掉电保护电路、机械臂及机器人的制作方法

本申请涉及机器人，具体而言，本申请涉及一种掉电保护电路、机械臂及机器人。

背景技术：

1、在机器人/机械臂的抬高过程中，当发生异常断电的情况时，受重力影响，未配备防护措施的机械臂及其所抓取的负载可能会突然坠落，会造成机器损伤/损坏或者产生安全隐患。相关技术中的机械臂通常会通过额外安装抱闸锁定装置，在出现掉电的情况下，通过抱闸锁定装置来锁死机械臂的电机，使得机械臂不会快速往下砸。

2、然而，相关技术中的抱闸锁定装置的制造成本较高且需占据较大安装空间。

技术实现思路

1、本申请针对现有方式的缺点，提出一种掉电保护电路、机械臂及机器人，用以解决相关技术存在的抱闸锁定装置的制造成本较高且需占据较大安装空间的技术问题。

2、第一个方面，本申请实施例提供了一种掉电保护电路，应用于机械臂，所述机械臂包括关节电机和驱动电路，所述驱动电路包括直流母线和多相逆变桥，所述直流母线包括正母线和负母线，所述多相逆变桥的直流侧正极端和直流侧负极端分别与所述正母线和所述负母线电连接，所述关节电机的多相绕组与所述多相逆变桥的多个半桥输出端一一对应地电连接；所述掉电保护电路包括：

3、常闭继电器，包括控制端、静触点和动触点，所述静触点和动触点分别与所述正母线和所述负母线电连接；

4、继电器控制电路，与所述常闭继电器的控制端电连接，被配置为：

5、当所述机械臂切换至掉电状态时，控制所述常闭继电器的所述动触点和静触点导通，以将所述正母线和所述负母线短接，使得所述关节电机的多相绕组、所述多相逆变桥、所述常闭继电器形成闭合回路。

6、可选地，所述继电器控制电路还被配置为：当所述机械臂处于工作状态时，控制所述常闭继电器的所述静触点和动触点断开，以将所述正母线和所述负母线断开，使得所述关节电机的多相绕组驱动所述机械臂完成指定动作。

