用于機(jī)械臂的電子緊急-停止制動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】一種用于在電力故障時(shí)制動(dòng)周期性旋轉(zhuǎn)的電機(jī)的系統(tǒng)的典型實(shí)施例，包括：(i)電荷存儲(chǔ)電路，用于存儲(chǔ)電荷并且在電力故障時(shí)將所存儲(chǔ)的電荷轉(zhuǎn)換為輸出電壓；(ii)一個(gè)或多個(gè)無源電氣元件，用于傳導(dǎo)電機(jī)旋轉(zhuǎn)所感應(yīng)的電流；以及(iii)電壓致動(dòng)電路，連接至所述無源電氣元件和所述電荷存儲(chǔ)電路，用于在電機(jī)旋轉(zhuǎn)每半個(gè)周期時(shí)制動(dòng)所述電機(jī)。所述電路是待用的，直到在電力故障時(shí)被所述電荷存儲(chǔ)電路致動(dòng)。
【專利說明】用于機(jī)械臂的電子緊急-停止制動(dòng)電路
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)要求2012年4月13日提交的美國專利申請(qǐng)N0.13/446, 650的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，其全部公開通過引用包含于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]在各個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明總地涉及在自動(dòng)化工業(yè)系統(tǒng)中用于產(chǎn)生緊急-停止制動(dòng)的電子電路。

【背景技術(shù)】
[0004]已經(jīng)在許多工業(yè)和制造業(yè)環(huán)境中配置了自動(dòng)裝置以提高可靠性并節(jié)約成本。用于在不同位置之間移動(dòng)工具的機(jī)械臂通常被旋轉(zhuǎn)電機(jī)經(jīng)由低摩擦變速箱驅(qū)動(dòng)。低摩擦變速箱以高輸出效率轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但是一般允許電機(jī)在緊急停止之后或者電力中斷時(shí)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)足夠的時(shí)間。此外，低摩擦變速箱可導(dǎo)致如下情況:在緊急停止或電力故障時(shí)處于靜態(tài)位置的上升的機(jī)械臂在重力的作用下下降，并可能引起設(shè)備損壞或者傷害人類。因此，用于機(jī)械臂的電機(jī)可以裝配有緊急-停止制動(dòng)器以避免這些危害。
[0005]通常，一種類型的緊急-停止制動(dòng)器使用具有彈簧負(fù)載的機(jī)電摩擦裝置；通過螺線管控制摩擦裝置的位置。在緊急停止或者電力損失時(shí)，電流停止流過螺線管，引起制動(dòng)器的嚙合并因此使電機(jī)停止。然而，這些機(jī)電制動(dòng)器一般在很短的時(shí)間內(nèi)“鎖定”電機(jī)并且會(huì)使位于鄰近空間的人類操作者受困。雖然可以使用二次安全電路釋放制動(dòng)器，但是也有可能在釋放發(fā)生之前傷害操作者。此外，因?yàn)槎伟踩尫烹娐吠ǔＪ请姵毓╇姷?，所以其可靠性降低。另外，機(jī)電電機(jī)制動(dòng)器和/或二次安全電路增加了機(jī)械系統(tǒng)的重量和成本。
[0006]另一制動(dòng)方法是在緊急情況或電力故障時(shí)使電機(jī)短路；短路的電機(jī)在有限的機(jī)械磨損下逐漸變慢。這種方法可以減少使人類操作者受困的風(fēng)險(xiǎn)，并因此避免使用二次安全電路以釋放制動(dòng)器。然而，在緊急停止或電力損失時(shí)，通常需要額外的獨(dú)立的電源(例如，電池)給用于控制和支持制動(dòng)電路的控制邏輯電路供電(或者直接使電機(jī)短路)。額外電源的維護(hù)和附加成本體現(xiàn)了使用這種方法的缺點(diǎn)。
