CN102480146B - 对接系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对接系统，所述对接系统包括自动行走设备和充电站，所述自动行走设备包括：能量存储单元，给自动行走设备供电；第一组端子，至少包括第一端子和第二端子；第一控制单元，控制自动行走设备的工作状态；所述充电站包括：第二组端子，至少包括第三端子和第四端子，第二组端子能与第一组端子对应电性连接；所述第一控制单元包括：信号发送模块，发送预设的侦测信号并与第一端子电性连接；信号接收模块，与第二端子电性连接；所述信号接收模块接收到与预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号时，第一控制单元确认自动行走设备的第一组端子与充电站的第二组端子对接成功。本发明提供了一种自动行走设备能自动与充电站对接的对接系统。

Description

对接系统

技术领域

本发明涉及一种自动行走设备与充电站组成的对接系统。

背景技术

随着科学技术的发展，智能的自动行走设备为人们所熟知，由于自动行走设备可以自动预先设置的程序执行预先设置的相关任务，无须人为的操作与干预，因此在工业应用及家居产品上的应用非常广泛。工业上的应用如执行各种功能的机器人，家居产品上的应用如割草机、吸尘器等，这些智能设备极大地节省了人们的时间，给工业生产及家居生活都带来了极大的便利。但这些自动行走设备由于采用能量储存单元供电，当能量储存单元的能量被用尽后，这些自动行走设备就无法工作了，此时就必须人为地把自动行走设备移动到能为其提供能量的充电站，为其补充能量。在一些情况下，补充能量可能需要花费数小时的时间，人们必须等待数小时，直到补充能量完成，从而再次开启自动行走设备，使其继续工作。

为克服上述问题，必须开发一种能使自动行走设备自动对接充电站的对接系统。

发明内容

本发明解决的技术问题为：提供一种自动行走设备自动对接充电站的对接系统。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：一种对接系统，所述对接系统包括自动行走设备和充电站，所述自动行走设备包括：能量存储单元，给自动行走设备供电；第一组端子，至少包括第一端子和第二端子；第一控制单元，控制自动行走设备的工作状态；所述充电站包括：第二组端子，至少包括第三端子和第四端子，第二组端子能与第一组端子对应电性连接；所述第一控制单元包括：信号发送模块，发送预设的侦测信号并与第一端子电性连接；信号接收模块，与第二端子电性连接；所述信号接收模块接收到与预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号时，第一控制单元确认自动行走设备的第一组端子与充电站的第二组端子对接成功。

优选地，预设的侦测信号及预设的反馈信号为规律变化的信号。优选地，预设的反馈信号为与预设的侦测信号周期相同的信号。优选地，预设的反馈信号为与预设的侦测信号周期相同的方波信号。

优选地，自动行走设备还至少包括设置在信号发送模块与第一端子之间的第一信号转换单元或者设置在第二端子和信号接收模块之间的第二信号转换单元中的一个，第一信号转换单元和第二信号转换单元改变流经的信号的电气参数。优选地，第一信号转换单元及第二信号转换单元对流经的信号进行放大或者缩小。

优选地，所述自动行走设备包括第一信号转换单元及第二信号转换单元，第一信号转换单元放大流经的信号，第二信号转换单元缩小流经的信号。优选地，第二信号转换单元隔离第二端子与信号接收模块之间传递的信号。

优选地，第一控制单元确认自动行走设备与充电站对接成功后，控制自动行走设备停止行走。

优选地，自动行走设备停止行走后，信号发送模块再次发送预设的侦测信号，信号接收模块接收到与预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号时，第一控制单元控制自动行走设备保持停止行走的状态；信号接收模块没有接收到与预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号时，第一控制单元控制自动行走设备启动行走。

优选地，充电站还包括设置在第三端子和第四端子之间的跨接电路，所述跨接电路在第三端子和第四端子之间传递信号。

优选地，所述充电站包括控制充电站工作状态的第二控制单元，所述第二控制单元检测第三端子和第四端子之间传递的信号，当第二控制单元检测到与预设的侦测信号相对应的预设的启动信号时，第二控制单元控制充电站启动充电。

优选地，预设的启动信号为规律变化的方波信号。优选地，预设的启动信号为周期为预设值的方波信号。

优选地，充电站还包括设置在第二控制单元与第三端子、第四端子之间的第三信号转换单元，第二控制单元通过第三信号转换单元检测第三端子和第四端子之间传递的信号。

优选地，第三信号转换单元改变流经的信号的电气参数。优选地，第三信号转换单元对流经的信号缩小。优选地，第三信号转换单元隔离第二组端子与第二控制单元之间传递的信号。

优选地，充电站还包括禁止或允许充电能量施加至第三端子和第四端子的第二能量控制单元，启动充电前，第二控制单元控制第二能量控制单元禁止充电能量施加至第三端子和第四端子，第三端子和第四端子的输出为零，启动充电后，第二控制单元控制第二能量控制单元允许充电能量施加至第三端子和第四端子，第三端子和第四端子输出充电能量。

优选地，自动行走设备还包括存储能量检测单元，用于检测能量存储单元当前的能量状态，并将检测信号传递给第一控制单元，当能量存储单元的能量低于预设值时，第一控制单元控制自动行走设备返回充电站。

优选地，自动行走设备还包括强制充电装置，用于可选择地向第一控制单元发送充电指令，当强制充电装置发送充电指令时，第一控制单元控制自动行走设备返回充电站。

优选地，自动行走设备还包括淋雨检测装置，所述淋雨检测装置将检测信号传递给第一控制单元，当检测到淋雨时，第一控制单元控制自动行走设备返回充电站。

优选地，所述对接系统还包括边界线，所述充电站连接所述边界线，自动行走设备沿边界线返回充电站。

优选地，自动行走设备为割草机，包括切割草坪的切割机构。

本发明提供的另一种技术方案为：一种对接系统，所述对接系统包括自动行走设备和充电站，所述自动行走设备，包括：第一组端子，至少包括第一端子和第二端子；所述充电站，包括：第二组端子，至少包括第三端子和第四端子，第二组端子能与第一组端子对应电性连接；所述自动行走设备还包括：信号发送模块，发送预设的侦测信号并经第一端子向外传递；信号接收模块，接收第二端子向内传递的信号；所述信号接收模块接收到与预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号时，确认自动行走设备的第一组端子与充电站的第二组端子对接成功。

优选地，预设的侦测信号及预设的反馈信号为规律变化的信号。优选地，预设的反馈信号为与预设的侦测信号周期相同的信号。优选地，预设的反馈信号为与预设的侦测信号周期相同的方波信号。

本发明提供的另一种技术方案为：一种对接系统，所述对接系统包括自动行走设备和充电站，所述自动行走设备包括：第一组端子，至少包括第一端子和第二端子；所述充电站包括：第二组端子，至少包括第三端子和第四端子，第二组端子能与第一组端子对应电性连接；所述自动行走设备发送预设的侦测信号并经第一端子向外传递，且接收第二端子向内传递的信号，自动行走设备接收到与预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号时，确认自动行走设备的第一组端子与充电站的第二组端子对接成功。

优选地，预设的侦测信号及预设的反馈信号为规律变化的信号。优选地，预设的反馈信号为与预设的侦测信号周期相同的信号。优选地，预设的反馈信号为与预设的侦测信号周期相同的方波信号。

本发明的有益效果为：自动行走设备无需人为干预即可与充电站可靠对接，给生产及生活带来极大便利。

附图说明

以上所述的本发明所解决的技术问题、技术方案以及有益效果可以通过下面的能够实现本发明的具体实施例的详细描述，同时结合附图描述而清楚地获得。

附图以及说明书中的相同的标号和符号用于代表相同的或者等同的元件。

图1是本发明一较佳实施例自动行走设备与充电站的示意图；

图2是图1所示自动行走设备与充电站的对接示意图；

图3是图1所示自动行走设备与充电站的电路模块图；

图4是图1所示自动行走设备与充电站的电路框图；

图5是图1所示自动行走设备产生的侦测信号及接收的反馈信号形状；

图6是自动行走设备与充电站对接的工作流程图。

10充电站                        14第二印刷线路板

12电源线                        16第三端子

18第四端子                        70第一信号转换单元

20能量提供单元                    72第二信号转换单元

24第三信号转换单元                74第一能量检测单元

26第二能量检测单元                76第一控制单元

28第二控制单元                    78跨接电路

30第二能量控制单元                80充电能量检测单元

50自动行走设备                    82存储能量检测单元

52电机                            88第一能量控制单元

54轮子                            92信号发送模块

56能量存储单元                    94信号接收模块

58第一印刷线路板                  100边界线

60第一端子                        102工作区域

62第二端子

具体实施方式

有关本发明的详细说明和技术内容，配合附图说明如下，所附附图仅提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

