[go: up one dir, main page]

CN116526866A - 机器人电源的拓扑结构及机器人 - Google Patents

机器人电源的拓扑结构及机器人 Download PDF

Info

Publication number
CN116526866A
CN116526866A CN202310715512.5A CN202310715512A CN116526866A CN 116526866 A CN116526866 A CN 116526866A CN 202310715512 A CN202310715512 A CN 202310715512A CN 116526866 A CN116526866 A CN 116526866A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power supply
robot
supply circuit
electrically connected
input end
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310715512.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116526866B (zh
Inventor
王亚飞
汤阳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Benyao Technology Co ltd
Original Assignee
Shanghai Benyao Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Benyao Technology Co ltd filed Critical Shanghai Benyao Technology Co ltd
Priority to CN202310715512.5A priority Critical patent/CN116526866B/zh
Publication of CN116526866A publication Critical patent/CN116526866A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116526866B publication Critical patent/CN116526866B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/02—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44—Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
    • H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/50—Charging of capacitors, supercapacitors, ultra-capacitors or double layer capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本公开公开了一种机器人电源的拓扑结构及机器人，所述拓扑结构包括：整流电路、动力电源电路和控制电源电路；所述动力电源电路的输入端和所述控制电源的输入端均与所述整流电路的输出端电连接；所述动力电源电路用于为机器人的动力系统供电；所述控制电源电路用于机器人的控制系统供电，本公开使得在机器人运动过程中动力电源电路产生的电能能够传输至控制电源电路中，改善运行时机器人电源能效，有利于机器人的散热设计；同时为断电时系统数据备份提供了电能，简化了系统电源设计和成本控制。

