本實用新型涉及一種機器人自動充電對準裝置。

背景技術：

目前，已有越來越多的機器人產品被應用于生活服務領域。在這些機器人產品中，很大一部分是使用充電電池作為動力源。在充電電池的電量不足時，需要用戶將充電電池與外部電源連接，完成充電。這不僅會增加用戶的工作量，而且，在人手緊缺的工作環(huán)境下，一旦由于充電電池電量不足而未能及時發(fā)現(xiàn)，會造成機器人停止工作，從而影響工作效率。其次，目前市場機器人充電都是通過磁導航或者其他類型充電對準方式，在實現(xiàn)基礎上會增加地磁線等約束使用的條件，對使用環(huán)境局限性較大。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種機器人自動充電裝置及其自動充電方，在充電電池的電量不足時，使機器人能迅速地自動發(fā)現(xiàn)外部電源并完成充電。

為解決上述問題，本實用新型提供了一種機器人自動充電對準裝置，包括機器人對準系統(tǒng)和充電樁對準系統(tǒng)。所述機器人對準系統(tǒng)包括工控機主控板、下位機控制板和視覺采集器，所述下位機控制板、視覺采集器分別于工控機主控板通過控制線連接。所述充電樁對準系統(tǒng)包括充電樁主控板和視覺標識，所述充電樁主控板通過控制線連接視覺標識。

作為本實用新型的進一步改進，所述下位機控制板包括機器人通斷繼電器、電量采集器、紅外遙控編碼接收器、電壓電流采集器；所述機器人通斷繼電器為 兩個繼電器，與下位機控制板通過控制線連接，所述電量采集器通過數(shù)據(jù)總線與下位機控制板連接，所述紅外遙控編碼接收器與充電樁對準系統(tǒng)連接，所述電壓電流采集器與下位機控制板通過控制線連接。

作為本實用新型的進一步改進，所述視覺采集器為紅外攝像頭，其安裝高度與充電樁上的視覺標識高度基本一致，能保證采集到的充電樁上的視覺標識。

作為本實用新型的進一步改進，所述充電樁主控板上設有通過控制線連接的充電樁通斷電繼電器、充電樁光電檢測器、電磁鐵開關控制器和紅外遙控編碼發(fā)射器。

作為本實用新型的進一步改進，所述視覺標識為紅外十字型非對稱標記的信標，所述信標的安裝高度與機器人上的視覺采集器高度基本一致，能保證采集到的充電樁上的視覺標識。

作為本實用新型的進一步改進，所述機器人自動充電對準裝置還包括對準鎖定機構，對準鎖定機構包括電磁門鎖和電磁鐵開關控制器，所述電磁門鎖的電磁吸片一部分安裝在機器人本體的骨架上，另一部分安裝在充電樁本體上，兩者安裝高度一致，電磁鐵開關控制器與充電樁主控板通過控制線連接。

本實用新型的有益效果是：

機器人在充電電池的電量不足時，無需人工干預，就能通過視覺對準自動完成充電,實現(xiàn)全自動無人值守機器人系統(tǒng)。并且，本實用新型適合于現(xiàn)有的任何類型機器人使用，只要有交流電源插座，使得機器人只要在能夠提供交流電的區(qū)域就能實現(xiàn)全自動無人值守自動充電。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中 所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1是本實用新型框圖；

圖2是本實用新型的紅外十字型非對稱標記的紅外發(fā)射管布局圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

參閱圖1至圖2，本實用新型的機器人自動充電對準裝置，包括機器人對準系統(tǒng)、充電樁對準系統(tǒng)和對準鎖定機構。所述機器人對準系統(tǒng)包括工控機主控板、下位機控制板和視覺采集器，所述下位機控制板、視覺采集器分別與工控機主控板通過控制線連接。所述對準鎖定機構包括電磁門鎖和電磁鐵開關控制器。

具體的：

工控機主控板為中央處理單元，收集各傳感器采集到的各類外界信息，經過一系列處理后，發(fā)出相關的執(zhí)行命令到執(zhí)行機構，從而使機器人實現(xiàn)各種功能。機器人下位機控制板將采集到的傳感器數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)總線與工控機主控板傳輸，同時接收工控機主控板的命令，驅動連接在機器人下位機控制板上的各執(zhí)行機構。

下位機控制板包括包括機器人通斷繼電器、電量采集器、紅外遙控編碼接收 器、電壓電流采集器。機器人通斷繼電器為兩個繼電器，一個開關充電電源的正極，另一個開關充電電源的負極。機器人非充電狀態(tài)下，此繼電器為關閉狀態(tài)，主要是為了讓充電片上不帶電，安全，防止機器人外部將電源短接。充電對準前，其關閉，機器人采集接觸片上的電壓，通過在充點回路中串聯(lián)康銅絲，下位機控制板上接比較器檢測其電流有無，使用其來處理機器人自動充電對準充電回路當中的異常的判斷和處理。電池電流采集部分將當前電量信息經過數(shù)據(jù)總線傳輸給機器人下位機控制板，紅外遙控編碼接收器采用標準的遙控器編碼形式或者藍牙傳輸形式與充電樁系統(tǒng)進行傳輸，本實施例中采用紅外遙控編碼接收模塊，紅外發(fā)射管。電壓電流采集器將充電電壓用導線連接至機器人下位機控制板。對于電壓的采集，本實施例中將充電壓線連接至機器人下位機控制板，利用電阻分壓，到單片機IO端口，AD轉換采集電壓。電流采集方式利用在充電回路中串聯(lián)康銅絲，采集其兩端的電壓降，經過比較器輸出高低電平用以判斷充電電流的有無。