如图1所示为充电站10及自动行走设备50组成的系统，该系统还包括边界线100，边界线100用于形成工作区域102，充电站10位于边界线100上，自动行走设备50在边界线100形成的工作区域102内自动行走，按照人为预先设置的要求进行在工作区域102内工作。当自动行走设备50需要充电、或者工作完成、或者工作时间到、或者检测到淋雨等情况时，自动行走设备50沿边界线100返回充电站10，尝试与充电站10对接。自动行走设备50与充电站10自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功后，自动行走设备50停止行走，充电站10启动对自动行走设备50的充电。充电站10与自动行走设备50组成的系统也可以不包含边界线100，此时，自动行走设备50通过其他无线信号引导返回充电站10。

如图2所示充电站10包括电源线12、与电源线12电性连接的第二印刷线路板14、与第二印刷线路板14的输出端连接的第二组端子，第二组端子至少包括第三端子16和第四端子18(由于角度原因图中第三端子16和第四端子18重合)。自动行走设备50包括可选择地与第二组端子对应电性连接的第一组端子、与第一组端子电性连接的第一印刷线路板58、受第一印刷线路板58控制的行走机构、为自动行走设备50提供能量的能量存储单元56，其中第一组端子至少包括第一端子60和第二端子62(由于角度原因图中第一端子60和第二端子62重合)。行走机构进一步包括电机52、受电机52驱动的轮子54。当自动行走设备50需要充电时，行走机构驱动自动行走设备50返回充电站10，尝试与充电站10对接。

如图3所示，第二印刷线路板14进一步包括能量提供单元20、第三信号转换单元24、第二能量检测单元26、第二能量控制单元30、以及第二控制单元28。能量提供单元20用于将外部交流电源或直流电源转换为适合为能量存储单元56提供充电能量的电源，并可选择施加至第三端子16、第四端子18；第三信号转换单元24与第三端子16电性连接，用于检测第三端子16、第四端子18之间传递的信号，并将检测的信号传递给第二控制单元28，第三信号转换单元24可以改变流经的信号的电气参数，如可以放大、缩小信号幅度，改变信号频率，改变信号类型，如将接收的正弦波信号改变为方波信号等；第二能量检测单元26用于检测能量提供单元20施加至第三端子16及第四端子18的充电能量，并将检测信号传递给第二控制单元28；第二能量控制单元30用于控制能量提供单元20至第三端子16和第四端子18能量传递，当第二能量控制单元30处于允许能量提供单元20至第三端子16和第四端子18能量传递的状态时，第三端子16和第四端子18输出充电能量，当第二能量控制单元30处于禁止能量提供单元20至第三端子16和第四端子18能量传递的状态时，第三端子16和第四端子18无输出，即第三端子16和第四端子18的输出为零；第二控制单元28根据第三信号转换单元24及第二能量检测单元26的检测信号控制第二能量控制单元30工作状态。第二印刷线路板14还包括设置在第三端子16和第四端子18之间的跨接电路78，跨接电路78用于连通第三端子16和第四端子18，在第三端子16和第四端子18之间传递信号和/或能量。

第一印刷线路板58进一步包括第一信号转换单元70、第二信号转换单元72、第一能量检测单元74、第一能量控制单元88、以及第一控制单元76，其中，第一控制单元76进一步包括信号发送模块92、信号接收模块94，第一信号转换单元70设置在第一端子60与信号发送模块92之间，第二信号转换单元72设置在信号接收模块94与第二端子62之间。信号发送模块92用于产生并发送信号，信号发送后流经第一信号转换单元70；第一信号转换单元70用于改变流经的信号的电气参数，如可以放大、缩小信号幅度，改变信号频率，改变信号类型等，并将转换后的信号传递给第一端子60；第二信号转换单元72用于将第二端子62接收的外界传递的信号转换后传递给信号接收模块94，第二信号转换单元72可以改变流经的信号的电气参数；第一能量检测单元74用于检测第一端子60和第二端子62至能量存储单元56的充电能量，并将检测的信号传递给第一控制单元76；第一能量控制单元88控制第一端子60和第二端子62至能量存储单元56的能量传递；第一控制单元76根据第二信号转换单元72及第一能量检测单元74提供的检测信号发出相应的控制信号控制第一能量检测单元74的工作状态。其中，第一能量检测单元74进一步包括充电能量检测单元80及存储能量检测单元82，充电能量检测单元80用于检测第一端子60及第二端子62施加在能量存储单元56上的能量，存储能量检测单元82用于检测能量存储单元56当前状态的能量。

自动行走设备50返回过程中，信号发送模块92发送预设的侦测信号，并经过第一信号转换单元70传递给第一端子60，与此同时信号接收模块94检测第二端子62经第二信号转换单元72向其传递的信号，并判断接收到的信号是否为与预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号。当第二组端子与第一组端子对应电性连接时，信号发送模块92发送的预设的侦测信号经第一信号转换单元70传递给第一端子60，第一端子60将其接收的信号传递给第三端子16，第三端子16将其接收的信号经跨接电路78传递给第四端子18，第四端子18将其接收的信号传递给第二端子62，第二端子62将其接收的信号经第二信号转换单元72传递给信号接收模块94，经过上述包含第一信号转换单元70、第一端子60、第三端子16、跨接电路78、第四端子18、第二端子62、第二信号转换单元72构成的连通回路的传递，信号发送模块92发送的预设的侦测信号转换为与其对应的预设的反馈信号传递至信号接收模块94。因此，若信号接收模块94接收到与预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号时，第一控制单元76确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功。第一控制单元76确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功后，控制自动行走设备50停止行走；反之，当第二组端子与第一组端子没有对应电性连接时，信号发送模块92与信号接收模块94之间没有构成上述连通回路，导致信号发送模块92发送的预设的侦测信号无法经上述连通回路返回信号接收模块94，信号接收模块94因此接收不到与预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号，当信号接收模块94接收不到与预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号时，第一控制单元76不确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功，信号发送模块92继续发送预设的侦测信号。

如前所述，第二组端子与第一组端子对应电性连接时，第一端子60传递的信号流经第三端子16、跨接电路78、第四端子18。在信号流经跨接电路78时，第三信号转换单元24检测到该信号，并将该信号转换为与预设的侦测信号相对应的预设的启动信号反馈给第二控制单元28，第二控制单元28检测到预设的启动信号后，确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功。

第二控制单元28确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功后，启动充电，发出控制信号控制第二能量控制单元30处于允许能量提供单元20至第三端子16和第四端子18之间的能量传递的状态，充电站10对自动行走设备50的充电过程开始。充电开始后，第二能量检测单元26时刻检测能量提供单元20至第三端子16和第四端子18的充电能量，并将检测信号传递给第二控制单元28，一旦第二控制单元28检测到充电能量超出某一预设范围，控制第二能量控制单元30处于禁止能量提供单元20至第三端子16和第四端子18的能量传递的状态，从而终止充电过程。在第二能量检测单元26对能量提供单元20至第三端子16和第四端子18的能量进行检测的同时，自动行走设备50的第一能量检测单元74对第一端子60和第二端子62施加至能量存储单元56上的能量进行检测，并将检测信号传递给第一控制单元76。第一控制单元76一旦检测到充电能量超出某一预设范围，即控制第一能量控制单元88处于禁止第一端子60和第二端子62至能量存储单元56的能量传递的状态，从而终止第一端子60和第二端子62至能量存储单元56的能量传递。除通过能量检测单元对能量进行检测，判断是否终止能量传递的方式外，第二控制单元28和第一控制单元76内均可通过设置计时器的方式来判断充电时间是否超过预设值，从而控制是否终止能量传递。此外第一控制单元76还可通过检测能量存储单元56的内部信息，来判断是否终止能量传递，如检测能量存储单元56的内部温度等。如，当能量存储单元56的内部温度超过预设温度范围时，第一控制单元76终止第一端子60和第二端子62至能量存储单元56的能量传递，从而终止对能量存储单元56的充电。自动行走设备50完成充电过程后，即可再次返回工作区域102，继续工作。

