CN113690972A - 一种机器人的供电装置及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机器人的供电装置，包括本体电池组、感应开关、主控模块、电源管理模块、不间断电源模块；所述本体电池组、不间断电源模块分别与所述电源管理模块连接；所述感应开关串接在所述本体电池组与所述电源管理模块之间，输出端与所述主控模块的输入端连接；所述主控模块的控制端与所述电源管理模块的控制端连接；所述电源管理模块的电信号端与所述主控模块的电信号端连接；所述不间断电源模块体积小，便于机器人的小型化设计，实现了利用小型在线式UPS保持核心功能模块在线工作，保证机器人不断电工作，电路设计简单，有效地解决了现有技术在更换电池时存在的机器人断电、机械结构和电路设计复杂的问题。

Description

一种机器人的供电装置及机器人

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种机器人的供电装置及机器人。

背景技术

巡逻机器人作为一款替代人工进行巡逻巡检的智能设备，续航能力一直被诟病。现有巡逻机器人的工作模式为：巡逻机器人充满电或达到设定阈值出去巡逻，待电池电压降到低电量模式，自动回到充电桩进行长时间充电，一般至少2-4小时，不能实现持续巡逻。处于人工介入模式的机器人在随同操作者实地巡逻或执行任务时，遇到电池电量低时必须让机器人回桩充电。现有技术在解决续航问题的思路一般为在电池电量低时，直接更换新的电池。现有技术在更换电池时，有两种方案。

一种是将供电装置设计成可支持插拔，以通过取出本体电池更换满电电池。此方案会导致机器人断电，机器人断电则会和后台系统脱机。

另一种方案是在更换电池过程中保持本体电池与待换电池并联。此方案可以保证机器人不断电，但是需要保证本体电池拔出前，待换电池已接入，对机械要求高，不利于小型化设计；并且电池组不能直接并联，需要额外加入电路，电路设计更加复杂。

发明内容

本发明提供一种机器人的供电装置及机器人，以解决现有技术在更换电池时存在的机器人断电、机械结构和电路设计复杂的问题。

本发明的是这样实现的，一种机器人的供电装置，包括：

本体电池组、感应开关、主控模块、电源管理模块、不间断电源模块；

所述本体电池组、不间断电源模块分别与所述电源管理模块连接；

所述感应开关串接在所述本体电池组与所述电源管理模块之间，输出端与所述主控模块的输入端连接；

所述主控模块的控制端与所述电源管理模块的控制端连接；

所述电源管理模块的电信号端与所述主控模块的电信号端连接；

所述感应开关用于监测所述本体电池组的状态信息，将所述本体电池组的状态信息反馈至所述主控模块；

所述主控模块用于在所述状态信息为本体电池组接入时，向所述电源管理模块发送第一供电信号或并网信号；所述电源管理模块用于在接收到第一供电信号时，将所述本体电池组输出的电信号提供至所述主控模块，或在接收到所述并网信号时将所述电信号分别输出至所述不间断电源模块和所述主控模块；

所述主控模块还用于在所述状态信息为本体电池组脱离时，向所述电源管理模块发送第二供电信号；所述电源管理模块用于在接收到第二供电信号时，将所述不间断电源模块输出的电信号提供至所述主控模块。

可选地，所述电源管理模块包括：

电源管理板、继电器组；

所述继电器组包括第一开关和第二开关；

所述电源管理板的第一端与所述本体电池组连接；

所述主控模块的控制端分别与所述电源管理板的控制端、所述继电器组的控制端连接；

所述电源管理板的第二端与所述第一开关的第一端连接；

所述不间断电源模块与所述第二开关的第一端连接；

所述第一开关的第二端和第二开关的第二端共接于所述主控模块的电信号端；

所述主控模块用于在所述状态信息为本体电池组接入时，向所述电源管理模块发送第一供电信号或并网信号；所述电源管理模块用于在接收到第一供电信号时关闭所述第一开关，所述电源管理板用于将所述本体电池组输出的电信号提供至所述主控模块，或所述电源管理模块用于在接收到所述并网信号时关闭所述第一开关和第二开关，所述电源管理板用于将所述本体电池组输出的电信号分别输出至所述不间断电源模块和所述主控模块；

所述主控模块还用于在所述状态信息为本体电池组脱离时，向所述电源管理模块发送第二供电信号；所述电源管理模块用于在接收到第二供电信号时，关闭所述第二开关且打开所述第一开关，以将所述不间断电源模块输出的电信号提供至所述主控模块。

