[發(fā)明專利]基于晶體管的多關節(jié)機器人專用安全信號控制電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711015440.4
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN107621799B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發(fā)明（設計）人: 張博宇;戴安剛;趙承亮;敬淑義;王杰高
• 申請（專利權）人: 南京埃斯頓機器人工程有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 涂春春

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于晶體管的多關節(jié)機器人專用安全信號控制電路。

背景技術

基于現(xiàn)在機器人控制柜小型化、集成化的趨勢，針對機器人現(xiàn)在更多的是多軸控制方案，代替原有的單軸伺服方案。多軸方案的優(yōu)勢就是集成度高、體積小、性能較單軸伺服方案無損失。針對多軸的控制方案就需要一個統(tǒng)一協(xié)調(diào)所有伺服報警、電機報警、機器人控制信息等機器人安全信號的電路。

現(xiàn)在已有的針對多軸機器人的“啟動-報警-抱閘”控制方案是通過全繼電器方式實現(xiàn)，以通用的六軸機器人舉例，存在六路的伺服報警、六個電機的抱閘、機器人的急停報警、機器人啟動與停止功能，通過各個繼電器完成上述功能。

全繼電器方式的缺點是：1、所用繼電器過多，針對上述功能則需要十幾顆繼電器，導致電路體積過大，影響控制柜尺寸；2、繼電器的響應速度慢,需要毫秒級的時間；3、繼電器的價格高于晶體管；4、繼電器的使用壽命和開關次數(shù)有直接關聯(lián),使用壽命不夠長；5、繼電器的工作會伴發(fā)射出較強的電磁干擾。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是：針對背景技術中提及的針對現(xiàn)有多軸機器人的“啟動-報警-抱閘”采用全繼電器控制方案存在的缺點技術問題。

本發(fā)明的設計思想是，針對繼電器方案的上述缺點，本專利設計了一種基于晶體管與邏輯芯片的多軸機器人專用安全信號控制電路，安全信號包含機器人啟停、各類報警、抱閘等。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種基于晶體管的多關節(jié)機器人專用安全信號控制電路，包括用于采集多關節(jié)機器人的多路伺服報警信號的多路伺服報警采集電路，與多路伺服報警采集電路的輸出相連的用于對多路伺服報警采集電路輸出信號進行或非運算的伺服報警運算電路，與伺服報警運算電路的輸出相連的用于提供報警驅(qū)動信號的伺服報警驅(qū)動電路，與伺服報警驅(qū)動電路的輸出相連的報警與啟動/停止信號運算電路，與報警與啟動/停止信號運算電路輸出相連的報警輸出與啟動自鎖電路，報警輸出與啟動自鎖電路輸出報警信號；

基于晶體管的多關節(jié)機器人專用安全信號控制電路，還包括通過24V電源供電的兩個外部急停按鈕SE1，兩個外部急停按鈕SE1的信號S5和S6分別接入兩個用于采集外部急停按鈕SE1的兩路急停報警采集電路，兩路急停報警采集電路的輸出均接入報警與啟動/停止信號運算電路；

通過24V電源供電并串聯(lián)的常開啟動按鈕SB1和常閉停止按鈕SB2，在常開啟動按鈕SB1和常閉停止按鈕SB2之間并聯(lián)接入報警輸出與啟動自鎖電路內(nèi)的繼電器K1的常開按鈕K1A，常開按鈕K1A的輸出信號S9；常開啟動按鈕SB1和常閉停止按鈕SB2的啟動/停止信號S1接入啟動/停止信號采集電路，啟動/停止信號采集電路的輸出接入報警與啟動/停止信號運算電路。

對本發(fā)明技術方案的進一步改進，基于晶體管的多關節(jié)機器人專用安全信號控制電路還包括用于采集多關節(jié)機器人的多路電機抱閘信號的多路抱閘電路；多路抱閘電路包括與多關節(jié)機器人的電機抱閘信號一一對應的抱閘電路；多個抱閘電路均相同；設多關節(jié)機器人的電機抱閘信號為電機1抱閘信號BR1、電機2抱閘信號BR2、……電機N抱閘信號BRN，N為大于等于1的正整數(shù)；

抱閘電路包括限流電阻R31、保護電阻R32、電容C9、光耦U3、分壓電阻R33、分壓電阻R34、+3.9V穩(wěn)壓管、抗干擾電阻R35和N溝道MOS管，限流電阻R31一端接+24V，限流電阻R31另一端和電機抱閘信號BR1同時接入光耦U3的兩個輸入，在光耦U3的輸入端并聯(lián)過濾電容C9和保護電阻R32且保護電阻R32與過濾電容C9并聯(lián)設置；光耦U3的兩個輸出中一個輸出連接直流+24V電壓，另一個輸出串接分壓電阻R33一端，分壓電阻R33另一端連接分壓電阻R34的一端、+3.9V穩(wěn)壓管的正極和抗干擾電阻R35的一端，抗干擾電阻R35的另一端連接N溝道MOS管的柵極；分壓電阻R34的另一端、+3.9V穩(wěn)壓管的負極和N溝道MOS管的源極均接地，N溝道MOS管的漏極連接多關節(jié)機器人的電機1的抱閘線圈兩端。

對本發(fā)明技術方案的進一步改進，多路伺服報警采集電路包括與多關節(jié)機器人的伺服報警信號一一對應的伺服報警采集電路，多個伺服報警采集電路均相同；設多關節(jié)機器人的伺服報警信號為伺服1報警信號、伺服2報警信號、伺服3報警信號、……伺服N報警信號；N為大于等于1的正整數(shù)；

伺服報警采集電路包括熱敏電阻PTC1、限流電阻R1、發(fā)光二極管LED1、保護電阻R2、抗干擾電容C1和TVS二極管，