一种移动机器人电源处理系统技术方案

本实用新型专利技术涉及移动机器人技术领域，尤其是一种移动机器人电源处理系统，包括电池状态监测电路、MCU芯片、电源转换电路、第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路和第四开关电路，所述电池状态监测电路连接电池输出端，用于对电池状态进行监测，所述MCU芯片的输入端连接电池状态监测电路的信号输出端，MCU芯片的输出端分别连接第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路和第四开关电路的控制端，所述第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路和第四开关电路的输入端分别连接电池的输出端，本实用新型专利技术智能可控、灵活方便、稳定可靠、安全节能，能为移动机器人提供优质的能源供给与智能管理。

A Power Processing System for Mobile Robot

The utility model relates to the technical field of mobile robots, in particular to a power supply processing system for mobile robots, which comprises a battery status monitoring circuit, a MCU chip, a power conversion circuit, a first switch circuit, a second switch circuit, a third switch circuit and a fourth switch circuit. The battery status monitoring circuit connects the output terminal of the battery to monitor the battery status. The input end of the CU chip is connected with the signal output end of the battery condition monitoring circuit, and the output end of the MCU chip is connected with the control end of the first switch circuit, the second switch circuit, the third switch circuit and the fourth switch circuit respectively. The input end of the first switch circuit, the second switch circuit, the third switch circuit and the fourth switch circuit are connected with the output end of the battery respectively. Intelligent controllable, flexible, convenient, stable, reliable, safe and energy-saving, can provide high-quality energy supply and intelligent management for mobile robots.

