CN115122336A - 机器人安全保护系统、方法、装置和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人安全保护系统、方法、装置和存储介质。机器人安全保护系统包括直流电源、开关模块和机械臂，机械臂包括电机、控制模块、制动器、检测模块和逆变器；直流电源的输出端与逆变器和制动器均电连接，逆变器包括上桥臂开关单元和下桥臂开关单元，逆变器用于将直流电源输出的直流电变换成频率和幅值均可调的交流电驱动电机运转；检测模块用于检测电机的动作信息，动作信息包括速度信息和位置信息中的至少一种；控制模块用于基于动作信息确定电机是否存在制动力矩不足，且在制动力矩不足时控制上桥臂开关单元或下桥臂开关单元全部导通。通过采用上述方案，实现了减少成本以及减少占用的机械臂体积的效果。

Description

机器人安全保护系统、方法、装置和存储介质

技术领域

本发明实施例涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人安全保护系统、方法、装置和存储介质。

背景技术

现有的机器人通常包括机械臂，当机器人发生严重故障时，或者现场人员按下急停按钮时紧急制动，根据标准要求必须关断机械臂的电机力矩输出，并切断制动器供电。如果此时制动器发生故障，制动力矩不足，会导致运动中的机械臂制停滑移距离过大；或者静止中的机械臂在电机力矩输出关断后发生滑移。上述情况发生时电机力矩根据标准要求必须关断因而无法施加相反方向力矩。最终发生机械臂可能无法及时停止，或者机械臂本体、所夹持工具和工件的掉落和碰撞，造成危险后果。

机械臂的电机如果采用永磁同步电动机，永磁同步电动机由于转子无需励磁就存在强磁场，电机在无动力电源作用下旋转，机械能转化为电能，相当于工作在发电状态。通过将三相动力线短接产生一个电气回路，发电电动势会在回路中产生感应电流，感应电流在永磁体磁场下产生制动电磁力矩。该感应的制动电磁力矩相当于增加了一部分制动力矩。

利用上述特点，如图1所示，相关技术一般情况下采用2组继电器的常闭触点将电机动力线短接，正常运行时继电器线圈得电，常闭触点断开；当需要急停制动时，继电器K1、K2断电时，电机动力线相间短路触点闭合从而实现所述三相动力线短接。然而，采用上述继电器方法的缺陷也很明显：制动器正常情况下是不需要这2组继电器，只有制动力不足的情况下的危险情况才需要。标配继电器增加了成本。机械臂关节内部空间有限，增加2组继电器占用过多体积。

发明内容

本发明提供了一种机器人安全保护系统、方法、装置和存储介质，以解决当机器人发生严重故障时，或者现场人员按下急停按钮时紧急制动时，额外设置两组继电器实现对三相动力线短接增加了成本且占用较多机械臂体积的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种机器人安全保护系统，机器人安全保护系统包括直流电源、开关模块和机械臂，所述机械臂包括电机、控制模块、制动器、检测模块和逆变器；

所述直流电源的输出端与所述逆变器和所述制动器均电连接，用于对所述逆变器和所述制动器进行供电；

所述开关模块与所述直流电源的输出端电连接，用于切断和恢复所述直流电源的供电；

所述制动器与所述电机电连接，用于断电时对所述电机进行制动；

所述逆变器包括上桥臂开关单元和下桥臂开关单元，所述电机电连接于所述上桥臂开关单元和所述下桥臂开关单元之间，所述上桥臂开关单元和所述下桥臂开关单元桥式连接，以将所述直流电源输出的直流电变换成频率和幅值均可调的交流电驱动所述电机运转；

所述检测模块与所述电机连接，用于检测所述电机的动作信息，所述动作信息包括速度信息和位置信息中的至少一种；

所述控制模块的输入端与所述检测模块电连接，所述控制模块的输出端与所述上桥臂开关单元和所述下桥臂开关单元均电连接，所述控制模块用于基于所述动作信息确定所述电机是否存在制动力矩不足，且在制动力矩不足时控制所述上桥臂开关单元或所述下桥臂开关单元全部导通。

