CN211916895U - 机械臂用供电电路及机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种机械臂用供电电路及机械臂，该供电电路连接在外部供电电源和机械臂电机控制模块之间，包括储能模块、供电开关模块以及主控模块，储能模块的输入端与外部供电电源连接，储能模块的输出端与供电开关模块的输入端连接，供电开关模块的输出端分别与机械臂电机控制模块的供电输入端、主控模块的供电输入端连接，主控模块的电源控制端与供电开关模块的控制端连接，主控模块的电机控制端与机械臂电机控制模块的控制端连接；当外部供电电源掉电时，由储存了电量的储能模块进行供电；该储能模块可直接搭载于传统供电电路板上，无需额外的电芯及保护板等设备，降低了外部电源掉电后供电电路的成本，并且也提升了整个设备的安全性。

Description

机械臂用供电电路及机械臂

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，特别涉及一种机械臂用供电电路及机械臂。

背景技术

现有的桌面机械臂通常采用外部接电池组或者内置电池组作为备用电源，用于应对掉电后机械臂抱闸操作。应用电池作为备用电源具有以下缺点：1、成本高，目前市场上电芯单价较高，使产品最终成本较高；2、体积大质量重，电芯的体积大质量重，通常需要通过串联并联方式来提高电压及容量，如果设置于桌面机械臂内部，则会占据机械臂内部较大空间并会明显增加产品重量；3、不安全，锂电池对使用环境敏感，存在安全性差有发生爆炸的危险，锂电池不能大电流放电，安全性差。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种机械臂用供电电路，旨在提供一种低成本、安全性高的掉电时供电的机械臂用供电电路。

为实现上述目的，本实用新型提出的机械臂用供电电路连接在外部供电电源和机械臂电机控制模块之间，该供电电路包括储能模块、供电开关模块以及主控模块，所述储能模块的输入端与所述外部供电电源连接，所述储能模块的输出端与所述供电开关模块的输入端连接，所述供电开关模块的输出端分别与所述机械臂电机控制模块的供电输入端、所述主控模块的供电输入端连接，所述主控模块的电源控制端与所述供电开关模块的控制端连接，所述主控模块的电机控制端与所述机械臂电机控制模块的控制端连接。

优选地，所述储能模块包括充电二极管、放电二极管、第一电阻和法拉电容单元，所述充电二极管的阳极作为所述储能模块的输入端与所述外部供电电源连接，所述充电二极管的阴极与所述第一电阻的一端、所述放电二极管的阴极连接，所述第一电阻的另一端与所述放电二极管的阳极、所述法拉电容单元的一端连接，所述法拉电容单元的另一端接地，所述充电二极管、所述第一电阻以及所述放电二极管三者的公共连接端作为所述储能模块的输出端与所述供电开关模块的输入端。

优选地，所述第一电阻为大功率电阻。

优选地，所述充电二极管和所述放电二极管均为大电流二极管。

优选地，所述供电开关模块包括第一MOS管和开关机控制单元，所述第一MOS管的源极作为所述供电开关模块的输入端与所述储能模块的输出端连接，所述第一MOS管的漏极作为供电开关模块的输出端与所述机械臂电机控制模块的供电输入端、所述主控模块的供电输入端连接，所述第一MOS管的栅极与所述开关机控制单元的输出端连接，所述开关机控制单元的输入端作为所述供电开关模块的控制端与所述主控模块的电源控制端连接。

优选地，所述第一MOS管为N-沟道MOS管。

优选地，所述主控模块包括主控芯片和降压芯片，所述降压芯片的输入端作为所述主控模块的供电输入端与所述供电开关模块的输出端、所述机械臂电机控制模块的供电输入端连接，所述降压芯片的输出端与所述主控芯片的电源输入端连接，所述主控芯片的电源控制端与所述供电开关模块的控制端连接，所述主控芯片的电机控制端与所述机械臂电机控制模块的控制端连接。

优选地，所述机械臂电机控制模块包括串联连接在供电开关模块的输出端和地之间的关节电机控制模块和气泵电机控制模块，所述主控芯片的电机控制端具有两个，分别与所述关节电机控制模块的控制端和气泵电机控制模块的控制端连接。