【技术实现步骤摘要】
一种移动机器人电源处理系统
本技术涉及移动机器人
，具体领域为一种移动机器人电源处理系统。
技术介绍
移动机器人是机器人学的一个重要分支，移动机器人技术是目前科学技术发展最活跃的领域之一，集中了传感器技术，机械工程，电子工程，计算机工程，自动化控制工程以及人工智能等多学科的研究成果，代表了机电一体化的最高成就。随着机器人性能不断地完善，移动机器人的应用范围大为扩展，不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到广泛的应用，而且在城市安全、国防和空间探测领域等有害与危险场合得到很好的应用。电源是各种电子电器设备工作的动力，是自动化不可或缺的重要组成部分，电源控制质量的优劣直接关系到系统的性能、安全稳定和硬件的使用寿命。移动机器人的电源处理系统是为机器人上所有的控制子系统、驱动及执行子系统提供能源和管理功能的部分。目前国内外对移动机器人的研究大多集中在行为控制方面，基于各种传感器技术的机器人与环境的信息交互及其控制技术，如机器智能、多传感系统、导航和定位、遥控及监控、路径规划等。而关于机器人电源与动力驱动系统的研究相对较少，而这恰恰是进行任何行为控制的能量基础。随着机器人结构复杂化和工作环境的特殊要求，电源和动力驱动问题已经成为限制机器人技术发展和应用的一个重要瓶颈，尤其对于移动机器人更为明显。移动机器人通常不能采取线缆供电的方式，必须自身携带独立的电源系统，且需要具有一定持续工作的能力，一般会采用可充电蓄电池供电，目前一般为锂电池。鉴于移动机器人模块众多和功能复杂等特点，电源处理系统对于机器人的稳定性、可靠性、节能及安全性至关重要，相应地对电源处理系统的结构和功能提出了更高的要求。因此，必须研究适合于移动机器人的电源处理系统，优化管理策略，对电源和动力驱动系统的能量进行合理调度和优化分配，在保证移动机器人稳定、可靠、安全运行的前提下，达到提高电源性能、提高能量利用效率和保护电源本身的目的。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种移动机器人电源处理系统，以解决现有技术中电源使用不合理，能量利用效率低，使用寿命短的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种移动机器人电源处理系统，包括电池状态监测电路、MCU芯片、电源转换电路、第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路和第四开关电路，所述电池状态监测电路连接电池输出端，用于对电池状态进行监测，所述MCU芯片的输入端连接电池状态监测电路的信号输出端，MCU芯片的输出端分别连接第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路和第四开关电路的控制端，所述第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路和第四开关电路的输入端分别连接电池的输出端，所述第一开关电路的输出端连接电源转换电路的输入端，电源转换电路的输出端连接MCU芯片的电源端，所述第二开关电路的输出端连接机器主控电路，所述第三开关电路的输出端连接电机驱动电路，所述第四开关电路的输出端连接传感系统电路。优选的，所述电源转换电路包括第一电容、第二电容、第三电容、降压电源芯片、稳压二极管和电感线圈，降压电源芯片的输入端连接第一开关电路的输出端，第一电容的正极端连接降压电源芯片的输入端，第一电容的负极端接地，稳压二极管的阴极接降压电源芯片的输出端，稳压二极管的阳极接地，电感线圈的一端接稳压二极管的阴极，电感线圈的另一端为电源输出端，第二电容的正极端接电感线圈的电源输出端，第二电容的负极端接地，第三电容的两端分别并联在第二电容上。优选的，所述第一开关电路包括按钮开关、第一二极管、第二二极管、光耦合器、三极管、PMOS管和NMOS管，所述按钮开关的输入端连接外部触发电源，所述第一二极管的一输入端连接按钮开关的输出端，第一二极管的另一输入端连接MCU芯片的输出端，第一二极管的输出端连接三极管的基极，三极管的发射极接地，三极管的集电极连接第二二极管的输出端，光耦合器的输入端正极端和光耦合器的输出端正极端均连接电池的电源正极，光耦合器的输入端负极端连接第二二极管的一输入端，光耦合器的输出端负极端连接第二二极管的另一输入端，PMOS的栅极连接电池的电源正极，PMOS管的漏极连接电池的电源正极，PMOS管的源极连接为正极输出端，NMOS管的栅极连接光耦合器的输出端负极端，NMOS管的源极连接电池的电源负极，NMOS管的漏极为负极输出端。优选的，所述第一二极管和第二二极管均为双管型共阴肖特基二极管。优选的，所述NMOS管为IRLB3036GPbF型MOS管，PMOS管为IRF5210PbF型MOS管。优选的，所述第二开关电路、第三开关电路和第四开关电路均为与第一开关电路相同的开关电路。优选的，所述第二开关电路、第三开关电路和第四开关电路的均触发电路为MCU芯片的输出端。优选的，所述第三开关电路的三极管的集电极与第三开关电路的第二二极管的输出端之间串联有急停开关。优选的，所述第一开关电路还包括第三二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电容，所述第三二极管的负极端接第一二极管的输出端，第三二极管的正极端接地，第一二极管的输出端串联第一电阻后接三极管的基极，第二电阻的一端接三极管的基极，第二电阻的另一端接地，第四电容的一端接三极管的基极，第四电容的另一端接地，三极管的发射极接第三电阻后接地。优选的，所述第一开关电路还包括第四二极管和第五二极管，所述第四二极管的正极端接电池的电源正极，第四二极管的负极端接PMOS管的栅极，所述第五二极管的正极接光耦合器的输出端负极端，第五二极管的负极端接NMOS管的栅极。与现有技术相比，本技术的有益效果是：移动机器人电源处理系统中引入CAN总线及CANopen应用层协议的技术应用，借此形成闭环回路控制，为电源管理提供智能可控与优化管理的方法与途径。移动机器人电源处理系统采用模块化双断开关控制，通过单片机系统设计可控制开关开启、关闭、重启，电源控制灵活方便、稳定可靠。移动机器人电源处理系统中电源启动采用自锁电路，双断开关中融入急停开关实现急停功能，巧妙利用电子电路设计，有效提高电源利用效率，提高可靠性及安全性。移动机器人电源处理系统具有状态监测、电源保护与智能管理功能，功能齐全，灵活方便、稳定可靠、安全节能，能为移动机器人提供优质的能源供给与智能管理。附图说明图1为本技术的系统结构图；图2为本技术的第一开关电路原理图；图3为本技术的第二开关电路和第四开关电路原理图；图4为本技术的第三开关电路原理图；图5为本技术的电源转换电路原理图；图6为本技术的MCU芯片电路原理图。图中：1、电池状态监测电路；2、MCU芯片；3、电源转换电路；4、第一开关电路；5、第二开关电路；6、第三开关电路；7、第四开关电路；8、第一电容；9、第二电容；10、第三电容；11、降压电源芯片；12、稳压二极管；13、电感线圈；14、按钮开关；15、第一二极管；16、第二二极管；17、光耦合器；18、三极管；19、PMOS管；20、NMOS管；21、急停开关；22、第三二极管；23、第一电阻；24、第二电阻；25、第三电阻；26、第四电容；27、第四二极管；28、第五二极管。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动机器人电源处理系统，其特征在于：包括电池状态监测电路、MCU芯片、电源转换电路、第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路和第四开关电路，所述电池状态监测电路连接电池输出端，用于对电池状态进行监测，所述MCU芯片的输入端连接电池状态监测电路的信号输出端，MCU芯片的输出端分别连接第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路和第四开关电路的控制端，所述第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路和第四开关电路的输入端分别连接电池的输出端，所述第一开关电路的输出端连接电源转换电路的输入端，电源转换电路的输出端连接MCU芯片的电源端，所述第二开关电路的输出端连接机器主控电路，所述第三开关电路的输出端连接电机驱动电路，所述第四开关电路的输出端连接传感系统电路。

