CN113541216A - 一种自适应供电电路及一种机器人 - Google Patents

Abstract

一种自适应供电电路及一种机器人，多个开关电源电路中的一个当接收使能信号时输出相应的供电信号，采样电路将接收到的供电信号进行分压后得到采样电压，并将分压后的供电信号输出至负载(如红外热成像相机)，主控电路初始化后默认选通其中一个开关电源电路，再根据采样电压的值判断红外热成像相机的消耗电流，并根据消耗电流相应输出使能信号，重新相应选通其中一个开关电源电路，输出相应的供电信号至红外热成像相机。通过主控电路根据消耗电流相应输出使能信号，选通对应的开关电源电路，实现对不同类型的红外热成像相机进行自适应匹配和供电的效果，机器人无需使用大量的供电线束便可内置多种红外热成像相机，扩展了每个机器人的适用领域。

Description

一种自适应供电电路及一种机器人

技术领域

本申请属于机器人技术领域，尤其涉及一种自适应供电电路及一种机器人。

背景技术

随着人工智能相关技术的日益成熟，机器人开始走进人们的生活。机器人的红外热成像相机主要有两种，一种是人体测温红外热成像相机，其测温范围窄，精度高；另一种是工业电力行业中的测温红外热成像相机，其测温范围很宽，精度稍低。上述两种红外热成像相机工作用电标准不同，而机器人的内部空间有限，往往无法内置大量的供电线束，因此，传统的机器人一般只内置其中一种红外热成像相机，这就导致机器人的适用领域受限，无法根据应用场景需要使用不同类型的红外热成像相机。

因此，传统的机器人技术中存在着由于不同的红外热成像相机的工作用电标准不同，导致需要使用大量的供电线束分别对不同的红外热成像相机进行供电，电路复杂，或者只能内置一种红外热成像相机，使得机器人的适用领域受限的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种自适应供电电路及一种机器人，旨在解决传统的机器人技术中存在着由于不同的红外热成像相机的工作用电标准不同，导致需要使用大量的供电线束分别对不同的红外热成像相机进行供电，电路复杂，或者只能内置一种红外热成像相机，使得机器人的适用领域受限的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种自适应供电电路，用于接入负载，包括：

至少两个开关电源电路，每个开关电源电路被配置为接收使能信号时工作，并输出相应的供电信号；

采样电路，与所述负载及每个所述开关电源电路连接，被配置为将接收到的供电信号进行分压后得到采样电压，并将分压后的所述供电信号输出至所述负载；以及

主控电路，与所述采样电路及每个所述开关电源电路连接，被配置为依序输出所述使能信号，控制所述开关电源电路依序选通，根据得到的所述采样电压的值判断接入的所述负载的消耗电流，并当所述消耗电流处于预设范围内时，维持选通对应的所述开关电源电路。

本申请实施例的第二方面提供了一种机器人，包括：

至少两个负载，被配置为接收供电信号时工作；和

上述的自适应供电电路，通过一个电源接口与连接其中一个负载。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的自适应供电电路及机器人，通过主控电路根据消耗电流相应输出使能信号，选通对应的开关电源电路，实现对不同类型的负载(例如红外热成像相机)进行自适应匹配和供电的效果，机器人无需使用大量的供电线束便可内置多种红外热成像相机，扩展了每个机器人的适用领域，有效解决了传统的机器人技术中存在着由于不同的红外热成像相机的工作用电标准不同，导致需要使用大量的供电线束分别对不同的红外热成像相机进行供电，电路复杂，或者只能内置一种红外热成像相机，使得机器人的适用领域受限的问题。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的一种自适应供电电路的模块结构示意图；

图2为图1所示的自适应供电电路的另一形式的模块结构示意图；

图3为本申请另一实施例所提供的自适应供电电路的模块结构示意图；

图4为图1、2或3所示的自适应供电电路中的任意一个开关电源电路的单元结构示意图；

图5为图1、2、3或4所示的自适应供电电路的示例电路原理图；

图6为本申请一实施例提供的一种机器人的模块结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1，为本申请一实施例提供的一种自适应供电电路的模块结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

