CN104821643B - 一种机器人无线充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于电学技术领域，涉及一种机器人无线充电装置，EMI滤波电路的输入端与电源连接，谐振耦合网络与第一开关管连接，保护电路分别与电压检测电路、电流互感器和第一单片机控制电路连接，待机唤醒电路分别与第一单片机控制电路、第一无线通信电路和第一辅助电源连接，软开关检测电路设置在耦合谐振网络和第一开关管之间，第二整流桥分别与耦合谐振网络电连接和第二LC滤波电路连接，放电回路分别与第二开关管和蓄电池组连接，第二单片机控制电路分别与第二无线通信电路、第二辅助电源、第二驱动电路和电池组BMS管理单元连接，电池组BMS管理单元分别与蓄电池组和第二辅助电源电连接，整个装置结构新颖简单，易控制，电路成本低，体积小，开关损耗小。

Description

一种机器人无线充电装置

技术领域：

本发明属于电学技术领域，涉及一种机器人无线充电装置，特别是一种利用单个开关管逆变实现机器人无线充电的装置。

背景技术：

机器人的诞生促进了人类在工业、军事等方面的快速发展，它不仅在海洋、石油探测以及电力维修等危险行业里起到了举足轻重的作用，而且已经逐步走进人们的生活。传统的机器人电池采用外接导线的充电方式，当机器人电量不足的时候需要人为协助进行充电或者在无人参与的情况下自动完成充电连接动作，中国专利201410856365.4公开了一种机器人充电方法、装置和系统，该方法根据检测得到的所述机器人的剩余电量，发送脉冲信号；根据接收的该脉冲信号，发出充电指令；根据得到的充电指令使机器人及时地找到充电站进行充电，并能对需要充电的机器人进行有序地管理；当以定位信号作为脉冲信号发送时，可通过该脉冲信号对机器人进行定位；中国专利201410718161.4公开了一种机器人充电方法，机器人通过无线通信方式向充电装置发送充电请求，在充电装置允许进行充电后，获取充电装置的位置；机器人根据自身位置以及充电装置的位置，确定所要行进的路线，并移动到充电装置的位置处与充电装置进行对接，以供充电装置对机器人进行充电；这些在无人参与的情况下自动完成充电的方法对机器人的巡航定位和插座的插拔要求较严格，充电连接比较困难，而且有可能经常误动；此外充电插头经过多次的插拔以后，容易因机械磨损而导致接触不良，导致了电能传输的不可靠性，而且现有的机器人无线充电方法中，为保证一定的传输功率，常采用半桥、全桥等多开关管的电路，这样既增加成本又增加充电系统的体积,且控制复杂。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种机器人无线充电装置，利用单个开关管逆变实现机器人的无线充电。

