技术领域
[0001] 本公开涉及电气安全领域，尤其涉及一种电气控制系统和机器人。
背景技术
[0002] 机器人在运行过程中，若设置防碰撞功能。相关技术中，机器人防碰撞是由多个触位
开关组成，并通过
软件检测高低电平或
门电路作为逻辑判断。
发明内容
[0003] 本公开要解决的一个技术问题是，提供一种电气控制系统和机器人，能够提高设备运行的安全性和
稳定性。
[0004] 根据本公开一方面，提出一种电气控制系统，包括：第一
传感器、第二传感器、安全监控器、安全继电器、第一继电器和第二继电器，其中，第一传感器和第二传感器分别被配置为检测障碍物；安全监控器被配置为在未检测到电源
信号、或者在第一传感器或第二传感器中的至少一个传感器检测到障碍物的情况下，切断与安全继电器的连接，并控制第一继电器和第二继电器中的至少一个失电；安全继电器被配置为在未检测到电源信号、或未接收到安全监控器输出的信号的情况下，控制第一继电器和第二继电器失电；第一继电器和第二继电器被配置为在至少一个继电器失电的情况下，切断第一被控对象和第二被控对象的电源。
[0005] 在一些
实施例中，安全监控器还被配置为在检测到电源信号、并且在第一传感器和第二传感器都未检测到障碍物的情况下，与安全继电器建立连接，并控制第一继电器和第二继电器得电；安全继电器还被配置为在检测到电源信号、并且接收到安全监控器输出的信号的情况下，控制第一继电器和第二继电器得电；第一继电器和第二继电器还被配置为在同时得电的情况下，允许第一被控对象和第二被控对象运行。
[0006] 在一些实施例中，该电气控制系统还包括：
串联的第一急停开关和第二急停开关，其中，第一急停开关和第二急停开关中的至少一个被按下时，触发安全继电器控制第一继电器和第二继电器失电。
[0007] 在一些实施例中，安全继电器还被配置为在未接收到安全监控器输出的信号、或第一急停开关和第二急停开关中的至少一个被按下时的情况下，向第一电源模
块反馈信号，第一电源模块被配置为向安全监控器和安全继电器供电，在正常供电且接收到安全继电器反馈的信号的情况下，确定电气控制回路异常。
[0008] 在一些实施例中，安全继电器还包括复位模块，其中，第一继电器和第二继电器中的至少一个得电的情况下，复位模块禁止执行复位操作，第一继电器和第二继电器全部失电的情况下，复位模块允许执行复位操作。
[0009] 在一些实施例中，第一传感器内部设置有第一开关；第二传感器内部设置有第二开关；安全监控器包括：第一输入端、第二输入端、监控器电源端、第一安全触点、第二安全触点和反馈
节点，其中，第一输入端与第一开关连接，第二输入端与第二开关连接，监控器电源端与第一电源模块连接，第一安全触点一端通过第一继电器的第一线圈与第一电源模块的一端连接，另一端通过安全继电器的第三开关与第一电源模块的第二端连接，第二安全触点一端通过第二继电器的第二线圈与第一电源模块的一端连接，另一端通过安全继电器的第四开关与第一电源模块的第二端连接，安全监控器的反馈节点通过反馈通路与安全继电器的第二通道连接，其中，反馈通路上设置有常开开关。
[0010] 在一些实施例中，安全继电器包括：第二通道、继电器电源端、第三开关和第四开关，其中，继电器电源端与第一电源模块连接；第一继电器包括：第一线圈、第五开关、第六开关、第七开关和第八开关；第二继电器包括：第二线圈、第九开关、第十开关、第十一开关和第十二开关；第一被控对象的第一端通过第九开关、第五开关与第二电源模块的第一端连接，第一被控对象的第二端通过第十开关、第六开关与第二电源模块的第二端连接；第二被控对象的第一端通过第十一开关、第七开关与第二电源模块的第一端连接，第二被控对象的第二端通过第十二开关、第八开关与第二电源模块的第二端连接。
[0011] 在一些实施例中，第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第七开关、第八开关、第九开关、第十开关、第十一开关和第十二开关为常开开关；第一安全触点和第二安全触点为常开触点。
[0012] 在一些实施例中，安全继电器还包括第一通道；第一急停开关的第一端与第一通道的第一端连接，第一急停开关的第二端与第二急停开关的第一端连接，第二急停开关的第二端与第一通道的第二端连接。
