抱闸驱动方法、抱闸驱动电路及机器人

技术领域

本申请属于电路驱动技术领域，具体涉及一种抱闸驱动方法、抱闸驱动电路及机器人。

背景技术

机器人是集机械、电子、控制、传感和人工智能等多学科先进技术于一体的自动化装备。自机器人产业诞生之日起，经过多年的发展，机器人已经被广泛应用在装备制造、新材料、生物医药、智慧新能源等高新产业。机器人不仅能够代替人类进行繁琐重复的操作，还能够在恶劣危险环境下进行复杂的协作。在人类和机器人协作生产的过程中，安全可靠成为较为关键的一环。

机械臂作为机器人中的一种，其每个关节中都安装有电磁抱闸装置。电磁抱闸装置断电时吸合，上电时松开。当机械臂断电不使用时，需要把机械臂锁在安全状态，不让机械臂运动。当机械臂上电时，系统确定机械臂在安全状态后，给抱闸驱动电路上电驱动抱闸线圈，松开卡勾，机械臂可以受控运动。由于不同的关节需求的力度不同，抱闸的功率不同，因此不同的抱闸装置需要的驱动参数也不同。然而，本申请发明人在研发过程中发现，现有技术中电磁抱闸装置上电时，系统往往无法识别抱闸的类型，也就无法给出正确的驱动参数来驱动电磁抱闸装置。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种能够自动识别抱闸类型的抱闸驱动方法、抱闸驱动电路及机器人。

根据本申请实施例的第一方面，本申请提供了一种抱闸驱动方法，其包括以下步骤：

获取抱闸型号参数表，并根据抱闸型号参数表中各型号电磁抱闸装置的理论电感和理论电阻计算得到各型号电磁抱闸装置的理论阻抗；

为电磁抱闸装置供电，按预设角频率在电磁抱闸装置的两端施加PWM波；

采集电磁抱闸装置两端的电压值和流过电磁抱闸装置的电流，并根据采集到的电压和电流计算电磁抱闸装置的实际阻抗；

在计算得到的各型号电磁抱闸装置的理论阻抗中查找与当前电磁抱闸装置的实际阻抗误差最小的理论阻抗，并利用该理论阻抗对应型号的电磁抱闸装置的驱动参数驱动当前电磁抱闸装置。

上述抱闸驱动方法中，还包括以下步骤：检测电磁抱闸装置的温度，并将检测到的温度值与预设的温度阈值进行比较，当检测到的温度值大于预设的温度阈值时，控制电磁抱闸装置停止工作。

上述抱闸驱动方法中，所述各型号电磁抱闸装置的理论阻抗为：

Z

式中，i表示抱闸型号参数表中抱闸物料编号，Z

上述抱闸驱动方法中，所述电磁抱闸装置的实际阻抗为：

电磁抱闸装置的实际阻抗Z

式中，U

根据本申请实施例的第二方面，本申请还提供了一种抱闸驱动电路，其包括工作电路、第一电压传感器、第二电压传感器、电流传感器和控制器；所述工作电路、第一电压传感器、第二电压传感器和电流传感器均与所述控制器连接；

所述工作电路用于连接供电电源和电磁抱闸装置，所述控制器用于向所述工作电路输出PWM波，所述第一电压传感器用于采集电磁抱闸装置正极端的电压，所述第二电压传感器用于采集电磁抱闸装置负极端的电压，所述电流传感器用于采集流过电磁抱闸装置的电流；

所述控制器根据采集到的电磁抱闸装置正极端的电压、负极端的电压和流过电磁抱闸装置的电流计算得到电磁抱闸装置的实际阻抗；

所述控制器中预设有抱闸型号参数表，所述控制器根据抱闸型号参数表中各型号电磁抱闸装置的理论电感和理论电阻计算得到各型号电磁抱闸装置的理论阻抗；

所述控制器根据计算得到的电磁抱闸装置的实际阻抗在抱闸型号参数表中查找与实际阻抗误差最小的理论阻抗，并按照该理论阻抗对应型号的电磁抱闸装置的驱动参数驱动当前电磁抱闸装置。