在上述确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接的过程中，自动行走设备50与充电站10均通过一次确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接即认为自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功，并启动充电。实际情况中，由于检测到反馈信号与控制自动行走设备50停止行走之间存在时间差，因此自动行走设备50停止行走后，第二组端子与第一组端子可能又相互分离，为避免上述情况的出现，第一控制单元76在第一次确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功并控制自动行走设备50停止行走后，信号发送模块92再次发送预设的侦测信号，若信号接收模块94再次接收到与预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号，第一控制单元76确认自动行走设备50与充电站10自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子再次对接成功，第一控制单元76控制行走机构保持停止行走的状态，反之，信号接收模块94没有接收到与预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号，第一控制单元76不确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功，第一控制单元76控制自动行走设备50启动行走。自动行走设备50停止行走后再次发送的预设的侦测信号与停止行走前发送的预设的侦测信号可以相同，也可以不相同。与自动行走设备50两次确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功相对应的是，充电站10也经过两次确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功后才启动充电，第一次确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功为如前所述的自动行走设备50停止行走前的确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功，第二次确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功为与自动行走设备50停止行走后确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功相对应的确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功。针对自动行走设备50通过两次确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功，才认为自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功的设置，充电站10也可以设置为通过一次确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功即启动充电，此时确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功的条件是第二控制单元28接收到与信号发送模块92第二次发送的预设的侦测信号相对应的预设的启动信号。通过一次确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功即启动充电的方式相较于通过两次确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功才启动充电的方式更简单，但通过两次确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功才启动充电的方式的抗干扰性更强。

上述揭示的确认自动行走设备50与充电站10对接过程包含两次确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功的步骤，其中每一次确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功的步骤均可以包含多次确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功的子步骤，每一次确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功的子步骤中，信号发送模块92均可以发送不同的预设的侦测信号，相应地，信号接收模块94接收到与不同的预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功，第二控制单元28接收到与不同的预设的侦测信号相对应的预设的启动信号确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功。考虑到简化程序同时兼顾较高的可靠性，优选的实施方式为采取每一次确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功的步骤仅包含一次确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功的子步骤，两次确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功的步骤中，信号发送模块92发送不同的预设的侦测信号，相应地，信号接收模块94接收到与不同的预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功，第二控制单元28接收到与不同的预设的侦测信号相对应的预设的启动信号确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功。

上述对接和充电过程中，第三端子16、第四端子18、第一端子60、第二端子62既用于对接过程中的信号传递，又用于充电过程中的充电能量传递。对本方案的一种变形为，第三端子16、第四端子18、第一端子60、第二端子62均仅用于信号传递，通过另外设置其它的端子用于充电能量的传递。上述预设的侦测信号经信号发送模块92发送出去后，经第一信号转换单元70传递给第一端子60，第二端子62接收的信号经第二信号转换单元72后传递给信号接收模块94，无论是信号发送模块92发送的信号，还是信号接收模块94接收的信号均经过信号转换单元的转换，经过转换的目的在于便于后续电路对信号的传递、接收、识别，因此在满足后续电路能对信号进行传递、接收、识别的基本条件下，信号发送模块92发送的信号可以经过第一信号转换单元70后再向后传递，也可以不经第一信号转换单元70直接向后传递，第二端子62向信号接收模块94传递的信号可以经过第二信号转换单元72后再向后传递，也可以不经第二信号转换单元72直接向后传递。

为克服需要人为干预的不足，自动行走设备50设置了多种启动返回的方式，如工作时间到、工作完成、电量不足、淋雨、用户强制充电等均可以作为自动行走设备50返回充电站10的条件，第一控制单元76在检测到任意上述条件时，控制自动行走设备50返回充电站10。工作时间到及工作完成的检测通过在第一控制单元76内设置工作时间计时器实现。预设时间到，则控制自动行走设备50返回充电站10，具体实现方式为本领域技术人员熟知，在此不再赘述。电量不足的检测通过存储能量检测单元82时刻检测当前能量存储单元56的剩余能量情况，并将检测到的能量剩余情况反馈给第一控制单元76实现。当能量存储单元56的能量减小到预设门限值时，第一控制单元76控制自动行走设备50返回充电站10，为能量存储单元56充电，预设门限值根据能量存储单元56的化学特性、自动行走设备50的工作状况等情况综合考虑设置，以保证能量存储单元56充电一次能充分利用，同时又能避免在返回途中出现能量存储单元56能量枯竭导致自动行走设备50无法返回充电站10；淋雨通过在自动行走设备50的壳体表面设置淋雨检测装置实现，淋雨检测装置与第一控制单元76电性连接，当淋雨时，淋雨检测装置产生相应的信号传递给第一控制单元76，第一控制单元76控制自动行走设备50返回充电，该方式可以有效避免由于淋雨对自动行走设备50造成的损伤；用户强制充电通过在自动行走设备50的壳体表面设置强制充电装置实现，该强制充电装置与第一控制单元76电性连接，当强制充电装置检测到用户强制充电需求时，可以将用户需求转化为电信号的形式传递给第一控制单元76，第一控制单元76控制自动行走设备50返回充电站10，该方式主要用于快速响应用户充电需求，即使能量存储单元56的能量较高，但用户可以通过强制充电装置向第一控制单元76发送充电指令，第一控制单元76接收到该充电指令后，控制自动行走设备50返回充电站10，为能量存储单元56充电。

下面结合图4详细介绍第二印刷线路板14及第一印刷线路板58的每个功能单元的组成及工作方式，首先对第一印刷线路板58的功能单元进行介绍。

第一控制单元76包含信号发送模块92和信号接收模块94，因此第一控制单元76应具有信号的产生、发送、接收的功能；第一控制单元76根据接收的信号进行相关判断，并发出相应的控制信号，因此第一控制单元76应具有识别、判断、以及根据信号判断的结果产生控制信号等功能。基于上述功能需求，第一控制单元76可以设置为模拟电路、数字电路、模拟电路与数字电路混合的多种形式，在本实施例中，第一控制单元76采用了数字电路的形式实现上述功能，具体为微控器的形式，即本领域技术人员熟知的通过编写预定的程序即可执行相关动作实现相应功能的集成电路单元。采用微控器的优点在于，微控器可以将信号的检测、识别、判断，信号的产生、发送，以及计时、计算等功能集于一身，元件简化。微控器的型号有多种，根据功能需求可任意选择，本实施例中选择的微控器具有信号的检测、识别、判断，信号的产生、发送，以及计时、计算等功能。在第一控制单元76选用微控器实现其所有功能的情形下，信号发送模块92及信号接收模块94的功能内置在微控器中。为使表达清楚，第一控制单元76包含的微控器为微控器MCU1。微控器MCU1进一步包括第一信号接收端口RX1、RX2、RX3、RX4、RX5及第一信号发送端口TX1、TX2，其中，第一信号接收端口RX1与第二信号转换单元72电性连接，用于接收第二信号转换单元72传递的信号；第一信号接收端口RX2与充电能量检测单元80电性连接，用于接收充电能量检测单元80传递的第一端子60和第二端子62至能量存储单元56的充电能量的信号；第一信号接收端口RX3与存储能量检测单元82电性连接，用于接收来自存储能量检测单元82传递的当前的能量存储单元56的能量；第一信号接收端口RX4与强制充电装置电性连接，用于接收来自强制充电装置传递的信号；第一信号接收端口RX5与淋雨检测装置电性连接，用于接收来自淋雨检测装置传递的信号；第一信号发送端口TX1与第一信号转换单元70电性连接，用于发送微控器MCU1产生的预设的侦测信号；第一信号发送端口TX2与第一能量控制单元88电性连接，用于发送控制信号给第一能量控制单元88以控制第一端子60及第二端子62至能量存储单元56的能量传递。第一控制单元76根据第一信号接收端口RX1、RX2、RX3、RX4、RX5接收到的信号控制第一信号发送端口TX1、TX2的信号输出。

自动行走设备50在返回的过程中，微控器MCU1不停地发出预设的侦测信号，预设的侦测信号可以为多种形式，如正弦波、方波、脉冲信号等。相较于脉冲信号，方波信号抗干扰性能较优，相较于正弦波信号，方波信号更容易被微控器生成和识别，基于上述优点，本实施例采用方波信号，方波信号可以是脉冲宽度及周期固定不变的方波信号，也可以是周期固定不变但脉冲宽度逐渐增大的方波信号，或者为脉冲宽度固定不变但周期逐渐增大的方波信号，脉冲宽度及周期均逐渐增大的方波信号，以及脉冲宽度与周期一个逐渐增大另一个逐渐减小的方波信号等多种形式，在此不一一列举。本实施例中，采用了如图5所示的幅值、脉冲宽度及周期均固定不变的方波信号作为预设的侦测信号，该预设的侦测信号的幅值与微控器MCU1的工作电压幅值Vcc相同，一般微控器MCU1的工作电压可以为3V-5V，在本实施例中采用5V，因此该预设的侦测信号的幅值为5V。该预设的侦测信号经过第一信号转换单元70进行相应的转换后，传递给第一端子60，也可以不经过第一信号转换单元70直接传递给第一端子60。