Description

机器人电源的拓扑结构及机器人
技术领域
本公开涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人电源的拓扑结构及机器人。
背景技术
一般电动系统都涉及到供电部分。机器人系统的电源系统可分为控制电源部分和运动机构的动力电源部分，常见的机器人电源拓扑结构如图1所示，两个整流器并联且均与输入电网连接，输入电网经两个整流器作用输出的电压分别作为动力电源和控制电源的供电电压。该机器人电源拓扑结构存在以下问题：当机器人运动过程中，有加速/减速过程，加速时运动机构将电能转换为机械能(动能或势能)，减速时将机械能回馈为电能，此时馈能向动力电源网络充电，由于动力电源单向传输，馈能会将动力电网的电压升高。馈能导致电网电压抬高，会引起相关拓扑网络上电子元件过压风险，因而，需要增加馈能泄放装置，在电压过高时将多余电能泄放。
以一个单相动力电源网络为例，图2为常用的电能泄放的电路图，P端口与B端口之间的制动电阻就是在P端口与N端口电压过高时，泄放电能的通道。该电路设计，机器人电源能效低。
发明内容
本公开要解决的技术问题是为了克服机器人电源能效低的缺陷，提供一种机器人电源的拓扑结构及机器人。
本公开是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
本公开提供一种机器人电源的拓扑结构，所述拓扑结构包括：整流电路、动力电源电路和控制电源电路；
所述动力电源电路的输入端和所述控制电源的输入端均与所述整流电路的输出端电连接；
所述动力电源电路用于为机器人的动力系统供电；
所述控制电源电路用于为机器人的控制系统供电。
较佳地，所述控制电源电路包括：直流-直流转换器和控制单元；
所述直流-直流转换器的输入端与所述整流电路的输出端电连接，所述直流-直流转换器的输出端与所述控制单元的输入端电连接。
较佳地，所述控制电源电路还包括：滤波器；
所述滤波器的输入端与所述整流电路的输出端电连接，所述滤波器的输出端与所述直流-直流转换器的输入端电连接。
较佳地，所述控制单元包括：处理器单元、逻辑设备、第一二极管和第一储能元件；
所述第一二极管的阴极与所述处理单元的输入端电连接，所述第一二极管的阳极与所述直流-直流转换器的输出端电连接；
所述第一储能元件与所述处理器单元并联；
所述逻辑设备的输入端与所述直流-直流转换器的输出端电连接。
较佳地，所述第一储能元件包括第一电容或电池。
较佳地，所述控制单元还包括：开关；
所述开关的一端与所述直流-直流转换器的输出端电连接，所述开关的另一端与所述逻辑设备的输入端电连接。
较佳地，所述动力电源电路还包括第二储能元件和驱动单元；
所述第二储能元件与所述驱动单元并联。
较佳地，所述第二储能元件包括第二电容。
较佳地，所述整流电路包括电压转换器和整流管；
所述电压转换器的输出端和所述整流管的输入电连接；
所述整流管的输出和所述动力电源电路的输入端及所述控制电源电路的输入端电连接。
本公开还提供一种机器人，包括如前述的机器人电源的拓扑结构。
本公开的积极进步效果在于：
本公开通过在机器人电源的拓扑结构中设置整流电路、动力电源电路和控制电源电路，且整流电路的输出作为动力电源电路的输入端和控制电源电路的输入端的公共端，从而使得在机器人运动减速阶段产生的电能能传输到控制电源电路，而不是用泄放电路烧掉，进而提高了机器人电源能效，有利于机器人电源散热设计；并且在关电时，可作为控制系统数据备份的电能，简化了系统电源设计，有利于成本控制。
附图说明
图1为本公开常见的机器人电源拓扑结构图；
图2为本公开常用的电能泄放的电路图；
图3为本公开实施例1中的机器人电源的拓扑结构图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本公开，但并不因此将本公开限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
如图3所示，本实施例公开了一种机器人电源的拓扑结构，所述拓扑结构包括：整流电路、动力电源电路和控制电源电路；
所述动力电源电路的输入端和所述控制电源的输入端均与所述整流电路的输出端电连接；
所述动力电源电路用于为机器人的动力系统供电；
所述控制电源电路用于为机器人的控制系统供电。
本方案中，整流电路的输入可以为电网的输入。
本方案，通过在机器人电源的拓扑结构中设置整流电路、动力电源电路和控制电源电路，且整流电路的输出作为动力电源电路的输入端和控制电源电路的输入端的公共端，从而使得在机器人运动过程中动力电源电路产生的电能能够传输至控制电源电路中，例如，在机器人运动过程中，控制电源电路从动力电源电路中获取电能，控制电源电路中的设备作为动力电源电路的负载，在机器人减速时会消耗掉机器人反馈的部分电能，对于馈能功率比较小的应用，可以减少甚至不需要刹车电阻来释放馈能。另外，在关机断电时，控制系统需要保存备份数据，此时需要向处理器单元提供电源，在检测到机器人电源断电后，机器人必然要减速停止，此时机器人内电机处于发电机模式，电能从动力电源电路传输至控制电源电路，从而实现向机器人的控制系统供电。本方案使得在机器人运动过程中动力电源电路产生的电能能够传输至控制电源电路中，进而运行时机器人电源能效，有利于机器人的散热设计；同时为断电时系统数据备份提供了电能，简化了系统电源设计和成本控制。
在一种可实施的方式中，所述控制电源电路包括：直流-直流转换器和控制单元；
所述直流-直流转换器的输入端与所述整流电路的输出端电连接，所述直流-直流转换器的输出端与所述控制单元的输入端电连接。
本方案中，通过直流-直流转换器输入电源转换为目标电压以满足机器人的控制系统供电需求。
在一种可实施的方式中，所述控制电源电路还包括：滤波器；
所述滤波器的输入端与所述整流电路的输出端电连接，所述滤波器的输出端与所述直流-直流转换器的输入端电连接。
本方案中，通过增加滤波器的设置，从而避免动力电源电路中产生的噪声对控制电源电路的干扰。
在一种可实施的方式中，如图3所示，所述控制单元包括：处理器单元、逻辑设备1至逻辑设备n、第一二极管D1和第一储能元件；具体地，第一储能元件可以为第一电容C1，也可以是电池或其他元件；所述第一二极管D1的阴极与所述处理单元的输入端电连接，所述第一二极管D1的阳极与所述直流-直流转换器的输出端电连接；
所述第一储能元件与所述处理器单元并联；
所述逻辑设备的输入端与所述直流-直流转换器的输出端电连接。如图2所示，所述逻辑设备1至逻辑设备n的输入端均与所述直流-直流转换器的输出端电连接。
本方案中，通过在控制单元中设置第一储能元件C1，在处理器单元上并联储能元件，从而使得在机器人电源断电后，能够持续为处理器单元供电，从而使处理器单元能够将数据写入非易失存储器，比如flash(一种非易失存储器)，进而使得数据得到了备份。
在一种可实施的方式中，所述控制单元还包括：开关；
所述开关的一端与所述所述直流-直流转换器的输出端电连接，所述开关的另一端与所述逻辑设备的输入端电连接。
具体地，可以在逻辑设备中配置对应的开关，例如，图2中逻辑设备1配置开关K1,逻辑设备2配置开关K2,逻辑设备n配置开关Kn从而使得在检测到断电时，将不需要备份数据的逻辑设备断开，避免这些设备消耗储能元件C2来的能量，提高断电时储能系统的能量利用效率。
在一可实施的方式中，如图2所示，所述动力电源电路还包括第二储能元件和驱动单元；具体地，第二储能元件可以为第二电容C2；
所述第二储能元件与所述驱动单元并联。
在一可实施的方式中，所述整流电路包括电压转换器A和整流管；
所述电压转换器的输出端和所述整流管的输入电连接；
所述整流管的输出和所述动力电源电路的输入端及所述控制电源电路的输入端电连接。
具体地，如图3所示，整流管可以包括全波桥式整流电路，全波桥式整流电路由4个二级管分别为D2、D3、D4、D5组成的桥式电路。
本方案中，整流管还可以包括半波整流电路、全波整流电路、倍压整流电路等，具体采用哪一种整流电路不做限定，可根据实际需求进行选择。
本方案中，通过采用可选的电压转换器A将电网电压调整到目标动力电压通过整流器将交流电转换为直流电。将输入电网的交流电转换为直流电，从而满足机器人的动力系统和机器人的控制系统供电需求。
实施例2
本实施例公开一种机器人，该机器人包括机器人电源的拓扑结构。
本实施例中，机器人电源的拓扑结构可以采用实施例1中的机器人电源的拓扑结构。
本实施例公开的机器人，包括了机器人电源的拓扑结构，该机器人通过配置上述机器人电源的拓扑结构，从而提高了机器人电源的能效，并减少了机器人电源的发热，有利于机器人电源散热设计和成本控制。
虽然以上描述了本公开的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本公开的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本公开的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本公开的保护范围。

