[發明專利]一種機器人關節用電池管理系統、方法及電池管理裝置

在審

• 申請號: 202011004885.4
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112054581A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 蘇州臻迪智能科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/34
• 代理公司: 北京超成律師事務所 11646
• 代理人: 許書音

本申請實施例提供一種機器人關節用電池管理系統、方法及電池管理裝置，涉及機器人技術領域。該系統包括儲能電容，其輸入端通過能量回收通路與電機控制單元電連接，用于對電機制動運行時產生的能量進行回收，其輸出端通過充電電路與編碼器的供電電池電連接，用于利用回收能量向供電電池充電；電池管理單元，分別與儲能電容和供電電池電連接，用于監控儲能電容和供電電池的電壓，且與能量回收通路和所述充電電路電連接，用于控制能量回收通路和所述充電電路的通斷；通過對電機制動運行時產生的能量進行回收，并利用回收的能量對編碼器的供電電池進行充電，延長供電電池的使用周期，解決了機器人關節模組內置電池更換維護復雜、增加成本的問題。

技術領域

本申請涉及機器人技術領域，具體而言，涉及一種機器人關節用電池管理系統、方法及電池管理裝置。

背景技術

目前大部分的機器人關節系統在電機軸端使用絕對位置編碼器記錄電機旋轉角度，由于電機軸端和關節負載終端存在一定的傳動比，需要將絕對位置編碼器的圈數數據和絕對位置信息融合，才能準確計算出機器人末端關節的角度信息。為此絕對位置編碼器通常需要配備一個電池模塊，當系統斷電時仍能記錄其圈數信息，即使系統斷電狀態下機器人關節發生被迫移動，系統在下次上電時仍可以通過不間斷記錄的圈數信息和絕對位置信息解算出當前末端關節的空間絕對位置信息。

因此，電池具有向絕對位置編碼器持續供電的作用，但隨著長時間運行電量終將耗盡，需要對電池進行更換，關節模組的復雜集成化結構給電池更換帶來了極大的挑戰，大大增加了系統的維護成本。

發明內容

本申請實施例的目的在于提供一種機器人關節用電池管理系統、方法及電池管理裝置，通過對電機制動運行時產生的能量進行回收，并利用回收的能量對編碼器的供電電池進行充電，延長供電電池的使用周期，解決了機器人關節模組內置電池更換維護復雜、增加成本的問題。

本申請實施例提供了一種機器人關節用電池管理系統，包括：

儲能電容，其輸入端通過能量回收通路與電機控制單元電連接，用于對電機制動運行時產生的能量進行回收，其輸出端通過充電電路與編碼器的供電電池電連接，用于利用回收能量向所述供電電池充電；

電池管理單元，分別與所述儲能電容和所述供電電池電連接，用于監控所述儲能電容和所述供電電池的電壓，且與所述能量回收通路和所述充電電路電連接，用于控制所述能量回收通路和所述充電電路的通斷。

在上述實現過程中，通過儲能電容存儲電機制動運行所產生的能量，實現能量的回收利用；通過電池管理單元不僅能夠控制儲能電容的能量回收而且可以控制儲能電容向編碼器的供電電池的充電，使得供電電池保持滿電狀態，持續向編碼器供電，延長供電電池的使用周期，解決了機器人關節模組內置電池更換維護復雜、增加成本的問題。

進一步地，所述電機控制單元包括能量回饋開關，所述能量回收通路包括：

第一電子開關，其輸入端連接能量回饋開關，其輸出端連接所述儲能電容和能耗制動單元，用于與所述儲能電容導通以開啟能量回收通路或與所述能耗制動單元導通，以開啟能耗制動模式；

所述電池管理單元與所述第一電子開關電連接，用于根據所述儲能電容的電壓狀態控制所述第一電子開關的啟閉，以控制所述能量回收通路的通斷。

在上述實現過程中，電池管理單元用于根據儲能電容的電壓狀態控制第一電子開關的啟閉狀態，需要充電時，將能量回饋開關與儲能電容導通進行充電，當儲能電容處于滿電狀態時，通過控制第一電子開關切斷能量回收通路，使得能量回饋開關與能耗制動單元導通，通過能量制動將進行能量消耗，通過第一電子開關實現了能量回收通路和能耗制動的切換。

進一步地，所述充電電路包括：