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JP4411097B2 - Backup power supply for joint encoder of walking robot - Google Patents
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JP4411097B2 - Backup power supply for joint encoder of walking robot - Google Patents

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Description

この発明は、人型ロボット等の歩行ロボットの関節の回動位置を検出するインクリメンタルエンコーダ等のエンコーダの出力信号を記憶する記憶手段に主電源とバックアップ電源とを供給する電源装置に関するものである。   The present invention relates to a power supply apparatus that supplies a main power source and a backup power source to a storage means for storing an output signal of an encoder such as an incremental encoder that detects a rotational position of a joint of a walking robot such as a humanoid robot.

歩行ロボットにおいては、電源再投入後の脚等の関節の適切な制御を容易にするため、意図的な電源切断や意図しない原因での電源切断の後も、上記エンコーダの関節位置決め機能を維持することが望ましいが、そのためには上記エンコーダの出力信号を記憶する記憶手段に主電源が切れた後もバックアップ電源を供給する必要がある。このようなバックアップ電源を供給する装置としては従来、例えば特許文献1に記載されたNC工作機械やロボット等の可動軸用の、図3に示す如きものが知られている。   In walking robots, the joint positioning function of the encoder is maintained even after intentional power-off or power-off due to an unintended cause in order to facilitate appropriate control of joints such as legs after power-on. For this purpose, it is necessary to supply backup power even after the main power is turned off to the storage means for storing the output signal of the encoder. As a device for supplying such a backup power source, a device as shown in FIG. 3 for a movable shaft such as an NC machine tool or a robot described in Patent Document 1 is conventionally known.

この電源装置は、ロボット等の可動軸を駆動する図示しないサーボモータに設けられてその可動軸の回動位置を検出するアブソリュートエンコーダ31に内蔵された逆流防止用の三つのダイオード32〜34と、ダイオード32,33間に接続されたコンデンサ35と、上記サーボモータの作動を制御するとともにアブソリュートエンコーダ31から信号線36を介して回動位置情報を受け取る制御装置37に内蔵されたバッテリ38とを具えている。   This power supply device is provided in a servo motor (not shown) that drives a movable shaft of a robot or the like, and has three diodes 32 to 34 for preventing backflow built in an absolute encoder 31 that detects the rotational position of the movable shaft, A capacitor 35 connected between the diodes 32 and 33, and a battery 38 incorporated in a control device 37 for controlling the operation of the servo motor and receiving rotational position information from the absolute encoder 31 via the signal line 36 are provided. It is.

そしてこの電源装置では、一般に商用電源に接続される制御装置37が出力する主電源電圧Vccを、アブソリュートエンコーダ31に内蔵されて上記検出した回動位置を記憶する図示しない記憶手段に電源線39およびダイオード32,33を介して供給するとともに、バッテリ38のバックアップ電源電圧Vbtを、上記記憶手段に電源線40およびダイオード34を介して供給可能とし、さらに、ダイオード32を介して充電されるコンデンサ35からも主電源電圧Vccを、上記記憶手段にダイオード33を介して供給可能としている。なお、図中符号41はアース線、42は中継コネクタを示す。   In this power supply device, the main power supply voltage Vcc output from the control device 37 generally connected to the commercial power supply is stored in a storage means (not shown) that is stored in the absolute encoder 31 and stores the detected rotation position. In addition to being supplied via the diodes 32 and 33, the backup power supply voltage Vbt of the battery 38 can be supplied to the storage means via the power supply line 40 and the diode 34, and further from the capacitor 35 charged via the diode 32. The main power supply voltage Vcc can be supplied to the storage means via the diode 33. In the figure, reference numeral 41 denotes a ground wire, and 42 denotes a relay connector.

しかしてこの電源装置では、上記記憶手段の作動電圧Vmmに対し上記主電源電圧Vccと上記バックアップ電源電圧Vbtとが、Vcc>Vbt>Vmmに設定されており、これにより、制御装置37が主電源電圧Vccの出力を停止すると、先ずコンデンサ35が上記記憶手段にバックアップ電源を供給し、その電圧がVbt以下に落ちたらバッテリ38が上記記憶手段にバックアップ電源を供給する。すなわち、スイッチング制御回路なしで2重のバックアップを行っている。
特開2001−251782号公報
In this power supply, however, the main power supply voltage Vcc and the backup power supply voltage Vbt are set to Vcc>Vbt> Vmm with respect to the operating voltage Vmm of the storage means. When the output of the voltage Vcc is stopped, the capacitor 35 first supplies the backup power to the storage means, and when the voltage drops below Vbt, the battery 38 supplies the backup power to the storage means. That is, double backup is performed without a switching control circuit.
JP 2001-251782 A

ところで、歩行ロボットにおいては近年、モーターおよびバッテリの小型化・高効率化や制御の高度化等により、歩行ロボット自身が搭載しているバッテリから主電源を得ることで、電源ケーブルの接続なしで歩行し得るものが実用化されている。   By the way, in recent years, walking robots can be walked without connecting a power cable by obtaining main power from the battery installed in the walking robot itself, due to miniaturization and high efficiency of motors and batteries and advanced control. What can be used has been put into practical use.

