CN113641132B - 机器人定时节能电路及自动化机器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器人定时节能电路及自动化机器，所述机器人定时节能电路包括：传感器模块，其检测所述机器人是否运动，并根据所述机器人的运动状态发出检测信号；运算放大器模块，其与所述速度传感器的输出端连接；电压比较器模块，其与所述运算放大器模块的输出端连接，所述电压比较器模块在所述检测信号处于低电平时发出高电平信号；定时检测模块，其与所述电压比较器模块的输出端连接，所述定时检测模块在所述高电平信号维持至满足预设时间时触发动作电路模块；动作电路模块，其与所述定时检测模块连接，切换所述机器人的供电状态。与现有技术相比，本发明为一种纯硬件方案，不受内部系统控制和影响，自主性和可靠性较高。
Description
技术领域
本发明涉及自动化技术领域，特别是一种机器人定时节能电路及自动化机器。
背景技术
近年来各个国家在发展的过程中，越来越关注节能减排的问题，工业机器人的发展势头迅猛，随着我国工业自动化程度的不断提高，会有更多的工业机器人广泛应用在自动化生产上。但是在很多产线机器人的工位上、机器人测试工位上，经常有机器人通电使能但较长一段时间不使用的情况，也有人为疏忽离开机器人未断电的情况，造成了电量的浪费的同时，还存在一定的安全隐患。
专利号为CN 106584458 A的专利公开了了一种机器人节能方法，其在用户停止操作示教器时开始计时，计时时间达到特定时间时，机器人进入休眠模式；当用户操作示教器时，示教器计时时间清零，示教器向机器人控制器和机器人本体发送唤醒的信号，示教器、机器人控制器和机器人本体进入正常工作模式。该发明专利的缺陷有：(1)休眠模式下，机器人仍然为通电的状态，较正常模式功耗低一些，和关闭机器人电源的方式相比，该专利的省电效果不太明显；(2)该专利完全基于内部控制系统实现的省电方案，若在内部控制系统出现BUG或死机相应不及时的情况时，无法发挥其控制的作用。
因此，如何设计一种自主性和可靠性较高的机器人定时节能电路及自动化设备，是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术中基于内部控制系统实现省电的方案可靠性差的问题，本发明提出了一种机器人定时节能电路及自动化机器。
本发明的技术方案为，提出了一种机器人定时节能电路，包括：
传感器模块，其检测所述机器人是否运动，并根据所述机器人的运动状态发出检测信号；
运算放大器模块，其与所述速度传感器的输出端连接；
电压比较器模块，其与所述运算放大器模块的输出端连接，所述电压比较器模块在所述检测信号处于低电平时发出高电平信号；
定时检测模块，其与所述电压比较器模块的输出端连接，所述定时检测模块在所述高电平信号维持至满足预设时间时触发动作电路模块；
动作电路模块，其与所述定时检测模块连接，并切换所述机器人的供电状态。
进一步，所述电压比较器模块包括比较器U10、三极管Q1、电阻R11，所述比较器U10的同向输入端与所述运算放大器模块的输出端连接、反向输入端连接基准电压VREF、输出端与所述三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的发射极接地、集电极串联所述电阻R11后接电源VCC，所述定时检测模块连接到所述电阻R11与所述三极管Q1的集电极之间。
进一步，还包括连接于所述比较器U10的同向输入端的电容C0和电阻R0，所述电容C0一端连接在所述比较器U10的同向输入端、另一端接地，所述电阻R0并联于所述电容C0两端。
进一步，所述定时检测模块包括：
定时电路：与所述电压比较器模块连接，并用于设置触发动作电路模块的预设时间；
控制电路：与所述定时电路和电压比较器模块连接，用于触发所述动作电路模块。
进一步，所述定时电路包括：RS触发器U1、比较器U3、比较器U4、非门U7、电阻R12、电阻R13、电阻R2、二极管D1、二极管D2、电容C1、三极管Q2；
所述电阻R12一端连接到所述电压比较器模块、另一端串联电阻R13后接地；
所述二极管D1的正极连接到所述电压比较器模块、负极串联电容C1后接地；
