專利名稱：用于機器人的蓄電池電量檢測裝置及方法
技術領域：
本發明屬于檢測技術領域，主要涉及一種用于機器人的蓄電池電量檢測裝置及方法。
背景技術：
蓄電池是1859年由普蘭特(Plante)發明的，至今已有一百多年的歷史。鉛酸蓄電池自發明后，在化學電源中一直占有絕對優勢。這是因為其價格低廉、原材料易于獲得，使用上有充分的可靠性，適用于大電流放電及廣泛的環境溫度范圍等優點。作為穩定的便攜式電源，蓄電池也被廣泛的應用到機器人上。蓄電池溫度(電解液溫度)升高，則陰陽極板上的活性物質即會劣化，并腐蝕陽極格子，而縮短電池壽命，相對的，電池溫度太低時，會使電池蓄電容量減少，容易過度放電，進而使電池壽命縮短。此種關系也會因電池型式，極板材質而有變化。故應遵守下列之使用條件:通常蓄電池之電解液溫度應維持在15 55°C為理想使用狀態，不得已的情況下，也不可超過放電時-15 55°C，充電時0 60°C的范圍。實際使用時，由于充電時溫度會上升，因此，放電終了時之電解液溫度以維持在40°C以下為最理想。內部阻抗會因放電量增加而加大，尤其放電終點時，阻抗最大，主因為放電的進行使得極板內產生電流的不良導體-硫酸鉛及電解液比重的下降，都導致內部阻抗增強，故放電后，務必馬上充電，若任其持續放電狀態，則硫酸鉛形成安定的白色結晶后，即使充電，極板的活性物資亦無法恢復原狀，而將縮短電瓶的使用年限。因此，對于蓄電池的溫度及電量檢測尤為重要，防止蓄電池因為溫度狀態不理想與過放電而影響蓄電池的使用壽命，也為了機器人供電系統有一個良好穩定的工作狀態。由此可見，對蓄電池的電量檢測十分重要，并且需要一種裝置來保護蓄電池。

發明內容
本發明的主要目的在于提供一種用于機器人的蓄電池檢測裝置及方法，其用來檢測蓄電池剩余的電量，避免蓄電池電量過低或突然斷電給機器人帶來危害。為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:一種用于機器人的蓄電池檢測裝置，其包括:主控制模塊、電壓傳感器模塊、電流傳感器模塊、溫度傳感器、顯示模塊，所述的電壓傳感器與蓄電池并聯，其采集蓄電池的電壓信息并傳輸給所述的主控制模塊進行處理并在所述的顯示模塊上進行顯示；所述的電流傳感器模塊與蓄電池串聯，采集所述的蓄電池的電流信息并傳輸給所述的主控制模塊進行處理顯示，所述的溫度傳感器采集所述的蓄電池附近的溫度信息并傳輸給所述主控制模塊進行處理；所述的主控制模塊與蓄電池并聯。優選地，上述的主控制模塊內包括有電壓檢測模塊及電流檢測模塊，分別用于對所接收的電壓信息和電流信息進行檢測。
上述的用于機器人的蓄電池檢測裝置，其還進一步包括有通訊模塊，所述的主控制模塊通過所述的通訊模塊，將處理結果發送至機器人的控制器。優選地，在蓄電池與主控制模塊間還設有開關。上述的用于機器人的蓄電池檢測裝置，其還進一步包括有按鍵，所述的按鍵與主控制模塊相連，用于對蓄電池進行強制下電。一種蓄電池電量檢測方法，其采用上述的檢測裝置，其包括以下步驟:a.蓄電池開始工作，給所述的主控制模塊上電并初始化；b.通過所述的溫度傳感器采集蓄電池工作環境的溫度，并發送給所述的主控制模塊進行處理；c.通過所述的電流傳感器采集蓄電池的電流信息，并傳輸給所述的主控制模塊進行處理；e.通過所述的電壓傳感器模塊采集蓄電池的電壓信息，并傳輸給所述的主控制模塊進行處理；f.通過溫度、電流與電壓，確定該點對應的蓄電池的電量，通過所述的顯示模塊進行顯示，并通過通訊模塊發送給機器人的控制器。優選地，在步驟b中，若溫度超過指定范圍，則所述的主控制模塊發出報警，通過所述的顯示模塊進行顯示；同時，通過所述的通訊模塊發送給機器人控制器。優選地，在步驟c中，若電流超過指定范圍，所述的主控制模塊發出報警，并通過所述的顯示模塊進行顯示，同時通過所述的通訊模塊發送給機器人控制器。上述的蓄電池電量檢測方法，其還包括以下步驟:g.若電量低于20%，所述的顯示模塊發出警報，提示電量過低；若電量低于10%，所述的主控制模塊通過通訊模塊向機器人控制器發送掉電保護信號，提示系統將要下電，10秒鐘后切斷電源，防止突然掉電。采用上述技術方案后，使用時，主控制模塊將電壓傳感器模塊、電流傳感器模塊與溫度傳感器采集到的數據進行處理，并把結果顯示在顯示模塊上，同時把結果通過通訊模塊，發送給機器人控制器。本發明設計了一種用于機器人的蓄電池電量檢測裝置，該裝置結構簡單，設計小巧，應用廣泛，可以廣泛的應用到給機器人供電的蓄電池上，防止蓄電池電量過低或突然斷電給機器人帶來危害，同時也為了延長蓄電池的使用壽命。同時，本發明所提供的檢測方法，利用溫度，電流，電壓的方法確定蓄電池的電量，更加快速，精確，更加有針對性；蓄電池電量檢測裝置不但起到電量檢測作用，同時也是蓄電池的開關，并且對蓄電池具有保護作用，提高了機器人控制系統的安全性，對于特定的批量化應用的蓄電池電量檢測有更加實際的意義。