第一信号转换单元70对流经的信号进行必要的转换，该转换包括放大、缩小、改变信号周期、信号类型等，信号的放大或缩小实现较简便，改变信号的周期或类型则需要专用芯片实现，较为复杂，第一信号转换单元70对信号进行转换的目的是便于信号在后续回路中的传递与识别，基于上述目的，第一信号转换单元70仅对流经的信号进行放大。对信号进行放大的方式有多种，第一信号转换单元70可以设置为电阻与开关晶体管的组合或者电阻与运算放大器的组合，在本实施例中第一信号转换单元70设置为电阻与开关晶体管的组合形式，包括电阻R8、R9及开关晶体管Q1、Q3，其中开关晶体管Q1的集电极与能量存储单元56的正极电性连接，开关晶体管Q3与能量存储单元56的负极电性连接，电阻R9一端与第一信号发送端口电性连接，另一端与开关晶体管Q3的基极电性连接。当预设的侦测信号处于高电平状态时，预设的侦测信号经电阻R9控制开关晶体管Q3导通，经过电阻R8使开关晶体管Q1的基极处于低电平，从而开关晶体管Q1处于导通状态，进而使能量存储单元56的正极与第一端子60电性连接，即此时施加在第一端子60上的信号为高电平。反之，当预设的侦测信号处于低电平状态时，预设的侦测信号经电阻R9控制开关晶体管Q3断开，经过电阻R8使开关晶体管Q1的基极处于高电平，开关晶体管Q1处于断开状态，没有能量施加在第一端子60上，从而使施加在第一端子60上的信号为低电平。经过第一信号转换单元70的转化后，施加在第一端子60上的信号为与预设的侦测信号周期及脉冲宽度相同但幅值不同的方波信号，其幅值等于能量存储单元56的电压。由于能量存储单元56的电压高于微控器MCU1的工作电压Vcc，因此第一信号转换单元70对预设的侦测信号的幅值进行了放大，有益效果在于可以增强预设的侦测信号，避免该信号在经过后续电路时被进一步削弱，而导致无法被检测单元检测到。开关晶体管Q1的集电极也可以设置为与供微控器MCU1工作电源Vcc电性连接，此状态下，第一信号转换单元70不会对预设的侦测信号进行任何改变。开关晶体管Q1的集电极也可以设置为与低于供微控器MCU1工作的电源Vcc电性连接，此状态下，第一信号转换单元70对预设的侦测信号进行缩小。在第一信号转换单元70不对预设的侦测信号进行放大，甚至是进行缩小的状态下，也可以使后续电路检测到该预设的侦测信号，需要注意的是，后续传递及检测单元的阻抗需设置得较小，以避免对预设的侦测信号的过多消耗，而过多削弱信号。

与第一信号转换单元70相同，第二信号转换单元72对流经的信号进行必要的转换，便于后续回路对信号的传递及识别。由于第二信号转换单元72设置在第二端子62和微控器MCU1的信号接收端口之间，第二信号转换单元72对信号的转换是为了便于微控器MCU1对信号的识别，而第一信号转换单元70对信号进行了放大，因此第二信号转换单元72设置为对流经的信号进行缩小。基于上述功能要求，第二信号转换单元72可以设置为电阻与运算放大器、电阻与开关晶体管、或者电阻与光耦等多种形式构成的电路。此外，考虑到第二端子62裸露于自动行走设备50的壳体外表面，极容易接触到静电，为避免施加在第二端子62上的静电对内部元器件的损坏，第二信号转换单元72采用了电阻与光耦的电路形式，从而形成相互隔离的两部分，第一部分为与第二端子62相连通的部分，第二部分为与第一信号接收端口RX1连通的部分，实现外部电路与内部电路相互隔离，避免第二端子62可能接触到的静电对内部电路的损伤。基于上述考虑，第二信号转换单元72的具体结构设置如图4所示，包括与第二端子62电性连接的电阻R6，一端与第一信号接收端口RX1电性连接、另一端与微控器MCU1的工作电源Vcc电性连接的电阻R5，以及将R5和R6相互隔离的光耦U1。光耦U1的发光部分与电阻R6串联，光耦U1的接收部分与电阻R5串联，当流经电阻R6的信号为高电平时，光耦U1的发光部分发光，光耦U1的接收部分导通，此时第一信号接收端口RX1接收到的信号为低电平，当流经电阻R6的信号为低电平时，光耦U1的发光部分不发光，光耦U1的接收部分断开，此时第一信号接收端口RX1接收到的信号为高电平，该高电平信号的幅值为微控器MCU1的工作电压值Vcc。第二信号转换单元72对流经的信号进行了反相，同时将信号转化为幅值为Vcc的信号，即第二信号转换单元72对流经的信号进行反相、缩小，又由于采用了光耦元件对信号进行隔离，因此第二信号转换单元72对流经的信号进行反相、缩小、隔离。除上述形式外，电阻R5也可以不与微控器MCU1的工作电源Vcc电性连接，而与其他恒压电源连接，如其他3V、4V、6V等恒压电源电性连接时，第一信号接收端口RX1接收到的信号的幅值为相应的电压值，在此不再赘述。

充电能量检测单元80用于在充电站10对自动行走设备50进行充电的过程中对充电能量进行检测，并将检测结果传递给第一控制单元76，针对充电能量检测单元80的功能，充电能量检测单元80可以设置为检测电流、检测电压、以及电流电压同时检测的功能电路，当充电能量检测单元80检测到的能量值超过某一预设范围时，即电流小于某预设值或者电压大于某一预设值时，微控器MCU1会根据充电能量检测单元80检测的信号控制第一能量控制单元88终止第一端子60和第二端子62至能量存储单元56的能量传递，从而终止充电站10对自动行走设备50的充电过程。在本实施例中仅设置了电流检测，即充电能量检测单元80检测第一端子60和第二端子62至能量存储单元56的电流信号。电流检测的形式有多种，在本实施例中，采用本领域技术人员熟知的微电阻与运算放大器的方式实现。如图4所示，充电能量检测单元80包括设置于第一端子60至能量存储单元56正极之间的微电阻R24，对施加在电阻R24上的电压进行放大并将放大信号传递给第一信号接收端口RX2的运算放大器A1。微控器MCU1通过第一信号接收端口RX2检测到施加在电阻R24上的电压后，进行相应的运算，判断出流经电阻R24的电流，即可得到第一端子60和第二端子62至能量存储单元56的电流值。当微控器MCU1检测到的电流值小于某一预设电流值时，控制第一能量控制单元88终止能量提供单元20至第一端子60和第二端子62的能量传递，从而终止充电站10对自动行走设备50的充电过程。预设电流值根据能量存储单元56的特性设置，在本实施例中，由于能量存储单元56为铅酸电池，根据其特性，预设电流值为200mA。

第一能量控制单元88用于在充电站10对自动行走设备50进行充电的过程中，根据微控器MCU1发出的控制信号，控制第一端子60和第二端子62至能量存储单元56的能量传递。针对第一能量控制单元88的功能，第一能量控制单元88至少可以设置为驱动电路加MOS管的方式或者驱动电路加继电器的方式，如图4所示，在本实施例中采用了驱动电路加MOS管方式，其中MOS管Q5设置于第一端子60和能量存储单元56的正极之间，驱动电路设置于第一信号发送端口TX2和MOS管之间，驱动电路进一步包括用于驱动MOS管的电阻R10和R11、开关晶体管Q4、以及驱动开关晶体管Q4的电阻R12和R13。通常情况下，微控器MCU1通过第一信号发送端口TX2发送低电平信号，控制开关晶体管Q4断开，进而控制MOS管Q5断开，避免控制电路对能量存储单元56的能量消耗。一旦微控器MCU1从第一信号接收端口RX1接收到反馈信号时，微控器MCU1通过第一信号发送端口TX2发送高电平信号，控制开关晶体管Q4导通，进而控制MOS管Q5导通，从而允许第一端子60和第二端子62至能量存储单元56的能量传递，即允许充电站10对自动行走设备50的充电。充电开始后，充电能量检测单元80时刻检测第一端子60和第二端子62至能量存储单元56的电流传输，并将检测信号通过第一信号接收端口RX2传递给微控器MCU1，一旦微控器MCU1检测到电流小于200mA时，即通过第一信号发送端口TX2发送低电平信号，控制开关晶体管Q4断开，进而控制MOS管Q5断开，从而终止第一端子60和第二端子62至能量存储单元56的能量传递，即终止充电站10对自动行走设备50的充电。