しかしながら、上記従来の電源装置は商用電源から得た主電源電圧Vccに対しバッテリ38でバックアップを行っているので主電源とバックアップ電源との電圧差を比較的自由に設定し得るところ、通常、バッテリは出力電圧が仕様で定まっているので、上記従来の電源装置を歩行ロボットに適用しても、歩行ロボットに搭載した動作用の主バッテリから主電源とバックアップ電源とを供給するという構成は成立し得ず、予備バッテリからのバックアップのみとなるため長期間のバックアップができないという問題があった。   However, since the conventional power supply apparatus performs backup with the battery 38 with respect to the main power supply voltage Vcc obtained from the commercial power supply, the voltage difference between the main power supply and the backup power supply can be set relatively freely. Since the output voltage is determined by the specifications, even if the conventional power supply device is applied to a walking robot, a configuration in which main power and backup power are supplied from the main battery for operation mounted on the walking robot is established. There is a problem that backup cannot be performed for a long time because only backup from a spare battery is possible.

この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、この発明の歩行ロボットの関節エンコーダ用電源装置は、歩行ロボットの関節の回動位置を検出するエンコーダの出力信号を記憶する記憶手段に主電源とバックアップ電源とを供給する電源装置において、前記歩行ロボットにそれぞれ搭載された、前記主電源および前記バックアップ電源のみを供給する主バッテリおよび、前記主バッテリの出力電圧より低いが前記バックアップ電源の電圧よりも高い出力電圧の予備バッテリと、前記主電源の供給回路に前記主バッテリを接続するとともにその主バッテリ側への電流の逆流を防止する第1のダイオードと、前記バックアップ電源の供給回路にバックアップ回路を接続するとともにそのバックアップ回路側への電流の逆流を防止する第2のダイオードと、前記第2のダイオードの出力電圧が前記第1のダイオードの出力電圧より低くなるように前記第2のダイオードの入力電圧を調整するバックアップ用コンバータと、前記バックアップ回路に前記主バッテリを接続するとともにその主バッテリ側への電流の逆流を防止する第3のダイオードと、前記バックアップ回路に前記予備バッテリを接続するとともにその予備バッテリ側への電流の逆流を防止する第4のダイオードと、前記第4のダイオードの出力電圧が前記第3のダイオードの出力電圧より低くなるように前記第3のダイオードの入力電圧を調整するバッテリ用コンバータと、を具えてなるものである。 An object of the present invention is to advantageously solve the above problems, and a power supply device for a joint encoder of a walking robot according to the present invention stores an output signal of an encoder that detects a rotational position of a joint of the walking robot. In the power supply apparatus for supplying the main power source and the backup power source to the storage means, the main battery for supplying only the main power source and the backup power source respectively mounted on the walking robot, and lower than the output voltage of the main battery A backup battery having an output voltage higher than the voltage of the backup power supply, a first diode for connecting the main battery to the main power supply circuit and preventing a backflow of current to the main battery, and the backup power supply Connect a backup circuit to the supply circuit and reverse current flow to the backup circuit A second diode preventing a converter for backup output voltage of the second diode regulates the input voltage of the first diode output voltage from so as to the second lower diode, the backup circuit A third diode for connecting the main battery and preventing a backflow of current to the main battery side, and a fourth diode for connecting the backup battery to the backup circuit and preventing a backflow of current to the backup battery side And a battery converter that adjusts the input voltage of the third diode so that the output voltage of the fourth diode is lower than the output voltage of the third diode .