所述比较器U3的同向输入端连接到所述二极管D1和电容C1之间、反向输入端连接到所述电容R12与所述电压比较器模块之间、输出端连接到所述RS触发器U1的R端；
所述比较器U4的同向输入端连接到所述电阻R12和电阻R13之间、反向输入端连接到所述二极管D1与所述电容C1之间、输出端连接到所述RS触发器U1的S端；
所述RS触发器的输出端连接到所述非门U7的输入端，所述非门U7的输出端与所述控制电路连接；
所述三极管Q2的基极连接到所述非门U7与所述控制电路之间、发射极接地、集电极串联电阻R2后连接到所述二极管D2的负极，所述二极管D2的正极连接到所述二极管D1与所述电容C1之间。
进一步，所述控制电路包括：RS触发器U2、比较器U5、比较器U6、非门U8、电阻R14、电阻R15、电容C2、电容C3；
所述电阻R14一端连接到所述电压比较器模块、另一端串联电阻R15后接地；
所述比较器U5的同向输入端串联电容C2后接地、反向输入端连接到所述电阻R1与所述电压比较器模块之间、输出端连接到所述RS触发器U2的R端；
所述比较器U6的同向输入端连接到所述电阻R14与电阻R15之间、反向输入端串联电容C3后接地、输出端连接到所述RS触发器U2的S端；
所述非门U8的输入端连接到所述RS触发器U2的输出端、输出端与所述动作电路模块连接；
所述非门U7的输出端分别连接到所述电容C2与所述比较器U5的同向输入端之间、所述电容C3与所述比较器U6的同向输入端之间。
进一步，所述电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14和电阻R15的阻值相同。
进一步，所述定时检测模块还包括复位开关SW1、复位开关SW2和复位开关SW3；
所述复位开关SW1串联一电阻R8后并联在所述电容C3两端，所述复位开关SW2串联一电阻R9后并联在所述电容C2两端，所述复位开关SW3串联一电阻R10后并联在所述电容C1两端；
当所述动作电路模块切断所述机器人的供电状态后，闭合所述复位开关SW1、复位开关SW2和复位开关SW3使所述机器人恢复供电状态。
进一步，所述动作电路模块包括：光耦U9、继电器K1、电阻R7；
所述电阻R7一端连接到所述控制电路的输出端、另一端连接到所述光耦U9的输入端；
所述电阻R6串联继电器K1后连接到所述光耦U9的输出端；
所述继电器K1设于所述机器人的输入电源与火线和零线的连接处，并于接收到高电平信号时切断火线和零线与机器人输入电源的连接。
本发明还提出了一种自动化机器，所述自动化机器采用上述机器人定时节能电路。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
1、本发明提出了一种纯硬件电路的方案，其自主性和可靠性较高，在内部控制系统失效或相应不及时等情况下，仍然能发挥其定时检测关闭电源的效果。
2、本发明中，当机器人本体不运行时，关闭其输入电源，既可以防止人为疏忽未能及时关闭机器人电源的特殊情况，又可以达到省电的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的工作流程示意图；
图2为本发明电压比较器模块的电路示意图；
图3为本发明定时检测模块的电路示意图；
图4为本发明动作电路模块的电路示意图。
具体实施方式
为了使本发明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，对本发明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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本发明的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本发明的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。
下面结合附图以及实施例对本发明的原理及结构进行详细说明。