[0013] 在一些实施例中，第一急停开关和第二急停开关为常闭急停开关。
[0014] 在一些实施例中，安全继电器还包括第十三开关，其中，第十三开关的第一端与第一电源模块的第一反馈节点连接，第十三开关的第二端与第一电源模块的第二反馈节点连接。
[0015] 在一些实施例中，第十三开关为
常闭开关。
[0016] 在一些实施例中，第一继电器还包括第十四开关，第二继电器还包括第十五开关，其中，第十四开关的第一端与复位模块的第一端连接，第十四开关第二端与第十五开关的第一端连接，第十五开关的第二端与复位开关的第二端连接。
[0017] 在一些实施例中，第十四开关和第十五开关为常闭开关。
[0018] 根据本公开的另一方面，还提出一种机器人，包括上述的电气控制系统。
[0019] 与相关技术相比，本公开实施例中，通过一体化设置两个检测障碍物的传感器、设置安全监控器、安全继电器、和其他元器件构成控制系统，并且所有电路都有冗余配置，安全监控器和安全继电器形成互
锁结构，任何一个元器件故障，回路都可断开，保证设备安全、稳定运行。
[0020] 通过以下参照
附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
[0021] 构成
说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
[0022] 参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
[0023] 图1为本公开的电气控制系统的一些实施例的结构示意图。
[0024] 图2为本公开的电气控制系统的另一些实施例的结构示意图。
[0025] 图3为本公开的电气控制系统的另一些实施例的结构示意图。
[0026] 图4为本公开的电气控制系统的另一些实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0027] 现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
[0028] 同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
[0029] 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，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
[0030] 对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
[0031] 在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
[0032] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0033] 为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
[0034] 通过软件检测高低电平从而做出逻辑判断以防机器人碰撞障碍物的方案，由于软件容易异常导致误动作或不动作，并且，软件运算具有延时性，不能第一时间切断电源。而通过门电路的方式，由于检测的是5V高低电平，很容易受到
电磁干扰的影响，产生感应
电压导致设备误动作或安全事故的发生。
[0035] 图1为本公开的电气控制系统的一些实施例的结构示意图。该系统中包括第一传感器1、第二传感器2、安全监控器3、安全继电器4、第一继电器5和第二继电器6。
[0036] 第一传感器1和第二传感器2分别被配置为检测障碍物，并向安全监控器3
输出信号。第一传感器1和第二传感器2为防撞传感器。
[0037] 安全监控器3被配置为在未检测到电源信号、或者第一传感器1或第二传感器2中的至少一个传感器检测到障碍物的情况下，切断与安全继电器4的连接，并控制第一继电器5和第二继电器6中的至少一个失电。在一些实施例中，第一传感器1检测到障碍物，对应第一继电器5失电，第二传感器2检测到障碍物，对应第二继电器6失电。