かかる歩行ロボットの関節エンコーダ用電源装置にあっては、バックアップ電源の供給回路にバックアップ回路を接続するとともにそのバックアップ回路側への電流の逆流を防止する第2のダイオードの出力電圧が、主電源の供給回路に主バッテリを接続するとともにその主バッテリ側への電流の逆流を防止する第1のダイオードの出力電圧より低くなるように、バックアップ用コンバータが第2のダイオードの入力電圧を調整するので、主電源の供給回路が主バッテリから第1のダイオードを介して主電源を供給している間は、第2のダイオードはバックアップ電源を供給せず、主電源の供給回路が主バッテリから第1のダイオードを介して主電源を供給しなくなると自動的に、第2のダイオードがバックアップ回路からバックアップ電源を供給するようになる。 In such a power supply device for a joint encoder of a walking robot, a backup circuit is connected to a backup power supply circuit, and an output voltage of a second diode that prevents backflow of current to the backup circuit side is connected to the main power supply. Since the backup converter adjusts the input voltage of the second diode so as to be lower than the output voltage of the first diode that connects the main battery to the supply circuit and prevents the backflow of current to the main battery side, While the main power supply circuit supplies main power from the main battery via the first diode, the second diode does not supply backup power, and the main power supply circuit receives the first power from the main battery. When the main power supply is no longer supplied via the diode, the second diode automatically connects to the backup power supply from the backup circuit. I would like to supply.

そしてここでは、そのバックアップ回路に、主バッテリの出力電圧より低いがバックアップ電源の電圧よりも高い出力電圧の予備バッテリを接続するとともにその予備バッテリ側への電流の逆流を防止する第4のダイオードの出力電圧が、そのバックアップ回路に主バッテリを接続するとともにその主バッテリ側への電流の逆流を防止する第3のダイオードの出力電圧より低くなるように、バッテリ用コンバータが第3のダイオードの入力電圧を調整するので、主バッテリが第3のダイオードを介してバックアップ電源を供給している間は、予備バッテリは第4のダイオードを介してバックアップ電源を供給せず、主バッテリが第3のダイオードを介して供給するバックアップ電源の電圧が、予備バッテリが第4のダイオードを介して供給するバックアップ電源の電圧より低くなると自動的に、予備バッテリが第4のダイオードを介してバックアップ回路にバックアップ電源を供給するようになる。 And here, its backup circuit, lower than the output voltage of the main battery but with connecting spare battery output voltage higher than the voltage of the backup power supply, a fourth diode preventing the reverse flow of current to the spare battery side output voltage, the third output voltage to be lower than the diode for preventing reverse flow of the current to the main battery side with connecting main battery to the backup circuit, the input battery converter is a third diode Since the voltage is adjusted, the backup battery does not supply backup power via the fourth diode while the main battery supplies backup power via the third diode, and the main battery does not supply the third diode. The backup power supply voltage supplied via the spare battery is supplied via the fourth diode. Automatically, so to supply backup power to the backup circuit spare battery via a fourth diode becomes lower than the voltage of the backup power supply that.

従って、この発明の歩行ロボットの関節エンコーダ用電源装置によれば、バッテリを主電源としても、主電源が切れた場合に、主バッテリと予備バッテリとによりスイッチング制御回路なしで2重のバックアップを行うことができる。しかも歩行ロボットに搭載した動作用の主バッテリから主電源とバックアップ電源とを自動的に切り換えて供給するので、予備バッテリからのバックアップのみの場合より長期間のバックアップ電源の供給を行うことができる。   Therefore, according to the joint encoder power supply device for a walking robot of the present invention, even if the battery is the main power supply, when the main power supply is cut off, the main battery and the spare battery perform double backup without a switching control circuit. be able to. In addition, since the main power source and the backup power source are automatically switched and supplied from the main battery for operation mounted on the walking robot, the backup power source can be supplied for a longer period than when the backup battery alone is used.

なお、この発明の歩行ロボットの関節エンコーダ用電源装置においては、前記バックアップ回路に商用電源を接続するとともにその商用電源側への電流の逆流を防止する第5のダイオードと、前記第5のダイオードの出力電圧が前記第3のダイオードの出力電圧および前記第4のダイオードの出力電圧より高くなるように調整する商用電源用コンバータと、を具えていても良く、このようにすれば、歩行ロボットに商用電源が供給されている間は主電源が切断された場合に先ずその商用電源からバックアップ電源を供給するので、スイッチング制御回路なしで3重のバックアップを行うことができる。   In the power supply device for joint encoder of the walking robot according to the present invention, a fifth power supply for connecting a commercial power supply to the backup circuit and preventing a reverse current flow to the commercial power supply side, and a fifth diode And a commercial power converter that adjusts the output voltage so as to be higher than the output voltage of the third diode and the output voltage of the fourth diode. While the power is supplied, when the main power is cut off, the backup power is first supplied from the commercial power supply, so that triple backup can be performed without a switching control circuit.