现有技术中机器人节能方案为通过示教器计时，当计时时间达到特定时间时，机器人进入休眠模式。但该方案休眠模式下，机器人仍处于通电状态，其较正常模式功耗低一些，但和关闭机器人电源的方式相比，省电效果并不明显。同时，该方案基于内部控制系统实现，当内部系统出现故障时，无法发挥其控制作用。本发明的思路在于，提出一种纯硬件电路，其不需通过内部控制系统控制，自主性和可靠性高，同时，在机器人不运行时关闭其输入电源，省电效果更好。
具体的，本发明提出的机器人定时节能电路包括：传感器模块、运算放大器模块、电压比较器模块、定时检测模块和动作电路模块。
其中，传感器模块采用速度传感器，其设置在机器人的关节处，利用速度传感器的压电效应，当被测量的机器人关节处发生移动时，速度传感器内部的晶体会发生形变，进而产生高电平的电压输出；反之，当被测量的机器人关节处没有移动时，速度传感器发出低电平的电压信号。速度传感器的电压信号作为检测信号检测机器人的运动状态，当机器人不运动时检测信号为低电平，运动时为高电平信号。通过速度传感器的设置，能够实时检测机器人的运动状态，并通过检测信号发送给后面的电路，起到实时保护的效果。
进一步，运算放大器模块采用传统的放大器电路，其输入端连接到速度传感器的输出端，用于接收其发出的检测信号并将其放大后发送给电压比较器模块。本发明中，由于采用速度传感器作为机器人运动状态检测的装置，其发出的检测信号大小相对较低，因此，需要通过运算放大器模块对检测信号进行放大后再检测，其检测信号为电压信号，因此，本发明采用放大器电路对该电压信号放大，便于后面电路的检测。同时，放大器电路的结构也相对简单，成本较低，便于设计。
进一步，电压比较器模块采用比较器和三极管配合的形式，其连接到运算放大器模块的输出端，用于接收检测信号，并通过比较器的设置，使其在检测到机器人停止运动时发出低电平，并配合三极管的设置，使电压比较器模块最终输出高电平信号给定时检测模块，用作电压比较器模块的输入电压。
进一步，定时检测模块与电压比较器模块连接，并在电压比较器模块输出高电平维持到一预设时间后触发动作电路模块，从而关闭机器人。其中，定时检测模块包括有一定时电路和一控制电路，其中定时电路用于设置触发动作电路模块的预设时间，控制电路用于触发动作电路模块。需要说明的是，由于机器人在工作时，也会存在一定时间下其关节不发生运动的情况，为避免该情况导致的误判，本发明中设置定时电路用于延时一预设时间后触发动作电路模块，当机器人不运动的时间小于该预设时间时，不会触发动作电路模块，从而避免了误判情况的发生。
进一步，动作电路模块与定时检测模块连接，用于切换机器人的供电状态，进而关闭机器人。其采用继电器进行控制，能够在触发时切断机器人的输入电源与火线和零线的连接，并在未触发时恢复输入电源和火线与零线的连接，装置简单，可靠性较高。
请参见图1，本发明的工作流程为，当机器人本体的关节没有发生移动时，安装在机器人本体上的速度传感器输出低电平信号给运算放大器模块，运算放大器模块对该低电平信号进行放大后输出给电压比较器模块，电压比较器模块将该低电平信号与基准电压比较后输出高电平信号给定时检测模块，定时检测模块在初始时保持电平信号输出，并在一预设时间后输出高电平信号给动作电路模块，动作电路模块接收到高电平信号后触发关闭机器人电源，机器人电源关闭后，可以通过按下复位开关重新开启机器人电源，使机器人重新工作。
进一步，请参见图2，电压比较器模块包括比较器U10、三极管Q1、电阻R11，比较器U10的同向输入端与运算放大器模块的输出端连接、反向输入端连接基准电压VREF、输出端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极接地、集电极串联电阻R11后接电源VCC，定时检测模块连接到电阻R11与三极管Q1的集电极之间。
其工作原理为，当机器人的关节有速度，即发生移动时，运算放大器模块输出高电平信号给比较器U10的同向输入端，其电压高于基准电压VREF，比较器U10输出高电平信号给三极管Q1的基极，使得三极管Q1导通，此时电源VCC输出的电压通过三极管Q1后与地直通，输出给定时检测模块的电压被拉低，定时检测模块不工作。当机器人的关节没有移动时，运算放大器模块输出低电平信号给比较器U10的同向输入端，其电压小于基准电压VREF，比较器U10输出低电平给三极管Q1的基极，三极管Q1处于截止状态，电源VCC输出的电压无法导通到地，输出高电平信号给定时检测电路，定时检测电路接收到该高电平信号后开始工作。
