基于自動(dòng)尋址充電的機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于自動(dòng)尋址充電的機(jī)器人系統(tǒng)，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)器人無法靈活進(jìn)行自動(dòng)充電的問題，其在機(jī)器人主體的正前及左、右側(cè)各布設(shè)一個(gè)紅外接收器(6,7,8)，在墻面充電裝置(10)的左右側(cè)各布設(shè)一個(gè)紅外發(fā)射器(11,12)，并在墻面充電裝置的正下方地面上布設(shè)一個(gè)機(jī)械接口(13)。墻面充電裝置(10)內(nèi)部設(shè)有內(nèi)部電路芯片，該芯片包含電源檢測(cè)模塊與無線通信模塊。當(dāng)機(jī)器人在進(jìn)入低電量狀態(tài)時(shí)，左、右兩紅外發(fā)射器開啟，并依靠主體上的紅外接收器檢測(cè)紅外信號(hào)，尋找墻面充電裝置的位置并與之對(duì)接；電量充滿后，機(jī)器人自動(dòng)斷開充電連接。本發(fā)明的機(jī)器人能自動(dòng)充電，延長了工作時(shí)間，提高了機(jī)器人的工作效率和靈活性。
【專利說明】
基于自動(dòng)尋址充電的機(jī)器人系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種機(jī)器人系統(tǒng)，可用于完成充電的全過程。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)生活質(zhì)量的要求也日益提高，家用機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。近些年來，得益于機(jī)器人技術(shù)的成熟與革新，家用機(jī)器人在家庭服務(wù)、娛樂、清洗、監(jiān)護(hù)等服務(wù)領(lǐng)域獲得了成功且廣泛的應(yīng)用。要保證家用智能機(jī)器人能在室內(nèi)環(huán)境中自由自主移動(dòng)，必須要有充足的電量。受到機(jī)器人體積和成本的限制，現(xiàn)有家用智能機(jī)器人常采用電池供電。電池的供電能力有限，無法維持機(jī)器人持續(xù)、長時(shí)間、較大范圍的工作需求，極大的限制了家用智能機(jī)器人的強(qiáng)大功能。當(dāng)傳統(tǒng)家用機(jī)器人在進(jìn)入低電量狀態(tài)后，常需要使用者手動(dòng)為其充電，這種方式繁瑣、低效，不符合智能機(jī)器人的功能要求，不能保證機(jī)器人時(shí)刻處于可工作狀態(tài)，常造成機(jī)器人由于無法及時(shí)充電而停止工作的后果。
[0003]公開號(hào)CN 103440602公布了一種具有自動(dòng)充電功能的點(diǎn)菜機(jī)器人，該機(jī)器人通過借助事先在地面布設(shè)好的線路到達(dá)充電裝置進(jìn)行充電，一定程度上具備了自動(dòng)充電的功能。但此方法僅適用于機(jī)器人行走路線固定的場(chǎng)景，在大多數(shù)實(shí)際場(chǎng)景中，機(jī)器人需要在室內(nèi)自由移動(dòng)，并不適合預(yù)先布置線路引導(dǎo)機(jī)器人進(jìn)行充電，因此有必要設(shè)計(jì)一種不基于循跡也可以完成充電的機(jī)器人裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于自動(dòng)尋址充電的機(jī)器人系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有家用智能機(jī)器人無法靈活地進(jìn)行自動(dòng)充電的問題，完成自動(dòng)充電的全過程。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)思路是:機(jī)器人進(jìn)入低電量狀態(tài)后，自主導(dǎo)航至充電裝置附近3?5米范圍內(nèi)，并依靠紅外信號(hào)與充電裝置進(jìn)行交互，不斷調(diào)整運(yùn)動(dòng)方向和自身姿態(tài)，先后發(fā)現(xiàn)兩個(gè)紅外發(fā)射器，最終對(duì)準(zhǔn)并連接充電接口，開始充電。電量充滿后，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)斷開墻面充電裝置，充電結(jié)束。
