CN110722567B - 防误碰机器人急停电路 - Google Patents
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Abstract
本发明的防误碰机器人急停电路，所述推杆还连接有检测行程的位移传感器，位移传感器检测的推杆行程信号经行程变化率计算电路、误碰判决电路、联锁输出电路处理后与常闭触点串联作用在机器人供电回路；有效的解决了急停按钮在使用中被误触碰，会造成误停机的问题。本发明通过对推杆行程信号计算出单位时间内行程变化率用行程变化率的大小触发三极管Q1、Q2的导通截止初步判断是否为紧急情况下人为按下的紧急按钮，结合采用三极管Q3及单结晶体管T1的状态来判断推杆行程是否到达下限位置，来判决是否为人为正常急停，输出高低电平控制与常闭触点串联的光电耦合器U2的状态，以此连锁实现人为正常急停时，可靠的断开作用在机器人上的供电回路。
Description
技术领域
本发明涉及机器人组装件技术领域，特别是涉及防误碰机器人急停电路。
背景技术
随着近年来自动化技术的不断深入，越来越多的工业机器人和机械手出现在现代工厂里。这些品种繁多、性能优良、安全可靠的自动化设备不仅能完全替代原来重复的人工作业，还可使用于各种复杂恶劣的环境下，大大减轻工人的劳动强度，保障安全生产，同时提高生产效率，节约人力成本。
但由于机械手和机器人大都比较庞大、笨重，工作覆盖范围较大，安全可靠为衡量机器人好坏的最重要因素之一，通常在机器人的供电回路串接急停按钮K1的常闭触点，在失去控制或故障等紧急情况下，按下急停按钮K1及时停机，排除故障后手动操作，解除急停后机器人正常启动的一种急停按钮K1开关，而急停按钮K1在使用中存在人为或与其它障碍物误触碰的情况，会造成误停机，影响生产效率及使用寿命。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供防误碰机器人急停电路，有效的解决了急停按钮K1在使用中被误触碰，会造成误停机的问题。
其解决的技术方案是，包括推杆、常闭触点，所述推杆还连接有检测行程的位移传感器，位移传感器检测的推杆行程信号经行程变化率计算电路、误碰判决电路、联锁输出电路处理后与常闭触点串联作用在机器人供电回路；
所述行程变化率计算电路采用运算放大器AR1接收位移传感器检测急停按钮K1的推杆行程信号，之后进入运算放大器AR2为核心的积分电路计算出行程变化率，所述误碰判决电路接收行程变化率信号，采用稳压管Z1的击穿，并结合三极管Q1、Q2的导通截止初步判断推杆在行程变化时是否异常，正常时，运用三极管Q3及单结晶体管T1的状态来判断推杆行程是否到达下限位置，到达时，输出高电平，并采用晶闸管VTL1及VTL2的导通截止来提供地，所述联锁输出电路接受误碰判决电路输出的高低电平，同为高电平时，与非门U1输出低电平，使光电耦合器U2截止，与常闭触点构成串联连锁，实现可靠的断开作用在机器人上的供电回路。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：通过对推杆行程信号计算出单位时间内行程变化率用行程变化率的大小触发三极管Q1、Q2的导通截止初步判断是否为紧急情况下人为按下的紧急按钮，结合采用三极管Q3及单结晶体管T1的状态来判断推杆行程是否到达下限位置，来判决是否为人为正常急停，输出高低电平控制与常闭触点串联的光电耦合器U2的状态，以此连锁实现人为正常急停时，可靠的断开作用在机器人上的供电回路；
通过降压升压，加速了触发电路的导通截止时间，其中高于最低下限位置的行程信号时，晶闸管VTL2触发导通，提供地使升压电路升压，低于最低下限位置的行程信号时，晶闸管VTL1导通同时晶闸管VTL2截止共同作用使升压电路不工作，提高了判决的可靠性。
附图说明
图1为本发明的行程变化率计算电路原理图。
图2为本发明的误碰判决电路原理图。