可选地，所述第一开关和第二开关为常开开关。

可选地，所述电源管理模块还包括至少一个电源输出通道；

所述电源管理模块通过所述电源输出通道与外部设备连接。

可选地，所述主控模块还用于：

在所述状态信息为本体电池组脱离时，向所述电源管理模块发送第三供电信号；所述电源管理模块用于在接收到第三供电信号时，关闭所述第一开关和第二开关，以将所述不间断电源模块输出的电信号分别提供至所述主控模块和外部设备。

可选地，所述主控模块用于：

在通电后负责机器人的运行命令发布以及状态监控。

可选地，所述机器人的供电装置还包括：

与所述本体电池组对应的电池仓；

所述电池仓内部包括电源可插拔端子，所述电源可插拔端子通过导线与所述电源管理模块连接。

一种机器人，包括如上所述的机器人的供电装置。

本发明提供的机器人的供电装置，包括本体电池组、感应开关、主控模块、电源管理模块、不间断电源模块；所述本体电池组、不间断电源模块分别与所述电源管理模块连接；所述感应开关串接在所述本体电池组与所述电源管理模块之间，输出端与所述主控模块的输入端连接；所述主控模块的控制端与所述电源管理模块的控制端连接；所述电源管理模块的电信号端与所述主控模块的电信号端连接；所述感应开关用于监测所述本体电池组的状态信息，将所述本体电池组的状态信息反馈至所述主控模块；所述主控模块用于在所述状态信息为本体电池组接入时，向所述电源管理模块发送第一供电信号或并网信号；所述电源管理模块用于在接收到第一供电信号时，将所述本体电池组输出的电信号提供至所述主控模块，或在接收到所述并网信号时将所述电信号分别输出至所述不间断电源模块和所述主控模块；所述主控模块还用于在所述状态信息为本体电池组脱离时，向所述电源管理模块发送第二供电信号；所述电源管理模块用于在接收到第二供电信号时，将所述不间断电源模块输出的电信号提供至所述主控模块；所述不间断电源模块体积小，便于机器人的小型化设计，实现了利用小型在线式不间断电源模块保持核心功能模块在线工作，保证机器人不断电工作，电路设计简单，有效地解决了现有技术在更换电池时存在的机器人断电、机械结构和电路设计复杂的问题。

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是本发明一实施例提供的机器人的供电装置的示意图；

图2是本发明另一实施例提供的机器人的供电装置的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的机器人的供电装置，包括本体电池组、感应开关、主控模块、电源管理模块、不间断电源模块；其中所述不间断电源模块体积小，便于机器人的小型化设计，实现了利用小型在线式UPS保持核心功能模块在线工作，保证了机器人不断电工作，电路设计简单，有效地解决了现有技术在更换电池时存在的机器人断电、机械结构和电路设计复杂的问题。

在本发明实施例中，如图1所示，所述机器人的供电装置包括：

本体电池组10、感应开关20、主控模块30、电源管理模块40、不间断电源模块50；

所述本体电池组10、不间断电源模块50分别与所述电源管理模块40连接；

所述感应开关20串接在所述本体电池组10与所述电源管理模块40之间，输出端与所述主控模块30的输入端连接；

所述主控模块30的控制端与所述电源管理模块40的控制端连接；

所述电源管理模块40的电信号端与所述主控模块30的电信号端连接；

所述感应开关20用于监测所述本体电池组10的状态信息，将所述本体电池组10的状态信息反馈至所述主控模块30；

所述主控模块30用于在所述状态信息为本体电池组10接入时，向所述电源管理模块40发送第一供电信号或并网信号；所述电源管理模块40用于在接收到第一供电信号时，将所述本体电池组10输出的电信号提供至所述主控模块30，或在接收到所述并网信号时将所述电信号分别输出至所述不间断电源模块50和所述主控模块30；

所述主控模块30还用于在所述状态信息为本体电池组10脱离时，向所述电源管理模块40发送第二供电信号；所述电源管理模块40用于在接收到第二供电信号时，将所述不间断电源模块50输出的电信号提供至所述主控模块30。

在这里，所述本体电池组10的状态信息通过所述感应开关20识别，状态信号反馈给所述主控模块30，所述主控模块30根据所述本体电池组10的不同状态信息对所述电源管理模块40的输出进行不同处理。

其中，所述主控模块30在收到所述本体电池组10的正常接入状态后，控制所述电源管理模块40将所述本体电池组10的电池电压按需输出至所述主控模块30。所述主控模块30在通电后负责机器人的运行命令发布以及状态监控。所述主控模块30还可以控制所述电源管理模块40将所述本体电池组10输出的电信号提供至所述不间断电源模块50，以给所述不间断电源模块50充电。