为了实现上述目的，本发明所述机器人无线充电装置的主体结构包括EMI滤波电路、第一整流桥、第一LC滤波电路、谐振耦合网络、第一开关管、二极管、电压检测电路、电流互感器、保护电路、待机唤醒电路、第一单片机控制电路、第一驱动电路、第一无线通信电路、第一辅助电源、软开关检测电路、第二整流桥、第二LC滤波电路、电池组BMS管理单元、第二开关管、第二单片机控制电路、第二驱动电路、第二无线通信电路、遥控器、第二辅助电源、放电回路和蓄电池组；EMI滤波电路的输入端与外部的220V交流电源连接，220V交流电依次经过EMI滤波电路、第一整流桥、第一LC滤波电路、谐振耦合网络、第二整流桥、第二LC滤波电路和第二开关管后变成稳定的直流电给蓄电池组进行充电，EMI滤波电路滤除电磁干扰，第一整流桥将交流电变成直流电，第一LC滤波电路对第一整流桥整流后的直流电进行滤波；第一LC滤波电路由第一电感和第一电容串联组成，第一电容的取值越小，电路的功率因数越高；谐振耦合网络由发射端补偿电容、发射端发射线圈、接收端接收线圈和接收端补偿电容按照电学原理连接组成，谐振耦合网络与第一开关管电连接，使第一开关管工作在软开关状态，能在第一开关管通断的情况下一直传递能量，实现单管逆变；电压检测电路由第一电阻和第二电阻组成，保护电路分别与电压检测电路、电流互感器和第一单片机控制电路电连接，防止发射端过压或者过流；待机唤醒电路分别与第一单片机控制电路、第一无线通信电路和第一辅助电源电连接，使第一单片机控制电路的单片机休眠或唤醒时解除休眠模式；第一无线通信电路分别与第一单片机控制电路和第一辅助电源电连接，用来接收接收端传来的各种信息；软开关检测电路设置在耦合谐振网络和第一开关管之间，用于检测第一开关管的耐压值；第一单片机控制电路根据保护电路、软开关检测电路、待机唤醒电路和第一无线通信电路发来的信息输出一个给第一开关管的PWM驱动信号，PWM驱动信号经第一驱动电路放大后驱动第一开关管，使第一开关管工作于软开关状态；第一开关管与二极管电连接；第二整流桥的输入端与耦合谐振网络电连接，将高频交流电变成蓄电池组充电所需的直流电；由第二电感和第二电容串联组成的第二LC滤波电路的输入端与第二整流桥的输出端电连接，对第二整流桥整流后的直流电进行滤波；第二开关管的输入端与第二LC滤波电路的输出端电连接，蓄电池组进行充电时导通，蓄电池组负脉冲放电时关断，由第三开关管和放电电阻组成的放电回路的输入端与第二开关管的输出端电连接，输出端与蓄电池组电连接，使蓄电池组进行负脉冲放电；遥控器向机器人发出充电信号，第二驱动电路与第二开关管和第三开光管电连接，第二驱动电路内含互锁电路，同一时刻使第二开关管或第三开关管中的一个导通，另一个关断，第二驱动电路用来放大第二开关管和第三开关管的驱动信号；第二单片机控制电路分别与第二无线通信电路、第二辅助电源、第二驱动电路和电池组BMS管理单元电信息连接，第二单片机控制电路根据接收的遥控器发出的充电按键信号和电池组BMS管理单元给予的信息，对第二驱动电路和第二无线通信电路进行控制；电池组BMS管理单元分别与蓄电池组和第二辅助电源电连接，用于检测蓄电池组的电压、电流、温度和SOC参数，防止输出过压过流过热；电池组BMS管理单元将检测的电压电流信息通过第二无线通信电路传递给第一无线通信电路后通过第一单片机控制电路输出一个给第一开关管的PWM驱动信号，PWM驱动信号经第一驱动电路放大后驱动第一开关管，使蓄电池组在充电时根据蓄电池的状态来选择不同的充电方法，实现为机器人中的蓄电池组进行无线充电，所述发射端包括EMI滤波电路、第一整流桥、第一LC滤波电路、谐振耦合网络、电压检测电路、电流互感器、保护电路、待机唤醒电路、第一单片机控制电路、第一驱动电路、第一无线通信电路、第一辅助电源和软开关检测电路；接收端包括第二整流桥、第二LC滤波电路、电池组BMS管理单元、第二单片机控制电路、第二驱动电路、第二无线通信电路、遥控器、第二辅助电源、放电回路和蓄电池组。

本发明在机器人无线充电装置中实现充电，其具体过程包括下列步骤：

(1)、接通电源，将第一单片机控制电路和第二单片机控制电路上的单片机进行初始化，当机器人电量不足或收到遥控器发出的信号时，判断是否完成当前工作，若当前工作未完成，则继续完成当前工作；若当前工作已完成，则由第二单片机控制电路发出充电寻轨信号，在外接的定位系统协助下机器人开始向发射端电源移动；

(2)、第一无线通信电路检测第二无线通信电路发出的信息，若第一无线通信电路未能收到信息，则机器人没有靠近发射端电源则不工作；若第一无线通信电路收到信息，则机器人已靠近发射端电源，第一无线通信电路收到第二无线通信电路发送的启动信号，唤醒发射端电源进入到工作状态；

(3)、发射端电源开始工作后，先进行涓流预充电，同时设定涓流充电时间，若检测到的充电涓流未达到设定值，则通过第一单片机控制电路调整第一开关管的开关频率，当充电涓流达到设定值时，在第一单片机控制电路上的单片机发出驱动信号前的1μs，通过软开关检测电路判断第一开关管的耐压是否为0，若不为0，则调整开关管的占空比至其耐压为0，发射端向接收端传递能量开始充电，达到预充电时间后完成第一阶段充电，此阶段不需要放电，第二单片机控制电路不向放电回路的第三开关管发出导通信号，第三开关管处于关断状态，而第二开关管的驱动信号与第三开关管的驱动信号相反，第二开关管一直处于导通状态；

