一种特种机器人大功率供电控制输出管理系统的制作方法

本发明公开了一种特种机器人大功率供电控制输出管理系统，涉及电力电子技术领域。可用于特种机器人、工业机器人、水下机器人、特种装备、工业自动化大型装备等设备，可以对机器人的车轮、推进器、机械臂等大功率设备的供电进行控制输出。

背景技术：

现代工业自动化化大型装备、特种装备、工控机器人、水下机器人内部都各个分系统都需要通过设备母线进行供电，母线电压根据机器人使用的供电锂电池不同，分为24v、48v、96v等。所有设备连接在母线上，但是供电时序却不相同。对供电输出的时序性和供电质量提出了更高要求，任何设备间供电顺序的错乱都将可能对设备设备造成损坏、产品质量造成无可挽回的损失，甚至引起较大的生产事故或人身伤害。

同时由于大型机器人使用功率比较大，一般情况下母线上每一个节点设备供电功率都在1000w左右，如果设备过多会导致供电控制系统体积庞大，无法安装在设备内部。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种特种机器人大功率供电控制输出管理系统，解决了现有的供电装置输出功率较大时，体积也较为庞大，且难以保证人身安全的技术问题。

为达上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种特种机器人大功率供电控制输出管理系统，包括供电控制机构，供电控制机构包括一接线端、第一输出端、第二输出端、第三输出端，每个输出端内均装设有多个继电器，一接线端上装设有多个接线口，供电控制机构内部装设有bms监测装置；

机箱，供电控制机构安装在机箱内，一接线端与第一输出端、第二输出端、第三输出端电性连接，一接线端、第一输出端、第二输出端、第三输出端四者为并联使用、单独串联使用中的任意一种。

可选的，机箱内部设有上下两层，一接线端和第三输出端位于机箱上层，第一输出端、第二输出端位于机箱下层。

可选的，继电器的可控输出功率最大为1000w。

可选的，接线口的一端连接有母线，母线的供电输出电压为24v、48v、96v中的任意一种且三种电压可任意切换。

可选的，供电控制机构的长宽高分别为100mm、100mm、400mm。

可选的，每路继电器的一端均串联有用于观察继电器通断状态的信号指示灯，且每路信号指示灯为32v直流电。

可选的，每路继电器的一端均电性连接有电压监测电路，电压监测电路包括r1电阻、r2电阻、电压监测器，r1电阻与r2电阻串联，且电压监测器电连接在r1电阻与r2电阻之间，继电器电连接在r1电阻的一端。

可选的，输出端电压继电器中，r1电阻为10k电阻，r2电阻为2k电阻；

可选的，bms电压监测的检测范围为0-100v；

可选的，bms电流检测的检测范围为0-30a；

可选的，通过内部采样系统监控实时电压电流输出

本发明的实施例具有以下有益效果：

1、母线电压在每个通道的供电输出可以在24v、48v和96v任意切换，因而方便在不同情况下切换适宜的电压，该装置可以在较小的体积内实现大功率输出，且内部排线更加紧密合理，不但提高了装置的便携性，还使得装置的输出功率得到了优化。

2、该装置的多个输出端模块可以单独使用，亦可以并联使用达到较多通路的输出要求，进而增加了输出端口的多选择性。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一实施例的第三输出端电路结构示意图；

图2为本发明一实施例的第二输出端电路结构示意图；

图3为本发明一实施例的第一输出端电路结构示意图；

图4为本发明一实施例的一接线端电路结构示意图；

图5为本发明一实施例的一接线端供电原理图；

图6为本发明一实施例的一接线端的另一供电原理图；

图7为本发明一实施例的其一模拟母线供电原理图；

图8为本发明一实施例的其二模拟母线供电原理图；

图9为本发明一实施例的其三模拟母线供电原理图；

图10为本发明一实施例的系统功能组成示意图；

图11为本发明一实施例的系统逻辑示意图；

图12为本发明一实施例的电压监测电路逻辑图；

图13为本发明一实施例的采样系统的总体外围电路图；

图14为本发明一实施例的采样系统程序运行基本流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

为了保持本发明实施例的以下说明清楚且简明，本发明省略了已知功能和已知部件的详细说明。

请参阅图1-14所示，在本实施例中提供了一种特种机器人大功率供电控制输出管理系统，包括：供电控制机构，供电控制机构包括一接线端、第一输出端、第二输出端、第三输出端，每个输出端内均装设有多个继电器，一接线端上装设有多个接线口，供电控制机构内部装设有bms监测装置；