在本发明的可选实施例中，所述检测模块包括速度检测件和/或位置检测件。

在本发明的可选实施例中，所述速度检测件包括速度传感器；

和/或，所述位置检测件包括位置传感器。

根据本发明的另一方面，提供了一种机器人安全保护方法，其特征在于，应用于本发明任一实施例所述的机器人安全保护系统，所述机器人安全保护方法包括：

获取检测模块检测的电机的动作信息，所述动作信息包括速度信息和位置信息中的至少一种；

基于所述动作信息确定所述电机是否存在制动力矩不足；

若是，控制所述上桥臂开关单元或所述下桥臂开关单元全部导通。

在本发明的可选实施例中，所述基于所述动作信息确定所述电机是否存在制动力矩不足，包括：

确定是否获取到紧急制动信号；

若否，锁存当前动作信息生成锁存动作信息；

若是，确定动作信息变化量，并确定所述动作信息变化量是否超过所述锁存动作信息的预设阈值，且在所述动作信息变化量超过所述锁存动作信息的预设阈值时确定所述电机存在制动力矩不足；其中，所述动作信息变化量为当前动作信息和锁存动作信息之差。

在本发明的可选实施例中，所述控制所述上桥臂开关单元或所述下桥臂开关单元全部导通之前，还包括：

确定当前速度信息；

确定所述当前速度信息是否大于短接动力线的预设最高速度阈值；

若是，执行确定当前速度信息的步骤；

若否，执行控制所述上桥臂开关单元或所述下桥臂开关单元全部导通的步骤。

在本发明的可选实施例中，所述控制所述上桥臂开关单元或所述下桥臂开关单元全部导通，包括：

控制所述上桥臂开关单元和所述下桥臂开关单元在所述上桥臂开关单元全部导通第一预设时长和所述下桥臂开关单元全部导通第二预设时长之间切换。

在本发明的可选实施例中，所述控制所述上桥臂开关单元和所述下桥臂开关单元在所述上桥臂开关单元全部导通第一预设时长和所述下桥臂开关单元全部导通第二预设时长之间切换之前，还包括：

获取所述上桥臂开关单元全部导通时的第一短路电流，并基于所述第一短路电流确定第一预设时长；

和/或，获取所述下桥臂开关单元全部导通时的第二短路电流，并基于所述第二短路电流确定第二预设时长。

根据本发明的另一方面，提供了一种机器人安全保护装置，包括：

获取模块，用于获取检测模块检测的电机的动作信息，所述动作信息包括速度信息和位置信息中的至少一种；

确定模块，用于基于所述动作信息确定所述电机是否存在制动力矩不足；

控制模块，用于若是，控制所述上桥臂开关单元或所述下桥臂开关单元全部导通。

根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的机器人安全保护方法。

本发明实施例的技术方案，通过设置检测模块、逆变器和控制模块，检测模块用于检测电机的动作信息，动作信息包括速度信息和位置信息中的至少一种，当电机紧急制动时，控制模块能够基于动作信息确定电机是否存在制动力矩不足，且在制动力矩不足时控制上桥臂开关单元或下桥臂开关单元全部导通，从而实现将电机的三相动力线短接，短接时会产生一个电气回路，发电电动势会在回路中产生感应电流，感应电流在永磁体磁场下产生制动电磁力矩。该感应的制动电磁力矩相当于增加了一部分制动力矩。由于逆变器为驱动电机的必要器件，无需额外增加两组继电器实现对三相动力线短接，解决了当机器人发生严重故障时，或者现场人员按下急停按钮时紧急制动时，额外设置两组继电器实现对三相动力线短接增加了成本且占用较多机械臂体积的问题。实现了减少成本以及减少占用的机械臂体积的效果。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术的电机动力线短接的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种机器人安全保护系统的结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的一种机器人安全保护方法的流程图；