[0007]因此，需要一種不需要額外的獨(dú)立的電源就能在緊急停止或電力故障時(shí)逐漸降低電機(jī)的速度從而防止人類受困的電機(jī)制動(dòng)器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的實(shí)施例利用當(dāng)緊急停止或電力故障時(shí)轉(zhuǎn)換為輸出電壓的存儲(chǔ)電荷引起電機(jī)制動(dòng)；輸出電壓使一個(gè)或多個(gè)電機(jī)繞組短路，從而使電機(jī)的速度逐漸降低。這允許電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械臂緩慢地返回至重力中間位置和/或允許電機(jī)通過對(duì)機(jī)械臂施加外力而旋轉(zhuǎn)(即，電機(jī)的反向驅(qū)動(dòng))，而不會(huì)使人類操作者受困。在一些實(shí)施例中，電壓致動(dòng)電路通過電荷存儲(chǔ)電路中的存儲(chǔ)電荷啟動(dòng)。在電力故障時(shí)，電荷存儲(chǔ)電路提供電力以使制動(dòng)電路運(yùn)行，而無需額外的電源來支持電壓驅(qū)動(dòng)電路的啟動(dòng)。此外，通過在電壓致動(dòng)電路和電荷存儲(chǔ)電路中使用緊湊且廉價(jià)的電子元件，大大降低了系統(tǒng)的重量和成本，同時(shí)在緊急情況或者電力故障時(shí)電機(jī)制動(dòng)器保持可靠。
[0009]因此，在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種用于在電力故障時(shí)制動(dòng)周期性旋轉(zhuǎn)的電機(jī)的無動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)。在各個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)包括電荷存儲(chǔ)電路，其用于存儲(chǔ)電荷并且在電力故障時(shí)將所存儲(chǔ)的電荷轉(zhuǎn)換為輸出電壓；一個(gè)或多個(gè)無源電氣元件，其用于傳導(dǎo)電機(jī)旋轉(zhuǎn)所感應(yīng)的電流；以及電壓致動(dòng)電路，其連接至無源電氣元件和電荷存儲(chǔ)電路，用于制動(dòng)電機(jī)。電壓致動(dòng)電路是待用的，直到在電力故障時(shí)被電荷存儲(chǔ)電路致動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，電壓致動(dòng)電路通過使電流流過電機(jī)繞組來使電機(jī)繞組短路，從而制動(dòng)電機(jī)。電壓致動(dòng)電路可以每隔電機(jī)旋轉(zhuǎn)的半周期或者在電機(jī)旋轉(zhuǎn)的整個(gè)工作周期被啟動(dòng)。電荷存儲(chǔ)電路可以包括電容器；無源電氣元件可以包括二極管；以及電壓致動(dòng)電路可以包括晶體管。在一些實(shí)施例中，電荷存儲(chǔ)電路包括具有擊穿電壓閾值的齊納二極管和一個(gè)或多個(gè)晶體管，晶體管是待用的，直到被高于齊納擊穿閾值電壓的足夠的電壓致動(dòng)。
[0010]在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括具有多個(gè)晶體管的橋式逆變器，晶體管在電力故障時(shí)停用。系統(tǒng)還可以包括邏輯門，其通過控制器和/或指示電力狀態(tài)的信號(hào)來調(diào)節(jié)，以控制電壓致動(dòng)電路的啟動(dòng)和停用。當(dāng)邏輯門的輸出低于預(yù)定的最小電壓閾值時(shí)，電壓致動(dòng)電路可以被啟動(dòng)，而當(dāng)邏輯門的輸出高于預(yù)定的最大電壓閾值時(shí)，電壓致動(dòng)電路可以停用。
[0011]在第二方面，本發(fā)明涉及一種在電力故障時(shí)產(chǎn)生電機(jī)制動(dòng)的方法。該方法包括將電荷存儲(chǔ)在電荷存儲(chǔ)元件中，在電力故障時(shí)將所存儲(chǔ)的電荷轉(zhuǎn)換為輸出電壓，以及施加電壓以通過使電流流過電機(jī)繞組來使電機(jī)繞組短路，從而制動(dòng)電機(jī)。電機(jī)繞組可以每隔電機(jī)旋轉(zhuǎn)的半周期或在電機(jī)旋轉(zhuǎn)的整個(gè)工作周期被短路。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度高于閾值時(shí)，電機(jī)繞組被短路。
