CN111381159A

CN111381159A - 一种机器设备的检测装置

Info

Publication number: CN111381159A
Application number: CN201811627572.7A
Authority: CN
Inventors: 熊友军; 方巍
Original assignee: Ubtech Robotics Corp
Current assignee: Ubtech Robotics Corp
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2018-12-28
Publication date: 2020-07-07

Abstract

本发明实施例公开了一种机器设备的检测装置，该检测装置包括：电流采样电路，电流采样电路与机器设备的第一电路模块电连接，用于采集第一电路模块的电流信号；主控电路，用于接收第一电路模块的电流信号，并在检测到第一电路模块的电流值超过第一设定电流值，判定第一电路模块故障。本发明实施例中，第一电路模块为机器人的任意一个舵机部件，检测装置通过电流采样电路采集第一电路模块的电流信号，再通过主控电路对电流信号的检测来判断第一电路模块是否故障，即通过检测第一电路模块的电流信号判断机器人手臂舵机是否发生堵转，实现了对手臂舵机堵转异常的监测。

Description

一种机器设备的检测装置

技术领域

本发明实施例涉及机器人技术，尤其涉及一种机器设备的检测装置。

背景技术

舵机是由直流电机、减速齿轮组、传感器和控制电路组成的一套自动控制系统，一般而言都有最大旋转角度(比如180°)，因此舵机可广泛应用于机器人各类关节运动中。

例如机器人具有基于伺服舵机的手臂，可实现手臂的关节运动，舵机容易发生堵转异常，相应的机器人的手臂也会发生堵转。舵机堵转时直流电机瞬间连续脉冲电流幅值特别大，容易造成机器人系统掉电，影响机器人的性能和使用寿命。

而目前市面上尚未有正式的机器人舵机堵转检测机制。

发明内容

本发明实施例提供一种机器设备的检测装置，以解决现有机器人的舵机堵转无法监测的问题。

本发明实施例提供了一种机器设备的检测装置，包括：

电流采样电路，所述电流采样电路与所述机器设备的第一电路模块电连接，用于采集所述第一电路模块的电流信号；

主控电路，用于接收所述第一电路模块的电流信号，并在检测到所述第一电路模块的电流值超过第一设定电流值，判定所述第一电路模块故障。

进一步地，所述主控电路还用于在检测到所述第一电路模块的电流值超过所述第一设定电流值的连续周期数大于第一设定周期数，判定所述第一电路模块故障。

进一步地，所述第一设定周期数为100。

进一步地，所述主控电路还用于在检测到所述第一电路模块的电流值超过所述第一设定电流值的连续周期时间长度大于第一设定时间长度，控制所述第一电路模块断电。

进一步地，所述第一设定时间长度为2s。

进一步地，所述主控电路包括：

电流转换单元，用于接收所述第一电路模块的电流信号，并将所述第一电路模块的电流信号转换为数字信号；

电流判断单元，用于在检测到所述第一电路模块的数字信号为第一设定数据，判定所述第一电路模块故障。

进一步地，所述机器设备为自动执行工作的机器人，所述第一电路模块为所述机器人的手臂舵机、头部舵机和腿部舵机中的任意一种。

本发明实施例中，电流采样电路采集第一电路模块的电流信号，主控电路在检测到第一电路模块的电流值超过第一设定电流值时判定第一电路模块故障。本发明实施例中，第一电路模块为机器人的任意一个舵机部件，检测装置通过电流采样电路采集第一电路模块的电流信号，再通过主控电路对电流信号的检测来判断第一电路模块是否故障，即通过检测第一电路模块的电流信号判断机器人手臂舵机是否发生堵转，实现了对手臂舵机堵转异常的监测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，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。

图1是本发明实施例提供的一种机器设备的检测装置的示意图；

图2是手臂堵转时的电流信号波形图；

图3是图2的波形信号放大图；

图4是本发明实施例提供的一种机器设备的检测装置的示意图；

图5是本发明实施例提供的电流采样电路的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

参考图1所示，为本发明实施例提供的一种机器设备的检测装置的示意图。本实施例提供的机器设备可选为具有舵机的机器人。

本实施例提供的机器设备的检测装置包括：电流采样电路10，电流采样电路10与机器设备的第一电路模块20电连接，用于采集第一电路模块20的电流信号；主控电路30，用于接收第一电路模块20的电流信号，并在检测到第一电路模块20的电流值超过第一设定电流值，判定第一电路模块20故障。