图3为本发明的联锁输出电路原理图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至图3对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。
防误碰机器人急停电路，包括推杆、常闭触点，所述推杆还连接有检测行程的位移传感器，位移传感器检测的推杆行程信号经行程变化率计算电路、误碰判决电路、联锁输出电路处理后与常闭触点串联作用在机器人供电回路；
所述行程变化率计算电路采用运算放大器AR1接收位移传感器检测的急停按钮K1的推杆行程信号，之后进入运算放大器AR2为核心的积分电路计算出行程变化率，所述误碰判决电路接收行程变化率信号，采用稳压管Z1的击穿，并结合三极管Q1、Q2的导通截止初步判断推杆在行程变化时是否异常，正常时，运用三极管Q3及单结晶体管T1的状态来判断推杆行程是否到达下限位置，到达时，输出高电平，并采用晶闸管VTL1及VTL2的导通截止来提供地，所述联锁输出电路接受误碰判决电路输出的高低电平，同为高电平时，与非门U1输出低电平，使光电耦合器U2截 止，与常闭触点构成串联连锁，实现可靠的断开作用在机器人上的供电回路。
在上述技术方案的基础上，所述行程变化率计算电路首先采用运算放大器AR1、电位器RW1构成的电压跟随器接收位移传感器检测的0-5V急停按钮K1的推杆行程信号（可选用MPS-XXXS系列拉绳位移传感器进行检测，其精度高：0.3％FS、测量行程0-200mm、输出模拟电压0-5V），之后进入运算放大器AR2、电阻R1-电阻R3、电容C1组成的积分电路计算出单位时间内行程变化率（单位时间根据急停按钮K1响应时间设定），用行程变化率的大小作为初步判别是否为紧急情况下人为按下的紧急按钮（由于急情况下按下紧急按钮的力大，行程变化率快），包括运算放大器AR1，运算放大器AR1的同相输入端连接位移传感器检测的推杆行程信号，运算放大器AR1的反相输入端连接电位器RW1的上端，运算放大器AR1的输出端连接电位器RW1的可调端、电阻R1的一端，电阻R1的另一端分别连接运算放大器AR2的反相输入端、电容C1的一端、电阻R2的一端，运算放大器AR2的同相输入端分别连接电位器RW1的下端、接地电阻R3的一端，运算放大器AR2的输出端分别连接电容C1的另一端、电阻R2的另一端。
在上述技术方案的基础上，所述误碰判决电路接收行程变化率信号，行程变化率为正时稳压管Z1的击穿，满足紧急情况下力（40-90N）对应的行程变化率范围时，三极管Q1、Q2的均导通，经电感L1接入的行程信号一路经导通的三极管Q1加到电阻R7、电解电容E1、E2组成的降压电路降压，以加速触发三极管Q3、电容C5、二极管D2组成的低下限位置触发电路的导通截止状态，低于最低下限位置时，三极管Q3导通，输出低电平，同时晶闸管VTL1导通，另一路经导通的三极管Q2加到电容C2和C3、电感L2、二极管D1、晶闸管VTL2组成的升压电路升压（其中高于最低下限位置的行程信号时，晶闸管VTL2触发导通，提供地使升压电路升压，低于最低下限位置的行程信号时，晶闸管VTL1导通同时晶闸管VTL2截止共同作用使升压电路不工作，）以加速触发单结晶体管T1、电阻R8-电阻R11、电容C4、稳压管Z2组成的到达下限位置触发电路导通截止状态，到达下限位置及以上时，单结晶体管T1输出高电平，其中改变电容C4的值和电阻R8的值可改变单结晶体管T1的导通角，包括稳压管Z1，稳压管Z1的负极连接运算放大器AR2的输出端，稳压管Z1的正极分别连接接地电阻R5的一端、电阻R4的一端，电阻R4的另一端分别连接三极管Q2的基极、三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极、电阻R6的一端通过电感L1连接运算放大器AR1的输出端，电阻R6的另一端连接三极管Q2的集电极，三极管Q1的集电极分别连接接地电解电容E1的正极、电阻R7的一端，电阻R7的另一端分别连接接地电解电容E2的正极、二极管D2的正极、晶闸管VTL1的控制极、三极管Q3的基极，二极管D2的负极、