圖1是本發明電量檢測裝置的結構框圖。圖2是電壓檢測模塊的電路圖。圖3是電流檢測模塊的電路圖。圖4是本發明電量檢測方法的流程圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。參考圖1所示，本發明公開了一種用于機器人的蓄電池檢測裝置，其包括:主控制模塊1、電壓傳感器模塊2、電流傳感器模塊3、溫度傳感器4、顯不模塊5、通訊模塊6、開關8及按鍵9，其中:主控制模塊I與蓄電池A并聯，主控制模塊I由蓄電池A供電；開關8作為蓄電池A的控制開關串聯在主回路中，控制整個機器人系統的上下電，包括電量檢測裝置；主控制模塊I將電壓傳感器模塊2、電流傳感器模塊3與溫度傳感器4采集到的數據進行處理，并把結果顯示在顯示模塊5上，同時把結果通過通訊模塊6，發送給機器人控制器7。主控制模塊I中包括電壓檢測電路、電流檢測電路，電壓檢測電路接收電壓傳感器模塊2所采集的電壓信息后，對該電壓進行檢測；電流檢測電路接收電流傳感器模塊3所采集的蓄電池A的電流信息，并進行檢測。電壓檢測電路、電流檢測電路參考圖2、所示，為本領域常用電路設計。電壓傳感器模塊2與蓄電池A并聯，并把采集的數據發送給主控制模塊I ;電流傳感器模塊3與蓄電池A串聯，連接在開關8的后面，采集到的數據發送給主控制1吳塊I ;溫度傳感器4安裝在蓄電池A的表面，采集到的數據發送給主控制模塊I ;若長按按鍵9，持續4秒鐘，可以通過開關8對蓄電池A強制下電。蓄電池電量檢測裝置不但起到電量檢測作用，同時也是蓄電池的開關，并且對蓄電池具有保護作用，負載通過該裝置串聯至電路中，該裝置負責這個電路的通斷。本發明，通過設計一種用于機器人的蓄電池電量檢測裝置，該裝置結構簡單，設計小巧，應用廣泛，可以廣泛的應用到給機器人供電的蓄電池上，防止蓄電池電量過低或突然斷電給機器人帶來危害，同時也為了延長蓄電池的使用壽命。該蓄電池檢測裝置的主要原理是:蓄電池的電量一般與工作環境的溫度，放電電流有關系，電量的大小可以根據蓄電池開路電壓判斷。一般情況下，工作環境的溫度，與放電電流不變的情況下，蓄電池電量越低，開路電壓越低；工作環境溫度不變，放電電流越大，開路電壓隨蓄電池電量下降的趨勢越大，放電電流越小，趨勢越小；放電電流不變的情況下，工作環境的溫度越低，開路電壓隨蓄電池電量下降的趨勢越大，反之，趨勢越小。根據以上結論，可以根據工作環境的溫度，放電電流與開路電壓建立三維坐標系來確定當前蓄電池的電量。該三維坐標系需要通過生產廠商提供的說明書來確立基本框架，然后結合實際應用，根據工作環境溫度與負載的不同設置合適的坐標。通過坐標系中點的位置，來判斷當前蓄電池的剩余電量。參考圖4所示，本發明還公開了一種蓄電池電量檢測方法，其包括以下步驟:a.蓄電池A開始工作，給主控制模塊I上電并初始化；b.通過溫度傳感器5采集蓄電池工作環境的溫度，并發送給主控制模塊I進行處理:在此步驟中，若溫度超過指定范圍，則發出報警，通過顯示模塊5進行顯示，并通過所述的通訊模塊6發送給機器人控制器7 ；在此步驟中，還可以進一步判斷該溫度在三維坐標系中的溫度坐標軸的區間位置；c.通過電流傳感器3采集蓄電池A的電流信息，并傳輸給主控制模塊I進行處理；在此步驟中，若電流超過指定范圍則發出報警，并通過顯示模塊5進行顯示，并同時通過通訊模塊6發送給機器人控制器7 ;另外，還可進一步判斷該電流在三維坐標系中電流坐標軸的區間位置。e.通過電壓傳感器模塊2采集蓄電池A的電壓信息，并傳輸給主控制模塊I進行處理；在此步驟中，還可以判斷該電壓在三維坐標系統中電壓坐標的區間位置。f.通過溫度、電流與電壓，確定該點對應的蓄電池A的電量，通過顯示模塊5進行顯示，并通過通訊模塊發送給機器人的控制器7 ；g.