(4)、再进行恒流正负脉冲充电，先设定恒流正脉冲段的时间，若检测到的充电电流未达到设定值，则通过第一单片机控制电路调整第一开关管的开关频率，当充电电流达到设定值时，在第一单片机控制电路上的单片机发出驱动信号前的1μs，通过软开关检测电路判断第一断开关管的耐压是否为0，若不为0，则调整第一开关管的占空比至其耐压为0，发射端向接收端传递能量开始充电，达到正脉冲充电时间后进入到负脉冲放电阶段，正脉冲阶段第二开关管一直处于导通状态，第三开关管一直处于关断状态；

(5)、负脉冲放电开始前，先将此时第一开关管的占空比和开关频率存储到第一单片机控制电路的的单片机中，闭锁第一开关管的驱动信号，设定负脉冲放电时间，第三开关管导通，第二开关管关断，开始负脉冲放电，达到负脉冲放电时间后检测蓄电池组的端电压，若未达到设定值，则第一单片机控制电路的的单片机读取存储的第一开关管的占空比和开关频率，继续进行恒流正负脉冲充电；若达到设定值，则完成第二阶段充电；

(6)、最后进行恒压充电，若检测到的充电电压未达到设定值，则通过第一单片机控制电路调整第一开关管的开关频率，当充电电压达到设定值时，在第一单片机控制电路上的单片机发出驱动信号前的1μs，通过软开关检测电路判断第一开关管的耐压是否为0，若不为0，则调整第一开关管的占空比至其耐压为0，发射端向接收端传递能量开始充电，恒压充电阶段第二开关管一直处于导通状态，第三开关管一直处于关断状态，当充电电流自然降到设定值时，闭锁驱动信号，提示充电完成，实现对机器人的无线自动充电。

本发明与现有技术相比，通过单个开关管逆变实现在开关管开通和关断期间均传输能量，从而提高整个ICPT传输系统的功率因数和传输效率，完成较高功率的输出，采用变频加变占空比进行控制，整个装置的电路结构新颖简单，控制容易，在相同功率下，电路成本低，体积小，并且实现零电压软开关技术，减少开关损耗，增加系统可靠性。

附图说明：

图1为本发明所述机器人无线充电装置的电学原理结构示意图。

图2为本发明所述充电过程的充电方案波形图。

图3为本发明充电过程的工作波形图。

图4为本发明所述机器人无线充电方法的工作流程示意框图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例：

