CN104485710A - 自动充电引导装置的导光结构、充电座及自动充电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自动充电引导装置的导光结构、充电座及自动充电系统，导光结构包括两组光路，每组光路包括灯槽和导光通道；两组光路之间设有挡光结构；挡光结构包括隔离墙和灯槽挡光板，灯槽挡光板遮挡灯槽的部分光线发射口；导光通道内的远离挡光结构的一侧面具有防反光沟槽；两个导光通道中，其中一个导光通道的远离挡光结构的一侧端部设有导光槽挡光板，导光槽挡光板遮挡导光通道的部分光线出射口。自动充电系统包括充电站，充电站发射相互部分重叠的第一光线和第二光线，重叠区域的一边界与充电站的两充电接触点连线的中垂线重合。本发明的导光结构形成了一种新的红外灯照射区域，配合优化的寻找策略，使充电的成功率有很大的提升。
Description
技术领域
本发明涉及一种移动机器人自动充电引导装置，特别涉及一种自动充电引导装置的导光结构、充电座及自动充电系统。
背景技术
现市场上的一些机器人自动充电导航系统中，通常是采用双红外管发射形成交叠区域来实现精确的充电对接定位。为了可以实现一个理想的双红外交叠区域，一般采用一个有特定外形尺寸的导光槽来诱导红外交叠区域的形成。现有的一些导光构件都是基于形成如图1所示的红外交叠区域来设计的，其中区域1为右边的红外灯形成，区域2为左边的红外灯形成，区域3为左边的红外灯与右边的红外灯的叠加区域。其充电定位原理是依靠区域3收敛来实现逐渐定位到充电座300的触片400上。由于区域3为一个面区域，实际使用定位误差较大；同时区域1和区域2的红外光会在导光槽里发生反射，导致区域3并不一定如图1所示的形状向充电座收敛。这些问题大大降低了机器人与充电座触点对接的成功率，针对较大些的移动机器人，上述误差甚至会直接导致自动充电失败。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中导光槽形成的双红外交叠区域误差大以及光反射干扰的问题，本发明提供一种自动充电引导装置的导光结构、充电座及自动充电系统，配合新的导航策略可以大大提高充电成功率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自动充电引导装置的导光结构，包括两组光路，每组光路由光发射端开始依次包括灯槽和导光通道；两组光路之间设有挡光结构；所述挡光结构包括隔离墙和灯槽挡光板，所述灯槽一端为光线发射口，所述灯槽挡光板遮挡灯槽的部分光线发射口，所述隔离墙沿两个导光通道的延伸方向延伸；导光通道内的远离挡光结构的一侧面具有防反光沟槽，所述防反光沟槽的延伸方向与两个导光通道的延伸方向垂直；两个导光通道中，其中一个导光通道的远离挡光结构的一侧端部设有导光槽挡光板，所述导光槽挡光板遮挡导光通道的部分光线出射口。
所述挡光结构为一设置在两组光路之间的隔离墙，隔离墙一端靠近灯槽，隔离墙另一端延伸至导光通道的光线出射口，隔离墙的厚度大于两个灯槽之间的间距，隔离墙靠近且面对灯槽的一端面为两个灯槽的灯槽挡光板，隔离墙上与灯槽挡光板相连的两侧面为所述隔离墙的墙面。
导光通道的底面和/或顶面具有防反光沟槽。
防反光沟槽为锯齿状。
一种充电座，包括充电座座体和导光结构，所述导光结构为本发明所述的导光结构。
所述导光结构通过PCB板安装在充电座座体上，所述导光结构的导光通道与PCB板的垂线相互平行或相互倾斜，所述导光通道与PCB板的垂线之间的夹角为0°～10°。
具有两个充电接触点，所述PCB板与两充电接触点的连线平行。
所述充电座座体包括底座和支座，所述支座中部设有头部型腔，所述导光结构通过PCB板安装在支座的头部型腔内，所述PCB板上电连接有两个灯珠，两个灯珠分别设置在两个灯槽内。