【技术特征摘要】
1.一种移动机器人电源处理系统，其特征在于：包括电池状态监测电路、MCU芯片、电源转换电路、第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路和第四开关电路，所述电池状态监测电路连接电池输出端，用于对电池状态进行监测，所述MCU芯片的输入端连接电池状态监测电路的信号输出端，MCU芯片的输出端分别连接第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路和第四开关电路的控制端，所述第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路和第四开关电路的输入端分别连接电池的输出端，所述第一开关电路的输出端连接电源转换电路的输入端，电源转换电路的输出端连接MCU芯片的电源端，所述第二开关电路的输出端连接机器主控电路，所述第三开关电路的输出端连接电机驱动电路，所述第四开关电路的输出端连接传感系统电路。2.根据权利要求1所述的一种移动机器人电源处理系统，其特征在于：所述电源转换电路包括第一电容、第二电容、第三电容、降压电源芯片、稳压二极管和电感线圈，降压电源芯片的输入端连接第一开关电路的输出端，第一电容的正极端连接降压电源芯片的输入端，第一电容的负极端接地，稳压二极管的阴极接降压电源芯片的输出端，稳压二极管的阳极接地，电感线圈的一端接稳压二极管的阴极，电感线圈的另一端为电源输出端，第二电容的正极端接电感线圈的电源输出端，第二电容的负极端接地，第三电容的两端分别并联在第二电容上。3.根据权利要求1所述的一种移动机器人电源处理系统，其特征在于：所述第一开关电路包括按钮开关、第一二极管、第二二极管、光耦合器、三极管、PMOS管和NMOS管，所述按钮开关的输入端连接外部触发电源，所述第一二极管的一输入端连接按钮开关的输出端，第一二极管的另一输入端连接MCU芯片的输出端，第一二极管的输出端连接三极管的基极，三极管的发射极接地，三极管的集电极连接第二二极管的输出端，光耦合器的输入端正极端和光耦合器的输出端正极端均连接电池的电源正极，光耦合器的输入端负极端连接第二二极管的一输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：李开霞，胡晓娟，丁玲，赵江海，孙鹏，花加丽，刘曼曼，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：新型
国别省市：安徽,34