若電量低于20%,顯不模塊5發出警報,提不電量過低；若電量低于10%，主控制模塊I通過通訊模塊6向機器人控制器7發送掉電保護信號，提示系統將要下電，10秒鐘后切斷電源，防止突然掉電。本發明提供一種用于機器人的蓄電池電量檢測方法，采用溫度，電流，電壓的方法確定蓄電池的電量，更加快速，精確，更加有針對性；蓄電池電量檢測裝置不但起到電量檢測作用，同時也是蓄電池的開關，并且對蓄電池具有保護作用，提高了機器人控制系統的安全性，對于特定的批量化應用的蓄電池電量檢測有更加實際的意義。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1.一種用于機器人的蓄電池檢測裝置，其特征在于:其包括:主控制模塊、電壓傳感器模塊、電流傳感器模塊、溫度傳感器、顯示模塊，所述的電壓傳感器與蓄電池并聯，其采集蓄電池的電壓信息并傳輸給所述的主控制模塊進行處理并在所述的顯示模塊上進行顯示；所述的電流傳感器模塊與蓄電池串聯，采集所述的蓄電池的電流信息并傳輸給所述的主控制模塊進行處理顯示，所述的溫度傳感器采集所述的蓄電池附近的溫度信息并傳輸給所述主控制模塊進行處理；所述的主控制模塊與蓄電池并聯。
2.根據權利要求1所述的用于機器人的蓄電池檢測裝置，其特征在于:所述的主控制模塊內包括有電壓檢測模塊及電流檢測模塊，分別用于對所接收的電壓信息和電流信息進行檢測。
3.根據權利要求1所述的用于機器人的蓄電池檢測裝置，其特征在于:其還進一步包括有通訊模塊，所述的主控制模塊通過所述的通訊模塊，將處理結果發送至機器人的控制器。
4.根據權利要求1、2或3所述的用于機器人的蓄電池檢測裝置，其特征在于:在蓄電池與主控制模塊間還設有開關。
5.根據權利要求4所述的用于機器人的蓄電池檢測裝置，其特征在于:其還進一步包括有按鍵，所述的按鍵與主控制模塊相連，用于對蓄電池進行強制下電。
6.一種蓄電池電量檢測方法，其特征在于:其采用權利要求1 5任一所述的檢測裝置，其包括以下步驟: a.蓄電池開始工作，給所述的主控制模塊上電并初始化； b.通過所述的溫度傳感器采集蓄電池工作環境的溫度，并發送給所述的主控制模塊進行處理； c.通過所述的電流傳感器采集蓄電池的電流信息，并傳輸給所述的主控制模塊進行處理； e.通過所述的電壓傳感器模塊采集蓄電池的電壓信息，并傳輸給所述的主控制模塊進行處理； f.通過溫度、電流與電壓，確定該點對應的蓄電池的電量，通過所述的顯示模塊進行顯示，并通過通訊模塊發送給機器人的控制器。
7.根據權利要求6所述的蓄電池電量檢測方法，其特征在于:在步驟b中，若溫度超過指定范圍，則所述的主控制模塊發出報警，通過所述的顯示模塊進行顯示；同時，通過所述的通訊模塊發送給機器人控制器。
8.根據權利要求6或7所述的蓄電池電量檢測方法，其特征在于:在步驟c中，若電流超過指定范圍，所述的主控制模塊發出報警，并通過所述的顯示模塊進行顯示，同時通過所述的通訊模塊發送給機器人控制器。
9.根據權利要求6所述的蓄電池電量檢測方法，其特征在于:其還包括以下步驟: g.若電量低于20%，所述的顯示模塊發出警報，提示電量過低； 若電量低于10 %，所述的主控制模塊通過通訊模塊向機器人控制器發送掉電保護信號，提示系統將要下電，10秒鐘后切斷電源，防止突然掉電。
全文摘要
本發明公開了一種用于機器人的蓄電池檢測裝置及方法，該裝置包括主控制模塊、電壓傳感器模塊、電流傳感器模塊、溫度傳感器、顯示模塊，電壓傳感器與蓄電池并聯，其采集蓄電池的電壓信息并傳輸給主控制模塊進行處理并在顯示模塊上進行顯示；電流傳感器模塊與蓄電池串聯，采集蓄電池的電流信息并傳輸給主控制模塊進行處理顯示，溫度傳感器采集蓄電池附近的溫度信息并傳輸給主控制模塊進行處理；主控制模塊與蓄電池并聯。本發明裝置結構簡單，設計小巧，應用廣泛，可以廣泛的應用到給機器人供電的蓄電池上，防止蓄電池電量過低或突然斷電給機器人帶來危害。同時，本發明所提供的檢測方法，更加快速，精確，更加有針對性。
文檔編號G01R31/36GK103197248SQ20121000373
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者鄒風山, 曲道奎, 徐方, 宋吉來, 李崇, 劉曉帆, 董狀, 賈凱 申請人:沈陽新松機器人自動化股份有限公司