本实施例中，可选机器设备为自动执行工作的机器人，可选第一电路模块20为机器人的手臂舵机、头部舵机和腿部舵机中的任意一种。本实施例中可以第一电路模块20为机器人的手臂舵机为例进行说明，机器人的手臂上安装有多个舵机，该多个舵机之间串联连接，显然手臂上每个舵机传输的电流信号均相同。电流采样电路10与机器设备的第一电路模块20电连接即电流采样电路10与手臂的其中一个舵机电连接，可采集到该手臂舵机的电流信息，电流采样电路10采集的手臂舵机的电流信息也是整条手臂的电流信息。

本实施例中，主控电路30用于接收第一电路模块20的电流信号，并在检测到第一电路模块20的电流值超过第一设定电流值，判定第一电路模块20故障。手臂运转正常时，整条手臂的电流信号即手臂舵机传输的电流信号为直流信号；手臂堵转异常时，如图2和图3所示整条手臂的电流信号即手臂舵机传输的电流信号为有规律的脉冲电流波形，一个脉冲周期内存在大于直流信号的脉冲电流峰值，其中，图3是图2的波形信号放大图。因此主控电路30可通过检测第一电路模块20的电流值是否大于第一设定电流值，来判断第一电路模块20是否传输的是脉冲电流波形，以此判断第一电路模块20是否故障。具体的，主控电路30检测到第一电路模块20的电流值大于第一设定电流值，则判定第一电路模块20故障即手臂舵机发生堵转异常，反之则手臂正常运动。

本领域技术人员可以理解，第一设定电流值大于机器人手臂直流信号且低于手臂舵机堵转时的最高脉冲电流峰值，其中堵转电流值最高高达6A，一个脉冲周期为5ms，相关从业人员可合理设定第一设定电流值的大小，例如机器人手臂正常直流信号为1A，第一设定电流值可选为2.5A。

需要说明的是，检测装置可选设置在手臂的入口电路板上，检测装置的电流采样电路和主控电路均集成在手臂的入口电路板上，检测装置的主控电路还用于给手臂舵机下发角度信号以控制手臂舵机的运动。如图4所示可选手臂包括肩部舵机A、手肘舵机B、手腕舵机等，可选电流采样电路集成在主控电路中，主控电路即主控板不仅控制给手臂供电或断电，还用于给手臂发送角度信号，该角度信号中包含手臂中每个舵机的角度信息，则手臂中每个舵机进行相应角度变化，由此实现了机器人手臂舞蹈动作的运行控制。

如图5所示为电流采样电路的示意图，可选电流采样电路采用SGM724XS14芯片测试电流，J9连接器pin1接手臂舵机电压，pin2接地，通过采样电阻R104、R939将检测得到的电流转化为电压，再通过R97，R96放大输出IADC1，IADC给主控电路的引脚传输采集到的电压V，主控电路内部将采集电压V转化为电流。电流转换公式为I＝0.1V/0.01。

本实施例中，电流采样电路采集第一电路模块的电流信号，主控电路在检测到第一电路模块的电流值超过第一设定电流值时判定第一电路模块故障。本实施例中，第一电路模块为机器人的任意一个舵机部件，检测装置通过电流采样电路采集第一电路模块的电流信号，再通过主控电路对电流信号的检测来判断第一电路模块是否故障，即通过检测第一电路模块的电流信号判断机器人手臂舵机是否发生堵转，实现了对手臂舵机堵转异常的监测。

可选的，主控电路还用于在检测到第一电路模块的电流值超过第一设定电流值的连续周期数大于第一设定周期数，判定第一电路模块故障。

需要说明的是，手臂在运动过程中可能因为其他情况导致手臂的电流信号发生突变而大于第一设定电流值，该突变并不是连续性的；而手臂发生堵转时，其电流信号为脉冲电流波形，即手臂堵转时其电流信号大于第一设定电流值的情况是连续性的。基于此，可通过电流信号是否超过第一设定电流值以及持续时间来判断是否发生手臂堵转异常，避免误判，进一步提高故障判断精确度。