[0006]—.根據(jù)上述思路，本發(fā)明基于自動(dòng)尋址充電的機(jī)器人系統(tǒng)，包括機(jī)器人主體、輪式底盤、左全向輪、右全向輪、機(jī)器人充電插頭、核心電路控制單元和墻面充電裝置，核心電路控制單元包括超聲波測(cè)距模塊，運(yùn)動(dòng)控制模塊、周邊環(huán)境檢測(cè)模塊、障礙物檢測(cè)模塊、電源檢測(cè)模塊、機(jī)器人無線通信模塊；
[0007]其特征在于:
[0008]在機(jī)器人主體的正前方布設(shè)有正方位紅外接收器，用于感知來自機(jī)器人正前方的紅外信號(hào)；
[0009]在機(jī)器人主體的兩側(cè)分別布設(shè)左外接收器和右紅外接收器，用于感知來自機(jī)器人兩側(cè)的紅外信號(hào)；
[0010]在墻面充電裝置的兩側(cè)分別布設(shè)有左紅外發(fā)射器和右紅外發(fā)射器，用于向外發(fā)射紅外信號(hào)以標(biāo)示墻面充電接口的位置；
[0011]在墻面充電裝置的正下方地面上，布設(shè)有一組地面機(jī)械接口，用于提高機(jī)器人充電插頭與墻面充電裝置對(duì)接的精準(zhǔn)度。
[0012]二.根據(jù)上述思路，本發(fā)明基于上述系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)尋址充電的方法，包括:
[0013]I)核心電路控制單元內(nèi)的電源檢測(cè)模塊檢測(cè)到機(jī)器人進(jìn)入低電量狀態(tài)后，通過機(jī)器人無線通信模塊向外傳送電量低的信號(hào)，同時(shí)基于室內(nèi)地圖進(jìn)行導(dǎo)航，向墻面充電裝置附近3?5米范圍移動(dòng)；
[0014]2)墻面充電裝置內(nèi)的充電裝置無線通信模塊接收到機(jī)器人電量低的信號(hào)，開啟左紅外發(fā)射器與右紅外發(fā)射器向外發(fā)射紅外信號(hào)；
[0015]3)機(jī)器人基于導(dǎo)航成功到達(dá)墻面充電裝置附近，機(jī)器人主體上的三個(gè)紅外接收器根據(jù)接收到紅外信號(hào)，開始尋找墻面充電裝置的具體方位；
[0016]4)機(jī)器人通過檢測(cè)三個(gè)紅外接收器是否接收到紅外信號(hào)而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，最終使機(jī)器人朝較近的紅外發(fā)射器直行:
[0017]若正方位紅外接收器檢測(cè)到紅外信號(hào)，則運(yùn)動(dòng)控制模塊控制機(jī)器人沿當(dāng)前方向直行；
[0018]若左紅外接收器檢測(cè)到紅外信號(hào)，則運(yùn)動(dòng)控制模塊控制機(jī)器人左轉(zhuǎn)，在左轉(zhuǎn)過程中，如果正方位紅外接收器檢測(cè)到紅外信號(hào)，則停止左轉(zhuǎn)并直行，否則繼續(xù)左轉(zhuǎn)；
[0019]若右紅外接收器檢測(cè)到紅外信號(hào)，則運(yùn)動(dòng)控制模塊控制機(jī)器人右轉(zhuǎn)，在右轉(zhuǎn)過程中，如果正方位紅外接收器檢測(cè)到紅外信號(hào)，則停止右轉(zhuǎn)并直行，否則繼續(xù)右轉(zhuǎn)；
[0020]5)機(jī)器人朝較近的紅外發(fā)射器直行一段距離后，運(yùn)動(dòng)控制模塊控制機(jī)器人調(diào)整運(yùn)動(dòng)方向和自身姿態(tài)，使其行駛到較近紅外發(fā)射器的正前方位置，并正對(duì)該紅外發(fā)射器方向直行；
[0021]6)在直行過程中，超聲波測(cè)距模塊持續(xù)測(cè)量機(jī)器人與墻面間的距離，若機(jī)器人與前方墻面的距離小于給定的距離閾值，且正方位紅外接收器檢測(cè)到高強(qiáng)度信號(hào)，則表示機(jī)器人已發(fā)現(xiàn)該紅外發(fā)射器的精確位置，并記錄下該紅外發(fā)射器，同時(shí)運(yùn)動(dòng)控制模塊控制機(jī)器人停止運(yùn)動(dòng)，否則，機(jī)器人繼續(xù)直行；