一种自适应供电电路，连接负载，负载可以为红外热成像相机，自适应供电电路包括至少两个开关电源电路10、采样电路20以及主控电路30。

其中，每个开关电源电路10均连接采样电路20，采样电路20连接主控电路30，并且采样电路20还外接负载，主控电路30连接每个开关电源电路10。

每个开关电源电路10被配置为接收使能信号VEN时工作，输出相应的供电信号VOUT。

具体的，每个开关电源电路10各自输出的供电信号VOUT的值不同；当其中一个开关电源电路10工作时，其余开关电源电路10不工作。

采样电路20被配置为将接收到的供电信号VOUT进行分压后得到采样电压，并将分压后的供电信号VOUT输出至负载。

具体的，采样电路20本身具备阻抗Zr，因此可对接收到的供电信号VOUT进行分压，得到采样电压；假设采样电压为Vr，根据欧姆定律，可知采样电路20的电流为Ir＝Vr/Zr。

主控电路30被配置为依序输出使能信号VEN，控制开关电源电路10依序选通，根据得到的采样电压的值判断接入的负载的消耗电流，并当消耗电流处于预设范围内时，维持选通对应的开关电源电路。

具体的，主控电路30每次只输出使能信号至一个开关电源电路10，从而选通该开关电源电路10。当其中一个开关电源电路10被选通而工作时，其余开关电源电路10不工作。实际上，采样电路20与接入的负载如红外热成像相机串联，因此流过采样电路20的电流Ir即为外热成像相机的消耗电流，Ir＝Vr/Zr。主控电路30根据采样电压的值计算出消耗电流，当消耗电流为0A，说明此时被选通的开关电源电路10所输出的供电电压无法匹配接入的红外热成像相机，导致接入的红外热成像相机无法正常受电工作。

主控电路30每次初始化后，都默认选通其中一个开关电源电路10；若此时检测到的消耗电流不等于0A，说明该默认被选通的开关电源电路10恰好匹配接入的红外热成像相机，主控电路30维持输出使能信号VEN至该默认被选通的开关电源电路10，不再选通其它开关电源电路10；若此时检测到的消耗电流等于0A，主控电路30依序轮流选通各个开关电源电路10，直至检测到的消耗电流不等于0A时，说明此时被选通的开关电源电路10适用于接入的红外热成像相机，则主控电路30维持选通该开关电源电路10，而不再选通其它开关电源电路10。

因此，通过主控电路30根据消耗电流相应输出使能信号VEN，选通对应的开关电源电路10，实现对不同类型的红外热成像相机进行自适应匹配和供电的效果，机器人无需使用大量的供电线束便可内置多种红外热成像相机，扩展了每个机器人的适用领域。

请参阅图2，为图1所示的自适应供电电路的另一形式的模块结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

如图2，上述的自适应供电电路至少包括两个开关电源电路，为便于阐述，图2中将两个开关电源电路分别命名为第一开关电源电路11和第二开关电源电路12，以作为区分；同理，将两个开关电源电路输出的供电信号VOUT分别命名为第一供电信号VOUT1和第二供电信号VOUT2，以作为区分；同理，主控电路30可输出多个使能信号VEN，每个使能信号VEN对应一个开关电源电路，图2中将两个使能信号VEN分别命名为第一使能信号VEN1和第二使能信号VEN2，以作为区分。

值得说明的是，本实施例提供的自适应供电电路具有至少两个开关电源电路，图2仅示出了其中两个开关电源电路，仅作为示例和用于说明原理，不用于限定本申请的技术方案。以下根据图2对自适应供电电路进行原理说明：

主控电路30初始化后，默认输出第一使能信号VEN1至第一开关电源电路11，以默认选通第一开关电源电路11。第一开关电源电路11输出第一供电信号VOUT1至采样电路20，采样电路20对第一供电信号VOUT1进行分压处理后，得到采样电压，主控电路30采集采样电压。同时，采样电路20将分压后的第一供电信号VOUT1输出给接入的红外热成像相机。