一种自动充电系统，包括一充电站和一移动机器人；所述充电站具有两个充电接触点，充电站发射一第一光线和一第二光线，所述第一光线和第二光线部分重叠，第一光线和第二光线的重叠区域具有第一边界和第二边界，所述第二边界与两充电接触点连线的中垂线重合；所述移动机器人包括一光检测器和一控制器，所述控制器与所述光检测器连接，当光检测器检测到第一光线和第二光线的重叠区域时，控制器控制移动机器人在重叠区域内寻找第二边界，并沿第二边界往充电站移动。
所述移动机器人沿第二边界以“S”字型行走。
本发明的有益效果是，本发明的一种自动充电引导装置的导光结构、充电座及自动充电系统，导光结构形成了一种新的红外灯照射区域，配合优化的寻找策略，使充电的成功率有很大的提升。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是现有自动充电导航系统的充电座信号发射区域示意图。
图2是本发明的自动充电引导装置的导光结构最优实施例的结构示意图。
图3是本发明的自动充电引导装置的导光结构最优实施例的结构示意图。
图4是本发明的自动充电引导装置的导光结构最优实施例的结构示意图。
图5是本发明的自动充电引导装置的导光结构最优实施例的结构示意图。
图6是本发明的自动充电引导装置的导光结构最终形成的红外交叠区域示意图。
图1中，300、充电座，400、触片；
图2～6中，5、左侧导光通道，6、右侧导光通道，7、左侧灯槽，8、右侧灯槽，9、防反光沟槽，10、左贴片LED灯珠，11、右贴片LED灯珠，12、隔离墙，13、PCB板，14、导光槽挡光板，15、右侧灯槽挡光板，16、左侧灯槽挡光板，17、充电座，18、头部型腔，19、充电接触点，20、第二边界。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图2～5所示，为本发明的导光结构的结构示意图。所述导光结构拥有左侧导光通道5和右侧导光通道6两个导光通道，每个导光通道内表面都部分或者全部覆盖有锯齿状防反光沟槽9，具体地，本实施例中，每个导光通道内表面的的远离挡光结构的一侧面，以及底面和顶面都具有锯齿状防反光沟槽9，防反光沟槽9的延伸方向与两个导光通道的延伸方向垂直。所述锯齿状防反光沟槽9的形状可以改动，其主要作用是起到防止左侧导光通道5和右侧导光通道6两个导光通道内壁对光的反射；左侧导光通道5和右侧导光通道6后部分别与左侧灯槽7和右侧灯槽8相连接。
所述导光结构整体由阻光材料或者黑色材料构成，同时配套安装在底部PCB板13上，所述底部PCB板13上有左贴片LED灯珠10和右贴片LED灯珠11，左贴片LED灯珠10和右贴片LED灯珠11分别设置在左侧灯槽7和右侧灯槽8内，左贴片LED灯珠10和右贴片LED灯珠11为红外LED灯珠。
充电座17包括充电座座体和导光结构，充电座座体包括底座和支座，所述支座中部设有头部型腔18，导光结构通过PCB板整体安装于充电座17的头部型腔18的内部。
进一步地，右侧导光通道6的右侧还覆盖有导光槽挡光板14，导光槽挡光板14遮挡导光通道的部分光线出射口。所述导光槽挡光板14可以和导光构件整体成型也可以分离安装，所述导光槽挡光板14作用主要为限制右贴片LED灯珠11在右侧导光通道6的右侧的反射，同时也控制右贴片LED灯珠11在右侧的发射角度。
进一步地，左侧导光通道5和右侧导光通道6中间设有隔离墙12，隔离墙12一端靠近灯槽，隔离墙12另一端延伸至导光通道的光线出射口，隔离墙12的厚度h大于两个灯槽之间的间距L，隔离墙12靠近且面对灯槽的一端面为右侧灯槽挡光板15和左侧灯槽挡光板16，隔离墙12上与灯槽挡光板相连的两侧面为所述隔离墙12的墙面，所述隔离墙12沿两个导光通道的延伸方向延伸。灯槽一端为光线发射口，灯槽挡光板遮挡灯槽的部分光线发射口，右侧灯槽挡光板15和左侧灯槽挡光板16主要控制区域2与区域3第二边界20与两充电接触点19连线的中垂线重合，同时也起到控制区域3发射角度大小的作用。