[0038] 在一些实施例中，安全监控器3还被配置为在检测到电源信号、并且在第一传感器1和第二传感器2都没有检测到障碍物的情况下，与安全继电器4建立连接，并控制第一继电器5和第二继电器6得电。
[0039] 在一些实施例中，第一传感器1和第二传感器2内设置常闭开关，安全监控器3能够通过内部脉冲判断传感器是否有故障，例如，由于第一传感器1和第二传感器2内部设置有常闭开关，在第一传感器1或第二传感器2故障或者碰到障碍物时，常闭开关处于打开状态，安全监控器3接收不到脉冲信号。
[0040] 在一些实施例中，安全监控器3可以通过
控制器实现，其中控制器可以是PLC、集成电路、相关部件等组成的具体的
硬件装置。
[0041] 安全继电器4被配置为在未检测到电源信号、或未接收到安全监控器3输出的信号的情况下，控制第一继电器5和第二继电器6失电。
[0042] 在一些实施例中，安全继电器4还被配置为在检测到电源信号、并且接收到安全监控器3输出的信号的情况下，控制第一继电器5和第二继电器6得电。
[0043] 在一些实施例中，安全继电器4能够通过脉冲检测线路通断状态。
[0044] 第一继电器5和第二继电器6被配置为在至少一个继电器失电的情况下，切断第一被控对象和第二被控对象的电源，在同时得电的情况下，允许第一被控对象和第二被控对象运行。第一被控对象例如为第一
电机，第二被控对象例如为第二电机，第一电机和第二电机可以控制机器人底盘的前进、后退、转弯以及运动方向等，按照一定的规律要求和控制要求实现机器人地面运动的工作需求。以下实施例中，被控对象以电机为例进行说明。
[0045] 在本公开的一些实施例中，该电气控制系统的电路结构如图2和图3所示。
[0046] 第一传感器1内部设置有第一开关11，第二传感器2内部设置有第二开关21。在一些实施例中，第一开关11和第二开关21为常闭开关。第一传感器1检测到障碍物时，第一开关11导通；第一传感器1未检测到障碍物时，第一开关11闭合；第二传感器2检测到障碍物时，第二开关21导通；第二传感器2未检测到障碍物时，第二开关21闭合。
[0047] 安全监控器3包括第一输入端31、第二输入端32、监控器电源端33、第一安全触点K34、第二安全触点K35和反馈节点36。第一输入端31与第一开关11连接，如图3所示，第一开关11的第一端与第一输入端31一端连接，第一开关11的第二端与第一输入端31另一端连接。第二输入端32与第二开关21连接，如图3所示，第二开关21的第一端与第二输入端32一端连接，第二开关21的第二端与第二输入端32另一端连接。监控器电源端33与第一电源模块V1连接，第一电源模块V1例如能够提供24V电压。监控器电源端33的一端连接到第一电源模块V1的正
母线上，另一端连接到第一电源模块V1的负母线上。第一安全触点K34一端通过第一继电器5的第一线圈KM11与第一源模块V1的一端连接，另一端通过安全继电器4的第三开关K431、K433与第一电源模块V1的第二端连接，第二安全触点K35一端通过第二继电器6的第二线圈KM21与第一电源模块V1的一端连接，另一端通过安全继电器4的第四开关K432、K434与第一电源模块V1的第二端连接。在一些实施例中，第一安全触点K34和第二安全触点K35为常开触点。反馈节点36通过反馈通路与安全继电器4的第二通道41连接，其中，反馈通路上设置有常开开关K37。在一些实施例中，反馈节点36的第一节点与安全继电器4的第二通道41的第一节点连接，反馈节点36的第二节点与安全继电器4的第二通道41的第二节点连接，其中，反馈节点36的第一节点与反馈节点36的第二节点之间通过常开开关K37连接。
[0048] 第一电源模块V1向安全监控器3和安全继电器4供电。在一些实施例中，第一电源模块V1接收到48V直流电源后，可以通过DC/DC，将48V直流电源转换为24V或12V直流电源，并且可以按照通道数提供多种类型的电源。通过设置电源
背板，使得各个模块可以可插拔的与第一电源模块V1连接。
[0049] 安全继电器4包括第二通道41、继电器电源端42、第三开关K431、K433和第四开关K432、K434，其中，继电器电源端42与第一电源模块V1连接。继电器电源端42一端连接到第一电源模块V1的正母线上，另一端连接到第一电源模块V1的负母线上。第三开关K431、K433和第四开关K432、K434为常开开关。