优选地，所述主控芯片还包括检测端，所述主控芯片的检测端与所述外部供电电源的输出端连接。

此外，为了实现上述目的，本实用新型还提供了一种机械臂，该机械臂包括机械臂用供电电路，该机械臂用供电电路连接在外部供电电源和机械臂电机控制模块之间，该供电电路包括储能模块、供电开关模块以及主控模块，所述储能模块的输入端与所述外部供电电源连接，所述储能模块的输出端与所述供电开关模块的输入端连接，所述供电开关模块的输出端分别与所述机械臂电机控制模块的供电输入端、所述主控模块的供电输入端连接，所述主控模块的电源控制端与所述供电开关模块的控制端连接，所述主控模块的电机控制端与所述机械臂电机控制模块的控制端连接。

本实用新型技术方案的机械臂用供电电路及包括该机械臂用供电电路的机械臂，储能模块用于在外部供电电源正常工作情况下进行充电储能，当外部供电电源掉电时，由该储存了电量的储能模块进行供电；本实施例中的储能模块可直接搭载于传统供电电路板上，无需额外的电芯及保护板等设备，降低了外部电源掉电后供电电路的成本，并且也提升了整个设备的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型机械臂用供电电路一实施例的电路连接示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	储能模块	420	气泵电机控制模块
110	法拉电容单元	DCC	外部供电电源
				200	供电开关模块	D1	充电二极管
210	开关机控制单元	D2	放电二极管
				300	主控模块	R1	第一电阻
310	主控芯片	Q1	第一MOS管
				320	降压芯片	M1	关节电机
400	机械臂电机控制模块	M2	气泵电机
				410	关节电机控制模块

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种机械臂用供电电路。

在本实用新型实施例中，如图1所述，该机械臂用供电电路连接在外部供电电源DCC和机械臂电机控制模块400之间，该供电电路包括储能模块100、供电开关模块200以及主控模块300，所述储能模块100的输入端与所述外部供电电源DCC连接，所述储能模块100的输出端与所述供电开关模块200的输入端连接，所述供电开关模块200的输出端分别与所述机械臂电机控制模块400的供电输入端、所述主控模块300的供电输入端连接，所述主控模块300的电源控制端与所述供电开关模块200的控制端连接，所述主控模块300的电机控制端与所述机械臂电机控制模块400的控制端连接。

在本实施例中，储能模块100用于在外部供电电源DCC正常工作情况下进行充电储能，当外部供电电源DCC掉电时，由该储存了电量的储能模块100进行供电；本实施例中的储能模块100可直接搭载于传统供电电路板上，无需额外的电芯及保护板等设备，降低了外部电源掉电后供电电路的成本，并且也提升了整个设备的安全性。

另外，在本实施例中，供电开关模块200用于控制后级电路的供电情况，当该机械臂需要关机时，该主控模块300则控制供电开关模块200断开前级外部供电电源DCC或者前级储能模块100与后级机械臂电机控制模块400的连接，机械臂电机控制模块400进行关机程序的动作，控制末端将吸附的重物放下，并控制相应的电机动作将机械臂收回。当该机械臂开机正常工作时，该主控模块300则控制供电开关模块200导通前级外部供电电源DCC或者前级储能模块100与后级机械臂电机控制模块400的连接，并由主控模块300控制机械臂电机控制模块400进行相关动作。

在本实施例中，该供电开关模块200还用于导通或关闭外部供电电源DCC或者储能模块100与主控模块300的连接，具体控制参照前述机械臂电机控制模块400的控制执行。

具体地，所述储能模块100包括充电二极管D1、放电二极管D2、第一电阻R1和法拉电容单元110，所述充电二极管D1的阳极作为所述储能模块100的输入端与所述外部供电电源DCC连接，所述充电二极管D1的阴极与所述第一电阻R1的一端、所述放电二极管D2的阴极连接，所述第一电阻R1的另一端与所述放电二极管D2的阳极、所述法拉电容单元110的一端连接，所述法拉电容单元110的另一端接地，所述充电二极管D1、所述第一电阻R1以及所述放电二极管D2三者的公共连接端作为所述储能模块100的输出端与所述供电开关模块200的输入端。

