專利名稱：一種電磁軌道式移動機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及到移動機器人領(lǐng)域，特指一種采用電磁軌道式移動機器人。
背景技術(shù)：
目前，在移動機器人的眾多應(yīng)用領(lǐng)域中，有一類是由機器人代替人類完成固定區(qū)域內(nèi)的重復(fù)工作，如工廠設(shè)備巡檢、公共場所安全監(jiān)視等。此類機器人一般沿預(yù)定的軌跡移動，其能量主要依靠機器人攜帶的電池或安裝的內(nèi)燃機來提供。采用電池供能的方式簡單、方便，但電池本身會增加移動機器人的體積和重量，且續(xù)航能力有限，需要定期充電，不利于機器人進行大范圍、全時段的作業(yè)。采用內(nèi)燃機供能的方式雖然續(xù)航能力得以提高，但一般需人工添加燃料，且存在燃料成本、廢氣排放、噪音等不利因素，其應(yīng)用受到很大限制。進而，有從業(yè)者提到了一種移動機器人的滑線供電方法，其實現(xiàn)形式是在機器人的運行軌道上設(shè)有連接外接電源的滑線，在移動機器人的底盤下表面連接有集電器，通過集電器在滑線上的滑行為機器人供電。這種滑線供電方法建立在有地面軌道的基礎(chǔ)上，還需另外鋪設(shè)相當(dāng)于軌道長度的滑線，工程成本較高，而且在復(fù)雜的室外環(huán)境，其供電安全性也存在問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、續(xù)航時間長、定位可靠的電磁軌道式移動機器人。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種電磁軌道式移動機器人，包括移動機器人本體、轉(zhuǎn)向組件、行走驅(qū)動組件、能量發(fā)射系統(tǒng)、能量接收系統(tǒng)以及車載控制器，所述轉(zhuǎn)向組件和行走驅(qū)動組件安裝于移動機器人本體上，所述能量發(fā)射系統(tǒng)與能量接收系統(tǒng)組成了移動機器人的供電系統(tǒng)，所述能量發(fā)射系統(tǒng)包括發(fā)射電路、發(fā)射控制系統(tǒng)以及沿著機器人移動軌跡依次鋪設(shè)的一個以上的發(fā)射線圈，所述能量接收系統(tǒng)包括安裝于移動機器人本體上的接收線圈，所述發(fā)射電路和發(fā)射線圈將直流信號逆變?yōu)楦哳l交流信號并以電磁波能量發(fā)射出去，所述接收線圈用來接收電磁波能量并由車載控制器中的電源管理模塊處理之后給轉(zhuǎn)向組件、行走驅(qū)動組件供電。作為本發(fā)明的進一步改進:所述發(fā)射線圈和接收線圈的能量交換模式為磁耦合諧振式。所述發(fā)射線圈和接收線圈分別加入電容補償結(jié)構(gòu)，設(shè)置兩者具有相同的固有頻率。所述移動機器人本體上安裝有自動導(dǎo)航系統(tǒng)，所述移動機器人本體上安裝有自動導(dǎo)航系統(tǒng)，所述自動導(dǎo)航系統(tǒng)包括一組以上由尋跡感應(yīng)線圈和基準感應(yīng)線圈構(gòu)成的線圈組以及尋跡控制器，在移動機器人本體的移動過程中所述尋跡感應(yīng)線圈和基準感應(yīng)線圈將會產(chǎn)生兩路不同的感應(yīng)電壓，所述感應(yīng)電壓可以反映出移動機器人本體的偏移方向和偏移距離；將所述兩路感應(yīng)電壓輸入到尋跡控制器中，由尋跡控制器處理之后輸出一個轉(zhuǎn)向信號到轉(zhuǎn)向組件。所述線圈組為兩組，分別安裝在移動機器人本體的車前和車尾，所述基準感應(yīng)線圈平行于發(fā)射線圈的平面放置，所述尋跡感應(yīng)線圈垂直于發(fā)射線圈平面且平行于發(fā)射線圈的邊界放置。所述發(fā)射控制系統(tǒng)包括發(fā)射控制器、功率檢測電路以及開關(guān)切換電路，所述功率檢測電路用來實時監(jiān)測發(fā)射電路的輸出功率，所述發(fā)射控制器根據(jù)發(fā)射電路的實時輸出功率控制開關(guān)切換電路進行切換，實時切換為對應(yīng)的發(fā)射線圈進行供電。所述轉(zhuǎn)向組件為轉(zhuǎn)向電動機，所述行走驅(qū)動組件為行走電動機。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:1、持續(xù)供電。本發(fā)明可實現(xiàn)移動機器人的持續(xù)供電，解決了常規(guī)移動機器人需攜帶電池或內(nèi)燃機，不能持續(xù)供能的難題。2、結(jié)構(gòu)簡單，減輕重量。本發(fā)明所提出的移動機器人只需要攜帶一個接收線圈和一個整流穩(wěn)壓模塊即可實現(xiàn)供電，不僅結(jié)構(gòu)簡單，成本低，而且減輕了移動機器人本體的重量，進一步降低了機器人功耗。3、無軌尋跡。本發(fā)明所提出的移動機器人可以自適應(yīng)尋跡，節(jié)省了地面鋪設(shè)軌道的工程量和投資成本。4、易于定位。由于線圈是輪流充電，每次只有一個線圈有電，因此能夠很容易地確定機器人移動的準確位置，無需GPS或其他方式的定位裝置。