[0012]如本文所使用的，術(shù)語“大約”意指±10%，在一些實(shí)施例中，意指±5%。在整個(gè)說明書中引用的“一個(gè)示例”、“示例”、“一個(gè)實(shí)施例”或者“實(shí)施例”意指關(guān)于該示例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)、或特性包含在當(dāng)前技術(shù)中的至少一個(gè)示例中。因此，在整個(gè)說明書中各個(gè)地方出現(xiàn)的措辭“一個(gè)示例中”、“示例中”、“一個(gè)實(shí)施例”或者“實(shí)施例”不必完全指同一個(gè)示例。此外，特定的特征、結(jié)構(gòu)、程序、步驟或特性可以以任意合適的方式組合在本技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)示例中。本文所提供的標(biāo)題僅僅為了方便，而不意于限制或者解釋要求保護(hù)的技術(shù)的范圍或含義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]在附圖中，類似的附圖標(biāo)記通常指在不同的視圖中的相同的部分。同時(shí)，附圖不必依比例，其重點(diǎn)通常在于示出本發(fā)明的原理。在下面的描述中，參照下面的【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，其中:
[0014]圖1A示意性示出了由電源電路和控制單元調(diào)節(jié)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械臂；
[0015]圖1B示出了給電機(jī)提供電力的部分電源電路；
[0016]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在緊急停止或電力故障時(shí)產(chǎn)生電機(jī)的制動(dòng)的制動(dòng)電路；以及
[0017]圖3示出應(yīng)用于雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的制動(dòng)電路。

【具體實(shí)施方式】
[0018]首先參考圖1A，其示出了具有機(jī)械臂關(guān)節(jié)102的機(jī)械系統(tǒng)100，機(jī)械臂關(guān)節(jié)102被電機(jī)104經(jīng)由變速箱106驅(qū)動(dòng)。電機(jī)104的旋轉(zhuǎn)在變速箱106中產(chǎn)生低摩擦運(yùn)動(dòng)并且被轉(zhuǎn)換為機(jī)械關(guān)節(jié)102的期望運(yùn)動(dòng)以實(shí)施物理操作。電機(jī)104可以是，例如，單相、雙相、或三相AC永磁(PM)電機(jī)或者DC PM電機(jī)(例如三相無刷DC電機(jī))。在各個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)104由電源電路108致動(dòng)，電源電路108由電源110 (例如，110伏或220伏的AC電壓)支持并且由控制單元112調(diào)節(jié)。控制單元112支配電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度和方向以在實(shí)施機(jī)械動(dòng)作時(shí)控制機(jī)械臂的不同運(yùn)動(dòng)自由度。參照?qǐng)D1B，在一些實(shí)施例中，電源電路108包括具有橋式電路(例如，H橋)的逆變器114，逆變器114將輸入的DC電壓轉(zhuǎn)換為具有可調(diào)振幅和頻率的輸出的AC電壓；然后，轉(zhuǎn)換得到的輸出電壓從橋式電路饋送給電機(jī)104以引起旋轉(zhuǎn)。雖然為了簡便在此描述了單相電機(jī)，但是其他類型的電機(jī)(例如雙相和三相電機(jī))也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0019]所不的橋式電路具有第一半橋116和第二半橋118,每一個(gè)半橋分別具有兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)120、122和124、126。如果在半導(dǎo)體開關(guān)中使用PNP晶體管，可能需要關(guān)聯(lián)的抑制二極管(未示出)來保護(hù)電路。在優(yōu)選實(shí)施例中，半導(dǎo)體開關(guān)通過N通道電源MOSFET 128實(shí)現(xiàn)，如圖1C所示；抑制二極管被MOSFET內(nèi)部的“體二極管”和裝置結(jié)構(gòu)的副產(chǎn)品代替。當(dāng)開關(guān)122和124啟動(dòng)而開關(guān)120和126停用時(shí)，在電機(jī)104上施加正電壓；當(dāng)開關(guān)120和126啟動(dòng)而開關(guān)122和124停用時(shí)，電壓反轉(zhuǎn)，允許電機(jī)的反轉(zhuǎn)運(yùn)行。由此，電機(jī)104的電壓極性在所施加的電力循環(huán)過程中交替變化。在一些實(shí)施例中，電源電路108包括電荷存儲(chǔ)電路130以在電源接通(S卩，電機(jī)104裝配有電源)時(shí)存儲(chǔ)電荷；所存儲(chǔ)的電荷可以在緊急停止或電力故障時(shí)用于支持制動(dòng)。電荷存儲(chǔ)電路130可以具有，例如，一個(gè)或多個(gè)電容器或能夠存儲(chǔ)電荷或電能的其他裝置。