Claims (10)

1.一种机器人电源的拓扑结构，其特征在于，所述拓扑结构包括：整流电路、动力电源电路和控制电源电路；
所述动力电源电路的输入端和所述控制电源的输入端均与所述整流电路的输出端电连接；
所述动力电源电路用于为机器人的动力系统供电；
所述控制电源电路用于为机器人的控制系统供电。
2.如权利要求1所述的机器人电源的拓扑结构，其特征在于，所述控制电源电路包括：直流-直流转换器和控制单元；
所述直流-直流转换器的输入端与所述整流电路的输出端电连接，所述直流-直流转换器的输出端与所述控制单元的输入端电连接。
3.如权利要求2所述的机器人电源的拓扑结构，其特征在于，所述控制电源电路还包括：滤波器；
所述滤波器的输入端与所述整流电路的输出端电连接，所述滤波器的输出端与所述直流-直流转换器的输入端电连接。
4.如权利要求2所述的机器人电源的拓扑结构，其特征在于，所述控制单元包括：处理器单元、逻辑设备、第一二极管和第一储能元件；
所述第一二极管的阴极与所述处理单元的输入端电连接，所述第一二极管的阳极与所述直流-直流转换器的输出端电连接；
所述第一储能元件与所述处理器单元并联；
所述逻辑设备的输入端与所述直流-直流转换器的输出端电连接。
5.如权利要求4所述的机器人电源的拓扑结构，其特征在于，所述第一储能元件包括第一电容或电池。
6.如权利要求4所述的机器人电源的拓扑结构，其特征在于，所述控制单元还包括：开关；
所述开关的一端与所述直流-直流转换器的输出端电连接，所述开关的另一端与所述逻辑设备的输入端电连接。
7.如权利要求1所述的机器人电源的拓扑结构，其特征在于，所述动力电源电路还包括第二储能元件和驱动单元；
所述第二储能元件与所述驱动单元并联。
8.如权利要求7所述的机器人电源的拓扑结构，其特征在于，所述第二储能元件包括第二电容。
9.如权利要求1所述的机器人电源的拓扑结构，其特征在于，所述整流电路包括电压转换器和整流管；
所述电压转换器的输出端和所述整流管的输入电连接；
所述整流管的输出和所述动力电源电路的输入端及所述控制电源电路的输入端电连接。
10.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1～9中任意一项所述的机器人电源的拓扑结构。
CN202310715512.5A 2023-06-15 2023-06-15 机器人电源的拓扑结构及机器人 Active CN116526866B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310715512.5A CN116526866B (zh) 2023-06-15 2023-06-15 机器人电源的拓扑结构及机器人