[0050] 第一继电器5包括第一线圈KM11、第五开关KM12、第六开关KM13、第七开关KM14和第八开关KM15；第二继电器6包括第二线圈KM21、第九开关KM22、第十开关KM23、第十一开关KM24和第十二开关KM25；第一电机7的第一端通过第九开关KM22、第五开关KM12与第二电源模块V2的第一端连接，第一电机7的第二端通过第十开关KM23、第六开关KM13与第二电源模块V2的第二端连接；第二电机8的第一端通过第十一开关KM24、第七开关KM14与第二电源模块V2的第一端连接，第二电机8的第二端通过第十二开关KM25、第八开关KM15与第二电源模块V2的第二端连接。第二电源模块V2例如能够提供48V电压。第二电源模块V2被配置为向第一电机7和第二电机8供电。第五开关KM12、第六开关KM13、第七开关KM14、第八开关KM15、第九开关KM22、第十开关KM23、第十一开关KM24和第十二开关KM25为常开开关。
[0051] 在上述实施例中，安全监控器通过两个输入通道接收第一传感器和第二传感器360度的输入，在第一传感器和第二传感器没有检测到障碍物且本身没有故障时，第一开关和第二开关处于闭合状态，安全监控器3的安全触点输出闭合，反馈通路上的开关为闭合状态，反馈通路导通；当第一传感器和第二传感器检测到障碍物，或者本身有故障时，检测到障碍物或者有故障的传感器的常闭开关处于导通状态，反馈通路上的开关由常闭状态转换为常开状态，切断输出到安全继电器的信号，安全触点导通。安全继电器检测反馈回路的状态，在反馈回路没有故障时，控制内部常开开关闭合，使得串联有安全触点的回路导通，第一继电器和第二继电器得电，电机与电源之间的开关闭合，从而使得电机正常工作；在反馈回路故障时，安全继电器控制内部常开开关断开，串联有安全触点的回路断开，第一继电器和第二继电器失电，电机与电源之间的开关断开，从而切断电源，使得电机掉电。
[0052] 安全继电器和安全监控模块本身自带安全监控功能，通过固定的
频率发出安全检测脉冲去检测安全回路和安全器件的状态，任何一个安全器件的安全状态和安全回路有问题时，安全触点均不会输出，也不会接通电机的供电系统，保证电机安全稳定的运行。
[0053] 另外，由于第一继电器和第二继电器组成冗余通道，任何一个继电器故障时，两个电机都会掉电，进而防止一个电机故障，另一个电机还在工作，造成更大事故发生，提高了电气控制系统的安全性和稳定性。
[0054] 另外，安全监控器的安全监控反馈触点接入安全继电器，组成互锁状态，当传感器和安全监控器本身有故障时，安全继电器接收到反馈回来的故障信号，及时切断安全触点的输出，切断电机的供电系统，避免电机安全问题的发生。
[0055] 在另一些实施例中，第一传感器和第二传感器为防撞条，构成360度安全触边，第一开关和第二开关为常开开关，例如，未检测到障碍物时，传感器内部的开关处于打开状态，安全监控器的安全触点输出闭合，反馈通路上的开关为闭合状态，反馈通路导通；当任意一个点碰撞到障碍物时，传感器内部的开关处于闭合状态，第一传感器和第二传感器向安全监控器发送检测到障碍物的信号，安全监控器的安全触点导通，反馈通路上的开关由常闭状态转换为常开状态，切断输出到安全继电器的信号。
[0056] 在本公开的另一些实施例中，该系统还包括第一急停开关91和第二急停开关92。第一急停开关91和第二急停开关92的至少一个被按下时，触发安全继电器4控制第一继电器5和第二继电器6失电。
[0057] 在一些实施例中，如图4所示，第一急停开关91的第一端与安全继电器4第一通道44的第一端连接，第一急停开关91的第二端与第二急停开关92的第一端连接，第二急停开关92的第二端与第一通道44的第二端连接。第一急停开关91和第二急停开关92为常闭急停开关。
[0058] 第一急停开关和第二急停开关为串联，任何一个被按下时，会触发安全继电器动作，及时切断电机电源，防止事故发生。在该实施例中，传感器和急停开关形成互锁机制，当传感器碰到障碍物或急停开关被按下时，电机安全停止运行，进一步提高了机器人的安全性。