图4为本发明实施例三提供的一种机器人安全保护方法的流程图；

图5为本发明实施例四提供的一种机器人安全保护方法的流程图；

图6为本发明实施例五提供的一种机器人安全保护装置的结构框图。

其中：1、直流电源；2、开关模块；3、机械臂；31、电机；32、控制模块；33、检测模块；34、逆变器；341、上桥臂开关单元；342、下桥臂开关单元；35、制动器；61、获取模块；62、确定模块；63、短接控制模块。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

图2为本发明实施例一提供的一种机器人安全保护系统的结构示意图，如图2所示，该机器人安全保护系统包括直流电源1、开关模块2和机械臂3，机械臂3包括电机31、控制模块32、制动器35、检测模块33和逆变器34。

直流电源1的输出端与逆变器34和制动器35均电连接，用于对逆变器34和制动器35进行供电。其中，直流电源1是维持电路中形成稳恒电压电流的装置。如干电池、蓄电池、直流发电机等。通过设置直流电源1，能够方便的给逆变器34和制动器35提供稳定的电压电流。

开关模块2与直流电源1的输出端电连接，用于切断和恢复直流电源1的供电。其中，开关模块2是指能够切断和恢复直流电源1的供电的模块，其不仅限于开关，也可以是其他受控的继电器触点或者静态元件，其不限于1个，也可以是多组串并联方式。其作用是当有紧急制动和急停需要时，实现对所有机械臂3的逆变器34和制动器35切断电源供电，实现切断机械臂3的电机31力矩输出和制动器35制动的执行部件。

制动器35与电机31电连接，用于断电时对电机31进行制动；其中，制动器35是具有使运动部件(或运动机械)减速、停止或保持停止状态等功能的装置。是使机械中的运动件停止或减速的机械零件，在此指使电机31停止或减速的机械零件。

逆变器34包括上桥臂开关单元341和下桥臂开关单元342，电机31电连接于上桥臂开关单元341和下桥臂开关单元342之间，上桥臂开关单元341和下桥臂开关单元342桥式连接，以将直流电源1输出的直流电变换成频率和幅值均可调的交流电驱动电机31运转；其中，逆变器34是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成定频定压或调频调压交流电(一般为220V,50Hz正弦波)的转换器。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。桥式连接是单母线分段接线的变形。在一个具体的实施例中，上桥臂开关单元341包括三个静态开关元件，即图中的Sap1、Sbp1和Scp1，下桥臂开关单元342均包括三个静态开关元件，即图中的San1、Sbn1和Scn1，Sap1与San1串联在直流电源1的正输出端和负输出端之间，Sbp1和Sbn1串联在直流电源1的正输出端和负输出端之间，Scp1和Scn1串联在直流电源1的正输出端和负输出端之间。由于电机31通常使用三相电，所以电机31的三相动力线分别连接在Sap1与San1之间、Sbp1和Sbn1之间、Scp1和Scn1之间。故上桥臂开关单元341和下桥臂开关单元342桥式连接后便能将直流电源1输出的直流电变换成频率和幅值均可调的交流电驱动电机31运转。

检测模块33与电机31连接，用于检测电机31的动作信息，动作信息包括速度信息和位置信息中的至少一种。其中，检测模块33是指能够检测到电机31的动作信息的模块，检测模块33可安装在电机31上，从而便能够检测出电机31的速度信息和位置信息中的至少一种。

控制模块32的输入端与检测模块33电连接，控制模块32的输出端与上桥臂开关单元341和下桥臂开关单元342均电连接，控制模块32用于基于动作信息确定电机31是否存在制动力矩不足，且在制动力矩不足时控制上桥臂开关单元341或下桥臂开关单元342全部导通。

其中，控制模块32输出给逆变器34的上桥臂开关单元341和下桥臂开关单元342的脉冲控制信号，正常情况下是脉宽调制信号(PWM)来控制电机31运行。在需要短接动力线时，控制信号也可以是一段时间的电平信号。当电机31存在制动力矩不足时，则电机31会发生滑移，此时电机31的位置和速度均会改变，从而能够根据速度信息和位置信息中的至少一种确定电机31是否存在制动力矩不足的情况。而当上桥臂开关单元341或下桥臂开关单元342全部导通时，便能够使电机31的三相动力线实现短接。