通过该设置方式，能够恰好使得定时检测电路在机器人不移动时开始工作，而在运动时停止工作，实现了机器人运动状态的检测。
进一步，在比较器U10的同向输入端还连接有电容C0和电阻R0，其中，电容C0一端连接在比较器U10的同向输入端、另一端接地，电阻R0并联在电容C0的两端。这里在比较器U10的同向输入端设置电容C0的作用为，防止机器人在运动过程中停顿触发定时检测模块的误导通。当机器人在运动时，速度传感器经过运算放大器模块放大后输出高电平信号给比较器U10，此时电容C0充电，而当机器人停止运动时，由于电容C0会进行放电，该放电电压与原输入电压相同，此时比较器U10的同向输入端电压仍高于反向输入端电压，从而维持低电平的输出给定时检测模块，定时检测模块不工作。其中，电阻R0为泄放电阻，通过电阻R0能够泄放电容C0中存储的电容，其电阻的阻值越大，电阻C0的放电速度越快，其能够根据实际情况调节电阻R0的大小，进而调节延时定时检测模块开启的时间。
进一步，请参见图3，定时检测模块包括定时电路部分和控制电路模块，其中，定时电路包括：RS触发器U1、比较器U3、比较器U4、非门U7、电阻R12、电阻R13、电阻R2、二极管D1、二极管D2、电容C1、三极管Q2；
电阻R12一端连接到电压比较器模块、另一端串联电阻R13后接地；
二极管D1的正极连接到电压比较器模块、负极串联电容C1后接地；
比较器U3的同向输入端连接到二极管D1和电容C1之间、反向输入端连接到电容R12与电压比较器模块之间、输出端连接到RS触发器U1的R端；
比较器U4的同向输入端连接到电阻R12和电阻R13之间、反向输入端连接到二极管D1与电容C1之间、输出端连接到RS触发器U1的S端；
RS触发器的输出端连接到非门U7的输入端，非门U7的输出端与控制电路连接；
三极管Q2的基极连接到非门U7与控制电路之间、发射极接地、集电极串联电阻R2后连接到二极管D2的负极，二极管D2的正极连接到二极管D1与所述电容C1之间。
其中，将比较器U3的反向输入端连接在电阻R12与电压比较器模块之间，用于提供基准电压，该基准电压为
比较器U4的反向输入端连接在电阻R12与电阻R13之间，用于提供基准电压，该基准电压为
需要说明的是，本实施例中，电阻R11、电阻R12、电阻R13的阻值相同，由于定时检测模块连接在电压比较器模块的电阻R11与三极管Q1之间，其电源Vcc传输到定时检测模块时还需要经过电阻R11的分压，由于电阻R11、电阻R12、电阻R13的阻值相同，因此，三个电阻分得的电压相同，因此，比较器U3反向输入端接入的基准电压为
比较器U4的方向输入端接入的基准电压为
RS触发器的工作原理为：当RS触发器的R端输入低电平、S端输入高电平时，输出Q为高电平；当R端输入高电平，S端输入低电平时，输出Q为低电平，当R端和S端的输入均为低电平时，输出Q保持上一状态。其状态表如下：
| R | S | Q |
| 0(低电平) | 1(高电平) | 1(高电平) |
| 1(高电平) | 0(低电平) | 0(低电平) |
| 0(低电平) | 0(低电平) | 保持上一状态 |
定时电路的工作原理为，第一阶段：刚开始上电时，Vcc通过二极管D1给电容C1进行充电，电容C1上的电压开始上升，由于电容C1上的电压不能突变，其电压会从0开始上升，当其电压处于0～
时，比较器U3同向输入端的电压小于反向输入端的基准电压
输出低电平，比较器U4反向输入端的电压小于同向输入端的基准电压
输出高电平，此时RS触发器U1的R端为0(低电平)，S端为1(高电平)，RS触发器U1输出高电平，经过非门U7后输出低电平给三极管Q2的基极，三极管Q2截止。
第二阶段：电容C1的电压不断上升，当其电压处于
时，比较器U3的同向输入端的电压小于反向输入端的基准电压
输出低电平，比较器U4的反向输入端电压大于同向输入端的基准电压
输出低电平，此时RS触发器U1的R端和S端均为0(低电平)，RS触发器U1的输出会维持上一状态，由于上一状态下RS触发器U1输出高电平，故第二阶段下，RS触发器U1仍输出高电平，经过非门U7后输出低电平给三极管Q2的基极，三极管Q2截止。
