[发明专利]一种基于倍流电容网络的两路输出名优茶采摘机器人电源

说明书

本发明公开了一种基于倍流电容网络的两路输出名优茶采摘机器人电源，属于茶采摘机器人技术领域，该基于倍流电容网络的两路输出名优茶采摘机器人电源包括前级Buck变换器、后级倍流电容网络、控制回路，后级倍流电容网络之间包括变压器T和倍流电容网络，通过变压器T，前级Buck变换器和后级倍流电容网络连接；该电源根据电容和二极管的不同组合，可以使得输入电流通过倍流电容网络后按照1：4比例关系分配到末端采摘手负载和四足机器人负载，从而实现对小功率末端采摘手负载和较大功率机器人行走装置负载供电混合输出的功能，不仅可以极大的简化采摘机器人供电系统，还可以降低流过负载的二倍工频电流纹波，实现两路低纹波倍流输出。

技术领域

本发明属于茶采摘机器人技术领域，尤其涉及一种基于倍流电容网络的两路输出名优茶采摘机器人电源。

背景技术

名优茶叶采摘是一项极其繁重的工作，目前主要有人工采摘和机械采摘两种采摘方式。人工采摘一般每人每天工作八小时左右，最多也只能采摘2～3千克的茶叶，劳动强度大，且工作效率低，特别到了春茶季节，叶芽不及时采摘，将影响成品茶的质量。名优早春茶具有较高的实用性与经济价值，名优茶采摘仍为人工采摘，存在采摘效率低，采摘不及时，给茶农造成巨大的损失，采摘效率低成为了名优茶产业高质量发展的瓶颈。名优茶智能采摘机器人能有效提高采摘效率，其机械设计轴侧图如图1所示。机器人车体包括行走机构、茶叶叶芽梳理机构、茶叶采摘机构、茶叶收集装置以及辅助遮光装置。采用可独立运动且无重叠工作区域的2个采摘机械手，机械手和相机固定安装在机器人车体机构内侧顶部；车体运动部分采用四足机器人，可在丘陵地区复杂粗糙的茶丛自由行走。单个机械臂末端搭载叶芽末端采摘装置，两侧茶叶收集箱链接各个收集管道，配合负风压机可将叶芽收集至两侧茶叶收集箱中。

名优茶采摘机器人负载主要包括四足机器人、采摘机械手及其控制系统，其中四足机器人活动关节采用额定电压为120V的伺服舵机。采摘机械手采用额定电压为80V的伺服舵机。由于四足机器人需要承担较大的重量，因此其额定功率较大，约为150W。采摘手伺服舵机主要功能是高精度高效率的完成名优茶的采摘，其特点是控制精度高，但所需功率较小，约为25W。因此，名优茶采摘机器人需要两路输出不同电压和不同输出电流的电源。

传统的基于电容的多路恒流输出电源只能实现均流的效果，即各支路输出电流值一致，此种方式造成流过负载的二倍工频电流纹波过高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于倍流电容网络的两路输出名优茶采摘机器人电源，该电源由前级Buck变换器与后级倍流电容网络通过一个有源开关整合而成，根据电容的电荷平衡原理，通过电容和二极管的组合，使得输入电流通过倍流电容网络后按照1:4比例关系分配到各输出支路，从而实现1:4比例电流输出。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于倍流电容网络的两路输出名优茶采摘机器人电源，该基于倍流电容网络的两路输出名优茶采摘机器人电源包括前级Buck变换器电路、后级倍流电容网络电路、控制回路、采摘手负载、四足机器人负载；所述前级Buck变换器电路包括蓄电池udc、二极管D1、D2、D3、电感L1、电容CDC、整合开关管S；后级倍流电容网络电路包括倍流电容网络、变压器T、二极管Do1、Do2、输出电容Co1、Co2组成，其中倍流电容网络由电容Ck1、Ck2、Ck3和Ck4二极管Ds1、Ds2、Ds3、Ds4、Ds5、Ds6、Ds7、Ds8和Ds9组成；

所述控制回路一端与前级Buck变换器电路，另一端与后级倍流电容网络电路连接，前级Buck变换器电路与后级倍流电容网络电路通过所述变压器T连接；

所述采摘手负载、四足机器人负载、电容Ck1、Ck2、Ck3和Ck4、二极管Ds1、Ds2、Ds3、Ds4、Ds5、Ds6、Ds7、Ds8和Ds9并联连接。