三极管Q3的发射极、电容C5的一端连接地，三极管Q2的发射极分别连接电容C2的一端、电感L2的一端，电容C2的另一端分别连接晶闸管VTL1的阴极、晶闸管VTL2的控制极，电感L2的另一端分别连接晶闸管VTL1的阳极、二极管D1的正极，二极管D1的负极分别连接电容C3的一端、电容C4的一端、电阻R8的一端、单结晶体管T1的发射极，单结晶体管T1的第二基极连接电阻R9的一端，电阻R8的另一端、电阻R9的另一端连接电源+12V，单结晶体管T1的第一基极分别连接电阻R10的一端、稳压管Z2的负极，电容C3的另一端分别连接电容C4的另一端、晶闸管VTL2的阴极、电阻R10的另一端、稳压管Z2的正极，晶闸管VTL2的阳极连接地。
在上述技术方案的基础上，所述联锁输出电路接受误碰判决电路三极管Q3导通加到与非门U1引脚2的低电平和截止加到与非门U1引脚2的高电平，单结晶体管T1导通或截止时输出的高低电平，与非门U1输入同为高电平时，与非门U1输出低电平，低电平加到光电耦合器U2的引脚1，由于光电耦合器U2的引脚2连接晶闸管VTL2的阴极，使光电耦合器U2截止，与常闭触点构成串联连锁，也即使急停按钮K1内推杆到达一定行程且为紧急按下时，实现可靠的断开作用在机器人上的供电回路，包括与非门U1，与非门U1的引脚2连接三极管Q3的集电极、电容C5的另一端、电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接电源+12V，与非门U1的引脚3连接单结晶体管T1的第一基极，与非门U1的引脚1连接光电耦合器U2的引脚1，光电耦合器U2的引脚2连接晶闸管VTL2的阴极，光电耦合器U2的引脚4连接急停按钮K1的常闭触点一端，光电耦合器U2的输出端作开关与急停按钮K1的常闭触点串联后接在机器人供电回路。
本发明具体使用时，包括推杆、常闭触点，所述推杆还连接有检测行程的位移传感器，行程变化率计算电路首先采用运算放大器AR1、电位器RW1构成的电压跟随器接收位移传感器检测的0-5V推杆行程信号，之后进入运算放大器AR2、电阻R1-电阻R3、电容C1组成的积分电路计算出单位时间内行程变化率，用行程变化率的大小作为初步判别是否为紧急情况下人为按下的紧急按钮（由于急情况下按下紧急按钮的力大，行程变化率快），之后进入误碰判决电路，行程变化率为正时稳压管Z1的击穿，满足紧急情况下力（40-90N）对应的行程变化率范围时，三极管Q1、Q2的均导通，经电感L1接入的行程信号一路经导通的三极管Q1加到电阻R7、电解电容E1、E2组成的降压电路降压，以加速触发三极管Q3、电容C5、二极管D2组成的低下限位置触发电路的导通截止状态，低于最低下限位置时，三极管Q3导通，输出低电平，同时晶闸管VTL1导通，另一路经导通的三极管Q2加到电容C2和C3、电感L2、二极管D1、晶闸管VTL2组成的升压电路升压（其中高于最低下限位置的行程信号时，晶闸管VTL2触发导通，提供地使升压电路升压，低于最低下限位置的行程信号时，晶闸管VTL1导通同时晶闸管VTL2截止共同作用使升压电路不工作，提高了判决的可靠性）以加速触发单结晶体管T1、电阻R8-电阻R11、电容C4、稳压管Z2组成的到达下限位置触发电路导通截止状态，到达下限位置及以上时，单结晶体管T1输出高电平，所述联锁输出电路接受误碰判决电路三极管Q3导通加到与非门U1引脚2的低电平和截止加到与非门U1引脚2的高电平，单结晶体管T1导通或截止时输出的高低电平，与非门U1输入同为高电平时，与非门U1输出低电平，低电平加到光电耦合器U2的引脚1，由于光电耦合器U2的引脚2连接晶闸管VTL2的阴极，使光电耦合器U2截止，与常闭触点构成串联连锁，也即使急停按钮K1内推杆到达一定行程且为紧急按下时，实现可靠的断开作用在机器人上的供电回路。
Claims (1)
1.防误碰机器人急停电路，包括急停按钮K1的推杆和常闭触点，其特征在于，所述推杆还连接有检测推杆行程的位移传感器，位移传感器检测的推杆行程信号经行程变化率计算电路、误碰判决电路和联锁输出电路处理后与常闭触点串联作用在机器人供电回路；