上述抱闸驱动电路中，还包括温度传感器，所述温度传感器与控制器连接，其用于检测所述工作电路中连接的电磁抱闸装置的温度，并将检测到的温度值传输至所述控制器；由所述控制器根据检测到的温度值和预设的温度阈值的比较结果，控制电磁抱闸装置工作。

上述抱闸驱动电路中，所述工作电路包括供电开关、抱闸接口、PWM开关电路、采样电阻、第一开关驱动电路和第二开关驱动电路；

供电电源通过所述供电开关连接所述抱闸接口的正极端，所述抱闸接口的负极端通过所述PWM开关电路连接所述采样电阻的一端，所述采样电阻的另一端接地；所述抱闸接口用于连接电磁抱闸装置；

所述控制器通过所述第一开关驱动电路连接所述供电开关，通过所述第二开关驱动电路连接所述PWM开关电路。

进一步地，所述抱闸接口的两端并联有一二极管，所述二极管的正极连接所述抱闸接口的负极端，其负极连接所述抱闸接口的正极端。

根据本申请实施例的第三方面，本申请还提供了一种机器人，其包括电磁抱闸装置和上述任一项所述的抱闸驱动电路，所述电磁抱闸装置连接在所述抱闸驱动电路中的抱闸接口上。

根据本申请的上述具体实施方式可知，至少具有以下有益效果：本申请提供的抱闸驱动方法能够在电磁抱闸装置上电时，检测抱闸参数，确定当前电磁抱闸装置的型号，以给出对应的驱动参数，可靠地打开电磁抱闸装置并使之处于低功耗保持状态。

本申请提供的抱闸驱动电路具有结构简单、抱闸类型识别准确等优势。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本申请所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本申请的说明书的一部分，其示出了本申请的实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本申请的原理。

图1为本申请具体实施方式提供的一种抱闸驱动方法的流程图。

图2为本申请具体实施方式提供的一种抱闸驱动电路的原理图。

附图标记说明：

1、工作电路；

11、供电开关；12、抱闸接口；13、PWM开关电路；14、采样电阻；15、第一开关驱动电路；16、第二开关驱动电路；17、二极管；

2、第一电压传感器；3、第二电压传感器；4、电流传感器；5、控制器；6、温度传感器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本申请所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本申请内容的实施例后，当可由本申请内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本申请内容的精神与范围。

本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本申请，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

如图1所示，本申请实施例提供的抱闸驱动方法包括以下步骤：

S1、获取抱闸型号参数表，并根据抱闸型号参数表中各型号电磁抱闸装置的理论电感和理论电阻计算得到各型号电磁抱闸装置的理论阻抗。

其中，如表1所示，抱闸型号参数表中包括抱闸物料编号、过励磁电压、过励磁功率、最小过励磁时间、保持电压、保持功率、电感、电阻、最小制动力矩和最大制动力矩等参数。过励磁电压最高可以为48V，最低可以为12V；过励磁功率最高可以为58W，最低可以为8.3W。

表1抱闸型号参数表

电磁抱闸装置的理论阻抗为：

Z

式(1)中，i表示抱闸型号参数表中抱闸物料编号，Z

S2、为电磁抱闸装置供电，按预设角频率ω在电磁抱闸装置的两端施加PWM波。

具体地，PWM波的电压可以为0.3～12V。

S2、采集电磁抱闸装置两端的电压值和流过电磁抱闸装置的电流，并根据采集到的电压和电流计算电磁抱闸装置的实际阻抗。

电磁抱闸装置的实际阻抗Z

式(2)中，U

S4、在步骤S1计算得到的各型号电磁抱闸装置的理论阻抗中查找与当前电磁抱闸装置的实际阻抗误差最小的理论阻抗，并利用该理论阻抗对应型号的电磁抱闸装置的驱动参数驱动当前电磁抱闸装置。

根据各型号电磁抱闸装置的理论阻抗和当前电磁抱闸装置的实际阻抗，可以在表1中查找对应型号的抱闸，进而按照该型号抱闸的过励磁电压和保持电压驱动当前的电磁抱闸装置。

本申请实施例提供的抱闸驱动方法还包括以下步骤：

检测电磁抱闸装置的温度，并将检测到的温度值与预设的温度阈值进行比较，当检测到的温度值大于预设的温度阈值时，控制电磁抱闸装置停止工作。

采用本申请实施例提供的抱闸驱动方法，能够在电磁抱闸装置上电时，检测抱闸参数，从而确定当前电磁抱闸装置的型号，以给出对应的驱动参数，可靠地打开电磁抱闸装置并使之处于低功耗保持状态。