存储能量检测单元82主要用于在自动行走设备50工作及充电过程中时刻检测能量存储单元56的能量，并将检测信号传递给第一信号接收端口RX3，微控器MCU1根据其接收到的信号判断能量存储单元56的能量是否超出某一预设值，根据判断结果发出相应的控制信号，控制第一能量控制单元88的工作状态。在自动行走设备50工作过程中，当微控器MCU1检测到能量存储单元56的能量低于某一预设值时，控制自动行走设备50返回充电站10；在自动行走设备50充电过程中，当微控器MCU1检测到能量存储单元56的能量高于某一预设值时，向第一能量控制单元88发出停止充电指令控制自动行走设备50停止充电。为检测能量存储单元56当前的能量状态，可通过检测能量存储单元56电压状态，也可以通过检测能量存储单元56的放电电流或充电电流及放电或充电时间计算能量存储单元56的存储能量等多种方式。在本实施例中，采用了测量能量存储单元56电压状态的方式，该方式的优点在于实现简单。如图4所示，存储能量检测单元82包含电阻R15、R16，电阻R15、R16串联组成电压分压器对能量存储单元56的电压进行检测。充电过程的电压预设值和放电过程的电压预设值根据能量存储单元56的特性相应地设定，优选地，在自动行走设备50工作过程中，该预设电压值一般为高于能量存储单元56标称电压的90％，这样设置既可以保证自动行走设备50的充分工作，又可保证自动行走设备50在能量存储单元56的能量枯竭之前返回充电站10，为能量存储单元56补充能量；在自动行走设备50充电过程中，该预设电压值一般设置为高于能量存储单元56标称电压的10％。在本实施例中，由于能量存储单元56采用铅酸电池，该电池的标称电压为24V，因此工作过程中的预设电压值设置为21.6V，但由于铅酸电池一般采用判断充电电流的形式决定是否终止充电，因此本实施例中的存储能量检测单元82的信号并不用于判断是否终止充电的条件，在此对充电过程中的预设电压不作限定。

强制充电装置用于快速响应用户的充电需求，其主要功能为响应用户的充电需求，并将该需求以电信号的形式反馈给微控器MCU1，可以有多种形式实现该功能，如感应用户声音、感应用户触摸等，相较于感应用户声音的形式，感应用户触摸的方式更为简便，因此本实施例中采用感应用户触摸的方式，基于此方式，强制充电装置可以设置为常开开关或触发开关形式，具体为触发开关形式。如图4所示，开关SW1一端与能量存储单元56负极电性连接，一端与第一控制单元76的第一信号接收端口RX4电性连接，在通常情况下，第一信号接收端口RX4处于高阻状态，一旦用户按压开关SW1闭合，第一信号接收端口RX4即可接收到低电平，第一控制单元76响应第一信号接收端口RX4接收到的低电平即控制自动行走设备50返回充电站10，为能量存储单元56充电。

淋雨检测装置用于检测是否有雨水淋落至自动行走设备50，若检测到淋雨，则将检测到的信号传递给第一控制单元76，第一控制单元76控制自动行走设备50返回充电站10避雨，从而避免雨水对自动行走设备50的侵蚀。淋雨检测装置可以通过两个相互隔离的金属片实现，一个金属片与微控器MCU1的第一信号接收端口RX5电性连接，另一个金属片与第二端子62电性连接，当没有雨水时，两个金属片保持相互独立的状态，第一信号接收端口RX5处于悬空状态，当有雨水时，两个金属片通过雨水相互连接，第一信号接收端口RX5接收到低电平信号，微控器MCU1控制自动行走设备50返回充电站10避雨。两个金属片的功能相当于开关的作用，因此在图4中，淋雨检测装置通过开关SW2示意。

上述内容对第一印刷线路板58所包含的各功能单元的具体结构、工作方式及相互之间的影响作了详细阐述，以下将对第二印刷线路板14所包含的各功能单元的具体结构、工作方式及相互之间的影响进行详细阐述。

第二控制单元28的主要功能为接收第三信号转换单元24及第二能量检测单元26传递的信号并根据该信号控制第二能量控制单元30的工作情况。基于上述功能，第二控制单元28可以设置为模拟电路、数字电路、模拟电路与数字电路混合的多种形式，在本实施例中，第二控制单元28采用了微控器的形式，即本领域技术人员熟知的通过编写预定的程序即可执行相关动作实现相应功能的集成电路单元，微控器的型号有多种，根据功能需求可任意选择，本实施例中选择的微控器具有信号的检测、识别、判断、发送，以及计时、计算等功能。为使表达清楚，第二控制单元28包含的微控器为微控器MCU2。微控器MCU2进一步包括第二信号接收端口RX1、RX2及第二信号发送端口TX1，其中，第二信号接收端口RX1与第三信号转换单元24电性连接，用于接收第一转换单元传递的信号；第二信号接收端口RX2与第二能量检测单元26电性连接，用于接收第二能量检测单元26传送的能量提供单元20施加至第三端子16和第四端子18的能量信号；第二信号发送端口TX1与第二能量控制单元30电性连接，用于发送控制信号给第二能量控制单元30以控制能量提供单元20至第三端子16和第四端子18的能量传递。微控器MCU2根据第二信号接收端口RX1、RX2接收到的信号控制第二信号发送端口TX1的信号输出。

第三信号转换单元24主要功能为检测流经第三端子16和第四端子18的信号，将检测信号传递给第二控制单元28为能检测到流经第三端子16和第四端子18的信号，第三信号转换单元24必需具备跨接在第三端子16和第四端子18之间的检测部分和将检测部分检测的信号传递至微控器MCU2的传递部分。考虑到第三端子16和第四端子18均裸露于充电站10壳体表面，极容易接触到静电，为避免施加在第三端子16和第四端子18上的静电对内部元器件的损坏，检测部分与传递部分相互隔离，隔离元件采用光耦。如前所述，跨接电路78的功能为连通第三端子16和第四端子18，该功能与第三信号转换单元24的检测部分具有的功能相同，基于简化电路的目的，将第三信号转换单元24的检测部分的功能设置在跨接电路78中，从而将两个电路的功能通过一个电路实现，如图4所示，跨接电路78包括串联设置于第三端子16和第四端子18之间的电阻R2及光耦U2的发光部分，第三信号转换单元24的传递部分包括串联设置于微控器MCU2的工作电源与第四端子18之间的电阻R1及光耦U2的接收部分，在电阻R1与光耦U2的接收部分的接点处和微控器MCU2的第二信号接收端口RX1之间设置引导线，便于将检测信号传递给微控器MCU2。电阻R1及光耦U2的接收部分也可以根据实际需要串联设置在其他工作电源与第四端子18之间。当有信号流经第三端子16时，信号进一步流经电阻R2及光耦U2的发光部组成的跨接电路78，若信号的电压值足以驱动发光部发光时，发光部发光，如本领域技术人员所熟知的，该电压值一般大于等于0.6V。当流经第三端子16的信号为高电平时，光耦U2的发光部分发光，同时光耦U2的接收部分接收到光源并导通，由此微控器MCU2接收到由第四端子18传递的低电平信号，当流经跨接电路78的信号为低电平时，光耦U2的发光部分不发光，同时光耦U2的接收部分接收不到光源因而断开，由此微控器MCU2接收到由电阻R1传递的高电平信号，该高电平信号的电压幅值等于设置于电阻R1上的电源电压值，在本实施例中为微控器MCU2的工作电压VDD，由于VDD一般低于能量存储单元56的电压，因此第三信号转换单元24对经第一信号转换单元70放大的信号进行了缩小及反相。微控器MCU2的工作电压VDD与微控器MCU1的工作电压Vcc可以相同，也可以不相同，优选地，VDD与Vcc相同。

第二能量检测单元26用于检测能量提供单元20至第三端子16和第四端子18的能量传递，将检测的信号传递给第二控制单元28，当第二能量检测单元26检测到的能量值超过某一预设范围时，微控器MCU2控制第二能量控制单元30终止能量提供单元20至第三端子16和第四端子18的能量传递，从而终止充电站10对自动行走设备50的充电过程。对能量的检测一般可以设置为检测电流、检测电压、以及电流电压同时检测实现，在本实施例中仅设置了电流检测，即第二能量检测单元26检测能量提供单元20至第三端子16和第四端子18的电流信号。电流检测的形式有多种，在本实施例中，采用本领域技术人员熟知的微电阻与运算放大器的方式实现。如图4所示，第二能量检测单元26包括设置于能量提供单元20与第四端子18之间的微电阻R17，对施加在电阻R17上的电压进行放大并将放大信号传递给第二信号接收端口RX2的运算放大器A2。微控器MCU2通过第二信号接收端口RX2检测到施加在电阻R17上的电压后，进行相应的运算，判断出流经电阻R17的电流，即可得到能量提供单元20至第三端子16和第四端子18的电流值。当微控器MCU2检测到的电流值小于某一预设电流值时，控制第二能量控制单元30终止能量提供单元20至第三端子16和第四端子18的能量传递，从而终止充电站10对自动行走设备50的充电过程。预设电流值根据能量存储单元56的特性设置，在本实施例中，由于能量存储单元56为铅酸电池，根据其特性，预设电流值为200mA。