第三阶段：当电容C1的电压上升到
以上时，比较器U3的同向输入端电压大于反向输入端的基准电压
输出高电平，比较器U4的反向输入端的电压大于同向输入端的基准电压
输出低电平，此时RS触发器U1的R端为1(高电平)，S端为0(低电平)，RS触发器U1输出低电平，经过非门U7后输出高电平给三极管Q2的基极，三极管Q2导通，此时电容C1会经过二极管D2和电阻R2放电，使电容C1的电压降低。
第四阶段：当电容C1的电压下降到
时，比较器U3的同向输入端的电压小于反向输入端的基准电压
输出低电平，比较器U4的反向输入端电压大于同向输入端的基准电压
输出低电平，此时RS触发器U1的R端和S端均为0(低电平)，RS触发器U1的输出会维持上一状态，由于上一状态下RS触发器U1输出低电平，故第四阶段下，RS触发器U1仍输出低电平，经过非门U7后输出高电平给三极管Q2的基极，三极管Q2持续导通，维持放电状态。
第五阶段：当电容C1的电压下降到
以下时，比较器U3同向输入端的电压小于反向输入端的基准电压
输出低电平，比较器U4反向输入端的电压小于同向输入端的基准电压
输出高电平，此时RS触发器U1的R端为0(低电平)，S端为1(高电平)，RS触发器U1输出高电平，经过非门U7后输出低电平给三极管Q2的基极，三极管Q2截止。
可以看出，当电容C1电压下降到
以下后，电路重新回到第一阶段，并从第一阶段开始循环，依次重复五个阶段，由于控制电路部分的输入电压通过定时电路提供，其电容C2和电容C3分别为输出给比较器U5和比较器U6的电压，且电容C2和电容C3的电压只有在非门U7输出高电平的情况下才会充电上升，只有当电容C2和电容C3的电压上升到一定值时，控制电路才会输出高电平，从而触发动作电路模块，而非门U7只在第三阶段和第四阶段下才输出高电平，因此电容C2和电容C3只有在第三阶段和第四阶段进行充电，电容C2和电容C3充电到控制电路输出高电平的时间为预设时间，其可以通过改变第三阶段和第四阶段的时间调节。第三阶段和第四阶段下，三极管Q2均处于导通状态，此时电容C1通过电阻R2进行放电，其放电时间与放电速度成反比，与放电时电容C1的电压成正比。
其中，放电速度越快，其放电的时间越短，而第三阶段和第四阶段下，通过电阻R2对电容C1进行放电，因此可以通过改变电阻R2的大小改变其放电时间，从而调节电容C2的充电时间，进而设置预设时间。
放电时电容C1上的电压越高，其放电时间越长，由于电阻R11、电阻R12、电阻R13的设置，使得电容C1的电压在高于
时开始放电，并于低于
时停止放电，其实际放电电压只有
大小，通过改变该电压可以改变C1的放电时间，进而改变电容C1处于第三阶段和第四阶段的时间。
其通过改变电阻R13、电阻R12与电阻R11的比值改变其放电电压的大小，如将R13的阻值设置为电阻R12的一半，且电阻R11和电阻R12的阻值相同，此时电阻R11、电阻R12和电阻R13的阻值之比为2：2：1，由于电阻R11、电阻R12、电阻R13比值的改变，比较器U3反向输入端的基准电压变为
比较器U4的同向输入端的基准电压变为
第三阶段下，RS触发器输出低电平，其R端为1(高电平)，S端为0(低电平)，即比较器U3输出高电平，而比较器U4输出低电平，当比较器U3输出高电平时，电容C1上的电压需要高于
当比较器U4输出低电平时，此时电容C1上的电压需要高于
为满足比较器U3输出高电平且比较器U4输出低电平，此时第三阶段应为电容C1的电压高于
时，同理，第四阶段应为电容C1的电压处于
时，此时的放电电压为
其相较于原放电电压发生改变，在放电速度不变的情况下，相应的放电时间也会发生改变，从而改变电容C1处于第三阶段和第四阶段的时间，进而改变电容C2和电容C3的充电时间，从而调节预设时间。
其中，在保持电阻R11、电阻R12和电阻R13比值不变的情况下，还可以通过增大或减小电阻R11、电阻R12和电阻R13的阻值调节预设时间。具体的，在电阻R11、电阻R12和电阻R13的比值不变的情况下，此时电容C1达到第三阶段和第四阶段的电压与之前达到第三阶段和第四阶段的电压相同，但由于其阻值发生变化，电路中的电流大小也会发生改变，因此电容C1的充电速度也会发生相应改变，从而改变达到第三阶段和第四阶段的时间，进而调节充电时间。