[0059] 在本公开的另一些实施例中，安全继电器4还被配置为在未接收到安全监控器3输出的信号、或第一急停开关91和第二急停开关92中的至少一个被按下时的情况下，向第一电源模块V1反馈信号，第一电源模块V1被配置为在正常供电，且接收到安全继电器4反馈的信号的情况下，确定电气控制回路异常，此时，第一电源模块V1可以切断
输出电压或作其他处理。
[0060] 如图4所示，安全继电器4还包括第十三开关K435、K436，其中，第十三开关K435、K436为常闭开关，第十三开关K435、K436作为整体的第一端与第一电源模块V1的第一反馈节点连接，第十三开关K435、K436作为整体的第二端与第一电源模块V1的第二反馈节点连接。附图4中的安全继电器4内还设置有常开开关K437、K438，在设置有其他部件起作用，本公开中不再进一步阐述。
[0061] 在该实施例中，安全继电器能够向第一电源模块V1反馈信号，从而使得第一电源模块V1能够及时切断电源输出，使得整个回路检测更加安全、稳定。
[0062] 在本公开的另一些实施例中，该安全继电器4还包括复位模块45，其中，第一继电器5和第二继电器6中的至少一个得电的情况下，复位模块45禁止执行复位操作，第一继电器5和第二继电器6全部失电的情况下，复位模块45允许执行复位操作。
[0063] 在一些实施例中，如图4所示，第一继电器5还包括第十四开关KM16，第二继电器6还包括第十五开关KM26，第十四开关KM16的第一端与复位模块46的第一端连接，第十四开关KM16第二端与第十五开关KM26的第一端连接，第十五开关KM26的第二端与复位开关46的第二端连接。第十四开关KM16和第十五开关KM26为常闭开关。在一些实施例中，第十四开关KM16的第一端与复位模块46的第一端之间的电路线连接到第一通路44的一端。
[0064] 在上述实施例中，在整个回路都正常时，例如，第一传感器和第二传感器都没有碰到障碍物时，第十四开关KM16和第十五开关KM26断开，用户不能执行复位操作；当回路出现异常时，例如，第一传感器和第二传感器任意一个碰到障碍物，则第十四开关KM16和第十五开关KM26处于闭合状态，允许用户执行复位操作。
[0065] 在本公开的另一些实施例中，第一电源模块V1的输出端设置有保险管Q1。当回路过载或
短路时，保险管Q1能够秒级范围内熔断，切断电源的输出。该保险管Q1例如设置在正母线上。
[0066] 在本公开的另一些实施例中，第二电源模块V2和第一电源模块V1之间设置有空气开关Q2。空气开关Q2的作用主要时保护后续设备的电气安全，当后续设备出现短路和持续过载时，空气开关Q2将在毫秒范围内快速断开，保证充电模块和后续设备的安全。第二电源模块V2例如可以为
电池，可以为机器人提供
能量。
[0067] 在本公开的另一些实施例中，还保护一种机器人，该机器人包括上述的电气控制系统，通过一体化设置两个检测障碍物的传感器可满足机器人360度防碰撞要求，双急停开关加安全继电器和安全监控器和其它电压电器组成的安全控制系统，可从电路上满足电路的过载和短路保护功能。而且通过安全继电器和安全监控器的脉冲检测功能能够实时监控传感器的状态和安全回路的通断状态，保证在任何情况下都能完成整个机器人系统的安全保护功能。安全继电器模组和安全监控器模组和外围
接触器模组组成互锁双冗余通道，从本质上保证安全回路的稳定可靠。该方案既可以避免软件控制方案的程序异常或出错导致的安全事故，也可以避免由于电磁干扰导致的急停高低电平紊乱所引起的急停误动作。
[0068] 至此，已经详细描述了本公开。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
[0069] 可能以许多方式来实现本公开的方法以及装置。例如，可通过软件、硬件、
固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法以及装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还
覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。
[0070] 虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行
修改。本公开的范围由所附
权利要求来限定。