第二能量控制单元30的功能为根据微控器MCU2发出的控制信号可操作地允许或禁止能量提供单元20至第三端子16和第四端子18的能量传递。基手上述功能第二能量控制单元30至少可以设置为驱动电路加MOS管的方式或者驱动电路加继电器的方式。如本领域技术人员熟知的，MOS管可以断开能量提供单元20至第三端子16和第四端子18的能量传递，但其断开后仍有微电流流过第三端子16和第四端子18，若能量提供单元20为非隔离的电源，则即使仅有微电流流过第三端子16和第四端子18，并为人体所接触，则仍可以对人体造成触电损伤。为保证能量提供单元20至第三端子16和第四端子18之间能量的可靠断开，避免自动行走设备50没有与充电站10对接时，裸露在充电站10外表面的第三端子16和第四端子18可能被人体接触而对人体造成的触电损伤，第二能量控制单元30设置为驱动电路加继电器的方式。如图4所示，第二能量控制单元30包括设置于能量提供单元20正极与能量提供单元20负极之间的驱动电路及继电器线圈KM以及设置于能量提供单元20正极与第三端子16之间的继电器开关K1和设置于能量提供单元20负极与第四端子18之间的继电器开关K2，其中驱动电路进一步包括电阻R3、R4、开关晶体管Q2、以及于继电器线圈KM并联的续流二极管D4。在通常情况下，开关K1及K2处于断开状态，以保证第三端子16和第四端子18没有输出，避免可能对人体的损伤。一旦微控器MCU2从第二信号接收端口RX1接收到启动信号时，微控器MCU2通过第二信号发送端口TX1高电平信号，控制开关晶体管Q2导通，继电器线圈KM由于有电流流过产生磁力使开关K1和K2闭合，从而允许能量提供单元20至第三端子16和第四端子18的能量传递，即允许充电站10对自动行走设备50的充电。充电开始后，第二能量检测单元26时刻检测能量提供单元20至第三端子16和第四端子18的电流传输，并将检测信号通过第二信号接收端口RX2传递给微控器MCU2，一旦微控器MCU2检测到电流小于200mA时，即通过第二信号发送端口TX1低电平信号，控制开关晶体管Q2断开，继电器线圈KM由于有没有电流流过而失去磁力，开关K1和K2断开，从而中断能量提供单元20至第三端子16和第四端子18的能量传递，即终止充电站10对自动行走设备50的充电。

能量提供单元20用于将外部的电源转换为适合为自动行走设备50充电的电源，外部电源包括交流电源或直流电源，适合为自动行走设备50充电的电源根据自动行走设备50内的能量存储单元56的电学特性而定，一般而言均为适合为自动行走设备50充电的电源为直流电源，因此若外部电源为直流电源，则能量提供单元20仅需将直流电源的电压调整为适合为自动行走设备50充电的电压，此情况下，能量提供单元20可以设计为电压调整电路即可，如本领域技术人员所熟知的，电压调整电路的形式有多种，在此不作赘述。若外部电源为交流电源，则能量提供单元20可以设计为开关电源模式或变压器模式的电路将外部交流电源转换为适合为自动行走设备50充电的直流电源，或者可以通过常规的降压整流电路也可以实现将外部交流电源转换为适合为自动行走设备50充电的直流电源，其中开关电源模式和变压器模式是本领域技术人员熟知的隔离电路，常规的降压整流电路为非隔离电路，非隔离电路的优势在于成本低，但缺点也很明显，即发热问题严重，且由于与外部交流电源没有隔离，对人体危险度高，容易造成触电损伤。

当第三端子16和第四端子18分别与第一端子60和第二端子62电性连接时，微控器MCU1经第一信号发送端口TX1发送预设的侦测信号，此时预设的侦测信号的幅值为Vcc，预设的侦测信号经第一信号转换单元70后，转换为幅值为能量存储单元56两端的电压的信号，因此侦测信号经第一信号转换单元70后，幅值被抬高，即第一信号转换单元70对流经的信号放大，被放大的信号进一步传递给第一端子60，进一步传递给第三端子16，第三端子16经跨接电路78进一步传递给第四端子18，由于跨接电路78仅包括阻性元件，能量流经该跨接电路78仅会产生耗损，但不会改变其其他特性，第四端子18进一步传递给第二端子62，第二端子62传递给第二信号转换单元72，第二信号转换单元72其工作电压为Vcc，同时包含光耦元件，信号经第二信号转换单元72后，转换为相位相反且幅值为Vcc的信号，经第二信号转换单元72转换后的信号最终传递给微控器MCU1的第一信号接收端口RX1，经过上述连通回路的转换后，微控器MCU1通过第一信号发送端口TX1发送的预设的侦测信号最终转换为与侦测信号周期相同相位相反的反馈信号返回至第一信号接收端口RX1。在上述转换过程中，仅对信号进行放大及缩小，没有改变信号的类型，因此，当预设的侦测信号为规律变化的信号时，经上述回路转换后最终生成的预设的反馈信号为规律变化的信号，当预设的侦测信号为方波信号时，经上述回路转换后最终生成的预设的反馈信号为方波信号，信号的电气参数没有发生任何改变，电气参数包括信号的幅值、周期、占空比等，经上述回路的转换，微控器MCU1最终接收到的预设的反馈信号与微控器MCU1发送的预设的侦测信号的差异仅为相位相反。第一信号接收端口RX1接收到与预设的侦测信号周期相同的预设的反馈信号后，即认为第三端子16和第四端子18分别与第一端子60和第二端子62对应电性连接，即确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功；反之，当第三端子16和第四端子18分别与第一端子60和第二端子62没有电性连接时，微控器MCU1检测不到与预设的侦测信号周期相同的预设的反馈信号，则不确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功，微控器MCU1继续发送预设的侦测信号。

第三端子16和第四端子18分别与第一端子60和第二端子62电性连接时，微控器MCU1经第一信号发送端口TX1发送的预设的侦测信号，经第一信号转换单元70、第一端子60和第三端子16、跨接电路78、第四端子18和第二端子62、第二信号转换单元72形成的连通回路最终生成预设的反馈信号返回第一信号接收端口RX1的同时，第一信号发送端口TX1发送的预设的侦测信号经过第一信号转换单元70、第一端子60和第三端子16、跨接电路78、第三信号转换单元24的传递部分转换为与预设的侦测信号相对应的预设的启动信号被第二信号接收端口RX1接收。预设的侦测信号经第一信号转换单元70、第一端子60和第三端子16、跨接电路78后仅被放大。经放大的信号在经过跨接电路78的时，位于跨接电路78的光耦U2的发光部分根据信号的高低电平，可选择地发光或者不发光，从而将第二信号接收端口RX1可选择地与VDD不接通或接通，即如前所述第三信号转换单元24对信号的转换，最终将流经跨接电路78的信号转换为相位相反幅值为VDD的信号反馈给第二信号接收端口RX1，由于本实施例中Vcc与VDD相同，因此预设的启动信号与预设的侦测信号为幅值相同相位相反的信号。基于上述转变仅对信号先放大、后缩小且反相，因此预设的启动信号与预设的侦测信号类型相同的信号，当预设的侦测信号为规律变化的信号时，经上述回路转换后最终生成的预设的启动信号为规律变化的信号，当预设的侦测信号为方波信号时，经上述回路转换后最终生成的预设的启动信号为方波信号，在本实施例中，由于预设的侦测信号为周期固定的方波信号，因此预设的启动信号为周期为预设值的方波信号。微控器MCU2检测到预设的启动信号后确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功。基于上述描述可知，微控器MCU1确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功的同时，微控器MCU2确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功。

微控器MCU1确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功后，控制自动行走设备50停止行走，微控器MCU1也可以通过多次确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功后，才控制自动行走设备50停止行走，多次确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功的过程中，每次发送的预设的侦测信号可以相同，也可以不相同，例如通过改变脉冲信号的频率、占空比等形式使每次发送的侦测信号不相同，优选地，微控器MCU1通过一次确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功即控制自动行走设备50停止行走；自动行走设备50停止行走后，微控器MCU1再次发送预设的侦测信号，若微控器MCU1检测到与再次发送的预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号，即确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子再次对接成功，则控制自动行走设备50继续保持停止行走的状态，若微控器MCU1没有检测到与再次发送的预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号，即不确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子再次对接成功，则控制自动行走设备50终止停止行走的状态启动行走。在自动行走设备50停止行走后确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子再次对接成功的过程中发送的预设的侦测信号与停止行走前发送的预设的侦测信号可以相同，也可以不同，优选为不相同，便于微控器MCU1识别。在上述微控器MCU1确认或不确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功的过程中，微控器MCU2也同时确认或不确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功，微控器MCU2确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功后，启动充电，控制第二能量控制单元30处于允许能量提供单元20至第三端子16和第四端子18能量传递的状态。微控器MCU2可以通过一次确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功即启动充电，也可以通过与自动行走设备50相对应的两次确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功才启动充电，若通过一次确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功即启动充电，优选通过微控器MCU2检测到与微控器MCU1第二次发送的预设的侦测信号相对应的预设的启动信号确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功。