上述方案，通过设置检测模块33、逆变器34和控制模块32，检测模块33用于检测电机31的动作信息，动作信息包括速度信息和位置信息中的至少一种，当电机31紧急制动时，控制模块32能够基于动作信息确定电机31是否存在制动力矩不足，且在制动力矩不足时控制上桥臂开关单元341或下桥臂开关单元342全部导通，从而实现将电机31的三相动力线短接，短接时会产生一个电气回路，发电电动势会在回路中产生感应电流，感应电流在永磁体磁场下产生制动电磁力矩。该感应的制动电磁力矩相当于增加了一部分制动力矩。由于逆变器34为驱动电机31的必要器件，无需额外增加两组继电器实现对三相动力线短接，解决了当机器人发生严重故障时，或者现场人员按下急停按钮时紧急制动时，额外设置两组继电器实现对三相动力线短接增加了成本且占用较多机械臂3体积的问题。实现了减少成本以及减少占用的机械臂3体积的效果。

在本发明的可选实施例中，检测模块33包括速度检测件和/或位置检测件。其中，速度检测件是指能够检测到速度信息的部件，位置检测件是指能够检测到位置信息的部件。

优选的，速度检测件包括速度传感器；传感器(sensor)是一种将非电量(如速度、压力)的变化转变为电量变化的原件，根据转换的非电量不同可分为压力传感器、速度传感器、温度传感器等，是进行测量、控制仪器及设备的零件、附件。单位时间内位移的增量就是速度。速度包括线速度和角速度，与之相对应的就有线速度传感器和角速度传感器，我们都统称为速度传感器。故，通过使检测模块33包括速度传感器，能够方便的检测出电机31的速度信息。

优选的，位置检测件包括位置传感器。其中，位置传感器(positionsensor)，能感受被测物的位置并转换成可用输出信号的传感器。它能感受被测物的位置并转换成可用输出信号的传感器。位置传感器可用来检测位置，反映某种状态的开关，和位移传感器不同，位置传感器有接触式和接近式两种。因此，通过使检测模块33包括位置传感器，能够方便的检测出电机31的位置信息。

在本发明的可选实施例中，机械臂3的数量为多个，图2中以两个为例。其中，由于机械臂3内电机31散热条件有限，如果不加选择地把全部机械臂3电机31动力线在急停的时候都短接，会使得急停过程机械臂3内电机31热量过大。通过上述方式，由于每个机械臂3均包括对应的检测模块33和控制模块32，故只需要针对制动力不足的机械臂3采用三相短接的保护方式，有效防止机械臂3内电机31热量过大的情况发生。

实施例二

图3为本发明实施例二提供的一种机器人安全保护方法的流程图，该机器人安全保护方法应用于本发明任一实施例所述的机器人安全保护系统，本实施例可适用于机器人紧急制动的情况，该方法可以由机器人安全保护装置来执行，该机器人安全保护装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该机器人安全保护装置可配置于机器人安全保护系统的控制模块中。如图3所示，所述机器人安全保护方法包括：

S110、获取检测模块检测的电机的动作信息，所述动作信息包括速度信息和位置信息中的至少一种。

其中，电机的动作信息通常指电机的输出轴的动作情况，速度信息通常指电机输出轴的角速度情况。

S120、基于所述动作信息确定所述电机是否存在制动力矩不足。

若是，执行S130，若否，执行S110。

S130、控制所述上桥臂开关单元或所述下桥臂开关单元全部导通。

其中，当电机存在制动力矩不足时，则电机会发生滑移，此时电机的位置和速度均会改变，从而能够根据速度信息和位置信息中的至少一种确定电机是否存在制动力矩不足的情况。而当上桥臂开关单元或所述下桥臂开关单元全部导通时，便能够使电机的三相动力线实现短接。