視覺采集器為4個高度一致的紅外網絡攝像頭，分前后左右四個方位安裝在機器人本體上，其安裝高度與充電樁紅外十字型非對稱標記一樣的高度，為機器人在尋找充電樁、對準充電樁提供視覺對準信號。本實施例中的紅外網絡攝像頭與機器人充電板在一條垂直線上，即紅外網絡攝像頭的圓心于充電板的中心線在垂直地心的方向上，在一條線上。在電量低于設定電量的情況下，利用4個間距90度的紅外網絡攝像頭查找充電樁上紅外十字型非對稱標記，當紅外網絡攝像頭找到后，機器人依據(jù)對準算法，使機器人的紅外網絡攝像頭找到充電樁上的紅外十字型非對稱標記，然后機器人根據(jù)紅外網絡攝像頭采集到的信號調整到機器人自身姿態(tài)，實現(xiàn)機器人與充電樁之間的充電精確對準。

所述充電樁對準系統(tǒng)包括充電樁主控板和視覺標識，所述充電樁主控板通過控制線連接視覺標識。

充電樁主控板上設有通過控制線連接的充電樁通斷電繼電器、充電樁光電檢測器、電磁鐵開關控制器和紅外遙控編碼發(fā)射器。視覺標識為紅外十字型非對稱標記的信標，所述信標的安裝高度與機器人上的視覺采集器高度一致。

充電樁主控板安裝在充電樁本體內，主要起采集目前各種傳感器的狀態(tài)，比如：檢測充電樁充電片與機器人對準前與對準后的狀態(tài)，控制電磁門鎖的通電與斷電，控制充電樁充電片充電電源的開啟與關閉，控制充電樁上紅外十字型非對稱標記的發(fā)射與關閉。

充電樁通斷電繼電器的主要功能為開通與關閉充電電源，充電樁未接收到機器人經紅外發(fā)射模塊發(fā)來的對準信號或者機器人充電異常斷開和充電完成時，充電樁通過此模塊開通與關閉充電電源。同時出于安全考慮，是充電樁在非對準充電狀態(tài)下，關閉充電樁充電片上的電源，防止觸電。

充電樁光電檢測器的主要功能為檢測機器人充電片與充電樁充電片的接觸情況，只有當接觸到位后，壓緊狀態(tài)后，紅外收發(fā)模塊來通知機器人，自動充電對準已經到位，同時機器人停止前進，自鎖電機，等待充電樁已開電磁鐵的消息，檢測充電電流，同時關電機的自鎖。充電樁關閉紅外十字型非對稱標記紅外線的發(fā)射，防止機器人與機器人爭搶充電樁，開啟充電樁電磁鐵。當充電樁充電片松開后，充電樁開啟紅外十字型非對稱標記紅外信號的發(fā)射，關閉充電樁充電電源，關閉電磁鐵電源，開啟充電樁重新對準模式。異常情況也同上述處理。

紅外遙控編碼發(fā)射器采用標準的遙控器編碼。

紅外十字型非對稱標記安裝的高度與紅外網絡攝像頭一致，本實施例中采用 紅外發(fā)射管1。按照如圖2的十字形標記裝配而成。紅外十字型非對稱標記與充電樁充電板在一條垂直的線上，即紅外十字型非對稱標記的圓心于充電樁充電片中心線，在垂直地心的方向上，在一條線上。當開啟紅外十字型非對稱標記上的紅外發(fā)射管1時，往外發(fā)射紅外線引導機器人發(fā)現(xiàn)充電樁，紅外十字型非對稱標記用于實現(xiàn)對準。

對準鎖定機構包括電磁門鎖和電磁鐵開關控制器，其目的是機器人與充電樁對準后，實現(xiàn)機器人與充電樁的相互固定。電磁門鎖的電磁吸片一部分安裝在機器人本體的骨架上，另一部分安裝在充電樁本體上，兩者安裝高度一致，電磁鐵開關控制器與充電樁主控板通過控制線連接。電磁鐵開關控制器采用暗裝磁力鎖，保證在較大直線拉力下不至于松開，可以使用三極管和繼電器的模式來控制其開通與關閉，開啟后，與其配套的吸片安裝在機器人上。在機器人本體上安裝有電磁門鎖的安裝片，安裝片連接到機器人的骨架上，當機器人與充電樁對準后，充電樁打開電磁鐵，機器人被充電樁吸住。

本實用新型的有益效果是：

機器人在充電電池的電量不足時，無需人工干預，就能通過視覺對準自動完成充電,實現(xiàn)全自動無人值守機器人系統(tǒng)。并且，本實用新型適合于現(xiàn)有的任何類型機器人使用，只要有交流電源插座，使得機器人只要在能夠提供交流電的區(qū)域就能實現(xiàn)全自動無人值守自動充電。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。