圖1是本發(fā)明移動機器人的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明移動機器人的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明在具體應(yīng)用實例中發(fā)射線圈的一種鋪設(shè)示意圖。圖4是本發(fā)明在具體應(yīng)用實例中能量發(fā)射系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明在具體應(yīng)用實例中能量接收系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明所采用的自動尋跡原理的原理分析示意圖；其中圖6(a)為角度參數(shù)的前視分析示意圖；圖6(b)為角度參數(shù)的俯視分析示意圖；圖6(c)為距離參數(shù)的前視分析示意圖。圖例說明:1、移動機器人本體；2、接收線圈；3、尋跡感應(yīng)線圈；4、基準感應(yīng)線圈；5、發(fā)射線圈；6、轉(zhuǎn)向電動機；7、車載控制器；71、電源管理模塊；72、尋跡控制器；73、主控器；8、行走電動機；9、發(fā)射控制系統(tǒng)；91、發(fā)射控制器；92、功率檢測電路；93、開關(guān)切換電路；10、發(fā)射電路；11、電容補償結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式以下將結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。如圖1和圖2所示，本發(fā)明的電磁軌道式移動機器人，包括移動機器人本體1、轉(zhuǎn)向組件、行走驅(qū)動組件、能量發(fā)射系統(tǒng)、能量接收系統(tǒng)以及車載控制器7，轉(zhuǎn)向組件和行走驅(qū)動組件安裝于移動機器人本體I上用來完成移動機器人本體I的轉(zhuǎn)向和行走驅(qū)動，其可以根據(jù)實際需要采用前橋轉(zhuǎn)向、后橋驅(qū)動方式，或者其他方式；驅(qū)動能量采用電能，轉(zhuǎn)向組件采用轉(zhuǎn)向電動機6，行走驅(qū)動組件采用行走電動機8。能量發(fā)射系統(tǒng)與能量接收系統(tǒng)一道組成了移動機器人的供電系統(tǒng)，該能量發(fā)射系統(tǒng)包括發(fā)射電路10、發(fā)射控制系統(tǒng)9以及沿著機器人移動軌跡依次鋪設(shè)的一個以上的發(fā)射線圈5，該能量接收系統(tǒng)包括安裝于移動機器人本體I上的接收線圈2，發(fā)射電路10和發(fā)射線圈5把直流信號逆變?yōu)楦哳l交流信號并以電磁波能量發(fā)射出去，接收線圈2用來接收電磁波能量并由車載控制器7中的電源管理模塊71完成整流濾波穩(wěn)壓之后給移動機器人供電。在具體實施例中，如圖3所示為發(fā)射線圈5的一種鋪設(shè)方法，它由多個發(fā)射線圈5依次相接的排列方式，該排列方式是按機器人預(yù)設(shè)的行走路線鋪設(shè)，并鋪設(shè)在地面下，即形成行車路徑。其中，發(fā)射線圈5和接收線圈2的能量交換模式為磁耦合諧振式，進行無線供電。發(fā)射線圈5設(shè)置為窄長型結(jié)構(gòu)，每一個發(fā)射線圈5獨立連接到發(fā)射電路10，進行能量發(fā)射。接收線圈2固定于移動機器人本體1，設(shè)置為與發(fā)射線圈5同等寬度，長度尺寸小于發(fā)射線圈5，接收線圈2連接到車載控制器7，進行能量接收并輸入車載控制器7中的主控器73進行處理；并且發(fā)射線圈5和接收線圈2均為單匝線圈，都加入了電容補償結(jié)構(gòu)11，按式
權(quán)利要求