即本发明中，调节预设时间的方法至少包括：改变电阻R11、电阻R12和电阻R13的比值；在电阻R11、电阻R12和电阻R13比值不变的情况下改变其阻值；改变电阻R2的阻值；使预设时间可以根据实际需求进行设定。
其中，控制电路部分包括：RS触发器U2、比较器U5、比较器U6、非门U8、电阻R14、电阻R15、电容C2、电容C3；
电阻R14一端连接到电压比较器模块、另一端串联电阻R15后接地；
比较器U5的同向输入端串联电容C2后接地、反向输入端连接到电阻R1与电压比较器模块之间、输出端连接到RS触发器U2的R端；
比较器U6的同向输入端连接到电阻R14与电阻R15之间、反向输入端串联电容C3后接地、输出端连接到RS触发器U2的S端；
非门U8的输入端连接到RS触发器U2的输出端、输出端与动作电路模块连接；
非门U7的输出端分别连接到电容C2与比较器U5的同向输入端之间、电容C3与比较器U6的同向输入端之间。
其中，电阻R14、电阻R15的阻值也与电阻R11相同，因此比较器U5的反向输入端接入的基准电压为
比较器U6的同向输入端接入的基准电压为
随着电容C2和电容C3的充电，其电压从0开始逐渐上升，当电容C2和电容C3的电压处于0～
时为第一阶段，第一阶段下，比较器U5同向输入端的电压低于反向输入端的基准电压，输出低电平，比较器U6反向输入端的电压低于同向输入端的基准电压，输出高电平，此时，RS触发器U2的R端为0(低电平)，S端为1(高电平)，其输出高电平，并经过非门U8后输出低电平给动作电路模块。
当电容C2和电容C3的电压处于
时为第二阶段，第二阶段下，比较器U5同向输入端的电压低于反向输入端的基准电压，输出低电平，比较器U6反向输入端的电压高于同向输入端的基准电压，输出低电平，此时，RS触发器U2的R端和S端均为0(低电平)，其保持上一工作状态，输出高电平，并经过非门U8后输出低电平给动作电路模块。
当电容C2和电容C3的电压高于
时为第三阶段，第三阶段下，比较器U5同向输入端的电压高于反向输入端的基准电压，输出高电平，比较器U6反向输入端的电压高于同向输入端的基准电压，输出低电平，此时RS触发器U2的R端为1(高电平)，S端为0(低电平)，输出电平，并经过非门U8后输出高电平给动作电路模块。动作电路模块接收到高电平信号时触发，并切断机器人的供电，从而节省用电。
从从控制模块的三个模块可以看出，只有电容C2和电容C3的电压上升至
即第三阶段时，动作电路模块才会触发，因此，第一阶段和第二阶段的时间即为本发明中的预设时间，该预设时间不仅可以通过改变电阻R2的阻值、和电阻R11、电阻R12和电阻R13的比值实现，还可以通过改变电阻R14、电阻R15与电阻R11的比值实现。
具体的，从上述分析可知，改变电阻R2的阻值相当于改变了电容C2和电容C3的充电时间，也即充电效率，在电阻R2的阻值不变的情况下，只需要改变控制电路上升到第三阶段时的电压即可，上升到第三阶段时的电压越高，电容C2和电容C3的充电时间越长，也即达到第三阶段的时间越久，预设的时间越长，因此，可以通过改变电阻R14、电阻R15与电阻R11的比值调节达到第三阶段的电压。如设置电阻R15的阻值为电阻R11的两倍，且电阻R14的阻值与电阻R11的阻值相同时，此时电阻R11、电阻R14和电阻R15的阻值之比为1：1：2，第三阶段下，RS触发器U2输出低电平，此时R端为1(高电平)，即比较器U5输出高电平，S端为0(低电平)，即比较器U6输出低电平，由于电阻R11、电阻R14、电阻R15的比值变为1：1:2，此时比较器U5反向输入端的基准电压变为
相应的比较器U6同向输入端的基准电压变为
因此，比较器U5输出高电平时，电容C2和电容C3上的电压需要高于
而比较器U6输出低电平时，电容C2和电容C3上的电压需要高于
为满足表情U5输出高电平，且比较器U6输出低电平，只有当电容C2和电容C3上的电压高于
时才能实现，即第三阶段变为容C2和电容C3上的电压高于
时。因此充电的电压相应变为
相较于原本第三阶段时的电压，此时的电压更高，因此充电时间更长，即预设时间更长，通过改变电阻R11、电阻R14和电阻R15的比值实现了预设时间的调节。