上述方案，通过获取检测模块检测的电机的动作信息，所述动作信息包括速度信息和位置信息中的至少一种，然后基于所述动作信息确定所述电机是否存在制动力矩不足，最后控制所述上桥臂开关单元或所述下桥臂开关单元全部导通。当电机紧急制动时，能够根据检测模块检测的电机的动作信息自动确定电机是否存在制动力矩不足，且在制动力矩不足时自动控制所述上桥臂开关单元或所述下桥臂开关单元全部导通，从而实现将电机的三相动力线短接，短接时会产生一个电气回路，发电电动势会在回路中产生感应电流，感应电流在永磁体磁场下产生制动电磁力矩。该感应的制动电磁力矩相当于增加了一部分制动力矩。由于逆变器为驱动电机的必要器件，无需额外增加两组继电器实现对三相动力线短接，解决了当机器人发生严重故障时，或者现场人员按下急停按钮时紧急制动时，额外设置两组继电器实现对三相动力线短接增加了成本且占用较多机械臂体积的问题。实现了减少成本以及减少占用的机械臂体积的效果。

实施例三

图4为本发明实施例三提供的一种机器人安全保护方法的流程图，可选的，所述基于所述动作信息确定所述电机是否存在制动力矩不足，包括：确定是否获取到紧急制动信号；若否，锁存当前动作信息生成锁存动作信息；若是，确定动作信息变化量，并确定所述动作信息变化量是否超过所述锁存动作信息的预设阈值，且在所述动作信息变化量超过所述锁存动作信息的预设阈值时确定所述电机存在制动力矩不足；其中，所述动作信息变化量为当前动作信息和锁存动作信息之差。如图4所示，该方法包括：

S210、获取检测模块检测的电机的动作信息，所述动作信息包括速度信息和位置信息中的至少一种。

S220、确定是否获取到紧急制动信号。

其中，紧急制动信号可通过开关模块的反馈信号得到，例如，当使用者在需要紧急制动时对开关模块进行操作，开关模块便会产生反馈信号。也可在设置控制器控制开关模块时，通过接收控制器发出的信号得到。

若是，执行S240，若否，执行S230。

S230、锁存当前动作信息生成锁存动作信息。

其中，步骤S220会不停刷新以确定是否获取到紧急制动信号。当前动作信息指此次刷新时，未获取到紧急制动信号时的动作信息。

S240、确定动作信息变化量，所述动作信息变化量为当前动作信息和锁存动作信息之差。

其中，由于在未获取到紧急制动信号时会锁存当前动作信息生成锁存动作信息，在获取到紧急制动信号时便会确定动作信息变化量，所以动作信息变化量即指获取到紧急制动信号的时刻的动作信息与前一时刻的动作信息的差值。

S250、确定所述动作信息变化量是否超过所述锁存动作信息的预设阈值。

其中，当制动力矩足够时，动作信息变化量不会超过所述锁存动作信息的预设阈值，因此当动作信息变化量超过所述锁存动作信息的预设阈值时，说明此时电机的制动力矩不足。

例如，在一个具体的实施例中，当动作信息包括速度信息时，此时的动作信息变化量即为速度变化量，如果之前锁存速度信息为0，则速度变化量的绝对值超过某一阈值，就能说明发生滑移。如果紧急制动前锁存速度信息为某一个速度，则通过判断速度变化量，确定是否开始减速，减速度即速度的变化值大小来判断制动力矩是否不足。故能够根据动作信息变化量确定是否存在制动力矩不足。

在另一个具体的实施例中，动作信息可包括位置信息，位置信息的微分就是速度信息。因此，可根据获取的位置信息确定速度信息，进而按上述方式确定电机是否存在制动力矩不足。同时，也可直接通过位置信息确定是否发生滑移，此时的动作信息变化量即为位置变化量，如果之前锁存速度信息为0或者之前锁存的位置信息在预设间隔时间内的变化量小于预设值，说明机械臂紧急制动前处于静止状态，则位置变化量的绝对值超过某一阈值，就能说明发生滑移。

在另一个具体的实施例中，动作信息包括位置信息和速度信息，如果之前锁存速度信息为0，则位置变化量的绝对值超过某一阈值，就能说明发生滑移。如果紧急制动前锁存速度信息为某一个速度，则通过判断位移，倒推减速度，根据减速度大小来判断制动力矩是否不足。