[0022]7)機(jī)器人在記錄到第一個(gè)紅外發(fā)射器后，繼續(xù)調(diào)整運(yùn)動(dòng)方向與自身姿態(tài)，尋找到另一紅外發(fā)射器的具體方位，隨后運(yùn)動(dòng)到這兩個(gè)紅外發(fā)射器連線的垂直平分線上，并正對(duì)墻面充電接口直行；
[0023]8)機(jī)器人直行到與地面機(jī)械接口對(duì)接后，駛?cè)胲壍啦⒓铀?，直到機(jī)器人充電插頭插入進(jìn)墻面充電接口 ；
[0024]9)墻面充電裝置檢測(cè)到墻面充電接口已連接，通過充電裝置無線通信模塊向機(jī)器人無線通信模塊傳輸墻面充電接口已連接的信號(hào)；
[0025]10)機(jī)器人接收到墻面充電接口已連接的信號(hào)，由運(yùn)動(dòng)控制模塊發(fā)送指令控制機(jī)器人停止運(yùn)動(dòng)，充電連接建立成功，開始充電；
[0026]11)充電過程中，機(jī)器人電源檢測(cè)模塊和充電裝置電源檢測(cè)模塊持續(xù)檢測(cè)機(jī)器人的電量狀況；
[0027]12)充電一段時(shí)間后，當(dāng)機(jī)器人電源檢測(cè)模塊和充電裝置電源監(jiān)測(cè)模塊同時(shí)監(jiān)測(cè)到電量已充滿時(shí)，充電裝置電源檢測(cè)模塊通過充電裝置無線通信模塊向機(jī)器人無線通信模塊傳輸充電已結(jié)束的信號(hào)；
[0028]13)機(jī)器人無線通信模塊接收到充電已結(jié)束的信號(hào)后，通過運(yùn)動(dòng)控制模塊控制機(jī)器人開始運(yùn)動(dòng)，斷開墻面充電接口，完成充電過程。
[0029]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0030]1.本發(fā)明由于在機(jī)器人主體上增設(shè)了三個(gè)紅外接收器，并在墻面充電裝置兩側(cè)增設(shè)了兩個(gè)紅外發(fā)射器，因而可使機(jī)器人通過紅外信號(hào)尋找到墻面充電裝置與之連接。
[0031]2.本發(fā)明由于在充電過程中持續(xù)檢測(cè)電量狀況，可使電量充滿后機(jī)器人自動(dòng)斷開墻面充電接口，完成自動(dòng)尋址充電的全過程。
[0032]3.本發(fā)明的機(jī)器人系統(tǒng)由于可在低電量狀態(tài)下憑借紅外接收器檢測(cè)周邊環(huán)境的紅外信號(hào)，并自動(dòng)調(diào)整運(yùn)動(dòng)方向和自身姿態(tài)，尋找到墻面充電裝置進(jìn)行充電，因而避免了傳統(tǒng)機(jī)器人常由于無法及時(shí)充電而停止工作的后果，解決了傳統(tǒng)機(jī)器人采用電池供電所帶來的性能限制，提高了智能機(jī)器人的工作效率和靈活性。
【附圖說明】
[0033]圖1是基于自動(dòng)尋址充電的機(jī)器人系統(tǒng)示意圖；
[0034]圖2是本發(fā)明中的機(jī)器人主體結(jié)構(gòu)圖；
[0035]圖3是本發(fā)明中的核心電路控制單元模塊組成圖；
[0036]圖4是本發(fā)明中的墻面充電裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0037]圖5是本發(fā)明中墻面充電裝置的內(nèi)部電路芯片模塊組成圖；
[0038]圖6是本發(fā)明進(jìn)行自動(dòng)尋址充電的過程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0040]參照?qǐng)D1，自動(dòng)尋址充電機(jī)器人系統(tǒng)包括:機(jī)器人主體I，墻面充電裝置10和地面機(jī)械接口 13。
[0041]參照?qǐng)D2，機(jī)器人主體I包括:輪式底盤2、左全向輪3、右全向輪4、機(jī)器人充電插頭
5、正方位紅外接收器6、左紅外接收器7、右紅外接收器8和核心電路控制單元9 ο其中輪式底盤2構(gòu)成機(jī)器人主體I的下部，左全向輪3安裝在輪式底盤2的左側(cè)，右全向輪4安裝在輪式底盤2的右側(cè)，機(jī)器人充電插頭5與正方位紅外接收器6位于機(jī)器人主體I的正前方，其中機(jī)器人充電插頭5位于正方位紅外接收器6的正下方，左紅外接收器6位于機(jī)器人主體I的左側(cè)，右紅外接收器8位于機(jī)器人主體I的右側(cè)，核心電路控制單元9安裝在輪式底盤2上，位于機(jī)器人主體I的內(nèi)部。