[0020]在緊急停止(“estop”)或電力損失時(shí)，由于電力損失而使第一和第二半橋中的半導(dǎo)體開關(guān)停用(或關(guān)閉)，并且電機(jī)系統(tǒng)的電源電路被禁用。參照?qǐng)D2A，電機(jī)系統(tǒng)200可以包括下文進(jìn)一步描述的緊急制動(dòng)電路202。在各個(gè)實(shí)施例中，在電機(jī)系統(tǒng)200中應(yīng)用接收電路208以從心跳振蕩電路或操作者致動(dòng)的estop (未示出)接收指示estop或電力故障的緊急信號(hào)。接收電路208隨后將信號(hào)傳輸至一對(duì)施密特觸發(fā)器門210、212。施密特觸發(fā)器門210、212通常輸出恒定電壓，除非輸入電壓信號(hào)變化足以(即，下降至低于預(yù)定的閾值)觸發(fā)改變；施密特觸發(fā)器門210、212基本上不受噪聲的影響。因此，當(dāng)它們從接收電路208接收到低于閾值的電壓信號(hào)時(shí)，施密特觸發(fā)器門210、212輸出邏輯低的信號(hào)以關(guān)閉半導(dǎo)體開關(guān)214。本地控制器216可以基于其故障檢測功能在本地產(chǎn)生EST0P_ASSET信號(hào)218并且將EST0P_ASSET信號(hào)218傳輸至施密特觸發(fā)器門212以啟動(dòng)制動(dòng)電路202。此外，本地控制器126可以在心跳信號(hào)中止時(shí)通過門220感測遠(yuǎn)程estop狀況信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，門220用于模擬開關(guān)214的啟用和禁用時(shí)間。
[0021]半導(dǎo)體開關(guān)214控制緊急制動(dòng)電路202的啟動(dòng)和停用。在半導(dǎo)體開關(guān)214啟動(dòng)時(shí)(即，電機(jī)204被電源電路驅(qū)動(dòng)，如上所述)，提供至緊急制動(dòng)電路202的電壓將不足以啟動(dòng)它；而在半導(dǎo)體開關(guān)214停用時(shí)，存儲(chǔ)在電荷存儲(chǔ)電路222中的電荷被轉(zhuǎn)換成足以啟動(dòng)緊急制動(dòng)電路202的輸出電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，緊急制動(dòng)電路202包括FET并且從電荷存儲(chǔ)電路222向FET的門接線端提供電壓，由此啟動(dòng)FET開關(guān)。在所示的實(shí)施例中，緊急制動(dòng)電路202連接至橋式電路226中的抑制二極管或體二極管224從而產(chǎn)生電機(jī)繞組的短路路徑。在緊急停止或電力損失時(shí)，電機(jī)204由于慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)；電機(jī)旋轉(zhuǎn)感應(yīng)的電流流過抑制二極管或體二極管224以及緊急制動(dòng)電路202以使能量耗散從而產(chǎn)生電機(jī)制動(dòng)。因?yàn)橹苿?dòng)電路202連接至橋式電路中的僅僅一個(gè)抑制二極管或體二極管，所感應(yīng)的電流每隔電機(jī)旋轉(zhuǎn)的半周期被導(dǎo)離(并且施加制動(dòng))。這種制動(dòng)的方法具有比整周期制動(dòng)的方法(整個(gè)工作周期)小的工作周期，因此允許電機(jī)逐漸地變慢和/或響應(yīng)于反向驅(qū)動(dòng)。在一些實(shí)施例中，制動(dòng)電路202包括一對(duì)晶體管，每一個(gè)晶體管連接至橋式電路226中的抑制二極管或體二極管以施加整個(gè)工作周期的制動(dòng)。因此，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械臂可以逐漸地返回至安全重力中間位置并且可以通過外力移動(dòng)以避免人類操作者受困。施加制動(dòng)直到不再有通過電機(jī)旋轉(zhuǎn)感應(yīng)的電流(即，電機(jī)完全停止)以確保電機(jī)系統(tǒng)100的安全。