また、この発明の歩行ロボットの関節エンコーダ用電源装置においては、前記商用電源を用いて前記予備バッテリを充電する充電手段を具えていても良く、このようにすれば、歩行ロボットに商用電源が供給されている間はその商用電源を用いて予備バッテリを常時充電することができるので、意図しない主電源切断時に、より確実にバックアップを行うことができる。   Further, the power supply device for the joint encoder of the walking robot according to the present invention may comprise a charging means for charging the spare battery using the commercial power supply. In this way, the commercial power supply is supplied to the walking robot. Since the spare battery can be always charged using the commercial power source while the power is being used, the backup can be performed more reliably when the main power source is unintended.

以下に、この発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図1は、この発明の歩行ロボットの関節エンコーダ用電源装置の一実施例を示す構成図、そして図2(a),(b)は、上記実施例の歩行ロボットの関節エンコーダ用電源装置を適用した人型ロボットの全体を示す正面図および側面図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a power supply device for a joint robot of the walking robot according to the present invention, and FIGS. 2A and 2B are power supplies for the joint encoder of the walking robot of the above embodiment. It is the front view and side view which show the whole humanoid robot to which the apparatus is applied.

図2(a),(b)に示すように、上記人型ロボットは胴体1の下に二本の脚2を具え、それらの脚2で既知の方法により倒立振り子的に動的バランスをとりながら歩行するものである。この人型ロボットはまた、胴体1のロボット自身から見て左右に腕3を具えるとともに、胴体1上に頭4を具えており、ここで、胴体1は、腰の部分で互いに前後および左右回動可能に連結された上半部1aと下半部1bとからなっている。   As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the humanoid robot has two legs 2 under the body 1, and these legs 2 balance the dynamics in an inverted pendulum by a known method. While walking. This humanoid robot also has arms 3 on the left and right as viewed from the robot itself of the body 1 and a head 4 on the body 1, where the body 1 is front and back and left and right at the waist. The upper half 1a and the lower half 1b are connected so as to be rotatable.

上記人型ロボットは、脚2、腕3、頭4と胴体1との間の首および、胴体1の上下半部1a,1b間の腰にそれぞれ、サーボモータとその出力回転を減速して可動部を動かす減速機とを持つ関節(可動軸)を複数有しており、それらの関節の回動位置は、それらの関節に設けられた図示しないインクリメンタルエンコーダによって検出され信号として出力されて、胴体上半部1a内に収納された図示しない制御装置の、通常のメモリを有する記憶手段としての図1に示すアップダウンカウンタ5に記憶され、その制御装置は、通常のマイクロコンピュータとモータドライバとを有し、歩行等の動作のために演算で求めた各関節の目標回動位置と上記インクリメンタルエンコーダによって検出してアップダウンカウンタ5に記憶した回動位置との偏差を減らすように各関節のサーボモータを適宜作動させる。   The humanoid robot is movable by reducing the servo motor and its output rotation on the leg 2, arm 3, head 4 and waist between the body 1 and the waist between the upper and lower halves 1a and 1b of the body 1, respectively. A plurality of joints (movable shafts) having a speed reducer for moving the parts, and the rotation positions of these joints are detected by an incremental encoder (not shown) provided in the joints and output as signals, A control device (not shown) housed in the upper half 1a is stored in an up / down counter 5 shown in FIG. 1 as a storage means having a normal memory. The control device includes a normal microcomputer and a motor driver. And a target rotation position of each joint obtained by calculation for an operation such as walking and the rotation position detected by the incremental encoder and stored in the up / down counter 5 Appropriately actuating the servo motor of each joint so as to reduce the deviation.

そして、この実施例の関節エンコーダ用電源装置は、上記制御装置に主電源としてのPCI(周辺機器接続バス)電源(出力電圧5.2V)を供給するとともに上記アップダウンカウンタ5にそのPCI電源とバックアップ電源(出力電圧5.0V)とを供給するために上記胴体1の上半部1aおよび下半部1b内に搭載されており、具体的には図1に示すように、上記胴体1の下半部1bに搭載された歩行等の動作用の主バッテリとしての比較的大容量のニッケル水素バッテリ6(出力電圧48V)と、上記胴体1の上半部1aに搭載された予備バッテリとしての比較的小容量のニッケルカドミウムバッテリ7(出力電圧10.8V)とを具えている。   The joint encoder power supply device of this embodiment supplies a PCI (peripheral device connection bus) power source (output voltage 5.2 V) as a main power source to the control device, and supplies the PCI power source to the up / down counter 5. It is mounted in the upper half 1a and the lower half 1b of the fuselage 1 for supplying a backup power supply (output voltage 5.0V). Specifically, as shown in FIG. A relatively large-capacity nickel-metal hydride battery 6 (output voltage 48 V) as a main battery for operation such as walking mounted on the lower half 1b, and a spare battery mounted on the upper half 1a of the fuselage 1 A relatively small capacity nickel cadmium battery 7 (output voltage 10.8 V) is provided.