在本实施例中，由于机械臂电机控制模块400所要求的供电电源DCC的电压信号及电流信号较大，则所述第一电阻R1优选采用大功率电阻，从而用于对储能模块100的法拉电容单元110的充电过程及放电过程的限流，防止过大电流将电路中的元器件击穿损坏；同样地，充电二极管D1和所述放电二极管D2均优选采用大电流二极管。

充电二极管D1和放电二极管D2均具有单向导通的作用，通过上述两个二极管的设置，将储能模块100的充电的电流流向和放电的电流流向限定，防止相互干扰。

具体地，在外部供电电源DCC正常工作的情况下，充电二极管D1单向导通并通过供电开关模块200对后级电路进行正常供电；此时，放电二极管D2的阴极电位高，则处于关闭状态；则外部供电电源DCC经第一电阻R1对法拉电容单元110进行充电，直到充满为止。当外部供电电源DCC突然断电时，充电二极管D1的阳极电位下降，相应地，充电二极管D1的阴极电位也下降(即放电二极管D2的阴极电位下降)，当放电二极管D2的阴极电位低于放电二极管D2的阳极电位时，放电二极管D2导通，法拉电容单元110经放电二极管D2、供电开关模块200继续对后级电路供电。从而，防止外部供电电源DCC意外掉电，机械臂自身因重力或者末端吸附的重物因重力砸下而造成的安全事故。

具体地，所述供电开关模块200包括第一MOS管Q1和开关机控制单元210，所述第一MOS管Q1的源极作为所述供电开关模块200的输入端与所述储能模块100的输出端连接，所述第一MOS管Q1的漏极作为供电开关模块200的输出端与所述机械臂电机控制模块400的供电输入端、所述主控模块300的供电输入端连接，所述第一MOS管Q1的栅极与所述开关机控制单元210的输出端连接，所述开关机控制单元210的输入端作为所述供电开关模块200的控制端与所述主控模块300的电源控制端连接。

在本实施例中，该第一MOS管Q1优选采用N-沟道MOS管，在外部供电电源DCC正常工作的情况下，主控模块300控制输出控制信号至开关机控制单元210，该开关机控制单元210持续输出低电平信号，则持续导通第一MOS管Q1，则外部供电电源DCC持续为机械臂电机控制模块400和主控模块300供电。在外部供电电源DCC突然掉电的情况下，主控模块300检测到外部供电电源DCC掉电的情况下，控制输出控制信号至开关机控制单元210，该开关机控制单元210将输出高电平信号，则关闭第一MOS管Q1，则断开外部供电电源DCC或者储能模块100与机械臂电机控制模块400、主控模块300的连接，在断开供电之前，先控制机械臂电机控制模块400进行关机程序的动作，控制末端将吸附的重物放下，并控制相应的电机动作将机械臂收回。

具体地，所述主控模块300包括主控芯片310和降压芯片320，所述降压芯片320的输入端作为所述主控模块300的供电输入端与所述供电开关模块200的输出端、所述机械臂电机控制模块400的供电输入端连接，所述降压芯片320的输出端与所述主控芯片310的电源输入端连接，所述主控芯片310的电源控制端与所述供电开关模块200的控制端连接，所述主控芯片310的电机控制端与所述机械臂电机控制模块400的控制端连接。

由于供电电源DCC提供的电压信号和电流信号较大，则需要经过降压芯片320先进性降压处理后，在传输至主控芯片310，为主控芯片310供电，主控芯片310的供电电压通常是直流5V或者直流3.3V。

进一步地，所述机械臂电机控制模块400包括串联连接在供电开关模块200的输出端和地之间的关节电机控制模块410和气泵电机控制模块420，所述主控芯片310的电机控制端具有两个，分别与所述关节电机控制模块410的控制端和气泵电机控制模块420的控制端连接。