本实施例所述机器人无线充电装置的主体结构包括EMI滤波电路1、第一整流桥2、第一LC滤波电路3、谐振耦合网络4、第一开关管Q1、二极管D1、电压检测电路5、电流互感器6、保护电路7、待机唤醒电路8、第一单片机控制电路9、第一驱动电路10、第一无线通信电路11、第一辅助电源12、软开关检测电路13、第二整流桥14、第二LC滤波电路15、电池组BMS管理单元16、第二开关管Q2、第二单片机控制电路17、第二驱动电路18、第二无线通信电路19、遥控器20、第二辅助电源21、放电回路22和蓄电池组23；EMI滤波电路1的输入端与外部的220V交流电源连接，220V交流电依次经过EMI滤波电路1、第一整流桥2、第一LC滤波电路3、谐振耦合网络4、第二整流桥14、第二LC滤波电路15和第二开关管Q2后变成稳定的直流电给蓄电池组23进行充电，EMI滤波电路1滤除电磁干扰，第一整流桥2将交流电变成直流电，第一LC滤波电路3对第一整流桥2整流后的直流电进行滤波；第一LC滤波电路3由第一电感L1和第一电容C1串联组成，第一电容C1的取值越小，电路的功率因数越高；谐振耦合网络4由发射端补偿电容Cp、发射端发射线圈Lp、接收端接收线圈Ls和接收端补偿电容Cs按照电学原理连接组成，谐振耦合网络4与第一开关管Q1电连接，使第一开关管Q1工作在软开关状态，能在第一开关管Q1通断的情况下一直传递能量，实现单管逆变；电压检测电路5由第一电阻R1和第二电阻R2组成，保护电路7分别与电压检测电路5、电流互感器6和第一单片机控制电路9电连接，防止发射端过压或者过流；待机唤醒电路8分别与第一单片机控制电路9、第一无线通信电路11和第一辅助电源12电连接，使第一单片机控制电路9的单片机休眠或唤醒时解除休眠模式；第一无线通信电路11分别与第一单片机控制电路9和第一辅助电源11电连接，用来接收接收端传来的各种信息；软开关检测电路13设置在耦合谐振网络4和第一开关管Q1之间，用于检测第一开关管Q1的耐压值；第一单片机控制电路9根据保护电路7、软开关检测电路13、待机唤醒电路8和第一无线通信电路11发来的信息输出一个给第一开关管Q1的PWM驱动信号，PWM驱动信号经第一驱动电路10放大后驱动第一开关管Q1，使第一开关管Q1工作于软开关状态；第一开关管Q1与二极管D1电连接；第二整流桥14的输入端与耦合谐振网络4电连接，将高频交流电变成蓄电池组23充电所需的直流电；由第二电感L2和第二电容C2串联组成的第二LC滤波电路15的输入端与第二整流桥14的输出端电连接，对第二整流桥14整流后的直流电进行滤波；第二开关管Q2的输入端与第二LC滤波电路15的输出端电连接，蓄电池组23进行充电时导通，蓄电池组23负脉冲放电时关断，由第三开关管Q3和放电电阻R3组成的放电回路22的输入端与第二开关管Q2的输出端电连接，输出端与蓄电池组23电连接，使蓄电池组23进行负脉冲放电；遥控器20向机器人发出充电信号，第二驱动电路18与第二开关管Q2和第三开光管Q3电连接，内含互锁电路，同一时刻使第二开关管Q2或第三开关管Q3中的一个导通，另一个关断，第二驱动电路18用来放大第二开关管Q2和第三开关管Q3的驱动信号；第二单片机控制电路17分别与第二无线通信电路19、第二辅助电源21、第二驱动电路18和电池组BMS管理单元16电信息连接，第二单片机控制电路17根据接收的遥控器20发出的充电按键信号和电池组BMS管理单元16给予的信息，对第二驱动电路18和第二无线通信电路19进行控制；电池组BMS管理单元16分别与蓄电池组23和第二辅助电源21电连接，用于检测蓄电池组23的电压、电流、温度和SOC参数，防止输出过压过流过热；电池组BMS管理单元16将检测的电压电流信息通过第二无线通信电路19传递给第一无线通信电路11后通过第一单片机控制电路9输出一个给第一开关管Q1的PWM驱动信号，PWM驱动信号经第一驱动电路10放大后驱动第一开关管Q1，使蓄电池组23在充电时根据蓄电池的状态来选择不同的充电方法，实现为机器人中的蓄电池组23进行无线充电，所述发射端电路包括EMI滤波电路1、第一整流桥2、第一LC滤波电路3、谐振耦合网络4、电压检测电路5、电流互感器6、保护电路7、待机唤醒电路8、第一单片机控制电路9、第一驱动电路10、第一无线通信电路11、第一辅助电源12和软开关检测电路13；接收端电路包括第二整流桥14、第二LC滤波电路15、电池组BMS管理单元16、第二单片机控制电路17、第二驱动电路18、第二无线通信电路19、遥控器20、第二辅助电源21、放电回路22和蓄电池组23。

本实施例在机器人无线充电装置中实现充电，其具体过程包括下列步骤：

(1)、接通电源，将第一单片机控制电路9和第二单片机控制电路17上的单片机进行初始化，当机器人电量不足或收到遥控器20发出的信号时，判断是否完成当前工作，若当前工作未完成，则继续完成当前工作；若当前工作已完成，则由第二单片机控制电路17发出充电寻轨信号，在外接的定位系统协助下机器人开始向发射端电源移动；

(2)、第一无线通信电路11检测第二无线通信电路19发出的信息，若第一无线通信电路11未能收到信息，则机器人没有靠近发射端电源则不工作；若第一无线通信电路11收到信息，则机器人已靠近发射端电源，第一无线通信电路11收到第二无线通信电路19发送的启动信号，唤醒发射端电源进入到工作状态；

(3)、发射端电源开始工作后，先进行涓流预充电，同时设定涓流充电时间，若检测到的充电涓流未达到设定值，则通过第一单片机控制电路9调整第一开关管Q1的开关频率，当充电涓流达到设定值时，在第一单片机控制电路9上的单片机发出驱动信号前的1μs，通过软开关检测电路13判断第一开关管Q1的耐压是否为0，若不为0，则调整开关管Q1的占空比至其耐压为0，发射端向接收端传递能量开始充电，达到预充电时间后完成第一阶段充电，由于此阶段不需要放电，第二单片机控制电路17不向放电回路22的第三开关管Q3发出导通信号，因此第三开关管Q3处于关断状态，而第二开关管Q2的驱动信号与第三开关管Q3的驱动信号相反，因此第二开关管Q2一直处于导通状态；