[0042]參照?qǐng)D3，核心電路控制單元9包括:超聲波測(cè)距模塊91、運(yùn)動(dòng)控制模塊92、周邊環(huán)境檢測(cè)模塊93、障礙物檢測(cè)模塊94、電源檢測(cè)模塊95和機(jī)器人無線通信模塊96。其中:
[0043]超聲波測(cè)距模塊91，用于測(cè)量機(jī)器人主體與墻面充電裝置之間的距離，以判斷機(jī)器人是否已經(jīng)足夠靠近墻面充電裝置；
[0044]運(yùn)動(dòng)控制模塊92，用于控制左全向輪3和右全向輪4的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，從而控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向，調(diào)整機(jī)器人的自身姿態(tài)；
[0045]環(huán)境檢測(cè)模塊93，用于采集機(jī)器人所處環(huán)境的環(huán)境參數(shù)，并將采集到的環(huán)境參數(shù)傳送給障礙物檢測(cè)模塊94和機(jī)器人無線通信模塊96使用；
[0046]障礙物檢測(cè)模塊94，用于檢測(cè)機(jī)器人在行進(jìn)途中的障礙物，將環(huán)境檢測(cè)模塊93傳遞來的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行分析，并在運(yùn)動(dòng)控制模塊92的輔助下幫助機(jī)器人躲避障礙物，合理選擇行進(jìn)路線；
[0047]電源檢測(cè)模塊95，用于監(jiān)測(cè)機(jī)器人電池的電量狀況，并將電量狀況數(shù)據(jù)通過機(jī)器人無線通信模塊96傳送給墻面充電裝置10;
[0048]機(jī)器人無線通信模塊96，用于與充電裝置無線通信模塊1022或其他設(shè)備間進(jìn)行交互；
[0049 ]參照?qǐng)D4，墻面充電裝置1，用于與機(jī)器人充電插頭5連接，其包括:墻面充電接口101和內(nèi)部電路芯片102，墻面充電接口 101位于墻面充電裝置10的正中央，內(nèi)部電路芯片102位于墻面充電裝置10的內(nèi)部。在墻面充電裝置10的正下方地面上，布設(shè)有一組地面機(jī)械接口 13，用于提高機(jī)器人充電插頭5與墻面充電裝置10對(duì)接的精準(zhǔn)度。地面機(jī)械接口 13由兩個(gè)平行布設(shè)在地面上的導(dǎo)軌組成，導(dǎo)軌間距等于機(jī)器人左全向輪3與右全向輪4間的輪距。機(jī)器人充電插頭5與墻面充電接口 101連接前，機(jī)器人先通過運(yùn)動(dòng)控制模塊92與地面機(jī)械接口 13對(duì)接，在地面機(jī)械接口 13的輔助定向下加速駛向墻面充電裝置1，將充電插頭5插入墻面充電接口 101內(nèi)。
[0050]參照?qǐng)D5，本發(fā)明中墻面充電裝置10的內(nèi)部電路芯片102包括:充電裝置電源檢測(cè)模塊1021與充電裝置無線通信模塊1022。其中:
[0051]充電裝置電源檢測(cè)模塊1021用于在充電時(shí)檢測(cè)機(jī)器人的電量狀況，并將電量狀況通過充電裝置無線通信模塊1022傳送給機(jī)器人無線通信模塊96;
[0052]充電裝置無線通信模塊1022用于與機(jī)器人無線通信模塊96進(jìn)行交互；
[0053]參照?qǐng)D6，本發(fā)明的機(jī)器人主體進(jìn)行自動(dòng)尋址充電的步驟如下:
[0054]步驟I機(jī)器人基于導(dǎo)航指引向墻面充電裝置移動(dòng)并發(fā)送低電量信號(hào)。
[0055]核心電路控制單元9內(nèi)的電源檢測(cè)模塊95在機(jī)器人工作過程中持續(xù)對(duì)機(jī)器人的電量狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)電源檢測(cè)模塊95檢測(cè)到機(jī)器人的電量低于10%時(shí)，通過機(jī)器人無線通信模塊96向充電裝置無線通信模塊1022傳送電量低的信號(hào)，同時(shí)基于室內(nèi)地圖進(jìn)行導(dǎo)航，向墻面充電裝置10附近移動(dòng)。
[0056]假設(shè)所述機(jī)器人可以自主導(dǎo)航到達(dá)墻面充電裝置10附近。
