機器人電氣介面 Robot electrical interface

前言大綱

Spot 機器人的兩個外掛載荷端口通過 DB25 連接為機器人提供電源和通信。 機器人在每個外掛載荷端口都有一個 DB25 母連接器，如下圖所示。 請注意，引腳 1 位於右側，俯視機器人。 外掛載荷必須包括一個正確方向的配對 DB25 公接頭。

機器人提供 db25 母連接器

按類別劃分的外掛負載端口引腳

分類 腳位 規格說明
Power 12, 13, 24, 25 Voltage supply range: 35-59V
Absolute Maximum Voltage: 72V
Max current: 3A/pin
Max power: 150W/port
Bulk capacitance: 150uF/port
Communication 1-4, 7, 14-17 Ethernet: 1000Base-T
PPS Accuracy: 5ppm
PPS Frequency: 1Hz
Safety 5, 6, 18, 19 Payload power interlock
Motor power interlock

外掛負載端口 PIN 規範

腳位 名稱 規格說明
1 ETH0_D_N Ethernet Pair D negative
2 ETH0_D_P Ethernet Pair D Positive
3 ETH0_B_N Ethernet Pair B negative
4 ETH0_B_P Ethernet Pair B Positive
5 PL_SAFETY_O Payload power enabled when continuity is established between this pin and pin 18
6 MP_SAFETY_O Robot motor power enabled when continuity is established between this pin and pin 19
7 PPS Pulse-Per-Second signal referenced to payload ground
8 N/C Not Connected
9 P_GND Ground Reference for the payload. Each pin supports 3A of return current.
10 P_GND Ground Reference for the payload. Each pin supports 3A of return current.
11 N/C Not Connected
12 PWR Unregulated payload power from robot battery. Each pin supports 3A of supply current.
13 PWR Unregulated payload power from robot battery. Each pin supports 3A of supply current.
14 ETH0_C_N Ethernet Pair C negative
15 ETH0_C_P Ethernet Pair C Positive
16 ETH0_A_N Ethernet Pair A negative
17 ETH0_A_P Ethernet Pair A Positive
18 PL_SAFETY_IN Payload power enabled when continuity is established between this pin and pin 5
19 MP_SAFETY_IN Robot motor power enabled when continuity is established between this pin and pin 6
20 N/C Not Connected
21 P_GND Ground Reference for the payload. Each pin supports 3A of return current.
22 P_GND Ground Reference for the payload. Each pin supports 3A of return current.
23 N/C Not Connected
24 PWR Unregulated payload power from robot battery. Each pin supports 3A of supply current.
25 PWR Unregulated payload power from robot battery. Each pin supports 3A of supply current.
MH1, MH2 P_GND Connector Shell and Mounting Hardware is connected to payload ground

外掛負載功率要求

外掛載荷需要在機器人中安裝電池才能運行。該機器人由 600W-hr 鋰離子電池組供電，該電池組還通過專用啟用電路為外掛載荷供電。電池電壓範圍從完全放電的 35V 到完全充電的 58.8V。

機器人電機的再生能量可能會導致機器人的總線電壓在短時間內超過正常電池電壓範圍。機器人包含一個箝位電路，以確保電池電壓總線永遠不會超過 72V。

應選擇外掛載荷中的電氣元件以處理至少 80V 的最大外掛載荷輸入電壓。

當兩個外掛負載端口上的引腳 5 (PL_SAFETY_O) 和 18 (PL_SAFETY_IN) 短接在一起時，外掛負載電源被啟用。兩個外掛載荷端口均由同一總線供電。通過軟啟動電路啟用電源，確保單調電壓上升。該總線可以支持每個外掛載荷中高達 150uF 的大容量電容的浪湧電流，或總共 300uF。

該機器人包括一個限流電路，該電路將在出現意外電流尖峰時禁用外掛載荷的電源。每個外掛載荷連接器的平均功率不得超過 150W。如果兩個外掛載荷的總電流超過 9-13A 的限制，機器人中的可複位電流限制電路將禁用外掛載荷電源。如果發生過流事件並且外掛載荷電源被禁用，則可以通過使用電源按鈕循環機器人電源來重置限流電路。

電機電源安全

外掛負載接口包含一個安全互鎖連接，允許外掛負載禁用機器人中所有電機的電機電源。因此，所有外掛載荷必須始終確保引腳 6 (MP_SAFETY_O) 和引腳 19 (MP_SAFETY_IN) 之間的連續性，以便機器人運行。如果這些引腳之間的電氣連續性中斷，機器人將立即禁用所有驅動系統的電源。如果機器人站立，這將導致機器人跌倒在地。

外掛載荷端口要求

機器人的外掛載荷帽包括完成該系統中涉及的引腳之間的電路的電路。如果不存在外掛載荷，則必須安裝蓋子以允許機器人運行。如果在操作過程中蓋子被移除或鬆動，機器人將立即禁用電機電源並坐下。

機器人通信和 每秒脈衝數 pulse-per-second (PPS)

外掛載荷連接器包括用於提供 1000Base-T 以太網以連接外掛載荷的引腳。機器人還通過參考 P_GND 的引腳 7 (PPS) 向負載提供每秒脈衝 (PPS) 信號，如下所示。

該信號以 1Hz 頻率運行，精度為 5ppm。外掛載荷可以使用該信號與機器人提供的數據進行同步。 Spot 的 CPU 系統時間與此脈衝同步，並且可以通過 API 與外掛負載進行通信。

外掛負載必須包括一個上拉電阻到適當的邏輯電壓，以適應如下所示的開路集電極輸出電路，最大電流為 10mA。上拉電阻值必須考慮機器人上的串聯電阻（如下圖所示），以確保足夠的邏輯低和邏輯高信號。


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