在本实施方式中，预设的侦测信号经第一信号转换单元70、第一端子60、第三端子16、跨接电路78、第四端子18、第二端子62、第二信号转换单元72最终转换为与预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号。在上述信号的传递过程中，第一信号转换单元70对流经的信号进行放大、跨接电路78不对信号进行转换、第二信号转换单元72对流经的信号进行相应的缩小及反相，因此预设的反馈信号与预设的侦测信号是信号类型相同、幅值相同、周期相同、仅相位相反的信号。对本实施方式的一种变形为自动行走设备50不设置第一信号转换单元70及第二信号转换单元72，预设的侦测信号仅经过第一端子60、第三端子16、跨接电路78、第四端子18、第二端子62转换为与预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号，此实施方式下，预设的反馈信号与预设的侦测信号是所有参数均相同的信号。对本实施方式的另一种变形为自动行走设备50设置第一信号转换单元70及第二信号转换单元72中的一个，预设的侦测信号经过第一端子60、第三端子16、跨接电路78、第四端子18、第二端子62、以及第一信号转换单元70及第二信号转换单元72中的一个转换为与预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号，第一信号转换单元70及第二信号转换单元72中的一个对信号可以进行放大或缩小或改变信号类型，此实施方式下，预设的反馈信号可以根据第一信号转换单元70及第二信号转换单元72中的一个对信号进行的转换而预先设置，此方式为本领域技术人员熟知，在此不再赘述。对本实施方式还有较多其他变形，如自动行走设备50既设置第一信号转换单元70，又设置第二信号转换单元72，但第一信号转换单元70对信号进行缩小、改变类型等其他转变，第二信号转换单元72对信号也进行相应转换，在此也不再赘述。

在本实施方式中，预设的侦测信号经第一信号转换单元70、第一端子60、第三端子16、第四端子18、第三信号转换单元24最终转换为与预设的侦测信号相对应的预设的启动信号。对本实施方式也可以有多种变形，如充电站10中不设置第三信号转换单元24，或者第三信号转换单元24改变流经信号的类型，或者第三信号转换单元24根据第一信号转换单元70的变形而进行相应的改变，其基本方法同第二信号转换单元72与第一信号转换单元70的变换形式，在此不再赘述。

在本实施方式中，介绍了微控器MCU1通过第一端子60发送信号、第二端子62接收信号的情况，以下介绍微控器MCU1通过第二端子62发送信号、第一端子60接收信号的情况，此情况下与前述介绍的情况相比要作的改变仅在于将第一信号转换单元70与第二端子62电性连接，第二信号转换单元72与第一端子60电性连接，同时跨接电阻78与第三端子16和第四端子18电性连接的方向反相即可。除通过将跨接电路78反相连接外，还可以通过增设一个第三信号转换单元24的形式来实现，该增设的第三信号转换单元24同样电性连接至微控器MCU2，与前述的第三信号转换单元24的差异仅在于跨接电路78与前述跨接电路78与第三端子16和第四端子18电性连接的方向反相，由此无论信号第三端子16进入或者经第四端子18进入充电站10，均可以被微控器MCU2检测到，由于该方式为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。基于上述对方案的变形可知，第三端子16、第四端子18与第一端子60、第二端子62的连接可以没有对应性，即第三端子16与第一端子60对接、第四端子18与第二端子62对接，微控器MCU1及微控器MCU2可以确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功，第三端子16与第二端子62、第四端子18与第一端子60对接，微控器MCU1及微控器MCU2也可以确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功。

以上结合电路框图对第二印刷线路板14及第一印刷线路板58的每个功能单元的功能、具体结构、相互间的协同运作进行了详细的描述，以下结合微控器MCU1和微控器MCU2的工作流程图对自动行走设备50与充电站10的对接过程、充电过程进行整体的详细描述。

如图6所示，流程图包括两部分，左边为位于充电站10内的微控器MCU2的工作流程图，右边为位于自动行走设备50内的微控器MCU1的工作流程图。

自动行走设备50启动工作后，微控器MCU1进入步骤S0进行初始化，初始化完毕后微控器MCU1控制自动行走设备50在边界线100规划的工作区域102内按照预设规则工作，如步骤S1所示；微控器MCU1进入步骤S2检测开关SW1是否闭合，判断用户是否通过强制充电装置强制发送充电指令，若判断结果为是，则转入步骤S5，若判断结果为否，则转入步骤S3，检测开关SW2是否闭合，判断是否淋雨，若判断结果为是，则转入步骤S5，若判断结果为否，则转入步骤S4通过存储能量检测单元82检测能量存储单元56的电压值是否低于21.6V，即能量存储单元56的当前能量是否低于预设值，若判断结果为否，则返回步骤S1，若判断结果为是，则转入步骤S5启动返回，微控器MCU1控制自动行走设备50返回充电站10；返回过程中，进入步骤S7发送预设的侦测信号；预设的侦测信号发出后，微控器MCU1进入步骤S9判断是否接收到与预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号，若判断的结果为否，则返回步骤S5，若判断的结果为是，则进入步骤S10，确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功，随即转入步骤S11控制自动行走设备50停止行走，随后转入步骤S12再次发出预设的侦测信号；进入步骤S13，判断是否再次接收到与预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号，若判断的结果为否，则表明自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子没有再次对接成功，微控器MCU1控制返回步骤S5，控制自动行走设备50启动行走，尝试与充电站10的重新对接，若判断的结果为是，确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子再次对接成功，进入步骤S14确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功，进入步骤S15保持自动行走设备50停止行走的状态，等待充电站10启动充电。

充电站10与外部电源连接后，微控器MCU1初始化，如步骤S20所示，进入步骤S22禁止能量提供单元20至第三端子16和第四端子18的能量传递；进入步骤S23检测是否收到预设的启动信号，当第二组端子与第一组端子对应电性连接时，微控器MCU1发送的预设的侦测信号在经第三信号转换单元24后被微控器MCU1接收的同时，也被微控器MCU2接收，微控器MCU2检测到预设的启动信号后，确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功，如步骤S24所示，此时微控器MCU2不作任何动作，继续检测是否再次接收到预设的启动信号，如步骤S25所示，若判断结果为是，则转入步骤S26，确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子再次对接成功；随后转入步骤S27，充电站10启动充电，控制第二能量控制单元30，允许能量提供单元20至第三端子16和第四端子18的能量传递。若判断结果为否，则转入步骤S23继续检测是否接收到预设的启动信号，微控器MCU2中也可以不包含步骤S23、S24，在此增设步骤S23、S24的目的在于增强微控器MCU2启动充电的抗干扰性。

充电站10启动充电后，微控器MCU2进入步骤S27，控制第二能量控制单元30处于允许能量提供单元20至第三端子16和第四端子18的能量传递；进入步骤S28通过第二能量检测单元26检测能量提供单元20至第三端子16和第四端子18的电流；随后转入步骤S30，判断电流是否小于200mA，若判断结果为否，则返回步骤S28，若判断结果为是，则进入步骤S32，控制第二能量控制单元30禁止能量提供单元20至第三端子16和第四端子18的能量传递，从而终止充电站10对自动行走设备50的充电。在充电的过程中，不仅微控器MCU2对充电过程进行检测和控制，微控器MCU1也同样会对充电过程进行检测和控制，如图6所示步骤S16，在微控器MCU1确认自动行走设备50的第一组端子与充电站10的第二组端子对接成功后，检测第一端子60和第二端子62至能量存储单元56的电流；在接下来的步骤S17中，微控器MCU1进一步判断电流是否小于预设电流值200mA，若判断结果为否，则返回步骤S16，若判断结果为是，则通过第一能量控制单元88禁止第一端子60和第二端子62至能量存储单元56的能量传递，如步骤S18所示，从而结束充电站10对自动行走设备50的充电过程。