[0057]步驟2墻面充電裝置開啟紅外發(fā)射器。
[0058]墻面充電裝置10內(nèi)的充電裝置無線通信模塊1022接收到由機(jī)器人無線通信模塊96發(fā)出的電量低的信號(hào)后，通過其內(nèi)部電路向兩紅外發(fā)射器發(fā)送指令，開啟左紅外發(fā)射器11與右紅外發(fā)射器12，向外發(fā)射紅外信號(hào)，該紅外信號(hào)的有效范圍為3?5米。
[0059]左、右兩紅外發(fā)射器只有在接收到充電裝置無線通信模塊1022的指令后才開啟，在其余時(shí)間，左紅外發(fā)射器11和右紅外發(fā)射器12均處于關(guān)閉狀態(tài)，這種方式可以有效節(jié)省紅外發(fā)射器的電能消耗，達(dá)到節(jié)電的目的。
[0060]步驟3紅外接收器接收到紅外信號(hào)。
[0061]—段時(shí)間后，機(jī)器人基于導(dǎo)航成功到達(dá)墻面充電裝置10附近，當(dāng)機(jī)器人進(jìn)入墻面充電裝置10附近3?5米范圍內(nèi)后，機(jī)器人主體上的三個(gè)紅外接收器之一將有可能接收到由左紅外發(fā)射器11或右紅外發(fā)射器12發(fā)出的紅外信號(hào)，根據(jù)接收到紅外信號(hào)，機(jī)器人開始尋找較近紅外發(fā)射器的具體方位。
[0062]步驟4機(jī)器人尋找較近紅外發(fā)射器方位
[0063]機(jī)器人根據(jù)檢測(cè)到的三個(gè)紅外接收器是否接收到紅外信號(hào)而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，最終使機(jī)器人朝較近的紅外發(fā)射器方向直行:
[0064]若正方位紅外接收器6檢測(cè)到紅外信號(hào)，則運(yùn)動(dòng)控制模塊92控制機(jī)器人沿當(dāng)前方向直行；
[0065]若左紅外接收器7檢測(cè)到紅外信號(hào)，則運(yùn)動(dòng)控制模塊92控制機(jī)器人左轉(zhuǎn)，在左轉(zhuǎn)過程中，如果正方位紅外接收器6檢測(cè)到紅外信號(hào)，則停止左轉(zhuǎn)并直行，否則繼續(xù)左轉(zhuǎn)；
[0066]若右紅外接收器8檢測(cè)到紅外信號(hào)，則運(yùn)動(dòng)控制模塊92控制機(jī)器人右轉(zhuǎn)，在右轉(zhuǎn)過程中，如果正方位紅外接收器6檢測(cè)到紅外信號(hào)，則停止右轉(zhuǎn)并直行，否則繼續(xù)右轉(zhuǎn)；
[0067]如6(a)所示，機(jī)器人基于自主導(dǎo)航到達(dá)墻面充電裝置10附近的第一位置點(diǎn)A處，機(jī)器人右側(cè)的右紅外接收器8將接收到兩紅外發(fā)射器發(fā)出的紅外信號(hào)，運(yùn)動(dòng)控制模塊92控制機(jī)器人右轉(zhuǎn)，并在右轉(zhuǎn)過程中檢測(cè)正方位紅外接收器6是否檢測(cè)到紅外信號(hào);在機(jī)器人右轉(zhuǎn)適當(dāng)角度后，正方位紅外接收器6首先檢測(cè)到來自左紅外發(fā)射器11發(fā)出的紅外信號(hào)，運(yùn)動(dòng)控制模塊92又控制機(jī)器人停止右轉(zhuǎn)，并向左紅外發(fā)射器11直行到第二位置點(diǎn)B處。
[0068]步驟5機(jī)器人調(diào)整運(yùn)動(dòng)方向使自身正對(duì)紅外發(fā)射器。
[0069]如6(b)所示，機(jī)器人直行到第二位置點(diǎn)B后，運(yùn)動(dòng)控制模塊92控制機(jī)器人調(diào)整運(yùn)動(dòng)方向和自身姿態(tài)，使其行駛到左紅外發(fā)射器11正前方的第三位置點(diǎn)C，并正對(duì)左紅外發(fā)射器11，機(jī)器人從第三位置點(diǎn)C開始向左紅外發(fā)射器11直行。
[0070]步驟6機(jī)器人發(fā)現(xiàn)較近紅外發(fā)射器精確位置。
[0071]如6(c)所示，機(jī)器人在直行過程中，超聲波測(cè)距模塊91持續(xù)測(cè)量機(jī)器人與墻面間的距離，
[0072]若機(jī)器人與前方墻面的距離小于lm，且正方位紅外接收器6檢測(cè)到高強(qiáng)度信號(hào)，則表示機(jī)器人已發(fā)現(xiàn)左紅外發(fā)射器11的精確位置，停止直行，否則，機(jī)器人繼續(xù)直行；
