高速桥式机器人断电防落系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及机器人智能化控制技术领域；具体涉及一种高速桥式机器人断电防落系统及方法，包括机器人控制部、制动驱动部、制动控制部和制动电源部，制动驱动部包括制动介质稳定器、制动驱动器和制动机构，制动介质稳定器通过制动驱动器向制动机构提供制动介质，机器人控制部包括机器人控制器、离合器和驱动电机，每个行走轮对应设有一组离合器和驱动电机，所述制动控制部包括制动控制器、测速器和激光测距仪，所述桥式机器人的两根平行导轨上均设置激光测距仪，对应每个行走轮设置一组测速器和制动机构，测速器和激光测距仪均与制动控制器相连。本发明专利技术可实现桥式机器人断电后的平稳减速，防止脱轨坠落，保证使用安全。

Power off and fall prevention system and method for high-speed bridge type robot

The invention relates to the technical field of robot intelligent control, in particular to a high-speed bridge type robot power-off and anti-drop system and method, including robot control unit, brake drive unit, brake control unit and brake power supply unit, brake drive unit including brake medium stabilizer, brake driver and brake mechanism, brake medium stability. The stator provides the braking medium to the braking mechanism through the braking driver. The robot control system comprises a robot controller, a clutch and a driving motor. Each running wheel is equipped with a set of clutches and a driving motor. The braking control system comprises a braking controller, a speedometer and a laser rangefinder, and the two bridging robots. A laser rangefinder is arranged on the parallel guide rail, and a set of velocimeter and brake mechanism are arranged for each running wheel. The velocimeter and laser rangefinder are connected with the brake controller. The invention can realize the stable deceleration of the bridge robot after power failure, prevent derailment and fall, and ensure the safety of use.

【技术实现步骤摘要】
高速桥式机器人断电防落系统及方法
本专利技术涉及机器人智能化控制
；具体涉及一种高速桥式机器人断电防落系统及方法。
技术介绍
现代物流和仓储运对大跨度桥式机器人运行速度要求越来越高，断电防落已经成为开发和生产高速桥式机器人的重要课题。因为大型桥式机器人高速运行(超过1.5m/s速度)，整体惯性极大，当突然断电时，传统制动装置无法保证安全减速，易出现机器人脱轨坠落现象，存在较大安全隐患。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于：提供一种高速桥式机器人断电防落系统及方法，可实现桥式机器人断电后的平稳减速，防止脱轨坠落，保证使用安全。本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案为：所述高速桥式机器人断电防落系统，包括机器人控制部、制动驱动部、制动控制部和制动电源部，制动电源部为制动控制部和制动驱动部供电，制动驱动部包括制动介质稳定器、制动驱动器和制动机构，制动介质稳定器通过制动驱动器向制动机构提供制动介质，制动控制部和机器人控制部均与制动驱动器相连，所述机器人控制部包括机器人控制器、离合器和驱动电机，每个行走轮对应设有一组离合器和驱动电机，机器人控制器通过驱动电机经由离合器驱动行走轮转动，所述制动控制部包括制动控制器、测速器和激光测距仪，所述桥式机器人的两根平行导轨上均设置激光测距仪，对应每个行走轮设置一组测速器和制动机构，测速器和激光测距仪均与制动控制器相连。