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310715512.5A CN116526866B (zh) 2023-06-15 2023-06-15 机器人电源的拓扑结构及机器人

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116526866A true CN116526866A (zh) 2023-08-01
CN116526866B CN116526866B (zh) 2024-10-01

Family

ID=87404949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310715512.5A Active CN116526866B (zh) 2023-06-15 2023-06-15 机器人电源的拓扑结构及机器人

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116526866B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102810986A (zh) * 2012-07-13 2012-12-05 韩腊生 一种串联拓扑led开关电源电路
CN103199711A (zh) * 2012-01-10 2013-07-10 江苏北洋电子科技有限公司 一种新型的大功率直流通讯电源
CN112671069A (zh) * 2020-12-30 2021-04-16 上海节卡机器人科技有限公司 超级电容模组和协作机器人系统
WO2022161184A1 (zh) * 2021-01-29 2022-08-04 西安领充创享新能源科技有限公司 电源模块及电源系统
CN217545902U (zh) * 2022-06-22 2022-10-04 上海巨人能源科技有限公司 用于电解水制氢的大功率移相斩波电源
CN218005908U (zh) * 2022-06-24 2022-12-09 云鲸智能科技（东莞）有限公司 充电拓扑电路、清洁机器人基站、清洁系统和清洁机器人
CN115579969A (zh) * 2022-08-16 2023-01-06 国网江苏省电力有限公司经济技术研究院 一种基于柔性互联的能量路由器拓扑结构及其控制方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103199711A (zh) * 2012-01-10 2013-07-10 江苏北洋电子科技有限公司 一种新型的大功率直流通讯电源
CN102810986A (zh) * 2012-07-13 2012-12-05 韩腊生 一种串联拓扑led开关电源电路
CN112671069A (zh) * 2020-12-30 2021-04-16 上海节卡机器人科技有限公司 超级电容模组和协作机器人系统
WO2022161184A1 (zh) * 2021-01-29 2022-08-04 西安领充创享新能源科技有限公司 电源模块及电源系统
CN217545902U (zh) * 2022-06-22 2022-10-04 上海巨人能源科技有限公司 用于电解水制氢的大功率移相斩波电源
CN218005908U (zh) * 2022-06-24 2022-12-09 云鲸智能科技（东莞）有限公司 充电拓扑电路、清洁机器人基站、清洁系统和清洁机器人
CN115579969A (zh) * 2022-08-16 2023-01-06 国网江苏省电力有限公司经济技术研究院 一种基于柔性互联的能量路由器拓扑结构及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN116526866B (zh) 2024-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108233421B (zh) 光伏发电系统和光伏输电方法
CN104969139B (zh) 太阳能发电系统
EP4148932B1 (en) Power supply device and power supply method
US9768723B2 (en) Motor drive using capacitor
JP2008236863A (ja) 電力変換器及び多入出力電力変換器
EP4009461A1 (en) Bidirectional battery charge-discharge control to suppply backup power for a load
JP2011188706A (ja) 無停電電源装置
US20230031025A1 (en) Photovoltaic power generation system
CN116526866B (zh) 机器人电源的拓扑结构及机器人
JP6782300B2 (ja) 非接触給電装置
EP3301524B1 (en) Programmable logic controller
KR20180099277A (ko) 에너지 저장 장치를 포함하는 무정전 전원 공급 시스템
CN113794364A (zh) 供电系统及其控制方法
JP2021093887A (ja) ハイブリッド蓄電システム
CN216625589U (zh) 一种辅助供电系统及储能变流器
CN103036260A (zh) 再生能源与市电互相备援的直流供电系统
CN114977820A (zh) 一种充电装置及充电控制方法
CN112290666A (zh) 变桨系统
JP2016152634A (ja) 電力変換装置
CN222464200U (zh) 充放电系统和充电装置
EP4517484A1 (en) Power supply device capable of stabilizing system power during shutdown
JP7077976B2 (ja) 電源回路
KR102144076B1 (ko) 에너지 회생-저장-복원 기능이 가능한 모터 구동 시스템
CN114039406B (zh) 电源电路及柔性直流输电系统
JP2019149866A (ja) 電力変換装置及び電力変換システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant