專利名稱：一種移動機器人的自動充電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于機械電子領(lǐng)域，具體地說是涉及一種移動機器人的自動充電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前在機器人系統(tǒng)中，尤其是自主移動的機器人系統(tǒng)設(shè)計中，系統(tǒng)供電已經(jīng)成為一個十分重要的組成部分。由自主移動機器人的特征所要求，自主移動機器人必須是采用可充電的電池進行供電的，而不能采用普通市電等有線的供電方式。同時，為了提高移動機器人的利用率和工作效率，通常要求自主移動機器人必須是具備自動充電功能的。中國專利CN100999078公開了一種機器人自動充電方法以及實現(xiàn)該方法的機器人自動充電裝置。其方法包括以下步驟(I)當(dāng)機器人需要補充電源時，打開位于機器人前部的紅外信息接收裝置，機器人隨機行走，搜索充電座上的紅外充電引導(dǎo)信號；(2)找到引導(dǎo)信號后，確定接收到引導(dǎo)信號的紅外接收管，并根據(jù)所述的紅外接收管計算充電座相對于機器人的距離和角度；(3)將機器人的位置調(diào)整到機器人的正前方；(4)機器人依照正前方方向前進，機器人的對接電極和充電座上的充電電極接觸，對接完成；(5)關(guān)閉紅外信息接收裝置。本實用新型提供一種工作效率高、能夠適應(yīng)多種情況的機器人自動充電方法及其自動充電裝置。但是該專利只采用了一種引導(dǎo)方式來實現(xiàn)機器人的回站導(dǎo)航，導(dǎo)航效率低，引導(dǎo)范圍很有限，并且沒有相關(guān)的異常檢測及處理措施。中國專利CN201985575U公開了一種電動汽車自動充電系統(tǒng)，包括安裝于車庫地面上的充電樁，充電樁上設(shè)有與車庫內(nèi)供電系統(tǒng)電連接的充電插座，電動汽車上設(shè)有與所述充電插座插接配合進行充電的充電插頭，充電插頭與電動汽車蓄電池電連接，電動汽車與充電樁上對應(yīng)設(shè)有檢測汽車到位情況的到位檢測裝置，充電插頭連接一伸縮裝置，當(dāng)?shù)轿粰z測裝置檢測到汽車到位后，伸縮裝置驅(qū)動所述充電插頭插入充電插座充電，車庫地面上設(shè)有移動定位裝置承載電動汽車。本專利通過到位檢測裝置檢測電動汽車的到位情況，并通過移動定位裝置的移動及充電插頭的移動來實現(xiàn)電動汽車的充電，方便快捷的實現(xiàn)了電動汽車在車庫的充電。但是，該專利自動充電部分僅局限于充電樁自動檢測到汽車并自動接通充電電路，沒有實現(xiàn)電動車自動移動定位和導(dǎo)航，實質(zhì)上是有人工參與的自動充電過程。

實用新型內(nèi)容針對目前移動機器人系統(tǒng)中自動充電技術(shù)所存在的問題，本實用新型的提供了一種可以高效的實現(xiàn)移動機器人自動引導(dǎo)、自動充電的結(jié)構(gòu)及其控制裝置?！N移動機器人的自動充電系統(tǒng)，所述的移動機器人包括控制器和充電輸入機構(gòu)，所述的自動充電系統(tǒng)包括自動充電站，所述的自動充電站包括紅外引導(dǎo)模塊、與所述充電輸入機構(gòu)配合的充電輸出機構(gòu)以及充電控制模塊，所述的移動機器人上設(shè)有與所述紅外引導(dǎo)模塊適配的紅外接收模塊；所述的自動充電站入口處設(shè)有引導(dǎo)線，移動機器人上設(shè)有與引導(dǎo)線配合的若干個紅外傳感器；所述的移動機器人上設(shè)有電量檢測裝置，所述的電量檢測裝置連接至控制器。優(yōu)選地，所述的電量檢測裝置包括當(dāng)前電量檢測模塊、任務(wù)分析模塊和行程估算模塊，所述的當(dāng)前電量檢測模塊、任務(wù)分析模塊和行程估算模塊均連接至控制器。優(yōu)選地，所述引導(dǎo)線引導(dǎo)線兩側(cè)設(shè)置有吸光材料。該吸光材料對紅外光具有很強的吸收特性。優(yōu)選地，所述的控制器連接報警器。優(yōu)選地，所述的移動機器人上設(shè)有短路檢測模塊，所述的充電輸入機構(gòu)包括正負(fù)電極，該短路檢測模塊連接至正負(fù)電極和報警器。當(dāng)移動機器人在巡線回站時，如果沒有檢測到充電站發(fā)出的紅外引導(dǎo)信號，表明移動機器人不在充電站區(qū)域或者充電站引導(dǎo)信號出現(xiàn)異?；蛘咭苿訖C器人信號檢測電路出現(xiàn)故障，此時，移動機器人停止進站流程并通過報警器發(fā)出報警信號；如果在巡線回站時，中途檢測不到白色引導(dǎo)線，則表明引導(dǎo)線被污損或者進入了非法的引導(dǎo)區(qū)域，此時，移動機器人停止進站流程并通過報警器發(fā)出報警信號；當(dāng)移動機器人在戶外使用時，尤其是遇到雨雪天氣時，移動機器人上的正負(fù)電極可能由于粘上雨雪而使其發(fā)生短路，當(dāng)由于各種原因使得電極發(fā)生短路時，移動機器人會自動檢測出來，不得繼續(xù)進行回站導(dǎo)航，并且通過報警器發(fā)出報警信號。優(yōu)選地，所述移動機器人的充電輸入機構(gòu)處設(shè)有防雨擋板。使得移動機器人在一般雨雪天氣中可以正常使用。優(yōu)選地,所述的充電輸入機構(gòu)或充電輸入機構(gòu)包括正負(fù)電極，所述的正負(fù)電極均由彈簧支撐；所述充電輸入機構(gòu)的接口處采用長條形結(jié)構(gòu)，其正負(fù)電極周圍設(shè)置了一個以上的微動開關(guān)；所述充電輸出機構(gòu)的接口處采用半圓形結(jié)構(gòu)，其接口處安裝有活動導(dǎo)軌。正負(fù)電極采用柔性對接機構(gòu)以確保電極間電氣接觸良好；微動開關(guān)的設(shè)置用于檢測充電對接是否壓縮足夠，是否接觸良好，為電氣接觸良好提供保障；充電輸入機構(gòu)和充電輸出機構(gòu)的接口處設(shè)置提高了對接接觸準(zhǔn)確率，以使得即使移動機器人后退進站時有所偏移，不會造成對接失敗。優(yōu)選地，所述的紅外傳感器為紅外光電傳感器，所述的紅外傳感器安裝在移動機器人底盤下方。使得其受外部光照的影響降低到最小，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。優(yōu)選地，所述自動充電站上安裝有接近傳感器和電氣對接檢測電路，接近傳感器和電氣對接檢測電路連接至充電控制器。優(yōu)選地，所述移動機器人的充電輸入機構(gòu)安裝于移動機器人車體的后部，所述自動充電站布置于一個房間內(nèi)。本實用新型能夠有效的進行大范圍導(dǎo)航，進而識別到自動充電站的位置；能夠有效的實現(xiàn)精確引導(dǎo)，進而使移動機器人順利高效地回到自動充電站；能夠提供多種安全措施，確保移動機器人在整個過程中的安全運行。本實用新型可應(yīng)用于家用移動機器人、工業(yè)移動機器人、遠(yuǎn)程操作移動機器人、服務(wù)類移動機器人等多種移動機器人的自動充電。

圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；[0020]圖[0021]圖[0022]圖[0023]圖[0024]圖圖
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步的說明，但本實用新型的保護范圍并不限于此。參照圖f 7，一種移動機器人的自動充電系統(tǒng)，所述的移動機器人包括控制器和充電輸入機構(gòu)，所述的自動充電系統(tǒng)包括自動充電站I，所述的自動充電站I包括紅外弓I導(dǎo)模塊2、與所述充電輸入機構(gòu)配合的充電輸出機構(gòu)以及充電控制模塊,所述的移動機器人上設(shè)有與所述紅外引導(dǎo)模塊適配的紅外接收模塊3;所述的自動充電站入口處設(shè)有白色引導(dǎo)線4，白色引導(dǎo)線4兩側(cè)設(shè)置有吸光材料6，移動機器人上設(shè)有與白色引導(dǎo)線4配合的6個紅外傳感器5 ;所述的移動機器人上設(shè)有電量檢測裝置，所述的電量檢測裝置連接至控制器。自動充電站布置于一房間8內(nèi)，吸光材料6為深色地毯，并位于自動充電站房間8正前方，地毯6長度約為500cm，寬度約為60cm ;房間8大小視移動機器人大小而定，自動充電站前方是移動機器人進出通道7，通道7尺寸為120cmX 120cm2,整個自動充電站房間8尺寸為200cmX 200cmX 180cm3。深色地毯6對紅外光具有很強的吸收特性，而且，所采用地毯具有較好的吸水特性，當(dāng)戶外由于下小雨而產(chǎn)生積水時，地毯面可以把積水吸收掉，從而降低路面對光的反射性，提高移動機器人回站的導(dǎo)航的穩(wěn)定性。為實現(xiàn)充電接口的可靠對接，避免由于接觸不良而產(chǎn)生電火花、充電電流過小、充電意外間斷等問題，采用了多重保障措施。首先，自動充電站充電輸出機構(gòu)的接口處的正電極9、負(fù)電極10采用半圓形結(jié)構(gòu)，移動機器人上的充電輸入機構(gòu)的接口處的正電極11、負(fù)電極12采用長條形結(jié)構(gòu)，以提高對接接觸準(zhǔn)確率，以使得即使移動機器人后退進站時有所偏移，不會造成對接失?。黄浯?，移動機器人上的充電輸入機構(gòu)的正負(fù)電極周圍設(shè)置了 2個微動開關(guān)13，以檢測充電電極是否被壓緊；再次，充電輸入機構(gòu)的電極、充電輸出機構(gòu)的電極處均安裝了強度適中的彈簧14，并且，充電輸出機構(gòu)處電極接口處安裝了活動導(dǎo)軌15，以使得充電對接時實現(xiàn)柔性對接和充分壓縮、接觸，確保電氣接觸良好。自動充電站上安裝有接近傳感器16和電氣對接檢測電路，接近傳感器16和電氣對接檢測電路連接至充電控制器。移動機器人通過電量檢測模塊檢測當(dāng)前自身的剩余電量，通過任務(wù)分析模塊和行程估算模塊綜合評估當(dāng)前的任務(wù)及行駛路線，在自身電量不足以完成當(dāng)前任務(wù)時，能夠根據(jù)自動充電站的紅外引導(dǎo)信號進行大區(qū)域的定位與導(dǎo)航，控制器指示移動機器人的朝向及轉(zhuǎn)向，使得移動機器人回到自動充電站附近，并識別出距離最近的自動充電站位置，然后通過移動機器人上設(shè)有的與白色引導(dǎo)線4配合的6個紅外傳感器5感應(yīng)信號，控制器讀取信號后，轉(zhuǎn)入進自動充電站流程，通過判斷出移動機器人與白色引導(dǎo)線的相對偏移量進而做出轉(zhuǎn)向、后退、對接等運動控制，使移動機器人沿著白色引導(dǎo)線逐步準(zhǔn)確的回到自動充電站
5位置進行充電。針對在實際應(yīng)用中，移動機器人可能工作在室內(nèi)、戶外等不同的應(yīng)用場合，在自動充電的過程中必須考慮足夠的安全性。本實用新型充分考慮了這一方面的要求。第一，移動機器人導(dǎo)航回站失敗的預(yù)警與處理，當(dāng)移動機器人在巡線回站時，如果沒有檢測到充電站發(fā)出的紅外引導(dǎo)信號，表明移動機器人不在充電站區(qū)域或者充電站引導(dǎo)信號出異常或者移動機器人信號檢測電路出故障，此時，移動機器人停止進站流程并進行聲光報警；第二，移動機器人在巡線回站時，如果在中途檢測不到白色引導(dǎo)線，則表明引導(dǎo)線被污損或者進入了非法的引導(dǎo)區(qū)域，此時，移動機器人停止進站流程并進行聲光報警；第三，當(dāng)移動機器人在戶外使用時，尤其是遇到雨雪天氣時，移動機器人上的自動充電電極可能由于粘上雨雪而使得充電電極發(fā)生短路，當(dāng)由于各種原因使得充電電極發(fā)生短路時，移動機器人會自動檢測出來，不得繼續(xù)進行回站導(dǎo)航，并且發(fā)出最緊急的報警信號；第四，為更好的做好充電電極的防水防塵保護，提供自動充電的安全性，移動機器人的自動充電電極處還設(shè)計、安裝了防雨擋板，該防雨擋板使得移動機器人可以在小雨、小雪等惡劣天氣中正常使用。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)自動充電整個過程的安全監(jiān)測及保護措施，使得移動機器人自動充電達到充電場所不會因充電事故而發(fā)生火災(zāi)、避免沖撞其他路障及保護自身安全的目的。
權(quán)利要求1.一種移動機器人的自動充電系統(tǒng)，所述的移動機器人包括控制器和充電輸入機構(gòu)，其特征在于所述的自動充電系統(tǒng)包括自動充電站，所述的自動充電站包括紅外引導(dǎo)模塊、與所述充電輸入機構(gòu)配合的充電輸出機構(gòu)以及充電控制模塊，所述的移動機器人上設(shè)有與所述紅外引導(dǎo)模塊適配的紅外接收模塊；所述的自動充電站入口處設(shè)有引導(dǎo)線，移動機器人上設(shè)有與引導(dǎo)線配合的若干個紅外傳感器；所述的移動機器人上設(shè)有電量檢測裝置，所述的電量檢測裝置連接至控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的移動機器人的自動充電系統(tǒng)，其特征在于所述的電量檢測裝置包括當(dāng)前電量檢測模塊、任務(wù)分析模塊和行程估算模塊，所述的當(dāng)前電量檢測模塊、任務(wù)分析模塊和行程估算模塊均連接至控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的移動機器人的自動充電系統(tǒng)，其特征在于所述引導(dǎo)線兩側(cè)設(shè)置有吸光材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的移動機器人的自動充電系統(tǒng)，其特征在于所述的控制器連接報警器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的移動機器人的自動充電系統(tǒng)，其特征在于所述的移動機器人上設(shè)有短路檢測模塊，所述的充電輸入機構(gòu)包括正負(fù)電極，該短路檢測模塊連接至正負(fù)電極和報警器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的移動機器人的自動充電系統(tǒng)，其特征在于所述移動機器人的充電輸入機構(gòu)處設(shè)有防雨擋板。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的移動機器人的自動充電系統(tǒng)，其特征在于所述的充電輸入機構(gòu)或充電輸入機構(gòu)包括正負(fù)電極，所述的正負(fù)電極均由彈簧支撐；所述充電輸入機構(gòu)的接口處采用長條形結(jié)構(gòu)，其正負(fù)電極周圍設(shè)置了一個以上的微動開關(guān)；所述充電輸出機構(gòu)的接口處采用半圓形結(jié)構(gòu)，其接口處安裝有活動導(dǎo)軌。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的移動機器人的自動充電系統(tǒng)，其特征在于所述的紅外傳感器為紅外光電傳感器，所述的紅外傳感器安裝在移動機器人底盤下方。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的移動機器人的自動充電系統(tǒng)，其特征在于所述自動充電站上安裝有接近傳感器和電氣對接檢測電路，接近傳感器和電氣對接檢測電路連接至充電控制器。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的移動機器人的自動充電系統(tǒng)，其特征在于所述移動機器人的充電輸入機構(gòu)安裝于移動機器人車體的后部，所述自動充電站布置于一個房間內(nèi)。
專利摘要本實用新型涉及一種移動機器人的自動充電系統(tǒng)，所述移動機器人包括控制器和充電輸入機構(gòu)，所述自動充電系統(tǒng)包括自動充電站，所述自動充電站包括紅外引導(dǎo)模塊、與所述充電輸入機構(gòu)配合的充電輸出機構(gòu)以及充電控制模塊，所述移動機器人上設(shè)有與所述紅外引導(dǎo)模塊適配的紅外接收模塊；所述自動充電站入口處設(shè)有引導(dǎo)線，移動機器人上設(shè)有與引導(dǎo)線配合的若干個紅外傳感器；所述移動機器人上設(shè)有電量檢測裝置，所述電量檢測裝置連接至控制器。本實用新型能夠有效的進行大范圍導(dǎo)航，進而識別到自動充電站的位置；能夠有效的實現(xiàn)精確引導(dǎo)，進而使移動機器人順利高效地回到自動充電站；能夠提供多種安全措施，確保移動機器人在整個過程中的安全運行。
文檔編號H02J7/00GK202737497SQ20122027597
公開日2013年2月13日 申請日期2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月13日
發(fā)明者溫昌旺, 楊光明, 李瀟波 申請人:杭州瓦瑞科技有限公司