この実施例の関節エンコーダ用電源装置はまた、何れも上記胴体1の上半部1aに搭載された、上記PCI電源の供給回路8にニッケル水素バッテリ6を接続するとともにそのニッケル水素バッテリ6側への電流の逆流を防止する第1のダイオードとしてのダイオード9と、上記バックアップ電源の供給回路10にバックアップ回路11を接続するとともにそのバックアップ回路11側への電流の逆流を防止する第2のダイオードとしてのダイオード12と、そのダイオード12の出力電圧がダイオード9の出力電圧より低くなるようにそれら二つのダイオード9および12の出力電圧をそれぞれ5.2Vおよび5.0Vに調整するバックアップ用コンバータとしてのDC−DCコンバータ13および14と、上記バックアップ回路11にニッケル水素バッテリ6を接続するとともにそのニッケル水素バッテリ6側への電流の逆流を防止する第3のダイオードとしてのダイオード15と、上記バックアップ回路11にニッケルカドミウムバッテリ7を接続するとともにそのニッケルカドミウムバッテリ7側への電流の逆流を防止する第4のダイオードとしてのダイオード16と、そのダイオード16の出力電圧10.8Vがダイオード15の出力電圧より低くなるようにダイオード15の出力電圧を13.0Vに調整するバッテリ用コンバータとしてのDC−DCコンバータ17と、ニッケル水素バッテリ6とDC−DCコンバータ13との間に介挿された電源スイッチとしてのシステムスイッチ18とを具えている。   In the joint encoder power supply device of this embodiment, a nickel metal hydride battery 6 is connected to the PCI power supply circuit 8 mounted on the upper half 1a of the body 1 and the nickel metal hydride battery 6 side is connected. A diode 9 as a first diode for preventing a reverse current flow and a second diode for connecting a backup circuit 11 to the backup power supply circuit 10 and preventing a reverse current flow to the backup circuit 11 side. And a DC as a backup converter for adjusting the output voltages of the two diodes 9 and 12 to 5.2 V and 5.0 V, respectively, so that the output voltage of the diode 12 is lower than the output voltage of the diode 9. -The DC converters 13 and 14 and the backup circuit 11 A diode 15 as a third diode for connecting the Kell hydrogen battery 6 and preventing a backflow of current to the nickel hydrogen battery 6 side, and a nickel cadmium battery 7 connected to the backup circuit 11 and the nickel cadmium battery 7 A diode 16 as a fourth diode that prevents backflow of current to the side, and the output voltage of the diode 15 is adjusted to 13.0 V so that the output voltage 10.8 V of the diode 16 is lower than the output voltage of the diode 15 A DC-DC converter 17 serving as a battery converter, and a system switch 18 serving as a power switch interposed between the nickel-metal hydride battery 6 and the DC-DC converter 13.

この実施例の関節エンコーダ用電源装置はさらに、何れも上記胴体1の上半部1aに搭載された、上記バックアップ回路11に商用電源AC100Vを接続するとともにその商用電源側への電流の逆流を防止する第5のダイオードとしてのダイオード19と、そのダイオード19の出力電圧がダイオード15の出力電圧およびダイオード16の出力電圧より高くなるようにダイオード19の出力電圧を14.0Vに調整する商用電源用コンバータとしてのAC−DCコンバータ20と、ニッケルカドミウムバッテリ7の温度を計測してその計測結果を信号で出力する温度センサ21と、上記商用電源を用いてニッケルカドミウムバッテリ7を充電するとともに温度センサ21の計測結果に基づき充電中のニッケルカドミウムバッテリ7の温度が高くなり過ぎないように充電電流を制御する充電手段としての充電制御回路22とを具えており、ここでダイオード12,15,16,19とコンバータ14,17と充電制御回路22とは、バックアップ電源切換部23を構成している。   The joint encoder power supply device of this embodiment is further connected to the backup circuit 11 mounted on the upper half 1a of the body 1 and connected to the commercial power supply AC100V and prevents backflow of current to the commercial power supply side. And a commercial power converter for adjusting the output voltage of the diode 19 to 14.0 V so that the output voltage of the diode 19 is higher than the output voltage of the diode 15 and the output voltage of the diode 16. As an AC-DC converter 20, a temperature sensor 21 that measures the temperature of the nickel cadmium battery 7 and outputs the measurement result as a signal, and the nickel cadmium battery 7 is charged using the commercial power source and the temperature sensor 21 The temperature of the nickel cadmium battery 7 being charged based on the measurement result The charging control circuit 22 is provided as a charging means for controlling the charging current so as not to become too high. Here, the diodes 12, 15, 16, 19, the converters 14, 17, and the charging control circuit 22 are backup power supplies. A switching unit 23 is configured.