主控电路30根据采样电压和采样电路20的阻抗参数计算出红外热成像相机的消耗电流，计算公式为Ir＝Vr/Zr，其中，Vr为采样电压的值，Zr为采样电路20的阻抗。若消耗电流不为0A，则主控电路30维持输出第一使能信号VEN1至第一开关电源电路11，使第一开关电源电路11持续输出第一供电信号VOUT1，供红外热成像相机工作；若消耗电流为0A，说明第一供电信号VOUT1不适用于接入的红外热成像相机，主控电路30停止输出第一使能信号VEN1以使第一开关电源电路11停止供电，转而输出第二使能信号VEN2至第二开关电源电路12，以使第二开关电源电路12输出第二供电信号VOUT2，如此反复，直至某一个被选通的开关电源电路输出的供电信号VOUT适用于接入的红外热成像相机。

本申请提供的自适应供电电路，多个开关电源电路共接采样电路20，采样电路20外接红外热成像相机或其它负载，因此，仅需一个供电输出端和一束供电线束与红外热成像相机连接即可，无需多个供电输出端、无需多束供电线束，避免错误插接电源，方便用户使用，简化线材设计，机器人内部可设置多种类型的红外热成像相机，有效解决了传统的机器人技术中存在着由于不同的红外热成像相机的工作用电标准不同，导致需要使用大量的供电线束分别对不同的红外热成像相机进行供电，电路复杂，或者只能内置一种红外热成像相机，使得机器人的适用领域受限的问题。

请参阅图3，为本申请另一实施例所提供的自适应供电电路的模块结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

在一可选实施例中，上述的自适应供电电路还包括多个防倒灌电路40。

每个防倒灌电路40均连接采样电路20，并且均对应连接一个开关电源电路。

每个防倒灌电路40被配置为将相应的开关电源电路所输出的供电信号VOUT单向传输至采样电路20，以防止电流倒灌，保护前端的电源。

如图3，上述的自适应供电电路至少包括两个防倒灌电路40，为便于阐述，图3中将两个防倒灌电路40分别命名为第一防倒灌电路41和第二防倒灌电路42，以作为区分。值得说明的是，本实施例提供的自适应供电电路具有至少两个防倒灌电路40，图3仅示出了其中两个防倒灌电路，仅作为示例和用于说明原理，不用于限定本申请的技术方案。

具体的，第一防倒灌电路41用于将第一供电信号VOUT1单向传输至采样电路20。第二防倒灌电路42用于将第二供电信号VOUT2单向传输至采样电路20，从而提高了电路的安全性和稳定性。

请参阅图4，为图1、2或3所示的自适应供电电路中的任意一个开关电源电路的单元结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

在一可选实施例中，上述的开关电源电路包括开关电路110和使能电路120。

其中，使能电路120与主控电路30连接，开关电路110与使能电路120连接并外接电源。

具体的，不同的开关电源电路外接不同的电源，因此每个开关电源电路输出的供电信号VOUT并不相同。

使能电路120被配置为接收使能信号VEN时导通，并输出启动信号。开关电路110被配置为接收到启动信号时工作，输出相应的供电信号VOUT。

具体的，使能信号VEN为高电平信号。

请参阅图5，为图1、2、3或4所示的自适应供电电路的示例电路原理图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

在一可选实施例中，上述的使能电路120包括第一电阻R4、第二电阻R5以及第一开关管Q2。

第一电阻R4的第一端连接主控电路30，第一电阻R4的第二端、第二电阻R5的第一端以及第一开关管Q2的受控端共接，第一开关管Q2的输入端连接开关电路110，第第二电阻R5的第二端和第一开关管Q2的输出端接地。

具体的，第一开关管Q2采用NPN三极管实现，NPN三极管的基极、集电极及发射极分别为第一开关管Q2的受控端、输入端及输出端；第一电阻R4为第一开关管Q2的基极限流电阻，第二电阻R5为下拉电阻。当接收到主控电路30输出的使能信号VEN时，第一开关管Q2导通。