具体的，手臂发生堵转时，其电流信号为有规律的脉冲电流波形，连续多个脉冲周期内均存在电流值大于第一设定电流值的情况，基于此，控制电路可在检测到第一电路模块的电流值超过第一设定电流值的连续周期数大于第一设定周期数，判定第一电路模块故障。本领域技术人员可以理解，第一设定周期数为相关从业人员测试得到的手臂堵转时脉冲电流波形的周期数，相关从业人员可合理设定第一设定周期数的大小，例如可选第一设定周期数为100，只要第一电路模块的电流值超过第一设定电流值的连续周期数大于100个连续脉冲周期，即可判定第一电路模块发生堵转异常。

可选的，主控电路还用于在检测到第一电路模块的电流值超过第一设定电流值的连续周期时间长度大于第一设定时间长度，控制第一电路模块断电。

机器人堵转时瞬间连续脉冲电流幅值特别大，容易造成系统直接掉电。本实施例中，主控电路计算第一电路模块的电流值超过第一设定电流值的连续周期时间长度，在检测到连续周期时间长度大于第一设定时间长度时，自主控制第一电路模块断电，则第一电路模块所在部件如手臂断电，而机器人未掉电，相应的机器人的其他部件还可以正常工作。解决了手臂堵转的问题，还避免了手臂堵转导致的机器人系统直接掉电的现象，提高了机器人系统的稳定性和寿命。

需要说明的是，第一设定时间长度为相关从业人员测试得到的手臂堵转时机器人系统未掉电的时间长度，显然，第一设定时间长度小于手臂发生堵转时机器人系统掉电所计算得到的时间长度，基于此，相关从业人员可合理设定第一设定时间长度，例如可选第一设定时间长度为2s，只要第一电路模块的电流值超过第一设定电流值的连续周期时间长度大于2s，即可控制第一电路模块断电以避免机器人系统掉电。若一个脉冲周期为5ms，第一设定周期数为100，还可选第一设定时间长度为500ms，即判定堵转的同时控制断电。

可选的，主控电路包括：电流转换单元，用于接收第一电路模块的电流信号，并将第一电路模块的电流信号转换为数字信号；电流判断单元，用于在检测到第一电路模块的数字信号为第一设定数据，判定第一电路模块故障。

本实施例中，主控电路的电流转换单元接收第一电路模块的电流信号并进行ADC模数转换，以第一设定电流值(2.5A)为转换中间量，第一电路模块的电流值小于或等于2.5A时转换的数字信号为0，第一电路模块的电流值大于2.5A时转换的数字信号为1。手臂堵转时，第一电路模块的电流信号为有规律的脉冲电流波形，其脉冲电流波形转换后为0101010101等的数字信号，其中，一个01代表一个脉冲周期5ms。

主控电路的电流判断单元分析到如上所述的脉冲电流波形持续500ms(即检测到100个01)时，可判定第一电路模块故障，随后或同时主控电路向手臂发送“stop”命令，此时手臂的舵机会收到命令后停止转动，手臂断电起到保护机器人系统的作用，有效地解决了机器人在手臂堵转的时候，电流过大造成的系统掉电等问题。

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、相互结合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

1.一种机器设备的检测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述主控电路还用于在检测到所述第一电路模块的电流值超过所述第一设定电流值的连续周期数大于第一设定周期数，判定所述第一电路模块故障。

3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述第一设定周期数为100。

4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述主控电路还用于在检测到所述第一电路模块的电流值超过所述第一设定电流值的连续周期时间长度大于第一设定时间长度，控制所述第一电路模块断电。

5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述第一设定时间长度为2s。

6.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述主控电路包括：

7.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述机器设备为自动执行工作的机器人，所述第一电路模块为所述机器人的手臂舵机、头部舵机和腿部舵机中的任意一种。