1.一種電磁軌道式移動機器人,其特征在于:包括移動機器人本體(I)、轉(zhuǎn)向組件、行走驅(qū)動組件、能量發(fā)射系統(tǒng)、能量接收系統(tǒng)以及車載控制器(7)，所述轉(zhuǎn)向組件和行走驅(qū)動組件安裝于移動機器人本體(I)上，所述能量發(fā)射系統(tǒng)與能量接收系統(tǒng)組成了移動機器人的供電系統(tǒng)，所述能量發(fā)射系統(tǒng)包括發(fā)射電路(10)、發(fā)射控制系統(tǒng)(9)以及沿著機器人移動軌跡依次鋪設(shè)的一個以上的發(fā)射線圈(5)，所述能量接收系統(tǒng)包括安裝于移動機器人本體(I)上的接收線圈(2)，所述發(fā)射電路(10)和發(fā)射線圈(5)將直流信號逆變?yōu)楦哳l交流信號并以電磁波能量發(fā)射出去，所述接收線圈(2)用來接收電磁波能量并由車載控制器(7)中的電源管理模塊(71)處理之后給轉(zhuǎn)向組件、行走驅(qū)動組件供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁軌道式移動機器人，其特征在于:所述發(fā)射線圈(5)和接收線圈(2)的能量交換模式為磁耦合諧振式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁軌道式移動機器人，其特征在于:所述發(fā)射線圈(5)和接收線圈(2)分別加入電容補償結(jié)構(gòu)(11)，設(shè)置兩者具有相同的固有頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的電磁軌道式移動機器人，其特征在于:所述移動機器人本體(I)上安裝有自動導(dǎo)航系統(tǒng)，所述自動導(dǎo)航系統(tǒng)包括一組以上由尋跡感應(yīng)線圈(3)和基準感應(yīng)線圈(4)構(gòu)成的線圈組以及尋跡控制器(72)，在移動機器人本體(I)的移動過程中所述尋跡感應(yīng)線圈(3)和基準感應(yīng)線圈(4)將會產(chǎn)生兩路不同的感應(yīng)電壓，所述感應(yīng)電壓可以反映出移動機器人本體(I)的偏移方向和偏移距離；將所述兩路感應(yīng)電壓輸入到尋跡控制器(72)中，由尋跡控制器(72)處理之后輸出一個轉(zhuǎn)向信號到轉(zhuǎn)向組件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁軌道式移動機器人，其特征在于:所述線圈組為兩組，分別安裝在移動機器人本體(I)的車前和車尾，所述基準感應(yīng)線圈(4)平行于發(fā)射線圈(5)的平面放置，所述尋跡感應(yīng)線圈(3)垂直于發(fā)射線圈(5)平面且平行于發(fā)射線圈(5)的邊界放置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的電磁軌道式移動機器人，其特征在于:所述發(fā)射控制系統(tǒng)(9)包括發(fā)射控制器(91)、功率檢測電路(92)以及開關(guān)切換電路(93)，所述功率檢測電路(92)用來實時監(jiān)測發(fā)射電路(10)的輸出功率，所述發(fā)射控制器(91)根據(jù)發(fā)射電路(10)的實時輸出功率控制開關(guān)切換電路(93)進行切換，實時切換為對應(yīng)的發(fā)射線圈(5)進行供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的電磁軌道式移動機器人，其特征在于:所述轉(zhuǎn)向組件為轉(zhuǎn)向電動機出)， 所述行走驅(qū)動組件為行走電動機(8)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電磁軌道式移動機器人，包括移動機器人本體、轉(zhuǎn)向組件、行走驅(qū)動組件、能量發(fā)射系統(tǒng)、能量接收系統(tǒng)以及車載控制器，轉(zhuǎn)向組件和行走驅(qū)動組件安裝于移動機器人本體上，能量發(fā)射系統(tǒng)與能量接收系統(tǒng)組成了移動機器人的供電系統(tǒng)，能量發(fā)射系統(tǒng)包括發(fā)射電路、發(fā)射控制系統(tǒng)以及沿著機器人移動軌跡依次鋪設(shè)的一個以上的發(fā)射線圈，能量接收系統(tǒng)包括安裝于移動機器人本體上的接收線圈，發(fā)射電路和發(fā)射線圈將直流信號逆變?yōu)楦哳l交流信號并以電磁波能量發(fā)射出去，接收線圈用來接收電磁波能量并由車載控制器中的電源管理模塊處理之后給轉(zhuǎn)向組件、行走驅(qū)動組件供電。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、續(xù)航時間長、定位可靠等優(yōu)點。
文檔編號H02J17/00GK103219805SQ20131009488
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月22日
發(fā)明者樊紹勝 申請人:長沙理工大學(xué)