此外，因?yàn)橹苿?dòng)轉(zhuǎn)矩由電機(jī)旋轉(zhuǎn)自感應(yīng)的電流環(huán)流產(chǎn)生，所以制動(dòng)轉(zhuǎn)矩正比于電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速率。當(dāng)制動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)時(shí)產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)矩，而當(dāng)制動(dòng)以低速運(yùn)行的電機(jī)時(shí)產(chǎn)生小的轉(zhuǎn)矩。這進(jìn)一步確保了電機(jī)系統(tǒng)200的安全性。
[0022]在各個(gè)實(shí)施例中，緊急制動(dòng)電路202中的FET與切換通過電機(jī)204的驅(qū)動(dòng)電流的半導(dǎo)體晶體管開關(guān)(例如，圖1B中的120、122、124和126)分開；這使得使制動(dòng)電路202運(yùn)行需要明顯較少的能量(與將緊急制動(dòng)電路并入半導(dǎo)體開關(guān)相比)，并且制動(dòng)電路202的運(yùn)行將在電力損失時(shí)更容易維持。在一個(gè)實(shí)施例中，電荷存儲(chǔ)電路222包括電容器和二極管，它們向緊急制動(dòng)電路202中的FET穩(wěn)定地提供門電壓(例如，大約8.2V)以在緊急停止或電力故障時(shí)維持FET門電壓。如下的其他電子電路在本發(fā)明的范圍內(nèi):在常規(guī)機(jī)械操作過程中(即，電源接通)存儲(chǔ)電荷或能量并且提供所存儲(chǔ)的電荷或能量以啟動(dòng)緊急制動(dòng)電路202來產(chǎn)生電機(jī)制動(dòng)，而不需要啟動(dòng)橋式電路中的半導(dǎo)體開關(guān)。在各個(gè)實(shí)施例中，僅向快速旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)施加緊急制動(dòng)。參照?qǐng)D2B，電荷存儲(chǔ)電路228可以包括齊納二極管230和兩個(gè)晶體管232、234，齊納二極管230具有例如8.2V的擊穿電壓。對(duì)于緩慢旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)，電機(jī)電源總線236的輸出通常低于齊納擊穿閾值電壓；因此晶體管232關(guān)閉。然而，如果關(guān)節(jié)被足夠快地反向驅(qū)動(dòng)而再生高于齊納擊穿閾值電壓的足夠的電壓，電流可以開始流過開關(guān)晶體管234的BE結(jié)，由此導(dǎo)通晶體管232并且給電容器238充電。然后，經(jīng)充電的電容器238可以向制動(dòng)電路202中的FET穩(wěn)定地提供門電壓，如上所述。
[0023]參照?qǐng)D3，上述緊急制動(dòng)電路可以應(yīng)用在雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)300中。檢測雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)板303的電力狀態(tài)的電壓信號(hào)302和經(jīng)由驅(qū)動(dòng)板303被本地控制器(未示出)調(diào)節(jié)的信號(hào)304通過一對(duì)串聯(lián)的與非(NAND)門306、308(其可以是施密特觸發(fā)器門)進(jìn)行“或”運(yùn)算。NAND門306、308的輸出信號(hào)被反饋給雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)板303并且傳輸至兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)310、312。開關(guān)310、312各自控制緊急制動(dòng)電路314、316的啟動(dòng)或停用，從而分別制動(dòng)兩個(gè)電機(jī)318、320。在檢測到來自信號(hào)302或從本地控制器傳輸?shù)木o急信號(hào)304的電力故障時(shí)，半導(dǎo)體開關(guān)310、312被關(guān)閉并且電荷存儲(chǔ)電路322將所存儲(chǔ)的電荷轉(zhuǎn)換成用于啟動(dòng)緊急制動(dòng)電路314、316的輸出電壓。