[0073]如6(d)所示，當(dāng)機(jī)器人直行到第四位置點(diǎn)D時(shí)，超聲波測(cè)距模塊91測(cè)量到機(jī)器人與前方墻面的距離小于lm，同時(shí)正方位紅外接收器6檢測(cè)到了高強(qiáng)度信號(hào)，表明機(jī)器人發(fā)現(xiàn)了左紅外接收器11的精確位置，機(jī)器人停止直行并記錄左側(cè)紅外發(fā)射器11。
[0074]步驟7機(jī)器人尋找另一紅外發(fā)射器方位
[0075]如6(e)所示，機(jī)器人在記錄左側(cè)紅外發(fā)射器11之后，進(jìn)入尋找另一紅外發(fā)射器方位的狀態(tài)，在此狀態(tài)下，正方位接收器將不再檢測(cè)來自左紅外發(fā)射器的信號(hào)，機(jī)器人從第四位置點(diǎn)D繼續(xù)調(diào)整運(yùn)動(dòng)方向與自身姿態(tài)，按照步驟4的方法尋找右紅外發(fā)射器12的具體方位；
[0076]在機(jī)器人處于第四位置點(diǎn)D時(shí)，右紅外接收器8檢測(cè)到由右紅外發(fā)射器12發(fā)出的信號(hào)，機(jī)器人右轉(zhuǎn)，在進(jìn)行右轉(zhuǎn)的過程中，當(dāng)正方位接收器6檢測(cè)到由右紅外發(fā)射器12發(fā)出的信號(hào)后，運(yùn)動(dòng)控制模塊92控制機(jī)器人停止右轉(zhuǎn)，并朝右紅外發(fā)射器12的方向直行。
[0077]步驟8機(jī)器人到達(dá)左、右兩紅外發(fā)射器連線的垂直平分線上。
[0078]如6(f)所示，機(jī)器人在直行過程中，通過檢測(cè)紅外接收器接收到紅外信號(hào)的情況判斷自身是否已到達(dá)左、右兩紅外發(fā)射器連線的垂直平分線上，當(dāng)直行到第五位置點(diǎn)E時(shí)，機(jī)器人到達(dá)左、右兩紅外發(fā)射器連線的垂直平分線上。
[0079]步驟9機(jī)器人調(diào)整自身姿態(tài)，使自身正對(duì)墻面充電裝置10。
[0080]如6(g)所示，機(jī)器人在第五位置點(diǎn)E處左轉(zhuǎn)，并在左轉(zhuǎn)過程中檢測(cè)左紅外接收器7和右紅外接收器8，當(dāng)左、右兩紅外接收器接收到紅外信號(hào)的強(qiáng)度相等，且在正方位紅外接收器接收到信號(hào)時(shí)，則運(yùn)動(dòng)控制模塊92控制機(jī)器人停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)機(jī)器人處于左、右兩紅外發(fā)射器連線的垂直平分線上，并且正對(duì)墻面充電接口 101。
[0081 ]步驟1機(jī)器人與墻上充電接口 1I連接，開始充電。
[0082]如6(h)所示，機(jī)器人先在第五位置點(diǎn)E面向墻面充電裝置10直行，當(dāng)直行到與地面機(jī)械接口 13對(duì)接后，再在機(jī)械導(dǎo)軌的輔助定向下加速行駛，直到機(jī)器人的充電插頭5插入進(jìn)墻面充電接口 101;
[0083]墻面充電裝置10檢測(cè)到墻面充電接口101已連接的信號(hào)后，通過充電裝置無線通信模塊1022向機(jī)器人無線通信模塊96傳輸墻面充電接口 101已連接的信號(hào)；
[0084]機(jī)器人接收到墻面充電接口101已連接的信號(hào)，由運(yùn)動(dòng)控制模塊92發(fā)送指令控制機(jī)器人停止運(yùn)動(dòng)，充電連接建立成功，開始充電。
[0085]步驟11電量充滿后機(jī)器人斷開連接。
[0086]在充電過程中，機(jī)器人電源檢測(cè)模塊95和充電裝置電源檢測(cè)模塊1021持續(xù)檢測(cè)機(jī)器人的電量狀況；
[0087]充電一段時(shí)間后，當(dāng)機(jī)器人電源檢測(cè)模塊95和充電裝置電源監(jiān)測(cè)模塊1021同時(shí)監(jiān)測(cè)到電量已充滿時(shí)，充電裝置電源檢測(cè)模塊1021通過充電裝置無線通信模塊1022向機(jī)器人無線通信模塊96傳輸充電已結(jié)束的信號(hào)。
[0088]如6(i)所示，機(jī)器人無線通信模塊96接收到充電已結(jié)束的信號(hào)后，通過運(yùn)動(dòng)控制模塊92控制機(jī)器人開始運(yùn)動(dòng)，斷開墻面充電接口 101與地面機(jī)械接口 13的連接，完成充電過程。