在一可选实施例中，上述的开关电路110包括第三电阻R2、第四电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3以及第二开关管Q1。

第三电阻R2的第一端、第一电容C1的第一端以及第二开关管Q1的输入端共接的节点外接电源，第二开关管Q1的输出端、第二电容C2的第一端及第三电容C3的第一端共接的节点外接采样电路20；第三电阻R2的第二端、第一电容C1的第二端、第二开关管Q1的受控端及第四电阻R3的第一端共接，第四电阻R3的第二端连接使能电路120，第二电容C2的第二端和第三电容C3的第二端接地。

具体的，第二开关管Q1采用PMOS管实现，PMOS管的栅极、源极及漏极分别为第二开关管Q1的受控端、输入端及输出端。第四电阻R3为第二开关管Q1的栅极限流电阻。第一开关管Q2导通时，第二开关管Q1的栅极被拉低，相当于使能电路120输出一个启动信号至第二开关管Q1的栅极，该启动信号为低电平信号。

值得说明的是，图5仅示出了其中一个开关电源电路，用于对开关电源电路的内部结构进行解释说明，而不用于限定本申请。

在一可选实施例中，上述的防倒灌电路40采用二极管D1实现。二极管D1的阳极连接对应的开关电源电路，二极管D1的阴极连接采样电路20。利用二极管D1的单向导通特性，实现单向传输供电信号VOUT，避免发生电流倒灌，导致损坏前端的电源，安全性高，稳定性强。

值得说明的是，图5仅示出了其中一个防倒灌电路40，用于对防倒灌电路40的内部结构进行解释说明，而不用于限定本申请。

在一可选实施例中，上述的采样电路20包括第五电阻R1。

第五电阻R1的第一端连接每个开关电源电路及主控电路30，第五电阻R1的第二端连接负载及主控电路30。

具体的，在本实施例中，采样电路20的阻抗Zr即为第五电阻R1的阻值。主控电路30通过检测第五电阻R1两端的电压，计算出第五电阻R1分压得到的采样电压，再计算出消耗电流，从而根据消耗电流判断此时输出的供电信号VOUT是否适配外接的红外热成像相机。

在一可选实施例中，上述的主控电路30采用单片机实现，单片机包括多个使能端和至少两个检测端；

使能端一一对应连接相应的开关电源电路，使能端被配置为输出使能信号VEN至对应的开关电源电路，两个检测端连接采样电路20，两个所述检测端被配置为采集所述采样电压。

参考图3，主控电路30的其中两个使能端分别连接第一开关电源电路11和第二开关电源电路12，其中一个使能端用于输出第一使能信号VEN1至第一开关电源电路11，两一个使能端用于输出第二使能信号VEN2至第二开关电源电路12。

请参阅图6，为本申请一实施例提供的一种机器人的模块结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

一种机器人，包括至少两个负载和上述的自适应供电电路。具体的，负载为红外热成像相机。

负载通过一个电源接口J1连接自适应供电电路时，接收相适配的供电信号VOUT并工作。

具体的，多个红外热成像相机在工作时，均通过同一个电源接口J1连接自适应供电电路，无需多个电源接口J1分别连接不同的开关电源电路，避免因错接而烧毁设备；同理，只需采用一束供电线束与电源接口J1连接，充分节省了机器人内部的空间，不受机器人机械构造的限制。