かかる実施例の関節エンコーダ用電源装置にあっては、バックアップ電源の供給回路10にバックアップ回路11を接続するとともにそのバックアップ回路11側への電流の逆流を防止するダイオード12の出力電圧が、PCI電源の供給回路8にニッケル水素バッテリ6を接続するとともにそのニッケル水素バッテリ6側への電流の逆流を防止するダイオード9の出力電圧より低くなるように、コンバータ13がダイオード9の出力電圧を5.2Vに調整するとともにコンバータ14がダイオード12の出力電圧を5.0Vに調整するので、PCI電源の供給回路8がニッケル水素バッテリ6からダイオード9を介して主電源を供給している間は、上記電圧差によりダイオード12はバックアップ電源を供給せず、システムスイッチ18をOFFにする等によりPCI電源の供給回路8がニッケル水素バッテリ6からダイオード9を介して主電源を供給しなくなると自動的に、ダイオード12がバックアップ回路11からバックアップ電源を供給するようになる。   In the joint encoder power supply apparatus of this embodiment, the backup circuit 11 is connected to the backup power supply circuit 10 and the output voltage of the diode 12 for preventing the backflow of current to the backup circuit 11 side is the PCI power supply. The converter 13 supplies the output voltage of the diode 9 to 5.2 V so that the output voltage of the diode 9 is lower than the output voltage of the diode 9 that prevents the backflow of current to the nickel hydride battery 6 side. And the converter 14 adjusts the output voltage of the diode 12 to 5.0 V. Therefore, while the PCI power supply circuit 8 supplies the main power from the nickel metal hydride battery 6 via the diode 9, the above voltage is maintained. Due to the difference, the diode 12 does not supply the backup power, and the system switch 18 is turned on. Automatically when supply circuit 8 of the PCI power such as by the FF no longer supplies the main power through the diode 9 from a nickel hydrogen battery 6, the diode 12 is adapted to supply backup power from a backup circuit 11.

そしてここでは、そのバックアップ回路11にニッケルカドミウムバッテリ7を接続するとともにそのニッケルカドミウムバッテリ7側への電流の逆流を防止するダイオード16の出力電圧10.8Vが、そのバックアップ回路11にニッケル水素バッテリ6を接続するとともにそのニッケル水素バッテリ6側への電流の逆流を防止するダイオード15の出力電圧より低くなるように、コンバータ17がダイオード15の出力電圧を13.0Vに調整するので、ニッケル水素バッテリ6がダイオード15を介してバックアップ電源を供給している間は、上記電圧差によりニッケルカドミウムバッテリ7はダイオード16を介してバックアップ電源を供給せず、ニッケル水素バッテリ6がダイオード15を介して供給するバックアップ電源の電圧が、ニッケルカドミウムバッテリ7がダイオード16を介して供給するバックアップ電源の電圧より低くなると自動的に、ニッケルカドミウムバッテリ7がダイオード16を介してバックアップ回路11にバックアップ電源を供給するようになる。   Here, the nickel cadmium battery 7 is connected to the backup circuit 11 and the output voltage 10.8 V of the diode 16 for preventing the backflow of current to the nickel cadmium battery 7 side is connected to the backup circuit 11 and the nickel metal hydride battery 6. And the converter 17 adjusts the output voltage of the diode 15 to 13.0 V so that the output voltage of the diode 15 is lower than the output voltage of the diode 15 that prevents the reverse flow of current to the nickel hydrogen battery 6 side. Is supplying backup power via the diode 15, the nickel cadmium battery 7 does not supply backup power via the diode 16 due to the above voltage difference, and the backup supplied by the nickel metal hydride battery 6 via the diode 15. Power supply voltage However, when the voltage of the backup power supply supplied by the nickel cadmium battery 7 via the diode 16 becomes lower, the nickel cadmium battery 7 automatically supplies the backup power supply to the backup circuit 11 via the diode 16.