[0089]本發(fā)明能解決家用智能機(jī)器人采用電池供電所帶來的工作限制，減少了使用者的參與度，提高了智能機(jī)器人的工作效率和靈活性。
[0090]以上描述僅是本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例，顯然對(duì)于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說，在了解了本
【發(fā)明內(nèi)容】
和原理后，都可能在不背離本發(fā)明原理、結(jié)構(gòu)的情況下，進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種修正和改變，但是這些基于本發(fā)明思想的修正和改變?nèi)栽诒景l(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于自動(dòng)尋址充電的機(jī)器人系統(tǒng)，包括機(jī)器人主體(I)、輪式底盤(2)、左全向輪(3)、右全向輪(4)、機(jī)器人充電插頭(5)、核心電路控制單元(9)和墻面充電裝置(10)，該核心電路控制單元(9)包括超聲波測(cè)距模塊(91)，運(yùn)動(dòng)控制模塊(92)、周邊環(huán)境檢測(cè)模塊(93)、障礙物檢測(cè)模塊(94)、電源檢測(cè)模塊(95)、機(jī)器人無線通信模塊(96); 其特征在于: 在機(jī)器人主體(I)的正前方布設(shè)有正方位紅外接收器(6)，用于感知來自機(jī)器人正前方的紅外信號(hào)； 在機(jī)器人主體(I)的兩側(cè)分別布設(shè)左外接收器(7)和右紅外接收器(8)，用于感知來自機(jī)器人兩側(cè)的紅外信號(hào)； 在墻面充電裝置(10)的兩側(cè)分別布設(shè)有左紅外發(fā)射器(11)和右紅外發(fā)射器(12)，用于向外發(fā)射紅外信號(hào)以標(biāo)示墻面充電接口(101)的位置； 在墻面充電裝置(10)的正下方地面上，布設(shè)有一組地面機(jī)械接口(13)，用于提高機(jī)器人充電插頭(5)與墻面充電裝置(10)對(duì)接的精準(zhǔn)度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:墻面充電裝置(10)包括:墻面充電接口(101)和內(nèi)部電路芯片(102)，內(nèi)部電路芯片(102)內(nèi)包括有充電裝置電源檢測(cè)模塊(1021)和充電裝置無線通信模塊(1022)，充電裝置電源檢測(cè)模塊(1021)用于在充電過程中檢測(cè)機(jī)器人的電量狀況，充電裝置無線通信模塊(1022)用于發(fā)送和接收充電過程中的指示信號(hào)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:地面機(jī)械接口(13)由兩個(gè)平行布設(shè)在地面上的導(dǎo)軌組成，導(dǎo)軌間距等于機(jī)器人左全向輪(3)與右全向輪(4)間的輪距，充電時(shí)，機(jī)器人通過運(yùn)動(dòng)控制模塊(92)先與地面機(jī)械接口( 13)對(duì)接，再通過左全向輪(3)與右全向輪(4)駛?cè)雰蓚?cè)導(dǎo)軌的凹槽內(nèi)，在地面導(dǎo)軌凹槽的輔助定向下加速駛向墻面充電裝置(10)，將充電插頭(5)插入墻面充電接口(101)內(nèi)。4.一種基于權(quán)利要求1系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)尋址充電的方法，包括: 1)核心電路控制單元(9)內(nèi)的電源檢測(cè)模塊(95)檢測(cè)到機(jī)器人進(jìn)入低電量狀態(tài)后，通過機(jī)器人無線通信模塊(96)向外傳送電量低的信號(hào)，同時(shí)基于室內(nèi)地圖進(jìn)行導(dǎo)航，向墻面充電裝置(10)附近3?5米范圍移動(dòng)； 2)墻面充電裝置(10)內(nèi)的充電裝置無線通信模塊(1022)接收到機(jī)器人電量低的信號(hào)，開啟左紅外發(fā)射器(11)與右紅外發(fā)射器(12)向外發(fā)射紅外信號(hào)； 