若是，执行S260，若否，执行S220。

S260、控制所述上桥臂开关单元或所述下桥臂开关单元全部导通。

其中，当电机制动力矩不足时，控制所述上桥臂开关单元或所述下桥臂开关单元全部导通，从而实现将电机的三相动力线短接，短接时会产生一个电气回路，发电电动势会在回路中产生感应电流，感应电流在永磁体磁场下产生制动电磁力矩。该感应的制动电磁力矩相当于增加了一部分制动力矩。由于逆变器为驱动电机的必要器件，无需额外增加两组继电器实现对三相动力线短接，解决了当机器人发生严重故障时，或者现场人员按下急停按钮时紧急制动时，额外设置两组继电器实现对三相动力线短接增加了成本且占用较多机械臂体积的问题。实现了减少成本以及减少占用的机械臂体积的效果。

实施例四

图5为本发明实施例四提供的一种机器人安全保护方法的流程图，本实施例在实施例三的基础上进行改进。可选的，所述控制所述上桥臂开关单元或所述下桥臂开关单元全部导通之前，还包括：确定当前速度信息；确定所述当前速度信息是否大于短接动力线的预设最高速度阈值；若是，执行确定当前速度信息的步骤；若否，执行控制所述上桥臂开关单元或所述下桥臂开关单元全部导通的步骤。可选的所述控制所述上桥臂开关单元或所述下桥臂开关单元全部导通，包括：控制所述上桥臂开关单元和所述下桥臂开关单元在所述上桥臂开关单元全部导通第一预设时长和所述下桥臂开关单元全部导通第二预设时长之间切换。基于此，如图5所示，该方法包括：

S310、获取检测模块检测的电机的动作信息，所述动作信息包括速度信息和位置信息中的至少一种。

S320、确定是否获取到紧急制动信号。

若是，执行S340，若否，执行S330。

S330、锁存当前动作信息生成锁存动作信息。

S340、确定动作信息变化量。

S350、确定所述动作信息变化量是否超过所述锁存动作信息的预设阈值。

若是，执行S360，若否，执行S320。

S360、确定当前速度信息。

其中，当动作信息包括速度信息时，当前速度信息可直接通过检测模块检测速度得到。当动作信息包括位置信息时，当前速度信息可通常将当前时刻的位置信息微分得到速度信息。

S370、确定所述当前速度信息是否大于短接动力线的预设最高速度阈值。

若是，执行S360，若否，执行S380。

其中，电机发电电动势与速度成正比，如果机械臂在高速运行时急停，由于速度过大，三相短接的短路电流会很大，对电机、继电器触点和线路造成冲击损害。因此，需要电机速度小于一定范围内，才可以采用三相短接的保护方式。预设最高速度阈值即为能够采用三相短接的保护方式的速度最大值。通过确定当前速度信息，在当前速度信息大于短接动力线的预设最高速度阈值才进行三相短接，减少了对电机、继电器触点和线路造成冲击损害的情况发生，提高了安全性。

S380、控制所述上桥臂开关单元和所述下桥臂开关单元在所述上桥臂开关单元全部导通第一预设时长和所述下桥臂开关单元全部导通第二预设时长之间切换。

其中，由于三相动力线导通后直到电机完全停止，上桥臂开关单元和所述下桥臂开关单元所包括的静态开关单元会持续通过三相短接造成的短路电流，静态开关元件会产生热量，那么通过控制所述上桥臂开关单元和所述下桥臂开关单元在所述上桥臂开关单元全部导通第一预设时长和所述下桥臂开关单元全部导通第二预设时长之间切换，能够分散受热器件，延长寿命，增加允许通过短路电流阈值。

在本发明的可选实施例中，所述控制所述上桥臂开关单元和所述下桥臂开关单元在所述上桥臂开关单元全部导通第一预设时长和所述下桥臂开关单元全部导通第二预设时长之间切换之前，还包括：