在此需要说明的是，自动行走设备50和充电站10内分别设有充电能量检测单元80和第二能量检测单元26检测充电电流，同时自动行走设备50和充电站10内分别设有根据充电电流判断是否继续充电的第一控制单元76和第二控制单元28。由于充电能量检测单元80的设置更靠近能量存储单元56，其检测结果相对于第二能量检测单元26的结果更精确，为有效防止过充，必须在自动行走设备50内设置充电能量检测单元80。在保持第三端子16和第四端子18分别与第一端子60和第二端子62对应电性连接的情况下，微控器MCU1会先于微控器MCU2检测到充电电流小于200mA，随后微控器MCU1控制第一能量控制单元88终止第一端子60和第二端子62至能量存储单元56的能量传递后，第一端子60和第二端子62至能量存储单元56的能量传递被阻断，由于无法形成回路，导致在同一条串联电路上的能量提供单元20至第三端子16和第四端子18的能量传递被阻断，微控器MCU2会检测到能量提供单元20至第三端子16和第四端子18的电流小于200mA，因此也会控制第二能量控制单元30禁止能量提供单元20至第三端子16和第四端子18的能量传递。在充电站10中同样设置充电电流检测单元和能量控制单元的目的在于应对第三端子16和第四端子18与第一端子60和第二端子62中的一组或两组端子相互脱开的情况。当由于意外情形，导致本处于充电过程中的充电站10和自动行走设备50的第三端子16和第四端子18与第一端子60和第二端子62中的一组或两组端子相互脱开时，如果充电站10不具备能量终止功能则能量提供单元20始终提供能量至第三端子16和第四端子18，若人体接触到第三端子16或第四端子18，则会对人体造成触电损伤，因此微控器MCU2控制能量提供单元20至第三端子16和第四端子18的能量终止可有效防止人体可能接触到第三端子16或第四端子18而可能对人体造成的触电损伤。

在本发明中，自动行走设备50的可以为割草机、吸尘器、工业机器人等多种形式。自动行走设备50为割草机时，还进一步包括切割机构，切割机构包括切割电机52和切割刀片，割草机在边界线100规划的工作区域102内工作时，切割电机52驱动切割刀片旋转，切割草坪。

Claims (32)

1.一种对接系统，所述对接系统包括自动行走设备和充电站，

所述自动行走设备包括：

能量存储单元，给自动行走设备供电；

第一组端子，至少包括第一端子和第二端子；

第一控制单元，控制自动行走设备的工作状态；

所述充电站包括：

第二组端子，至少包括第三端子和第四端子，第二组端子能与第一组端子对应电性连接；

其特征在于，所述第一控制单元包括：

信号发送模块，发送预设的侦测信号并与第一端子电性连接；

信号接收模块，与第二端子电性连接；

所述信号接收模块接收到与预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号时，第一控制单元确认自动行走设备的第一组端子与充电站的第二组端子对接成功。

2.根据权利要求1所述的对接系统，其特征在于：预设的侦测信号及预设的反馈信号为规律变化的信号。

3.根据权利要求2所述的对接系统，其特征在于：预设的反馈信号为与预设的侦测信号周期相同的信号。

4.根据权利要求3所述的对接系统，其特征在于：预设的反馈信号为与预设的侦测信号周期相同的方波信号。

5.根据权利要求1所述的对接系统，其特征在于：自动行走设备还至少包括设置在信号发送模块与第一端子之间的第一信号转换单元或者设置在第二端子和信号接收模块之间的第二信号转换单元中的一个，第一信号转换单元和第二信号转换单元改变流经的信号的电气参数。

6.根据权利要求5所述的对接系统，其特征在于：第一信号转换单元及第二信号转换单元对流经的信号进行放大或者缩小。

7.根据权利要求6所述的对接系统，其特征在于：所述自动行走设备包括第一信号转换单元及第二信号转换单元，第一信号转换单元放大流经的信号，第二信号转换单元缩小流经的信号。

8.根据权利要求7所述的对接系统，其特征在于：第二信号转换单元隔离第二端子与信号接收模块之间传递的信号。

9.根据权利要求1所述的对接系统，其特征在于：第一控制单元确认自动行走设备与充电站对接成功后，控制自动行走设备停止行走。

10.根据权利要求9所述的对接系统，其特征在于：自动行走设备停止行走后，信号发送模块再次发送预设的侦测信号，信号接收模块接收到与预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号时，第一控制单元控制自动行走设备保持停止行走的状态；信号接收模块没有接收到与预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号时，第一控制单元控制自动行走设备启动行走。

11.根据权利要求1所述的对接系统，其特征在于：充电站还包括设置在第三端子和第四端子之间的跨接电路，所述跨接电路在第三端子和第四端子之间传递信号。

12.根据权利要求1所述的对接系统，其特征在于：所述充电站包括控制充电站工作状态的第二控制单元，所述第二控制单元检测第三端子和第四端子之间传递的信号，当第二控制单元检测到与预设的侦测信号相对应的预设的启动信号时，第二控制单元控制充电站启动充电。

13.根据权利要求12所述的对接系统，其特征在于：预设的启动信号为规律变化的方波信号。

14.根据权利要求13所述的对接系统，其特征在于：预设的启动信号为周期为预设值的方波信号。

15.根据权利要求12所述的对接系统，其特征在于：充电站还包括设置在第二控制单元与第三端子、第四端子之间的第三信号转换单元，第二控制单元通过第三信号转换单元检测第三端子和第四端子之间传递的信号。

16.根据权利要求15所述的对接系统，其特征在于：第三信号转换单元改变流经的信号的电气参数。

17.根据权利要求16所述的对接系统，其特征在于：第三信号转换单元对流经的信号缩小。

18.根据权利要求17所述的对接系统，其特征在于：第三信号转换单元隔离第二组端子与第二控制单元之间传递的信号。

19.根据权利要求12所述的对接系统，其特征在于：充电站还包括禁止或允许充电能量施加至第三端子和第四端子的第二能量控制单元，启动充电前，第二控制单元控制第二能量控制单元禁止充电能量施加至第三端子和第四端子，第三端子和第四端子的输出为零，启动充电后，第二控制单元控制第二能量控制单元允许充电能量施加至第三端子和第四端子，第三端子和第四端子输出充电能量。

20.根据权利要求1所述的对接系统，其特征在于：自动行走设备还包括存储能量检测单元，用于检测能量存储单元当前的能量状态，并将检测信号传递给第一控制单元，当能量存储单元的能量低于预设值时，第一控制单元控制自动行走设备返回充电站。

21.根据权利要求1所述的对接系统，其特征在于：自动行走设备还包括强制充电装置，用于可选择地向第一控制单元发送充电指令，当强制充电装置发送充电指令时，第一控制单元控制自动行走设备返回充电站。

22.根据权利要求1所述的对接系统，其特征在于：自动行走设备还包括淋雨检测装置，所述淋雨检测装置将检测信号传递给第一控制单元，当检测到淋雨时，第一控制单元控制自动行走设备返回充电站。

23.根据权利要求20至22中任一项所述的对接系统，其特征在于：所述对接系统还包括边界线，所述充电站连接所述边界线，自动行走设备沿边界线返回充电站。

24.根据权利要求1所述的对接系统，其特征在于：自动行走设备为割草机，包括切割草坪的切割机构。

25.一种对接系统，所述对接系统包括自动行走设备和充电站，

所述自动行走设备，包括：

第一组端子，至少包括第一端子和第二端子；

所述充电站，包括：

第二组端子，至少包括第三端子和第四端子，第二组端子能与第一组端子对应电性连接；

其特征在于，所述自动行走设备还包括：

信号发送模块，发送预设的侦测信号并经第一端子向外传递；

信号接收模块，接收第二端子向内传递的信号；

所述信号接收模块接收到与预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号时，确认自动行走设备的第一组端子与充电站的第二组端子对接成功。

26.根据权利要求25所述的对接系统，其特征在于：预设的侦测信号及预设的反馈信号为规律变化的信号。

27.根据权利要求26所述的对接系统，其特征在于：预设的反馈信号为与预设的侦测信号周期相同的信号。

28.根据权利要求27所述的对接系统，其特征在于：预设的反馈信号为与预设的侦测信号周期相同的方波信号。

29.一种对接系统，所述对接系统包括自动行走设备和充电站，

所述自动行走设备包括：

第一组端子，至少包括第一端子和第二端子；

所述充电站包括：

第二组端子，至少包括第三端子和第四端子，第二组端子能与第一组端子对应电性连接；

其特征在于，所述自动行走设备发送预设的侦测信号并经第一端子向外传递，且接收第二端子向内传递的信号，自动行走设备接收到与预设的侦测信号相对应的预设的反馈信号时，确认自动行走设备的第一组端子与充电站的第二组端子对接成功。

30.根据权利要求29所述的对接系统，其特征在于：预设的侦测信号及预设的反馈信号为规律变化的信号。

31.根据权利要求30所述的对接系统，其特征在于：预设的反馈信号为与预设的侦测信号周期相同的信号。

32.根据权利要求31所述的对接系统，其特征在于：预设的反馈信号为与预设的侦测信号周期相同的方波信号。

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