基于本申请实施例提供的抱闸驱动方法，本申请实施例还提供了一种抱闸驱动电路，其包括工作电路1、第一电压传感器2、第二电压传感器3、电流传感器4和控制器5。工作电路1、第一电压传感器2、第二电压传感器3和电流传感器4均与控制器5连接。其中，工作电路1用于连接供电电源和电磁抱闸装置，控制器5用于向工作电路1输出PWM波，第一电压传感器2用于采集电磁抱闸装置正极端的电压，第二电压传感器3用于采集电磁抱闸装置负极端的电压，电流传感器4用于采集流过电磁抱闸装置的电流。

控制器5根据采集到的电磁抱闸装置正极端的电压、负极端的电压和流过电磁抱闸装置的电流计算得到电磁抱闸装置的实际阻抗。

控制器5中预设有抱闸型号参数表，控制器5根据抱闸型号参数表中各型号电磁抱闸装置的理论电感和理论电阻计算得到各型号电磁抱闸装置的理论阻抗。控制器5可以将计算得到的各型号电磁抱闸装置的理论阻抗存入抱闸型号参数表中。

控制器5可以根据计算得到的电磁抱闸装置的实际阻抗在抱闸型号参数表中查找与实际阻抗误差最小的理论阻抗，并按照该理论阻抗对应型号的电磁抱闸装置的驱动参数驱动当前电磁抱闸装置。

在其他实施例中，抱闸驱动电路还包括温度传感器6，温度传感器6与控制器5连接，其用于检测工作电路1中连接的电磁抱闸装置的温度，并将检测到的温度值传输至控制器5。由控制器5根据检测到的温度值和预设的温度阈值的比较结果，控制电磁抱闸装置工作。

在一个具体的实施例中，工作电路1包括供电开关11、抱闸接口12、PWM开关电路13、采样电阻14、第一开关驱动电路15和第二开关驱动电路16。供电电源通过供电开关11连接抱闸接口12的正极端，抱闸接口12的负极端通过PWM开关电路13连接采样电阻14的一端，采样电阻14的另一端接地。抱闸接口12用于连接电磁抱闸装置。

控制器5通过第一开关驱动电路15连接供电开关11，以控制打开或关闭供电开关11。控制器5通过第二开关驱动电路16连接PWM开关电路13，以向工作电路1中连接的电磁抱闸装置施加PWM波。

抱闸接口12的两端并联有一二极管17，二极管17的正极连接抱闸接口12的负极端，其负极连接抱闸接口12的正极端。二极管17具有保护和蓄流作用。

在一个具体的实施例中，控制器5可以采用DSP，由DSP负责数据采样运算和驱动参数的输出。供电电源可以为48V电源。

基于本申请实施例提供的抱闸驱动电路，本申请还提供了一种机器人，其包括电磁抱闸装置和上述抱闸驱动电路。电磁抱闸装置连接在抱闸驱动电路中的抱闸接口12上。该抱闸驱动电路的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述。可以理解的是，由于在本申请机器人中使用了上述抱闸驱动电路，因此，本申请实施例提供的机器人包括上述抱闸驱动电路全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

上述的本申请实施例可在各种硬件、软件编码或两者组合中进行实施。例如，本申请的实施例也可为在数据信号处理器中执行上述方法的程序代码。本申请也可涉及计算机处理器、数字信号处理器、微处理器或现场可编程门阵列执行的多种功能。可根据本申请配置上述处理器执行特定任务，其通过执行定义了本申请揭示的特定方法的机器可读软件代码或固件代码来完成。可将软件代码或固件代码发展为不同的程序语言与不同的格式或形式。也可为不同的目标平台编译软件代码。然而，根据本申请执行任务的软件代码与其他类型配置代码的不同代码样式、类型与语言不脱离本申请的精神与范围。

以上所述仅为本申请示意性的具体实施方式，在不脱离本申请的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本申请保护的范围。