获取所述上桥臂开关单元全部导通时的第一短路电流，并基于所述第一短路电流确定第一预设时长。

和/或，获取所述下桥臂开关单元全部导通时的第二短路电流，并基于所述第二短路电流确定第二预设时长。

其中，所述上桥臂开关单元全部导通和所述下桥臂开关单元全部导通之间切换的判断逻辑，可以根据短路电流的大小与时间的乘积来判断，如果电流大则导通时间短。即当第一短路电流大时，第一预设时长短，当第二短路电流大时，第二预设时长短。同时也可以根据短路电流的大小的平方与时间的乘积，即累积发热量来判断切换时机，即当第一短路电流大时，第一预设时长短，当第二短路电流大时，第二预设时长短。通过此方式，能够分散受热器件，延长寿命，增加允许通过短路电流阈值。

实施例五

图6为本发明实施例五提供的一种机器人安全保护装置的结构框图。如图6所示，该装置包括：

获取模块61，用于获取检测模块检测的电机的动作信息，所述动作信息包括速度信息和位置信息中的至少一种。

确定模块62，用于基于所述动作信息确定所述电机是否存在制动力矩不足。

短接控制模块63，用于若是，控制所述上桥臂开关单元或所述下桥臂开关单元全部导通。

可选的，确定模块62包括制动信号确定子模块、锁存子模块和力矩确定子模块。

制动信号确定子模块，用于确定是否获取到紧急制动信号。

锁存子模块，用于若否，锁存当前动作信息生成锁存动作信息。

力矩确定子模块，用于若是，确定动作信息变化量，并确定所述动作信息变化量是否超过所述锁存动作信息的预设阈值，且在所述动作信息变化量超过所述锁存动作信息的预设阈值时确定所述电机存在制动力矩不足；其中，所述动作信息变化量为当前动作信息和锁存动作信息之差。

可选的，机器人安全保护装置还包括速度确定模块、速度阈值确定模块、第一执行模块和第二执行模块。

速度确定模块，用于确定当前速度信息。

速度阈值确定模块，用于确定所述当前速度信息是否大于短接动力线的预设最高速度阈值。

第一执行模块，用于若是，执行确定当前速度信息的步骤。

第二执行模块，用于若否，执行控制所述上桥臂开关单元或所述下桥臂开关单元全部导通的步骤。

可选的，短接控制模块63还用于控制所述上桥臂开关单元和所述下桥臂开关单元在所述上桥臂开关单元全部导通第一预设时长和所述下桥臂开关单元全部导通第二预设时长之间切换。

可选的，机器人安全保护装置还包括第一电流获取模块61。

第一电流获取模块，用于获取所述上桥臂开关单元全部导通时的第一短路电流，并基于所述第一短路电流确定第一预设时长。

可选的，机器人安全保护装置还包括第二电流获取模块61。

第二电流获取模块，用于获取所述下桥臂开关单元全部导通时的第二短路电流，并基于所述第二短路电流确定第二预设时长。

本发明实施例所提供的机器人安全保护装置可执行本发明任意实施例所提供的机器人安全保护方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例六

本发明实施例六还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种机器人安全保护方法，该方法包括：

获取检测模块检测的电机的动作信息，所述动作信息包括速度信息和位置信息中的至少一种。

基于所述动作信息确定所述电机是否存在制动力矩不足。

若是，控制所述上桥臂开关单元或所述下桥臂开关单元全部导通。

当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的机器人安全保护方法中的相关操作。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的机器人安全保护方法。

值得注意的是，上述机器人安全保护装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

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 (10)

1.一种机器人安全保护系统，其特征在于，包括直流电源(1)、开关模块(2)和机械臂(3)，所述机械臂(3)包括电机(31)、控制模块(32)、制动器(35)、检测模块(33)和逆变器(34)；

