同设备的不同位置上。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储为执行上述处理器所需执行的计算机可执行指令，其包含用于执行上述处理器所需执行的程序。

在一些可能的实施方式中，本申请提供的机器人制动方法的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在电子设备上运行时，所述程序代码用于使所述电子设备执行本说明书上述描述的根据本申请各种示例性实施方式的机器人制动方法中的步骤。

所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

本申请的实施方式的用于数据查询的程序产品可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在计算设备上运行。然而，本申请的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了装置的若干单元或子单元，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本申请的实施方式，上文描述的两个或更多单元的特征和功能可以在一个单元中具体化。反之，上文描述的一个单元的特征和功能可以进一步划分为由多个单元来具体化。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本申请方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、装置(系统)、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。

尽管已描述了本申请的优选实施例，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申请范围的所有变更和修改。

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

Claims (7)

1.一种机器人制动电路，其特征在于，包括同时接收机器人急停指令的第一控制模块和第二控制模块，其中：

所述第一控制模块，用于在接收到机器人急停指令时，对驱动机器人运动的电机进行制动，并在制动成功后向所述第二控制模块发送成功制动消息；

所述第二控制模块，用于在接收到机器人急停指令时，启动计时，若计时时间达到预设时间仍未接收到所述第一控制模块发送的成功制动消息，切断所述电机的电源，以使机器人停止运动；

所述第二控制模块，还用于若计时时间达到预设时间内接收到所述第一控制模块发送的成功制动消息，不切断所述电机的电源。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，

所述第一控制模块，具体用于在接收到机器人急停指令时，对驱动机器人运动的电机进行减速控制，并在所述电机的转速达到设定值后向所述第二控制模块发送成功制动消息。

3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，

所述第一控制模块，具体用于在接收到机器人急停指令时，根据驱动机器人运动的电机的当前转速确定所述电机的制动力，根据所述制动力对所述电机进行减速控制。

4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一控制模块和所述第二控制模块通过CAN总线通信。

5.如权利要求1-4任一所述的电路，其特征在于，所述机器人表面设置有急停按钮，所述机器人急停指令为所述急停按钮被按下时触发的。

6.如权利要求1-4任一所述的电路，其特征在于，所述机器人急停指令为所述机器人的远程控制中心发送的。

7.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1-6任一所述的机器人制动电路。

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