关节电机控制模块410用于控制机械臂的关节电机M1，气泵电机控制模块420用于控制机械臂的气泵电机M2，关节电机M1用于驱动机械臂弯曲或伸直或者角度旋转等，气泵电机M2用于驱动机械臂拉伸或回缩。关节电机控制模块410和气泵电机控制模块420均由主控芯片310的电机控制端发出的控制信号控制。

进一步地，所述主控芯片310还包括检测端，所述主控芯片310的检测端与所述外部供电电源DCC的输出端连接。

该检测端用于检测外部电源是否掉电，当检测外部供电电源DCC的输出电压低于某个预设值时，主控芯片310则控制执行关机程序，控制机械臂电机控制模块400进行关机程序的动作，控制末端将吸附的重物放下，并控制相应的电机动作将机械臂收回；并进一步关闭供电开关模块200，将储能模块100与机械臂电机控制模块400的连接断开。

本实用新型还提供一种机械臂，该机械臂包括该机械臂用供电电路，该机械臂用供电电路的结构、工作原理以及所带来的有益效果，均参照上述实施例，在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种机械臂用供电电路，连接在外部供电电源和机械臂电机控制模块之间，其特征在于，包括储能模块、供电开关模块以及主控模块，所述储能模块的输入端与所述外部供电电源连接，所述储能模块的输出端与所述供电开关模块的输入端连接，所述供电开关模块的输出端分别与所述机械臂电机控制模块的供电输入端、所述主控模块的供电输入端连接，所述主控模块的电源控制端与所述供电开关模块的控制端连接，所述主控模块的电机控制端与所述机械臂电机控制模块的控制端连接。

2.根据权利要求1所述的机械臂用供电电路，其特征在于，所述储能模块包括充电二极管、放电二极管、第一电阻和法拉电容单元，所述充电二极管的阳极作为所述储能模块的输入端与所述外部供电电源连接，所述充电二极管的阴极与所述第一电阻的一端、所述放电二极管的阴极连接，所述第一电阻的另一端与所述放电二极管的阳极、所述法拉电容单元的一端连接，所述法拉电容单元的另一端接地，所述充电二极管、所述第一电阻以及所述放电二极管三者的公共连接端作为所述储能模块的输出端与所述供电开关模块的输入端。

3.根据权利要求2所述的机械臂用供电电路，其特征在于，所述第一电阻为大功率电阻。

4.根据权利要求2所述的机械臂用供电电路，其特征在于，所述充电二极管和所述放电二极管均为大电流二极管。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的机械臂用供电电路，其特征在于，所述供电开关模块包括第一MOS管和开关机控制单元，所述第一MOS管的源极作为所述供电开关模块的输入端与所述储能模块的输出端连接，所述第一MOS管的漏极作为供电开关模块的输出端与所述机械臂电机控制模块的供电输入端、所述主控模块的供电输入端连接，所述第一MOS管的栅极与所述开关机控制单元的输出端连接，所述开关机控制单元的输入端作为所述供电开关模块的控制端与所述主控模块的电源控制端连接。

6.根据权利要求5所述的机械臂用供电电路，其特征在于，所述第一MOS管为N-沟道MOS管。

7.根据权利要求1所述的机械臂用供电电路，其特征在于，所述主控模块包括主控芯片和降压芯片，所述降压芯片的输入端作为所述主控模块的供电输入端与所述供电开关模块的输出端、所述机械臂电机控制模块的供电输入端连接，所述降压芯片的输出端与所述主控芯片的电源输入端连接，所述主控芯片的电源控制端与所述供电开关模块的控制端连接，所述主控芯片的电机控制端与所述机械臂电机控制模块的控制端连接。

8.根据权利要求7所述的机械臂用供电电路，其特征在于，所述机械臂电机控制模块包括串联连接在供电开关模块的输出端和地之间的关节电机控制模块和气泵电机控制模块，所述主控芯片的电机控制端具有两个，分别与所述关节电机控制模块的控制端和气泵电机控制模块的控制端连接。

9.根据权利要求7或8所述的机械臂用供电电路，其特征在于，所述主控芯片还包括检测端，所述主控芯片的检测端与所述外部供电电源的输出端连接。

10.一种机械臂，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的机械臂用供电电路。

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