机箱，供电控制机构安装在机箱内，一接线端与第一输出端、第二输出端、第三输出端电性连接，一接线端、第一输出端、第二输出端、第三输出端四者为并联使用、单独串联使用中的任意一种，多个输出端模块可以单独使用，亦可以并联使用达到较多通路的输出要求，进而增加了输出端口的多选择性。

需要注意的是，本申请中所涉及的所有用电设备均可通过锂电池供电或外接电源。

本实施例的机箱内部设有上下两层，一接线端和第三输出端位于机箱上层，第一输出端、第二输出端位于机箱下层。

本实施例的继电器的可控输出功率最大为1000w。

为方便更换不同的母线电压输出，故通过以下结构改善，本实施例的接线口的一端连接有母线，母线的供电输出电压为24v、48v、96v中的任意一种且三种电压可任意切换，母线电压在每个通道的供电输出可以在24v、48v和96v任意切换，因而方便在不同情况下切换适宜的电压。

本实施例的供电控制机构的长宽高分别为100mm、100mm、400mm。

请参阅图11所示，本实施例的供电控制机构的内部装设有八路继电器。

本实施例的每路继电器的一端均串联有用于观察继电器通断状态的信号指示灯，且每路信号指示灯为32v直流电，供电控制机构前面板连接器需为指控台提供8路输出电压指示灯通道，因此供电控制机构将内部8路电压输出端直接连接至前面板连接器，提供给指控台的指示灯，实现输出电压信号指示的功能，

请参阅图12所示，本实施例的每路继电器的一端均电性连接有电压监测电路，电压监测电路包括r1电阻、r2电阻、电压监测器，r1电阻与r2电阻串联，且电压监测器电连接在r1电阻与r2电阻之间，继电器电连接在r1电阻的一端，通过设置的指示灯，能更加直观的观察各路继电器的工作状态。

请参阅图12所示，本实施例的输出端继电器中，r1电阻为10k电阻，r2电阻为2k电阻，本实施例的电压监测器的检测范围为0-10v，使用电压监测器对流向每路的继电器电压进行检测，以降低故障排查的难度，节省维修时间。

请参阅图13所示，此芯片信号的采集与传输通过处理器进行控制，使用ltc6804-2芯片，采样电路的工作是通过处理器进行控制，内部集成的16位高精度adc能够将采得的模拟信号转换成数字信号，通过isospi接口输出给处理器。处理器选择用spi与采样芯片进行信号传递，通信简单，一个主设备能够接多个从设备，所以在串联的ltc6804-2中，只需处理器的一个spi接口便能控制所有采样芯片的运行。数据传输速度较快，能达到50mbps。

请参阅图14所示，在bms采集程序启动后，首先要对处理器相应外设进行初始化。在采样过程中需要初始化的外设主要有：时钟(rcc)，通用输入输出接口(gpio)，pi，usart和定时器。其中，rcc为所有外设配置时钟，所有外设都需要以固定的频率运行，它们的频率都可以由配置rcc来从系统时钟分频得到。所有外设都可以通过特定的gpio口与外部进行通信，而所使用的gpio口都可以通过配置gpio来与处理器引脚进行物理上的绑定。在所有的外设中，rcc和gpio都必须配置。处理器和采样芯片是通过spi口进行通信。usart为通用同步异步收发器，支持全双工通信，可用它进行数据显示。

采集过程中处理器就开始计时后可以将得到的值通过spi端口传输到数据存储器中，这样就能保存电池电压的历史数据。为了保持周期性采样，当一次ad转换触发后定时器应该被清零，然后重新开始计时。在程序设计中，用一个while函数就能保证采样一直循环运行下去。

上述实施例可以相互结合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。