所述主控模块30在收到所述本体电池组10的脱离状态后，控制所述电源管理模块40将不间断电源模块50的电池电压按需输出至所述主控模块30。可见，在正常情况下只要所述主控模块30不断电，机器人即能够实时监控外界环境及本体状态情况，保证了机器人不断电工作。

所述不间断电源模块(Uninterruptible Power Supply，简称UPS)，是一种含有储能装置的不间断电源，主要用于给部分对电源稳定性要求较高的设备提供不间断的电源。本发明实施例采用小型UPS保持在线方案，所述本体电池组10脱离机器人时仍可以保持主控模块30在线，保持时间可依据更换电池所需时间调整UPS容量。在本发明实施例中，所述UPS体积小，所述供电模块的电路设计简单，便于机器人的小型化设计，实现了利用小型在线式UPS保持核心功能模块在线工作，有效地解决了现有技术在更换电池时存在的机器人断电、机械结构和电路设计复杂的问题。

可选地，如图2所示，所述电源管理模块40包括：

电源管理板41、继电器组42；

所述继电器组42包括第一开关421和第二开关422；

所述电源管理板41的第一端与所述本体电池组10连接；

所述主控模块30的控制端分别与所述电源管理板41的控制端、所述继电器组42的控制端连接；

所述电源管理板41的第二端与所述第一开关421的第一端连接；

所述不间断电源模块50与所述第二开关422的第一端连接；

所述第一开关421的第二端和第二开关422的第二端共接于所述主控模块30的电信号端；

所述主控模块30用于在所述状态信息为本体电池组10接入时，向所述电源管理模块40发送第一供电信号或并网信号；所述电源管理模块40用于在接收到第一供电信号时关闭所述第一开关421，所述电源管理板41用于将所述本体电池组10输出的电信号提供至所述主控模块30，或所述电源管理模块40用于在接收到所述并网信号时关闭所述第一开关421和第二开关422，所述电源管理板41用于将所述本体电池组10输出的电信号分别输出至所述不间断电源模块50和所述主控模块30；

所述主控模块30还用于在所述状态信息为本体电池组10脱离时，向所述电源管理模块40发送第二供电信号；所述电源管理模块40用于在接收到第二供电信号时，关闭所述第二开关422且打开所述第一开关421，以将所述不间断电源模块50输出的电信号提供至所述主控模块30。

可选地，所述第一开关421和第二开关422为常开开关。

在本发明实施例中，所述本体电池组10表示主控电源网络，不间断电源模块UPS通过继电器组42中的第二开关422接入主控模块30的供电网络。

在所述本体电池组10接入时，若所述主控模块30给出第一供电信号，所述第一开关421关闭，所述电源管理板41将所述本体电池组10输出的电信号提供至所述主控模块30。若所述主控模块30给出并网信号，所述第一开关421和第二开关422关闭，使得所述本体电池组10与不间断电源模块50在线并接。主控电源网络可对所述不间断电源模块50进行充电。

当所述本体电池组10脱离时，所述主控模块30给出第二供电信号，所述第二开关422关闭且所述第一开关421打开，不间断电源50给该主控电源网络供电，从而保证了主控模块30不断电。在本发明实施例中，所述第一开关421的作用是在所述本体电池组10脱离时，控制所述不间断电源50与所述电源管理板41脱离，以全力保障对所述主控模块30的供电，有效地保障了主控模块30不断电工作。

当本体电池组10,即主电池接入正常工作时，两个继电器开关是关闭的，主电池通过电源管理板41在给主控模块30供电同时又给UPS充电，当主电池拔出，第一开关421是断开的，第二开关422是闭合的，UPS给主控模块30供电，通过电源管理板41接入的其他模块不用UPS给供电。

可选地，作为本发明的一个优选实例，如图2所示，所述电源管理模块40还包括至少一个电源输出通道；

所述电源管理模块40通过所述电源输出通道与外部设备连接。

可选地，所述主控模块30还用于：

在所述状态信息为本体电池组10脱离时，向所述电源管理模块40发送第三供电信号；所述电源管理模块40用于在接收到第三供电信号时，关闭所述第一开关421和第二开关422，以将所述不间断电源模块50输出的电信号分别提供至所述主控模块30和外部设备。

在这里，所述第一开关421的逻辑也可以根据实际需要选择不与所述不间断电源模块50脱离，使得所述不间断电源模块50能够给所述电源管理板41的部分外部设备供电。可选地，所述外部设备包括但不限于伺服运动控制模块。