従って、この実施例の関節エンコーダ用電源装置によれば、ニッケル水素バッテリ6を主電源としても、その主電源が切れた場合に、ニッケル水素バッテリ6とニッケルカドミウムバッテリ7とによりスイッチング制御回路なしで2重のバックアップを行うことができる。しかも人型ロボットに搭載した動作用のニッケル水素バッテリ6から主電源とバックアップ電源とを自動的に切り換えて供給するので、ニッケルカドミウムバッテリ7からのバックアップのみの場合より長期間のバックアップ電源の供給を行うことができる。   Therefore, according to the joint encoder power supply device of this embodiment, even when the nickel metal hydride battery 6 is used as the main power supply, the nickel metal hydride battery 6 and the nickel cadmium battery 7 do not have a switching control circuit when the main power supply is cut off. Double backup can be performed. Moreover, since the main power source and the backup power source are automatically switched and supplied from the nickel-metal hydride battery 6 for operation mounted on the humanoid robot, the backup power source can be supplied for a longer period of time than the case of only the backup from the nickel cadmium battery 7. It can be carried out.

さらに、この実施例の関節エンコーダ用電源装置においては、バックアップ回路11に商用電源を接続するとともにその商用電源側への電流の逆流を防止するダイオード19と、そのダイオード19の出力電圧がダイオード15の出力電圧およびダイオード16の出力電圧より高くなるようにダイオード19の出力電圧を調整するAC−DCコンバータ20とを具えているため、上記人型ロボットに商用電源AC100Vが供給されている間は、主電源が切断された場合に先ずその商用電源からバックアップ電源を供給するので、スイッチング制御回路なしで3重のバックアップを行うことができる。   Furthermore, in the joint encoder power supply device of this embodiment, a commercial power source is connected to the backup circuit 11 and a backflow of current to the commercial power source side is prevented, and the output voltage of the diode 19 is that of the diode 15. Since the AC-DC converter 20 that adjusts the output voltage of the diode 19 so as to be higher than the output voltage of the diode 16 and the output voltage of the diode 16 is provided, the commercial power supply AC100V is supplied to the humanoid robot. When the power is cut off, the backup power is first supplied from the commercial power supply, so that triple backup can be performed without a switching control circuit.

そして、この実施例の関節エンコーダ用電源装置においては、上記商用電源を用いてニッケルカドミウムバッテリ7を充電する充電制御回路22を具えているため、上記人型ロボットに商用電源AC100Vが供給されている間はその商用電源を用いてニッケルカドミウムバッテリ7を常時充電することができるので、意図しない主電源切断時や、さらにこの主電源切断時に同時にニッケル水素バッテリ6を取り外すような場合においても、より確実にバックアップを行うことができる。   The joint encoder power supply device of this embodiment includes the charge control circuit 22 for charging the nickel cadmium battery 7 using the commercial power supply, and therefore the commercial power supply AC100V is supplied to the humanoid robot. Since the nickel cadmium battery 7 can be always charged using the commercial power supply during the operation, it is more reliable even when the main power supply is unintentionally disconnected and when the nickel metal hydride battery 6 is removed at the same time when the main power supply is turned off. Can be backed up.

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上記例に限定されるものでなく、例えば、歩行ロボットは人型ロボットに限られず、また主バッテリや予備バッテリの種類も上記のものに限られない。そして主電源やバックアップ電源の電圧設定よって、バックアップ用コンバータを一つだけにしても良い。   Although the present invention has been described based on the illustrated example, the present invention is not limited to the above example. For example, the walking robot is not limited to the humanoid robot, and the types of the main battery and the spare battery are also limited to the above. Absent. Then, only one backup converter may be provided depending on the voltage setting of the main power supply or the backup power supply.

かくしてこの発明の歩行ロボットの関節エンコーダ用電源装置によれば、バッテリを主電源としても、主電源が切れた場合に、主バッテリと予備バッテリとによりスイッチング制御回路なしで2重のバックアップを行うことができ、しかも歩行ロボットに搭載した動作用の主バッテリから主電源とバックアップ電源とを自動的に切り換えて供給するので、予備バッテリからのバックアップのみの場合より長期間のバックアップ電源の供給を行うことができる。   Thus, according to the joint encoder power supply device for a walking robot of the present invention, even when the battery is used as the main power supply, when the main power supply is cut off, the main battery and the spare battery can perform double backup without a switching control circuit. In addition, the main power supply and the backup power supply are automatically switched and supplied from the main battery for operation mounted on the walking robot, so it is possible to supply backup power for a longer period than when only backup from the spare battery is used. Can do.

この発明の歩行ロボットの関節エンコーダ用電源装置の一実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Example of the power supply apparatus for joint encoders of the walking robot of this invention. (a),(b)は、上記実施例の歩行ロボットの関節エンコーダ用電源装置を適用した人型ロボットの全体を示す正面図および側面図である。(A), (b) is the front view and side view which show the whole humanoid robot to which the power supply apparatus for joint encoders of the walking robot of the said Example is applied. 従来のロボットの関節エンコーダ用電源装置の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the power supply apparatus for joint encoders of the conventional robot.