3)機(jī)器人基于導(dǎo)航成功到達(dá)墻面充電裝置(10)附近，接收到由左、右兩紅外發(fā)射器發(fā)出的紅外信號(hào)，機(jī)器人主體(I)上的三個(gè)紅外接收器根據(jù)接收到紅外信號(hào)，開始尋找墻面充電裝置的具體方位； 4)機(jī)器人通過檢測(cè)三個(gè)紅外接收器是否接收到紅外信號(hào)而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，最終使機(jī)器人朝較近的紅外發(fā)射器直行: 若正方位紅外接收器(6)檢測(cè)到紅外信號(hào)，則運(yùn)動(dòng)控制模塊(92)控制機(jī)器人沿當(dāng)前方向直行； 若左紅外接收器(7)檢測(cè)到紅外信號(hào)，則運(yùn)動(dòng)控制模塊(92)控制機(jī)器人左轉(zhuǎn)，在左轉(zhuǎn)過程中，如果正方位紅外接收器(6)檢測(cè)到紅外信號(hào)，則停止左轉(zhuǎn)并直行，否則繼續(xù)左轉(zhuǎn)； 若右紅外接收器(8)檢測(cè)到紅外信號(hào)，則運(yùn)動(dòng)控制模塊(92)控制機(jī)器人右轉(zhuǎn)，在右轉(zhuǎn)過程中，如果正方位紅外接收器(6)檢測(cè)到紅外信號(hào)，則停止右轉(zhuǎn)并直行，否則繼續(xù)右轉(zhuǎn)； 5)機(jī)器人朝較近的紅外發(fā)射器直行一段距離后，運(yùn)動(dòng)控制模塊(92)控制機(jī)器人調(diào)整運(yùn)動(dòng)方向和自身姿態(tài)，使其行駛到較近紅外發(fā)射器的正前方位置，并正對(duì)該紅外發(fā)射器方向直行； 6)在直行過程中，超聲波測(cè)距模塊(91)持續(xù)測(cè)量機(jī)器人與墻面間的距離，若機(jī)器人與前方墻面的距離小于給定的距離閾值，且正方位紅外接收器(6)檢測(cè)到高強(qiáng)度信號(hào)，則表示機(jī)器人已發(fā)現(xiàn)該紅外發(fā)射器的精確位置，并記錄下該紅外發(fā)射器，同時(shí)運(yùn)動(dòng)控制模塊(92)控制機(jī)器人停止運(yùn)動(dòng)，否則，機(jī)器人繼續(xù)直行； 7)機(jī)器人在記錄到第一個(gè)紅外發(fā)射器后，繼續(xù)調(diào)整運(yùn)動(dòng)方向與自身姿態(tài)，尋找到另一紅外發(fā)射器的具體方位，隨后運(yùn)動(dòng)到這兩個(gè)紅外發(fā)射器連線的垂直平分線上，并正對(duì)墻面充電接口(101)直行； 8)機(jī)器人直行到與地面機(jī)械接口(13)對(duì)接后，駛?cè)胲壍啦⒓铀?，直到機(jī)器人充電插頭(5)插入進(jìn)墻面充電接口(101); 9)墻面充電裝置(10)檢測(cè)到墻面充電接口(101)已連接，通過充電裝置無線通信模塊(1022)向機(jī)器人無線通信模塊(96)傳輸墻面充電接口( 1I)已連接的信號(hào)； 10)機(jī)器人接收到墻面充電接口(1I)已連接的信號(hào)，由運(yùn)動(dòng)控制模塊(92)發(fā)送指令控制機(jī)器人停止運(yùn)動(dòng)，充電連接建立成功，開始充電； 11)充電過程中，機(jī)器人電源檢測(cè)模塊(95)和充電裝置電源檢測(cè)模塊(1021)持續(xù)檢測(cè)機(jī)器人的電量狀況； 12)充電一段時(shí)間后，當(dāng)機(jī)器人電源檢測(cè)模塊(95)和充電裝置電源監(jiān)測(cè)模塊(1021)同時(shí)監(jiān)測(cè)到電量已充滿時(shí)，充電裝置電源檢測(cè)模塊(1021)通過充電裝置無線通信模塊(1022)向機(jī)器人無線通信模塊(96)傳輸充電已結(jié)束的信號(hào)； 13)機(jī)器人無線通信模塊(96)接收到充電已結(jié)束的信號(hào)后，通過運(yùn)動(dòng)控制模塊(92)控制機(jī)器人開始運(yùn)動(dòng)，斷開墻面充電接口( 101 )，完成充電過程。
【文檔編號(hào)】H02J7/02GK106078723SQ201610473560
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月24日
【發(fā)明人】郭旭東, 郭晨, 陳小兵, 雷云
【申請(qǐng)人】西安旭霆信息技術(shù)有限公司