进一步，定时检测模块还包括复位开关SW1、复位开关SW2和复位开关SW3；
复位开关SW1串联一电阻R8后并联在电容C3两端，复位开关SW2串联一电阻R9后并联在电容C2两端，复位开关SW3串联一电阻R10后并联在电容C1两端；
当动作电路模块切断机器人的供电状态后，闭合复位开关SW1、复位开关SW2和复位开关SW3使机器人恢复供电状态。
当动作电路模块触发后，机器人停止工作，此时电容C1、电容C2、电容C3上存在电压，需要将电容C1、电容C2和电容C3上的电压泄放后才能使定时检测模块输出的电平变为低电平，进而使机器人重新恢复工作，因此，本发明中通过复位开关SW1、复位开关SW2、复位开关SW3的设置，并分别与电容R8、电阻R9和电阻R10串联，用作泄放电阻，分别泄放电容C3、电容C2和电容C1上的电压，使机器人重新工作。
在本发明其他实施例中，还可以将定时检测电路的Q和非门用Q非得输出代替，或将RS触发器U1外围电路其他延时电路代替给C2充电。
进一步，请参见图4，动作电路模块包括：光耦U9、继电器K1、电阻R7；
电阻R7一端连接到控制电路的输出端、另一端连接到光耦U9的输入端；
电阻R6串联继电器K1后连接到光耦U9的输出端；
继电器K1设于机器人输入电源的火线和零线处，并于接收到高电平信号时切断火线和零线。
具体的，动作电路模块的工作原理为，当定时检测电路输出给动作电路模块为低电平时，动作电路模块的光耦U9处于关断状态，常闭继电器K1不通电，火线和零线与所述机器人的输入电源的连接。当定时检测电路输出给动作电路模块为高电平时，动作电路模块的光耦U9导通，进而使常闭继电器K1通电，进而切换火线和零线与机器人的输入电源的连接，实现关闭机器人电源供电的功能，以达到省电的目的。
本发明的工作过程如下：
1、传感器模块安装在机器人对于的关节上，当人为疏忽未能及时关闭机器人电源或机器人通电时间较长不用时，此时机器人的关节没有发生移动，传感器模块输出低电平的检测信号给运算放大器模块；
2、检测信号经过运算放大器模块放大后输出给电压比较器模块，并输出给比较器U10的同向输入端，并于其反向输入端的基准电压VREF比较后输出低电平信号给三极管Q1的基极，三极管Q1截止，从而给定时检测模块输出高电平信号。
3、定时检测模块接收到高电平信号后，电容C2和电容C3开始充电，并经过预设时间后输出高电平信号给动作电路模块。
4、动作电路模块接收到定时检测模块输出的高电平信号后，使光耦U9导通，进而使继电器K1导通，从而切换交流输入的火线和零线与机器人输入电源的连接，进行关闭机器人，达到省电的目的。
5、当机器人的输入电源断开后，通过按下复位开关SW1、复位开关SW2和复位开关SW3分别给电容C3、电容C2和电容C1进行放电，使机器人的输入电源重新导通，机器人恢复工作。
本发明还提出了一种自动化设备，所述自动化设备采用上述机器人定时节能电路。
与现有技术相比，本发明提出的机器人定时节能电路为纯硬件电路，其不需要通过机器人内部的控制系统控制，自主性和可靠性高。同时，其能在机器人一段时间不运动后，切断机器人的输入电源，从而关闭机器人供电，达到省电的目的。
上述实施例仅用于说明本发明的具体实施方式。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和变化，这些变形和变化都应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.机器人定时节能电路，其特征在于，包括：
传感器模块，其检测所述机器人是否运动，并根据所述机器人的运动状态发出检测信号；
运算放大器模块，其与速度传感器的输出端连接；
电压比较器模块，其与所述运算放大器模块的输出端连接，所述电压比较器模块在所述检测信号处于低电平时发出高电平信号；
定时检测模块，其与所述电压比较器模块的输出端连接，所述定时检测模块在所述高电平信号维持至满足预设时间时触发动作电路模块；
动作电路模块，其与所述定时检测模块连接，并切换所述机器人的供电状态；
所述定时检测模块包括：
定时电路：与所述电压比较器模块连接，并用于设置触发动作电路模块的预设时间；