紧急停电后，通过实时监测机器人轨向运动在两导轨上的行进偏差、监测各个行走轮的运动状态，动态地调整各个行走轮的制动力，从而保持机器人轨向运动的行进方向稳定性，并迅速减速直至停止，整个过程最重要的是控制运动的方向稳定性，为此需要有稳定的电能和制动介质压力供给，控制所需电能由蓄电池和再生发电提供保持稳定；制动介质压力由制动介质稳定器保持稳定。其中，优选方案为：所述制动电源部包括发电机、发电控制器和蓄电池，至少一个行走轮设置有发电机,发电机转轴通过离合器与行走轮的轮轴相连，发电机通过发电控制器连接蓄电池，蓄电池为制动控制部和制动驱动部供电；发电机的个数可结合桥式机器人的重量及制动需求进行灵活设置。所述离合器包括活动拔叉、电磁铁、弹簧、驱动棘轮组和制动棘轮组，行走轮的轮轴通过制动棘轮组连接至发电机转轴，所述行走轮的轮轴通驱动棘轮组连接至驱动电机转轴，驱动棘轮组和制动棘轮组之间设置活动室，活动室为套设在行走轮的轮轴外周的圆筒，活动室两端分别通过轴承连接两个棘轮组的一个棘轮，行走轮的轮轴上对应棘轮设置滑槽，棘轮内圈对应滑槽设置滑块，活动室与拔叉一端铰接，拔叉另一端的两侧分别连接弹簧和电磁铁，桥式机器人有电时，电磁铁上电，根据同性相斥的原理，拔叉受到电磁铁的斥力挤压弹簧，拔叉与弹簧连接的一端向弹簧倾斜，活动室受拨叉的作用力，朝向驱动电机移动，其两端连接的棘轮也随之沿滑槽移动，直至驱动棘轮组的两个棘轮啮合后，此时，制动棘轮组的两个棘轮相互分离，驱动电机带动驱动棘轮组转动，进而行走轮转动，滑块可锁定棘轮和行走轮轮轴的相对位置，使行走轮随驱动棘轮组转动，断电时，电磁铁斥力消失，拨叉在弹簧的弹力作用下复位，由活动室带动驱动棘轮组的两个棘轮分离，然后制动棘轮组的两个棘轮啮合，由桥式机器人的惯性带动制动棘轮组通过发电机发电，以供制动使用，拨叉与活动室的铰接方式采用现有铰接方式即可。所述制动控制器包括输入多路开关、制动主控单元和输出多路开关，输入多路开关包括若干一进两出的输入开关，各测速器和各激光测距仪分别连接一输入开关的输入端，各输入开关的常闭输出端连接至机器人控制器，各输入开关的常开输出端连接至制动主控单元，所述输出多路开关包括若干两进一出的输出开关，输出开关的数量不少于行走轮的数量，各输出开关的控制端连接至机器人控制器输出端，各输出开关的常闭输入端分别连接至机器人控制器，各输出开关的常开输入端连接至制动主控单元，各输出开关的输出端连接至制动驱动器；桥式机器人带电作业时，输入开关的控制端有电信号，常闭输出端通电，测速器和激光测距仪的测量结果发送至机器人控制器，同理，输出开关的控制端也有电信号，常闭输入端通电，由机器人控制器向制动驱动器发动制动信号，紧急断电后，由制动电源部各工作元件供电，输入开关的控制端无电信号，输入开关的常开输出端通电，测速器和激光测距仪的测量结果发送至制动主控单元，输出开关的控制端无电信号，常开输入端通电，由制动主控单元向制动驱动器发送制动信号。所述制动驱动器包括制动总阀和电气比例阀，电气比例阀连接至各行走轮上的制动机构，制动总阀和电气比例阀控制端连接制动主控单元，制动控制信号分别控制电气比例阀，调整制动介质流量，进而修整各制动机构上的制动力。本专利技术还提供一种高速桥式机器人断电防落方法，具体为：S1、紧急停电后，通过制动机构为每个行走轮施加同等大小的制动力；S2、分别通过激光测距仪测得的距离计算机器人在两个导轨上的速度vl，vr；S3、判断vl，vr是否同时为零，如果是，转S7，如果否，转S4；S4、通过测速器测量各个行走轮速度，并根据测得的各行走轮的速度计算施加给各行走轮的制动力；S5、制动控制器根据计算结果向制动驱动器发送每个行走轮的制动信号，由制动介质稳定器通过制动驱动器向每个行走轮的制动机构提供制动介质；S6、重复S2-S5；S7、停止制动命令，完成制动。步骤S4中，各行走轮的制动力调节策略为：S41、如果某一行走轮速度为零，而vl，vr不为零，减小速度为零的行走轮的制动力，直至该行走轮速度不为零；S42、当同侧导轨上的行走轮速度不相等时，增加速度大的行走轮的制动力，直至同侧行走轮速度相等；S43、当激光测距仪测得两导轨上的行进距离有偏差时，根据偏差大小成比例增大测得行进速度大的一侧行走轮的制动力，直至行进距离偏差为零或停止。优选的，桥式机器人断电后，行走轮的离合器与发电机结合，利用桥式机器人惯性带动发电机发电，并通过发电控制器给蓄电池充电，蓄电池给激光测距仪、测速器、制动控制器和制动驱动器供电；桥式机器人上电后，行走轮的离合器与驱动电机结合，制动控制器通过检测机器人控制器信号进入上电工作状态，并将激光测距仪和测速器切换至机器人控制器控制。