一种用于仿生机器人的远程自主并行自充多电源控制系统的制作方法

本发明涉及一种仿生机器人的控制系统，特别是涉及一种用于仿生机器人的远程自主并行自充多电源控制系统。

背景技术：

仿生机器人具有强大的功能和环境适应能力，与其相关的研究越来越被重视。仿生机器人通常具备多个运动自由度，而每一个运动自由度都需配备电机，特别是多足仿生机器人，电机的数量较多。由此带来的问题是续航时间较短。同时，随着应用于特殊领域的大中型仿生机器人的研究越来越多，相关的安全问题也逐渐被重视，特别是调试阶段不成熟程序引起的安全隐患。因此，多电源及其控制系统的研究已成为相关领域的一个热点课题。

cn103354385a公开了一种移动机器人多电池组无缝切换电路，可以实现多个电池组之间的切换。其缺陷，一是该方案是基于元器件做的开关电路，不能应用于有感性负载的大电流工况；二是没有远程紧急断电设计；三是不自带电源补充功能。

cn106300553a公开了一种移动机器人电源管理系统及方法，该系统具有主副两个电源自主切换的功能，其缺陷，一是虽具备无线通讯模块，但其作用是用于和其他机器人及充电桩进行通讯，而不用于从外界通过无线通讯模块对整机电源进行关断，不能起到安全保障的作用；二是不自带电源补充功能；

cn207601603u公开了一种机器人电源系统，使用光伏组件给电池充电，其缺陷，一是没有备用电源，续航较低；二是没有远程关断的设计。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种自带电源补充、可远程和自主切换电源的用于仿生机器人的远程自主并行自充多电源控制系统。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种用于仿生机器人的远程自主并行自充多电源控制系统，包括主控单元、分控单元、主电源控制单元、主路电源控制单元、第一电源控制单元、第二电源控制单元、无线通讯模块、遥控装置、主电池组、副电池组、电源补充装置，所述主电源控制单元的输入口与主电池组和电源补充装置连接，其输出口与各支路电路上的第一电源控制单元的输入口连接，所述第一电源控制单元的输入口与副电池组的输出口连接，所述电源补充装置通过主路电源控制单元与主电池组的充电口连接，所述电源补充装置通过各支路电路上的第二电源控制单元与副电池组的充电口连接，所述主控单元分别与分控单元、主电源控制单元、主路电源控制单元、第一电源控制单元和第二电源控制单元通过有线电连接和/或通过各自设置的无线通讯模块无线连接，所述分控单元分别与第一电源控制单元和第二电源控制单元通过有线电连接和/或通过各自设置的无线通讯模块无线连接，所述主控单元、分控单元、主电源控制单元、主路电源控制单元、第一电源控制单元和第二电源控制单元通过有线连接和/或无线通讯模块与遥控装置连接。

进一步，所述遥控装置通过一对一或一对多的方式与各无线通讯模块进行通讯。

进一步，所述遥控装置为移动端和/或固定端，所述无线通讯模块包括天线和收发模块。

进一步，所述遥控装置包括一键电源开关和/或分支电源关断和切换开关和/或通讯功能单元。所述一键电源开关能一次关闭操作断开主回路，一次开启操作接通主回路；所述分支电源关断和切换开关能单独关断或切换部件的电源输入。

进一步，各电源控制单元均包括用于多电源切换和关断的控制模块和切换开关模块。所述切换开关模块的各输入口之间相互隔离。

进一步，所述电源补充装置包括有线充电装置、油机发电装置、海流发电装置、盐水发电装置、风能发电装置、光伏发电装置中的一种或几种，用于给主电池组和/或副电池组充电，和/或直接用于仿生机器人供电。

进一步，所述主控单元为用于仿生机器人整机数据采集、数据处理、逻辑运算和指令控制的上位机装置；所述分控单元为用于仿生机器人部件的数据采集、数据处理、逻辑运算和指令控制的下位机装置。所述主控单元和分控单元，通过有线和/或无线连接并通讯，实时监测主电池组、副电池组和电源补充装置的状态，自主控制电源的切换和电池组的充电。

本发明采用远程一键断电方案，为仿生机器人的运行提供了安全保障，尤其是在调试阶段；本发明采用仿生机器人自带电源补充装置，明显提高续航能力，可在野外或海洋中长期工作，而不需回基地充电；本发明采用自主切换主回路电源的方案，可提高仿生机器人携带电池组的能力，且有利于结构布局。