可选的，上述机器人还包括多个电源，每个电源分别与开关电源电路一一对应连接，每个电源被配置为工作时进行供电。具体的，一个开关电源电路被选通工作时，与之对应连接的电源开始输电，经由该开关电源电路输出供电信号VOUT。图4和5所示的VIN为电源输出给开关电路的电压信号。综上所述，本申请提供了一种自适应供电电路及一种机器人，多个开关电源电路共接采样电路，采样电路外接红外热成像相机，因此，通过主控电路根据消耗电流相应输出使能信号，选通对应的开关电源电路，实现对不同类型的红外热成像相机进行自适应匹配和供电的效果，机器人无需使用大量的供电线束，便可内置多种红外热成像相机；仅需一个供电输出端和一束供电线束与红外热成像相机连接即可，无需多个供电输出端、无需多束供电线束，避免错误插接电源，方便用户使用，简化线材设计，机器人内部可设置多种类型的红外热成像相机，扩展了每个机器人的适用领域。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自适应供电电路，其特征在于，包括：

至少两个开关电源电路，每个开关电源电路被配置为接收使能信号时工作，并输出相应的供电信号；

采样电路，与负载及每个所述开关电源电路连接，被配置为将接收到的供电信号进行分压后得到采样电压，并将分压后的所述供电信号输出至所述负载；以及

主控电路，与所述采样电路及每个所述开关电源电路连接，被配置为依序输出所述使能信号，控制所述开关电源电路依序选通，根据得到的所述采样电压的值判断接入的所述负载的消耗电流，并当所述消耗电流处于预设范围内时，维持选通对应的所述开关电源电路。

2.如权利要求1所述的自适应供电电路，其特征在于，每个所述开关电源电路均包括：

使能电路，与所述主控电路连接，被配置为接收所述使能信号时导通，并输出启动信号；和

开关电路，与所述使能电路连接并外接电源，被配置为接收到所述启动信号时工作，输出相应的供电信号。

3.如权利要求2所述的自适应供电电路，其特征在于，所述使能电路包括：

第一电阻、第二电阻以及第一开关管；

所述第一电阻的第一端连接所述主控电路，所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端以及所述第一开关管的受控端共接，所述第一开关管的输入端连接所述开关电路，第所述第二电阻的第二端和所述第一开关管的输出端接地。

4.如权利要求2所述的自适应供电电路，其特征在于，所述开关电路包括：

第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第三电容以及第二开关管；

所述第三电阻的第一端、所述第一电容的第一端以及所述第二开关管的输入端共接的节点外接电源，所述第二开关管的输出端、所述第二电容的第一端及所述第三电容的第一端共接的节点外接所述采样电路；所述第三电阻的第二端、所述第一电容的第二端、所述第二开关管的受控端及所述第四电阻的第一端共接，所述第四电阻的第二端连接所述使能电路，所述第二电容的第二端和所述第三电容的第二端接地。

5.如权利要求1所述的自适应供电电路，其特征在于，所述采样电路包括：

第五电阻；

所述第五电阻的第一端连接每个所述开关电源电路及所述主控电路，所述第五电阻的第二端连接所述负载及所述主控电路。

6.如权利要求1所述的自适应供电电路，其特征在于，还包括：

至少两个防倒灌电路，每个所述防倒灌电路均连接所述采样电路，并且均对应连接一个所述开关电源电路；

每个所述防倒灌电路被配置为将相应的所述开关电源电路所输出的供电信号单向传输至所述采样电路，以防止电流倒灌。

7.如权利要求6所述的自适应供电电路，其特征在于，每个所述防倒灌电路均包括：

二极管；

所述二极管的阳极连接对应的开关电源电路，所述二极管的阴极连接所述采样电路。

8.如权利要求1所述的自适应供电电路，其特征在于，所述主控电路采用单片机实现；

所述单片机包括多个使能端和至少两个检测端；

所述使能端一一对应连接相应的开关电源电路，所述使能端被配置为输出所述使能信号至对应的开关电源电路，两个所述检测端连接所述采样电路，两个所述检测端被配置为采集所述采样电压。

9.一种机器人，其特征在于，包括：

至少两个负载，被配置为接收供电信号时工作；和

如权利要求1至8任一项所述的自适应供电电路，通过一个电源接口连接其中一个所述负载。

10.如权利要求9所述的机器人，其特征在于，还包括：

至少两个电源，每个所述电源分别与所述开关电源电路一一对应连接，每个所述电源被配置为工作时进行供电。

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