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术可实现桥式机器人断电后的平稳减速，防止脱轨坠落，保证使用安全。紧急停电后，通过实时监测机器人轨向运动在两导轨上的行进偏差、监测各个行走轮的运动状态，动态地调整各个行走轮的制动力，从而保持机器人轨向运动的行进方向稳定性，并迅速减速直至停止，整个过程最重要的是控制运动的方向稳定性，为此需要有稳定的电能和制动介质压力供给，控制所需电能由蓄电池和再生发电提供保持稳定；制动介质压力由制动介质稳定器保持稳定。附图说明图1本专利技术结构图。图2断电时离合器示意图。图3带电是离合器示意图。图4输入多路开关原理框图。图5输出多路开关原理框图。图6制动驱动器结构原理图。图7本专利技术逻辑流程图。图中：1、制动控制器；2、制动驱动器；3、制动机构；4、行走轮；5、测速器；6、离合器；7、发电机；8、发电控制器；9、蓄电池；10、激光测距仪；11、制动介质稳定器；12、机器人控制器；13、驱动电机；14、导轨；15、制动总阀；16、电气比例阀；17、拔叉；18、电磁铁；19、弹簧；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速桥式机器人断电防落系统，其特征在于，包括机器人控制部、制动驱动部、制动控制部和制动电源部，制动电源部为制动控制部和制动驱动部供电，制动驱动部包括制动介质稳定器(11)、制动驱动器(2)和制动机构(3)，制动介质稳定器(11)通过制动驱动器(2)向制动机构(3)提供制动介质，制动控制部和机器人控制部均与制动驱动器(2)相连，所述机器人控制部包括机器人控制器(12)、离合器(6)和驱动电机(13)，每个行走轮(4)对应设有一组离合器(6)和驱动电机(13)，机器人控制器(12)通过驱动电机(13)经由离合器(6)驱动行走轮(4)转动，所述制动控制部包括制动控制器(1)、测速器(5)和激光测距仪(10)，所述桥式机器人的两根平行导轨(14)上均设置激光测距仪(10)，对应每个行走轮(4)设置一组测速器(5)和制动机构(3)，测速器(5)和激光测距仪(10)均与制动控制器(1)相连。

【技术特征摘要】
1.一种高速桥式机器人断电防落系统，其特征在于，包括机器人控制部、制动驱动部、制动控制部和制动电源部，制动电源部为制动控制部和制动驱动部供电，制动驱动部包括制动介质稳定器(11)、制动驱动器(2)和制动机构(3)，制动介质稳定器(11)通过制动驱动器(2)向制动机构(3)提供制动介质，制动控制部和机器人控制部均与制动驱动器(2)相连，所述机器人控制部包括机器人控制器(12)、离合器(6)和驱动电机(13)，每个行走轮(4)对应设有一组离合器(6)和驱动电机(13)，机器人控制器(12)通过驱动电机(13)经由离合器(6)驱动行走轮(4)转动，所述制动控制部包括制动控制器(1)、测速器(5)和激光测距仪(10)，所述桥式机器人的两根平行导轨(14)上均设置激光测距仪(10)，对应每个行走轮(4)设置一组测速器(5)和制动机构(3)，测速器(5)和激光测距仪(10)均与制动控制器(1)相连。2.根据权利要求1所述的高速桥式机器人断电防落系统，其特征在于，所述制动电源部包括发电机(7)、发电控制器(8)和蓄电池(9)，至少一个行走轮(4)设置有发电机(7),发电机(7)转轴通过离合器(6)与行走轮(4)的轮轴相连，发电机(7)通过发电控制器(8)连接蓄电池(9)，蓄电池(9)为制动控制部和制动驱动部供电。3.根据权利要求2所述的高速桥式机器人断电防落系统，其特征在于，所述离合器(6)包括活动拔叉(17)、电磁铁(18)、弹簧(19)、驱动棘轮组(21)和制动棘轮组(22)，行走轮(4)的轮轴通过制动棘轮组(22)连接至发电机(7)转轴，所述行走轮(4)的轮轴通驱动棘轮组(21)连接至驱动电机(13)转轴，驱动棘轮组(21)和制动棘轮组(22)之间设置活动室(20)，活动室(20)为套设在行走轮(4)的轮轴外周的圆筒，活动室(20)两端分别通过轴承连接两个棘轮组的一个棘轮，行走轮(4)的轮轴上对应棘轮设置滑槽，棘轮内圈对应滑槽设置滑块，活动室(20)与拔叉(17)一端铰接，拔叉(17)另一端的两侧分别连接弹簧(19)和电磁铁(18)。4.根据权利要求1所述的高速桥式机器人断电防落系统，其特征在于，所述制动控制器(1)包括输入多路开关、制动主控单元和输出多路开关，输入多路开关包括若干一进两出的输入开关，各测速器(5)和各激光测距仪(10)分别连接一输入开关的输入端，各输入开关的两个输出端分别连接至机器人控制器(12)和制动主控单元，所述输出多路开关包括若干两进一出的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋玲玲，单杰，赵雪峰，
申请(专利权)人：滨州职业学院，
类型：发明
国别省市：山东,37