[发明专利]一种机器人的供电控制系统及供电控制方法

说明书

本发明公开了一种机器人的供电控制系统，包括：驱动器主电路，电源电路，掉电检测电路，单向充电电路和控制电路；在现有的再生制动与动态制动结合的方案的基础上，无需动态制动电路，取而代之为掉电检测电路和单向充电电路，在机器人的电机处于高速转速下突然掉电时，控制电路接收到掉电检测电路检测到的掉电信号，控制驱动器逆变桥的开关切换为再生制动模式，在再生制动模式下系统的机械能转化为电能储存在驱动器母线电容内，并通过单向充电电路向电源母线电容充电。虽然此时电源电路的交流电丢失，但由于驱动器母线电容电压的存在，电源电路依然可以为控制电路供电，直至电机停转。本发明还公开了一种机器人的供电控制方法，具有上述有益效果。

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种机器人的供电控制系统及供电控制方法。

背景技术

近年来，随着制造业自动化和智能化程度的不断提升，工业机器人迅猛发展，在加工制造领域，工业机器人的应用越来越成熟。其安全性能的好坏起到了至关重要的作用。尤其在机械臂高速运转时，如果此时发生断电情况，机械手臂应该能及时停止避免发生机械碰撞以及其它伤害。

机器人的制动实现方案一般有机械制动、再生制动和动态制动。对于机械制动，一般的实现方式为在电机上安装抱闸，在电源断电情况下，可以使用抱闸制动。再生制动往往是系统必不可少的一部分，一般发生于机械臂减速时，动能转化为电能储存在主电路的母线电容中，当母线电容的电压升高到某一数值时开启再生制动电阻，将电能转化为热能消耗掉，这种制动方式的特点是制动系统的工作需要供电。对于动态制动，往往配合常闭继电器使用，在正常系统供电时，继电器断开。在掉电时，继电器切换到闭合状态，此时系统切换到动态制动状态，将系统的机械能通过动态制动电阻转化为热能消耗掉。

有些系统在维持机械装置的静止位置时需要电机提供较大的输出转矩，这种情况下往往需要抱闸制动。但是在某些应用场合的机器人比如SCARA机器人，静止位置时无需电机提供较大转矩，但是为了防止紧急断电的发生仍然使用了抱闸制动功能。缺点是这种制动方法在高负载高转速时制动对抱闸损伤较大，同时增加抱闸成本较高。

因此在静止位置无需电机提供较大输出转矩，对成本较敏感而又需要防止电源断电的情况发生时，大多数厂商所采取的制动措施为动态制动配合再生制动。

图1为现有技术中的一种机器人的供电控制系统的结构示意图。如图1所示，现有技术中，机器人的供电控制系统主要包括驱动器主电路U1、电源电路U2、动态制动电路U3和控制电路U4；其中，驱动器主电路U1包括与继电器K的第二端连接的驱动器整流桥U11、驱动器母线电容C1、再生制动能量泄放电路U12和驱动器逆变桥U13；电源电路U2包括电源整流桥U21、电源母线电容C2和直流变换器U22；继电器K的第一端、电源整流桥U21的输入端与交流电源连接；直流变换器U22的输出端连接控制电路U4的供电端，控制电路U4的第一控制端与再生制动能量泄放电路U12的IGBT控制端连接，控制电路U4的第二控制端与驱动器逆变桥U13的开关控制端连接，控制电路U4的第三控制端与动态制动电路U3的控制端连接；动态制动电路U3的输出端与电机的输入端连接。驱动器主电路U1负责驱动电机，控制电路U4控制驱动器主电路U1工作，电源电路U2负责为整个系统供电。在系统电网侧交流电掉电情况下，由于电源母线电容C2的电压下降，电源电路U2的输出供电随之消失，因此控制电路U4负责控制驱动器逆变桥U13的驱动信号以及再生制动能量泄放电路U12的IGBT控制信号也随之消失，此时只能切换到动态制动模式达到刹车目的。这种制动方式虽然相比于抱闸制动成本较低，但是增加的动态制动电路U3依然需要额外增加成本，因此不符合某些小型化、低成本方案的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种机器人的供电控制系统及供电控制方法，用于针对在静止位置无需电机提供较大输出转矩，对成本较敏感而又需要防止电源断电的情况发生的场合，提供一种成本较低的在断电情况下延长机器人系统供电时间的方案。

为解决上述技术问题，本发明提供一种机器人的供电控制系统，包括：驱动器主电路，电源电路，掉电检测电路，单向充电电路和控制电路；