可选地，作为本发明的一个优选实例，所述机器人的供电装置还包括：

与所述本体电池组10对应的电池仓；

所述电池仓内部包括电源可插拔端子，所述电源可插拔端子通过导线与所述电源管理模块40连接。

本发明提供的机器人的供电装置，电路设计简单，电池仓设计仅需在原设计上加入电源可插拔端子和常规导轨，即可实现在现场直接更换电池，将电池脱离，以及可在电池完全拔出后再插入电池，且能保证系统不断电。有效地解决了机器人续航不足、需要定期回充电桩长时间充电问题，尤其是随人巡逻的警用机器人。

本发明实施例还提供了一种机器人，所述机器人包括如上所述的机器人的供电装置。

所述机器人的供电装置具体请参见上述实施例的叙述，此处不再赘述。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种机器人的供电装置，其特征在于，包括：

本体电池组、感应开关、主控模块、电源管理模块、不间断电源模块；

所述本体电池组、不间断电源模块分别与所述电源管理模块连接；

所述感应开关串接在所述本体电池组与所述电源管理模块之间，输出端与所述主控模块的输入端连接；

所述主控模块的控制端与所述电源管理模块的控制端连接；

所述电源管理模块的电信号端与所述主控模块的电信号端连接；

所述感应开关用于监测所述本体电池组的状态信息，将所述本体电池组的状态信息反馈至所述主控模块；

所述主控模块用于在所述状态信息为本体电池组接入时，向所述电源管理模块发送第一供电信号或并网信号；所述电源管理模块用于在接收到第一供电信号时，将所述本体电池组输出的电信号提供至所述主控模块，或在接收到所述并网信号时将所述电信号分别输出至所述不间断电源模块和所述主控模块；

所述主控模块还用于在所述状态信息为本体电池组脱离时，向所述电源管理模块发送第二供电信号；所述电源管理模块用于在接收到第二供电信号时，将所述不间断电源模块输出的电信号提供至所述主控模块。

2.如权利要求1所述的机器人的供电装置，其特征在于，所述电源管理模块包括：

电源管理板、继电器组；

所述继电器组包括第一开关和第二开关；

所述电源管理板的第一端与所述本体电池组连接；

所述主控模块的控制端分别与所述电源管理板的控制端、所述继电器组的控制端连接；

所述电源管理板的第二端与所述第一开关的第一端连接；

所述不间断电源模块与所述第二开关的第一端连接；

所述第一开关的第二端和第二开关的第二端共接于所述主控模块的电信号端；

所述主控模块用于在所述状态信息为本体电池组接入时，向所述电源管理模块发送第一供电信号或并网信号；所述电源管理模块用于在接收到第一供电信号时关闭所述第一开关，所述电源管理板用于将所述本体电池组输出的电信号提供至所述主控模块，或所述电源管理模块用于在接收到所述并网信号时关闭所述第一开关和第二开关，所述电源管理板用于将所述本体电池组输出的电信号分别输出至所述不间断电源模块和所述主控模块；

所述主控模块还用于在所述状态信息为本体电池组脱离时，向所述电源管理模块发送第二供电信号；所述电源管理模块用于在接收到第二供电信号时，关闭所述第二开关且打开所述第一开关，以将所述不间断电源模块输出的电信号提供至所述主控模块。

3.如权利要求2所述的机器人的供电装置，其特征在于，所述第一开关和第二开关为常开开关。

4.如权利要求1至3任一项所述的机器人的供电装置，其特征在于，所述电源管理模块还包括至少一个电源输出通道；

所述电源管理模块通过所述电源输出通道与外部设备连接。

5.如权利要求4所述的机器人的供电装置，其特征在于，所述主控模块还用于：

在所述状态信息为本体电池组脱离时，向所述电源管理模块发送第三供电信号；所述电源管理模块用于在接收到第三供电信号时，关闭所述第一开关和第二开关，以将所述不间断电源模块输出的电信号分别提供至所述主控模块和外部设备。

6.如权利要求1至3任一项所述的机器人的供电装置，其特征在于，所述主控模块用于：

在通电后负责机器人的运行命令发布以及状态监控。

7.如权利要求1至3任一项所述的机器人的供电装置，其特征在于，所述机器人的供电装置还包括：

与所述本体电池组对应的电池仓；

所述电池仓内部包括电源可插拔端子，所述电源可插拔端子通过导线与所述电源管理模块连接。

8.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括如权利要求1至7任一项所述的机器人的供电装置。

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