附图说明

图1为本发明实施例的结构框图；

图2为本发明实施例中电源控制单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。

参照图1，本实施例包括主控单元5，分控单元ⅰ11、分控单元ⅱ21、分控单元ⅲ31、分控单元ⅳ41，主电源控制单元6，第一电源控制单元15、第一电源控制单元25、第一电源控制单元35、第一电源控制单元45，第二电源控制单元13、第二电源控制单元23、第二电源控制单元33、第二电源控制单元43，主路电源控制单元8，无线通讯模块ⅰ4、无线通讯模块ⅱ7、无线通讯模块ⅲ12、无线通讯模块ⅳ22、无线通讯模块ⅴ32、无线通讯模块ⅵ42，无线通讯模块ⅶ16、无线通讯模块ⅷ26、无线通讯模块ⅸ36、无线通讯模块ⅹ46，遥控装置3，主电池组2，副电池组ⅰ14、副电池组ⅱ24、副电池组ⅲ34、副电池组ⅳ44和电源补充装置1。

本实施例中设置了4个电路分支，现以第一个电路分支为例来说明工作原理。主电源控制单元6与主电池组2连接，第一电源控制单元15与副电池组ⅰ14连接，在本实施例未启动时，主电源控制单元6和第一电源控制单元15均处于工作状态，并全部处于关断状态。

本实施例启动时，使用遥控装置3发送开启指令通过无线通讯模块ⅱ7控制主电源控制单元6将主电池组2或电源补充装置1接入主回路，此时主控单元5开始工作。主控单元5通过无线通讯模块控制第一电源控制单元15将副电池组ⅰ14接入，并通过无线通讯模块与分控单元ⅰ11进行通讯，如通讯不成功，主控单元5控制第一电源控制单元15切换主电池组2或电源补充装置1接入；如通讯成功，开始正常工作。在工作过程中，第一分控单元11实时监测副电池组ⅰ14的状态，当副电池组ⅰ14出现故障或电量较低时，第一分控单元11通过无线通讯模块与主控单元5通讯后，控制第一电源控制单元15切换至主电池组2或电源补充装置1。

其他电路分支具备与第一个电路支路相同的工作方式。

在本实施例启动时，可直接使用遥控装置3发送指令控制各电路分支的第一电源控制单元15和/或25和/或35和/或45将副电池组14和/或24和/或34和/或44接入。

在仿生机器人完成工作指令或收到停止工作指令后，主控单元5控制各电路分支的第一电源控制单元15、第一电源控制单元25、第一电源控制单元35、第一电源控制单元45关断，然后使用遥控装置3关断主电源控制单元6。本实施例中，可使用遥控装置3先关断第一电源控制单元15、第一电源控制单元25、第一电源控制单元35、第一电源控制单元45，然后关断主电源控制单元6。

本实施例中，如仿生机器人发生故障或产生危险，使用遥控装置3一键关断给所有单元和模块供电的主电源控制单元6和第一电源控制单元15、第一电源控制单元25、第一电源控制单元35、第一电源控制单元45，使仿生机器人动力源断电，从而有效防止造成事故，保障人员、财产安全。

本实施例中，主控单元5检测到主电池组2电量不足时，控制主路电源控制单元8闭合，电源补充装置1开始给主电池组2充电；分控单元ⅰ11检测到副电池组ⅰ14电量不足时，如当前使用的是副电池组ⅰ14，则控制第一电源控制单元15切换电源输入，然后控制第二电源控制单元13闭合，电源补充装置1开始给副电池组ⅰ14充电；如当前不是使用副电池组ⅰ14供电，则直接控制第二电源控制单元13闭合，电源补充装置1开始给副电池组ⅰ14充电。其他电路分支具备相同的工作方式。

如图2所示，实施例中的各电源控制单元a包括控制模块a2和切换开关模块a1。电源控制单元a设置了两个分支电源输入接口和一个电源输出接口，第一输入接口a11和第二输入接口a12接输入电源的正负极，第三输入接口a13和第四输入接口a14接另一输入电源的正负极，第一输出接口a15和第二输出接口a16接负载。第一输入接口a11和第二输入接口a12与第一输出接口a15和第二输出接口a16接通，由第一线圈l1控制，第三输入接口a13和第四输入接口a14与第一输出接口a15和第二输出接口接通，由第二线圈l2控制。本实施例中的切换开关模块是常开的。控制模块a2的通讯接口a21与无线通讯模块电连接，通讯接口a22与分控单元电连接。当控制模块a2接收到电源切换指令时，控制模块a2控制第一线圈l1或第二线圈l2工作实现电源切换，或接收到断开输出指令后，控制第一线圈l1和第二线圈l2关断两路输出。

本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。