所述行程变化率计算电路采用运算放大器AR1接收位移传感器检测急停按钮K1的推杆行程信号，之后进入运算放大器AR2为核心的积分电路计算出行程变化率，所述误碰判决电路接收行程变化率信号，采用稳压管Z1的击穿，并结合三极管Q1、Q2的导通截止初步判断行程变化率是否异常，正常时，运用三极管Q3及单结晶体管T1的状态来判断行程变化率是否到达下限位置，到达时，输出高电平，并采用晶闸管VTL2触发导通，提供地使升压电路升压，低于最低下限位置的行程信号时，晶闸管VTL1导通同时晶闸管VTL2截止共同作用使升压电路不工作，所述联锁输出电路接受误碰判决电路输出的高低电平，同为高电平时，与非门U1输出低电平，使光电耦合器U2截止，与常闭触点构成串联连锁，实现可靠的断开作用在机器人上的供电回路；
所述行程变化率计算电路包括运算放大器AR1、运算放大器AR2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1和电位器RW1，运算放大器AR1的同相输入端连接位移传感器检测急停按钮K1的推杆行程信号，运算放大器AR1的反相输入端连接电位器RW1的上端，运算放大器AR1的输出端连接电位器RW1的可调端和电阻R1的一端，电阻R1的另一端分别连接运算放大器AR2的反相输入端、电容C1的一端和电阻R2的一端，运算放大器AR2的同相输入端分别连接电位器RW1的下端和接地电阻R3的一端，运算放大器AR2的输出端分别连接电容C1的另一端和电阻R2的另一端；
所述误碰判决电路包括稳压管Z1、稳压管Z2、二极管D1、二极管D2、电感L1、电感L2、电阻R4-电阻R10、电容C2-电容C5、电解电容E1、电解电容E2、晶闸管VTL1、晶闸管VTL2、单结晶体管T1和三极管Q1-三极管Q3，稳压管Z1的负极连接运算放大器AR2的输出端，稳压管Z1的正极分别连接接地电阻R5的一端和电阻R4的一端，电阻R4的另一端分别连接三极管Q2的基极和三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极和电阻R6的一端通过电感L1连接运算放大器AR1的输出端，电阻R6的另一端连接三极管Q2的集电极，三极管Q1的集电极分别连接接地电解电容E1的正极和电阻R7的一端，电阻R7的另一端分别连接接地电解电容E2的正极、二极管D2的正极、晶闸管VTL1的控制极和三极管Q3的基极，二极管D2的负极、三极管Q3的发射极和电容C5的一端连接地，三极管Q2的发射极分别连接电容C2的一端和电感L2的一端，电容C2的另一端分别连接晶闸管VTL1的阴极和晶闸管VTL2的控制极，电感L2的另一端分别连接晶闸管VTL1的阳极和二极管D1的正极，二极管D1的负极分别连接电容C3的一端、电容C4的一端、电阻R8的一端和单结晶体管T1的发射极，单结晶体管T1的第二基极连接电阻R9的一端，电阻R8的另一端和电阻R9的另一端连接电源+12V，单结晶体管T1的第一基极分别连接电阻R10的一端和稳压管Z2的负极，电容C3的另一端分别连接电容C4的另一端、晶闸管VTL2的阴极、电阻R10的另一端和稳压管Z2的正极，晶闸管VTL2的阳极连接地；
所述联锁输出电路包括与非门U1、电阻R11、光电耦合器U2和急停按钮K1的常闭触点，与非门U1的引脚2连接三极管Q3的集电极、电容C5的另一端和电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接电源+12V，与非门U1的引脚3连接单结晶体管T1的第一基极，与非门U1的引脚1连接光电耦合器U2的引脚1，光电耦合器U2的引脚2连接晶闸管VTL2的阴极，光电耦合器U2的引脚4连接急停按钮K1的常闭触点一端，光电耦合器U2的输出端作开关与急停按钮K1的常闭触点串联后接在机器人供电回路。
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