7、可选地，所述继电器控制电路包括：

8、与非门，第一输入端与控制器的继电器控制信号端电连接，第二输入端与硬件电压控制信号端电连接，输出端与所述常闭继电器的控制端电连接；

9、所述继电器控制信号端被配置为：

10、所述直流母线上电之前，输出低电平信号；

11、所述直流母线上电之后，输出高电平信号；

12、所述硬件电压控制信号端被配置为：

13、所述直流母线上电后、且所述机械臂掉电之前，输出低电平信号；

14、所述直流母线上电后、且所述机械臂掉电之后，输出高电平信号。

15、可选地，所述继电器控制电路还包括：

16、比较器，负输入端与所述正母线电连接，正输入端与参考电压端电连接，输出端与所述硬件电压控制信号端电连接；

17、所述比较器被配置为：

18、当所述直流母线的电压大于阈值电压时，输出低电平信号；

19、当所述直流母线的电压小于或等于所述阈值电压时，输出高电平信号；所述参考电压端被配置为提供所述阈值电压。

20、可选地，所述继电器控制电路还包括：

21、续流二极管，正极与继电器驱动电源、所述常闭继电器的控制端的一端均电连接，负极与所述常闭继电器的控制端的另一端电连接；

22、开关管，栅极与所述与非门的输出端电连接，漏极与所述常闭继电器的控制端的一端电连接，源极与接地端电连接。

23、可选地，所述继电器控制电路还包括以下至少一项：

24、栅极泄放电阻，一端与所述开关管的栅极电连接，另一端与接地端电连接；

25、栅极限流电阻，一端与所述与非门的输出端电连接，另一端与所述开关管的栅极电连接。

26、可选地，所述继电器控制电路还包括：

27、至少一个旁路电容，所述旁路电容的一端与所述常闭继电器的控制端的一端电连接，另一端与接地端电连接。

28、第二个方面，本申请实施例提供了一种机械臂，包括：关节电机、驱动电路以及如上述的掉电保护电路；

29、所述驱动电路包括直流母线和多相逆变桥，所述直流母线包括正母线和负母线，所述多相逆变桥的直流侧正极端和直流侧负极端分别与所述正母线和所述负母线电连接；

30、所述关节电机的多相绕组与所述多相逆变桥的多个半桥输出端一一对应地电连接；

31、所述掉电保护电路的常闭继电器的静触点和动触点分别与所述正母线和所述负母线电连接。

32、可选地，所述关节电机为三相电机，所述多相逆变桥为三相逆变桥，所述三相电机的三相绕组分别与所述三相逆变桥的三个半桥输出端一一对应地电连接。

33、可选地，所述三相逆变桥包括多组，每组所述多相逆变桥的直流侧正极端和直流侧负极端分别与所述正母线和所述负母线电连接；

34、所述三相电机包括多个，每个所述三相电机的三相绕组分别与对应一组所述三相逆变桥的三个半桥输出端一一对应地电连接。

35、可选地，机械臂还包括：

36、供电模块，包括直流输出正极和直流输出负极，所述直流输出正极与所述正母线电连接，所述直流输出负极与所述负母线电连接。

37、第三个方面，本申请实施例提供了一种机器人，包括：如上述的机械臂。

38、本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：

39、本申请实施例中，通过设置常闭继电器，常闭继电器包括控制端、静触点和动触点，常闭继电器的静触点和动触点分别与正母线和负母线电连接，继电器控制电路与常闭继电器的控制端电连接，继电器控制电路被配置为当机械臂切换至掉电状态时，控制常闭继电器的动触点和静触点导通，以将正母线和负母线短接，使得关节电机的多相绕组、多相逆变桥、常闭继电器形成闭合回路。根据法拉第电磁感应定律，闭合回路中关节电机的多相绕组在磁场中做切割磁感线运动，能够产生感应电动势，从而在闭合回路中形成感应电流。根据楞次定律，该感应电流在关节电机的多相绕组中产生制动力矩，从而对关节电机进行制动，能够大大降低机械臂在掉电后在重力作用下的下坠速度，能够降低机械臂及其负载因突然掉落而造成的损伤风险。

40、并且，本申请实施例，利用常闭继电器和继电器控制电路即可实现掉电保护，无需在每个关节电机上单独安装抱闸等机械锁定装置，能够有效降低制造成本和安装空间，简化机械臂的结构设计，提高整体系统的集成度和可靠性。

41、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

1.一种掉电保护电路，应用于机械臂，其特征在于，所述机械臂包括关节电机和驱动电路，所述驱动电路包括直流母线和多相逆变桥，所述直流母线包括正母线和负母线，所述多相逆变桥的直流侧正极端和直流侧负极端分别与所述正母线和所述负母线电连接，所述关节电机的多相绕组与所述多相逆变桥的多个半桥输出端一一对应地电连接；所述掉电保护电路包括：

2.根据权利要求1所述的掉电保护电路，其特征在于，所述继电器控制电路还被配置为：

3.根据权利要求2所述的掉电保护电路，其特征在于，所述继电器控制电路包括：

4.根据权利要求3所述的掉电保护电路，其特征在于，所述继电器控制电路还包括：

5.根据权利要求2-4任一所述的掉电保护电路，其特征在于，所述继电器控制电路还包括：

6.根据权利要求5所述的掉电保护电路，其特征在于，所述继电器控制电路还包括以下至少一项：

7.根据权利要求3所述的掉电保护电路，其特征在于，所述继电器控制电路还包括：

8.一种机械臂，其特征在于，包括：关节电机、驱动电路以及如上述权利要求1-7中任一所述的掉电保护电路；

9.根据权利要求8所述的机械臂，其特征在于，所述关节电机为三相电机，所述多相逆变桥为三相逆变桥，所述三相电机的三相绕组分别与所述三相逆变桥的三个半桥输出端一一对应地电连接。

10.根据权利要求9所述的机械臂，其特征在于，所述三相逆变桥包括多组，每组所述多相逆变桥的直流侧正极端和直流侧负极端分别与所述正母线和所述负母线电连接；

11.根据权利要求8所述的机械臂，其特征在于，还包括：

12.一种机器人，其特征在于，包括：如上述权利要求8-11中任一所述的机械臂。