符号の説明Explanation of symbols

1 胴体
1a 胴体上半部
1b 胴体下半部
2 脚
3 腕
4 頭
5 アップダウンカウンタ
6 ニッケル水素バッテリ
7 ニッケルカドミウムバッテリ
8 PCI電源の供給回路
9,12,15,16,19 ダイオード
10 バックアップ電源の供給回路
11 バックアップ回路
13,14,17,20 コンバータ
18 システムスイッチ
21 温度センサ
22 充電制御回路
23 バックアップ電源切換部
1 fuselage 1a fuselage upper half 1b fuselage lower half 2 legs 3 arms 4 heads 5 up / down counter 6 nickel metal hydride battery 7 nickel cadmium battery 8 PCI power supply circuit 9, 12, 15, 16, 19 diode 10 backup power supply Supply circuit 11 Backup circuit 13, 14, 17, 20 Converter 18 System switch 21 Temperature sensor 22 Charge control circuit 23 Backup power supply switching unit

Claims (3)

歩行ロボットの関節の回動位置を検出するエンコーダの出力信号を記憶する記憶手段に主電源とバックアップ電源とを供給する電源装置において、
前記歩行ロボットにそれぞれ搭載された、前記主電源および前記バックアップ電源のみを供給する主バッテリおよび、前記主バッテリの出力電圧より低いが前記バックアップ電源の電圧よりも高い出力電圧の予備バッテリと、
前記主電源の供給回路に前記主バッテリを接続するとともにその主バッテリ側への電流の逆流を防止する第1のダイオードと、
前記バックアップ電源の供給回路にバックアップ回路を接続するとともにそのバックアップ回路側への電流の逆流を防止する第2のダイオードと、
前記第2のダイオードの出力電圧が前記第1のダイオードの出力電圧より低くなるように前記第2のダイオードの入力電圧を調整するバックアップ用コンバータと、
前記バックアップ回路に前記主バッテリを接続するとともにその主バッテリ側への電流の逆流を防止する第3のダイオードと、
前記バックアップ回路に前記予備バッテリを接続するとともにその予備バッテリ側への電流の逆流を防止する第4のダイオードと、
前記第4のダイオードの出力電圧が前記第3のダイオードの出力電圧より低くなるように前記第3のダイオードの入力電圧を調整するバッテリ用コンバータと、
を具えてなる、歩行ロボットの関節エンコーダ用電源装置。
In a power supply device for supplying a main power source and a backup power source to a storage means for storing an output signal of an encoder for detecting a rotation position of a joint of a walking robot,
A main battery for supplying only the main power source and the backup power source, respectively mounted on the walking robot, and a reserve battery having an output voltage lower than the output voltage of the main battery but higher than the voltage of the backup power source ;
A first diode that connects the main battery to the main power supply circuit and prevents backflow of current to the main battery;
A second diode for connecting a backup circuit to the backup power supply circuit and preventing backflow of current to the backup circuit;
A backup converter for adjusting an input voltage of the second diode so that an output voltage of the second diode is lower than an output voltage of the first diode;
A third diode that connects the main battery to the backup circuit and prevents backflow of current to the main battery;
A fourth diode for connecting the backup battery to the backup circuit and preventing reverse current flow to the backup battery side;
A battery converter for adjusting an input voltage of the third diode so that an output voltage of the fourth diode is lower than an output voltage of the third diode ;
A power supply device for a joint encoder of a walking robot.
前記バックアップ回路に商用電源を接続するとともにその商用電源側への電流の逆流を防止する第5のダイオードと、
前記第5のダイオードの出力電圧が前記第3のダイオードの出力電圧および前記第4のダイオードの出力電圧より高くなるように調整する商用電源用コンバータと、
を具えてなる、請求項1記載の歩行ロボットの関節エンコーダ用電源装置。
A fifth diode for connecting a commercial power source to the backup circuit and preventing backflow of current to the commercial power source side;
A commercial power converter for adjusting the output voltage of the fifth diode to be higher than the output voltage of the third diode and the output voltage of the fourth diode;
The power supply apparatus for joint encoders of a walking robot according to claim 1, comprising:
前記商用電源を用いて前記予備バッテリを充電する充電手段を具えてなる、請求項2記載の歩行ロボットの関節エンコーダ用電源装置。   The power supply device for the joint encoder of the walking robot according to claim 2, further comprising charging means for charging the spare battery using the commercial power source.
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