此外，由兩個(gè)電機(jī)旋轉(zhuǎn)感應(yīng)的電流可以隨后沿著啟動(dòng)的緊急制動(dòng)電路314、316及其所連接的抑制二極管或體二極管(未示出)再循環(huán)，由此使電機(jī)繞組短路并且使電機(jī)318、320的旋轉(zhuǎn)能量耗散。開關(guān)310、312可以在電荷存儲(chǔ)電路322的放電過程中吸收峰值電流脈沖(大約300mA)以避免損壞緊急制動(dòng)電路314、316。在一個(gè)實(shí)施例中，緊急制動(dòng)電路314、316分別通過電阻器(具有大約10kQ的電阻)324、326的充電時(shí)間比停用電源橋式電路的禁用時(shí)間(大約120ns)慢很多。因此，僅僅在電機(jī)損失來自電源橋式電路的電力之后啟動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，緊急制動(dòng)電路314、316被設(shè)計(jì)為使啟動(dòng)時(shí)間大約在40ns以內(nèi)，小于在電源橋式電路中啟用半導(dǎo)體開關(guān)的最小時(shí)間(大約60ns);這防止緊急制動(dòng)電路314、316和電源橋式電路中的開關(guān)的同時(shí)啟動(dòng)，由此確保對(duì)電機(jī)318、320施加制動(dòng)。此外，制動(dòng)電路中使用的電子元件是魯棒的并且可以具有緊湊的包裝和低的成本，從而使電機(jī)系統(tǒng)中實(shí)施的制動(dòng)電路是可靠并且經(jīng)濟(jì)的。
[0024]在各個(gè)實(shí)施例中，本地控制器可以被提供為軟件、硬件或者它們的一些組合。例如，控制器可以是嵌入式微處理器。在一個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)控制器包括ARM-9核微控制器、機(jī)載RAM和閃速存儲(chǔ)器。其他為了電機(jī)控制被最優(yōu)化的和提供必要的外部設(shè)備的微控制器(例如脈寬調(diào)制定時(shí)器)也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在另一實(shí)施例中，控制器在一個(gè)或多個(gè)服務(wù)器式計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，所述服務(wù)器式計(jì)算機(jī)例如為具有包含一個(gè)或多個(gè)處理器的CPU板的PC,所述處理器例如加利福尼亞州圣克拉拉的Intel公司制造的Core Pentium或Celeron系列處理器和伊利諾斯州紹姆堡的Motorola公司制造的POWER PC系列處理器，和/或加利福尼亞州桑尼維爾的Advanced Micro Devices公司制造的ATHLON線處理器。處理器還可以包括用于存儲(chǔ)關(guān)于上述方法的程序和/或數(shù)據(jù)的主存儲(chǔ)器單元。存儲(chǔ)器可以包括:存在于常用硬件上的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)和/或閃速存儲(chǔ)器，例如:一個(gè)或多個(gè)專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、可編程只讀存儲(chǔ)器(PROM)，或者可編程邏輯器件(PLD)。在一些實(shí)施例中，可以使用諸如光盤、磁盤和其他常用存儲(chǔ)設(shè)備的外部RAM和/或ROM提供程序。
[0025]對(duì)于本地控制器被提供為軟件程序的實(shí)施例，可以用諸如F0RTRAN、PASCAL、JAVA、C、C++、C#、LISP、PERL、BASIC、PYTHON或者任意合適的編程語言的多種高級(jí)語言中的任意一種來寫程序。此外，軟件可以用針對(duì)存在于目標(biāo)設(shè)備中的微處理器的匯編語言和/或機(jī)器語言來實(shí)施。