控制电路：与所述定时电路和电压比较器模块连接，用于触发所述动作电路模块；
所述定时电路包括：RS触发器U1、比较器U3、比较器U4、非门U7、电阻R12、电阻R13、电阻R2、二极管D1、二极管D2、电容C1、三极管Q2；
所述电阻R12一端连接到所述电压比较器模块、另一端串联电阻R13后接地；
所述二极管D1的正极连接到所述电压比较器模块、负极串联电容C1后接地；
所述比较器U3的同向输入端连接到所述二极管D1和电容C1之间、反向输入端连接到所述电阻 R12与所述电压比较器模块之间、输出端连接到所述RS触发器U1的R端；
所述比较器U4的同向输入端连接到所述电阻R12和电阻R13之间、反向输入端连接到所述二极管D1与所述电容C1之间、输出端连接到所述RS触发器U1的S端；
所述RS触发器的输出端连接到所述非门U7的输入端，所述非门U7的输出端与所述控制电路连接；
所述三极管Q2的基极连接到所述非门U7与所述控制电路之间、发射极接地、集电极串联电阻R2后连接到所述二极管D2的负极，所述二极管D2的正极连接到所述二极管D1与所述电容C1之间。
2.根据权利要求1所述的机器人定时节能电路，其特征在于，所述电压比较器模块包括比较器U10、三极管Q1、电阻R11，所述比较器U10的同向输入端与所述运算放大器模块的输出端连接、反向输入端连接基准电压VREF、输出端与所述三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的发射极接地、集电极串联所述电阻R11后接电源VCC，所述定时检测模块连接到所述电阻R11与所述三极管Q1的集电极之间。
3.根据权利要求2所述的机器人定时节能电路，其特征在于，还包括连接于所述比较器U10的同向输入端的电容C0和电阻R0，所述电容C0一端连接在所述比较器U10的同向输入端、另一端接地，所述电阻R0并联于所述电容C0两端。
4.根据权利要求1所述的机器人定时节能电路，其特征在于，所述控制电路包括：RS触发器U2、比较器U5、比较器U6、非门U8、电阻R14、电阻R15、电容C2、电容C3；
所述电阻R14一端连接到所述电压比较器模块、另一端串联电阻R15后接地；
所述比较器U5的同向输入端串联电容C2后接地、反向输入端连接到所述电阻R1与所述电压比较器模块之间、输出端连接到所述RS触发器U2的R端；
所述比较器U6的同向输入端连接到所述电阻R14与电阻R15之间、反向输入端串联电容C3后接地、输出端连接到所述RS触发器U2的S端；
所述非门U8的输入端连接到所述RS触发器U2的输出端、输出端与所述动作电路模块连接；
所述非门U7的输出端分别连接到所述电容C2与所述比较器U5的同向输入端之间、所述电容C3与所述比较器U6的同向输入端之间。
5.根据权利要求4所述的机器人定时节能电路，其特征在于，所述电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14和电阻R15的阻值相同。
6.根据权利要求4所述的机器人定时节能电路，其特征在于，所述定时检测模块还包括复位开关SW1、复位开关SW2和复位开关SW3；
所述复位开关SW1串联一电阻R8后并联在所述电容C3两端，所述复位开关SW2串联一电阻R9后并联在所述电容C2两端，所述复位开关SW3串联一电阻R10后并联在所述电容C1两端；
当所述动作电路模块切断所述机器人的供电状态后，闭合所述复位开关SW1、复位开关SW2和复位开关SW3使所述机器人恢复供电状态。
7.根据权利要求1所述的机器人定时节能电路，其特征在于，所述动作电路模块包括：光耦U9、继电器K1、电阻R7；
所述电阻R7一端连接到所述控制电路的输出端、另一端连接到所述光耦U9的输入端；
所述电阻R6串联继电器K1后连接到所述光耦U9的输出端；
所述继电器K1设于所述机器人的输入电源与火线和零线的连接处，并于接收到高电平信号时切断火线和零线与所述机器人的输入电源的连接。
8.自动化机器，其特征在于，所述自动化机器采用如权利要求1至7任意一项权利要求所述的机器人定时节能电路。
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