所述直流电源(1)的输出端与所述逆变器(34)和所述制动器(35)均电连接，用于对所述逆变器(34)和所述制动器(35)进行供电；

所述开关模块(2)与所述直流电源(1)的输出端电连接，用于切断和恢复所述直流电源(1)的供电；

所述制动器(35)与所述电机(31)电连接，用于断电时对所述电机(31)进行制动；

所述逆变器(34)包括上桥臂开关单元(341)和下桥臂开关单元(342)，所述电机(31)电连接于所述上桥臂开关单元(341)和所述下桥臂开关单元(342)之间，所述上桥臂开关单元(341)和所述下桥臂开关单元(342)桥式连接，以将所述直流电源(1)输出的直流电变换成频率和幅值均可调的交流电驱动所述电机(31)运转；

所述检测模块(33)与所述电机(31)连接，用于检测所述电机(31)的动作信息，所述动作信息包括速度信息和位置信息中的至少一种；

所述控制模块(32)的输入端与所述检测模块(33)电连接，所述控制模块(32)的输出端与所述上桥臂开关单元(341)和所述下桥臂开关单元(342)均电连接，所述控制模块(32)用于基于所述动作信息确定所述电机(31)是否存在制动力矩不足，且在制动力矩不足时控制所述上桥臂开关单元(341)或所述下桥臂开关单元(342)全部导通。

2.根据权利要求1所述的机器人安全保护系统，其特征在于，所述检测模块(33)包括速度检测件和/或位置检测件。

3.根据权利要求2所述的机器人安全保护系统，其特征在于，所述速度检测件包括速度传感器；

和/或，所述位置检测件包括位置传感器。

4.一种机器人安全保护方法，其特征在于，应用于权利要求1-3中任一项所述的机器人安全保护系统，所述机器人安全保护方法包括：

获取检测模块检测的电机的动作信息，所述动作信息包括速度信息和位置信息中的至少一种；

基于所述动作信息确定所述电机是否存在制动力矩不足；

若是，控制所述上桥臂开关单元或所述下桥臂开关单元全部导通。

5.根据权利要求4所述的机器人安全保护方法，其特征在于，所述基于所述动作信息确定所述电机是否存在制动力矩不足，包括：

确定是否获取到紧急制动信号；

若否，锁存当前动作信息生成锁存动作信息；

若是，确定动作信息变化量，并确定所述动作信息变化量是否超过所述锁存动作信息的预设阈值，且在所述动作信息变化量超过所述锁存动作信息的预设阈值时确定所述电机存在制动力矩不足；其中，所述动作信息变化量为当前动作信息和锁存动作信息之差。

6.根据权利要求4或5所述的机器人安全保护方法，其特征在于，所述控制所述上桥臂开关单元或所述下桥臂开关单元全部导通之前，还包括：

确定当前速度信息；

确定所述当前速度信息是否大于短接动力线的预设最高速度阈值；

若是，执行确定当前速度信息的步骤；

若否，执行控制所述上桥臂开关单元或所述下桥臂开关单元全部导通的步骤。

7.根据权利要求4或5所述的机器人安全保护方法，其特征在于，所述控制所述上桥臂开关单元或所述下桥臂开关单元全部导通，包括：

控制所述上桥臂开关单元和所述下桥臂开关单元在所述上桥臂开关单元全部导通第一预设时长和所述下桥臂开关单元全部导通第二预设时长之间切换。

8.根据权利要求7所述的机器人安全保护方法，其特征在于，所述控制所述上桥臂开关单元和所述下桥臂开关单元在所述上桥臂开关单元全部导通第一预设时长和所述下桥臂开关单元全部导通第二预设时长之间切换之前，还包括：

获取所述上桥臂开关单元全部导通时的第一短路电流，并基于所述第一短路电流确定第一预设时长；

和/或，获取所述下桥臂开关单元全部导通时的第二短路电流，并基于所述第二短路电流确定第二预设时长。

9.一种机器人安全保护装置，其特征在于，包括：

获取模块(61)，用于获取检测模块检测的电机的动作信息，所述动作信息包括速度信息和位置信息中的至少一种；

确定模块(62)，用于基于所述动作信息确定所述电机是否存在制动力矩不足；

短接控制模块(63)，用于若是，控制所述上桥臂开关单元或所述下桥臂开关单元全部导通。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求4-8中任一项所述的机器人安全保护方法。

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