[0026]本文應(yīng)用的術(shù)語和表達(dá)用作說明書的術(shù)語和表達(dá)，并非限制，并且在使用這些術(shù)語和表達(dá)時(shí)也不意于排斥所展示和描述的特征或者其部分的任何等同。此外，已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，包含本文所公開的構(gòu)思的其他實(shí)施例在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下也可以使用。因此，所述的實(shí)施例被認(rèn)為是在所有方面僅作為說明，而不是限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在電力故障時(shí)制動(dòng)周期性旋轉(zhuǎn)的電機(jī)的無動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 電荷存儲(chǔ)電路，用于存儲(chǔ)電荷并且在電力故障時(shí)將所存儲(chǔ)的電荷轉(zhuǎn)換為輸出電壓； 至少一個(gè)無源電氣元件，用于傳導(dǎo)電機(jī)旋轉(zhuǎn)所感應(yīng)的電流；以及 電壓致動(dòng)電路，連接至所述無源電氣元件和所述電荷存儲(chǔ)電路，用于制動(dòng)所述電機(jī)，所述電路是待用的，直到在電力故障時(shí)被所述電荷存儲(chǔ)電路致動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述電壓驅(qū)動(dòng)電路通過使電流流過電機(jī)繞組來使所述電機(jī)繞組短路，從而制動(dòng)所述電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括具有多個(gè)晶體管的橋式逆變器，其中，所述晶體管在電力故障時(shí)停用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括邏輯門以控制所述電壓致動(dòng)電路的啟動(dòng)和停用。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述邏輯門通過至少一個(gè)控制器或者指示電力狀態(tài)的信號(hào)來調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述邏輯門的輸出低于預(yù)定的最小電壓閾值時(shí)，所述電壓致動(dòng)電路被啟動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述邏輯門的輸出高于預(yù)定的最大電壓閾值時(shí)，所述電壓致動(dòng)電路停用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述電荷存儲(chǔ)電路包括電容器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述無源電氣元件包括二極管。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述電壓致動(dòng)電路包括晶體管。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述電壓致動(dòng)電路每隔電機(jī)旋轉(zhuǎn)的半周期被啟動(dòng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述電壓致動(dòng)電路在電機(jī)旋轉(zhuǎn)的整個(gè)工作周期被啟動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述電荷存儲(chǔ)電路包括具有擊穿電壓閾值的齊納二極管和至少一個(gè)晶體管，其中所述至少一個(gè)晶體管是待用的，直到被高于所述齊納擊穿閾值電壓的足夠的電壓致動(dòng)。
14.—種在電力故障時(shí)產(chǎn)生電機(jī)制動(dòng)的方法，所述方法包括: 將電荷存儲(chǔ)在電荷存儲(chǔ)元件中； 在電力故障時(shí)將所存儲(chǔ)的電荷轉(zhuǎn)換為輸出電壓；以及 施加電壓以通過使電流流過電機(jī)繞組來使所述電機(jī)繞組短路，從而制動(dòng)所述電機(jī)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述電機(jī)繞組每隔電機(jī)旋轉(zhuǎn)的半周期被短路。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述電機(jī)繞組在電機(jī)旋轉(zhuǎn)的整個(gè)工作周期被短路。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度高于閾值時(shí)，所述電機(jī)繞組被短路。
【文檔編號(hào)】B25J19/00GK104245251SQ201380019810
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月13日
【發(fā)明者】邁克爾·薩斯曼 申請(qǐng)人:睿信科機(jī)器人有限公司, 邁克爾·薩斯曼