整个自动充电系统包括充电座和移动机器人，充电座具有两个充电接触点，充电座发射一第一光线和一第二光线，所述第一光线和第二光线部分重叠，第一光线和第二光线的重叠区域具有第一边界和第二边界20，所述第二边界20与两充电接触点19连线的中垂线重合；移动机器人包括一光检测器和一控制器，控制器与所述光检测器连接，当光检测器检测到第一光线和第二光线的重叠区域时，控制器控制移动机器人在重叠区域内寻找第二边界20，并沿第二边界20往充电站移动。
本发明的充电座17最终形成的红外交叠区域如图6所示，其中区域2为左侧红外灯照射范围，区域1为右侧红外灯照射范围，区域3为左、右红外叠加区域，其中区域2与区域3的第二边界20基本与两充电接触点19连线的中垂线重合；移动机器人按照远程寻找策略首先寻找到左、右红外交叠区域3，在红外交叠区域3内按照一定的策略寻找区域2与区域3的第二边界20，然后移动机器人沿第二边界20“S”字型行走靠近充电座，最终与两充电接触点19对接，完成自动充电功能。采用本发明的导光结构并配合寻线策略走向充电座的充电方案要远远比图1所示的依靠区域3收敛的寻找策略要优化很多，反映到实际应用中，充电的成功率有很大的提升。
所述PCB板与两充电接触点的连线平行，为了获得如图6所示的红外交叠区域，导光结构的导光通道与PCB板的垂线之间的夹角可以在0°～10°之间调整。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种自动充电引导装置的导光结构，包括两组光路，每组光路由光发射端开始依次包括灯槽和导光通道；其特征在于：两组光路之间设有挡光结构；
所述挡光结构包括隔离墙和灯槽挡光板，所述灯槽一端为光线发射口，所述灯槽挡光板遮挡灯槽的部分光线发射口，所述隔离墙沿两个导光通道的延伸方向延伸；
导光通道内的远离挡光结构的一侧面具有防反光沟槽，所述防反光沟槽的延伸方向与两个导光通道的延伸方向垂直；
两个导光通道中，其中一个导光通道的远离挡光结构的一侧端部设有导光槽挡光板，所述导光槽挡光板遮挡导光通道的部分光线出射口。
2.如权利要求1所述的自动充电引导装置的导光结构，其特征在于：所述挡光结构为一设置在两组光路之间的隔离墙，隔离墙一端靠近灯槽，隔离墙另一端延伸至导光通道的光线出射口，隔离墙的厚度大于两个灯槽之间的间距，隔离墙靠近且面对灯槽的一端面为两个灯槽的灯槽挡光板，隔离墙上与灯槽挡光板相连的两侧面为所述隔离墙的墙面。
3.如权利要求1所述的自动充电引导装置的导光结构，其特征在于：导光通道的底面和/或顶面具有防反光沟槽。
4.如权利要求1所述的自动充电引导装置的导光结构，其特征在于：防反光沟槽为锯齿状。
5.一种充电座，包括充电座座体和导光结构，其特征在于，所述导光结构为如权利要求1-4中任一项所述的导光结构。
6.如权利要求5所述的充电座，其特征在于：所述导光结构通过PCB板安装在充电座座体上，所述导光结构的导光通道与PCB板的垂线相互平行或相互倾斜，所述导光通道与PCB板的垂线之间的夹角为0°～10°。
7.如权利要求6所述的充电座，其特征在于：具有两个充电接触点，所述PCB板与两充电接触点的连线平行。
8.如权利要求5-7中任一项所述的充电座，其特征在于：所述充电座座体包括底座和支座，所述支座中部设有头部型腔，所述导光结构通过PCB板安装在支座的头部型腔内，所述PCB板上电连接有两个灯珠，两个灯珠分别设置在两个灯槽内。
9.一种自动充电系统，包括一充电站和一移动机器人，其特征在于，
所述充电站具有两个充电接触点，充电站发射一第一光线和一第二光线，所述第一光线和第二光线部分重叠，第一光线和第二光线的重叠区域具有第一边界和第二边界，所述第二边界与两充电接触点连线的中垂线重合；
所述移动机器人包括一光检测器和一控制器，所述控制器与所述光检测器连接，当光检测器检测到第一光线和第二光线的重叠区域时，控制器控制移动机器人在重叠区域内寻找第二边界，并沿第二边界往充电站移动。
10.如权利要求9所述的自动充电系统，其特征在于：所述移动机器人沿第二边界以“S”字型行走。
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