(4)、再进行恒流正负脉冲充电，先设定恒流正脉冲段的时间，若检测到的充电电流未达到设定值，则通过第一单片机控制电路9调整第一开关管Q1的开关频率，当充电电流达到设定值时，在第一单片机控制电路9上的单片机发出驱动信号前的1μs，通过软开关检测电路13判断第一断开关管Q1的耐压是否为0，若不为0，则调整第一开关管Q1的占空比至其耐压为0，发射端向接收端传递能量开始充电，达到正脉冲充电时间后进入到负脉冲放电阶段，正脉冲阶段第二开关管Q2一直处于导通状态，第三开关管一直处于关断状态；

(5)、负脉冲放电开始前，先将此时第一开关管Q1的占空比和开关频率存储到第一单片机控制电路9的的单片机中，闭锁第一开关管Q1的驱动信号，设定负脉冲放电时间，第三开关管Q3导通，第二开关管Q2关断，开始负脉冲放电，达到负脉冲放电时间后检测蓄电池组23的端电压，若未达到设定值，则第一单片机控制电路9的的单片机读取存储的第一开关管Q1的占空比和开关频率，继续进行恒流正负脉冲充电；若达到设定值，则完成第二阶段充电；

(6)、最后进行恒压充电，若检测到的充电电压未达到设定值，则通过第一单片机控制电路9调整第一开关管Q1的开关频率，当充电电压达到设定值时，在第一单片机控制电路9上的单片机发出驱动信号前的1μs，通过软开关检测电路13判断第一开关管Q1的耐压是否为0，若不为0，则调整第一开关管Q1的占空比至其耐压为0，发射端向接收端传递能量开始充电，恒压充电阶段第二开关管Q2一直处于导通状态，第三开关管Q3一直处于关断状态，当充电电流自然降到设定值时，闭锁驱动信号，提示充电完成，实现对机器人的无线自动充电。

本实施例所述整个充电过程如图2所示，分为三个阶段，第一阶段为涓流预充电，第二阶段为恒流正负脉冲充电，第三阶段为恒压充电，涓流预充电用于激活蓄电池组23，使蓄电池组23进入到充电状态，防止大电流对电能不足的蓄电池组23进行冲击损坏；恒流正负脉冲充电在正脉冲期间恒流充电，在负脉冲期间通过放电电路放电，正负脉冲交替，且正脉冲时间远大于负脉冲时间，能消除充电过程的极化现象，减小析气量，提高充电的速度，并且有助于增加蓄电池组23的使用寿命；第三阶段采用恒压充电，将蓄电池组23剩余电量充满。

本实施例利用单个开关管逆变实现感应耦合电能传输，不仅使开关管实现零电压开通和零电压关断，而且使整个装置在开关管开通和关断期间均能够传输能量，一个开关周期有七个工作阶段，如图3所示：

(1)阶段1(t₀～t₁)：在这一阶段，驱动信号Ug由低电平变为高电平，由于电感电流i_p为负，与第一开关管Q1连接的二极管D1导通；

(2)阶段2(t₁～t₂)：电感电流i_p由负变正，第一开关管Q1导通，电感电流i_p流经第一开关管Q1，由于发射端补偿电容C_p的电压U_Cp等于输入电压，第一开关管Q1的电流i_Q1近似线性增加；

(3)阶段3(t₂～t₃)：驱动信号U_g由高电平变为低电平，第一开关管Q1关断，电感电流i_p由发射端补偿电容C_p续流，由于发射端补偿电容C_p的电压U_Cp缓慢下降，第一开关管Q1耐压U_Q1缓慢上升，因此，第一开关管Q1为零电压关断，从t₂时刻起，发射端补偿电容Cp和发射端发射线圈Lp进入谐振状态；

(4)阶段4(t₃～t₄)：到t₃时刻，发射端补偿电容C_p电压放电到0，电感电流i_p给发射端补偿电容C_p反向充电，到t₄时刻，发射端补偿电容C_p电压U_Cp谐振到最大值，此时第一开关管Q1耐压U_Q1达到最大值；

(5)阶段5(t₄～t₅)：到t₄时刻，电感电流i_p变向，电容C_p开始放电，第一开关管Q1耐压降低；到t₅时刻，电容C_p电压U_Cp放电到0，电感电流i_p依然为负；

(6)阶段6(t₅～t₆)：t₅时刻之后，发射端发射线圈Lp又给发射端补偿电容C_p充电，发射端补偿电容C_p的电压上升；到t₆时刻，发射端补偿电容C_p的电压U_Cp上升为输入电压，并钳位到此值，此时第一开关管Q1耐压降U_Q1为0，由于电感电流i_p仍旧为负，二极管D1导通；

(7)阶段7(t₆～t₇)：t₆时刻二极管D1导通，此阶段为死区时间，到t₇时刻，驱动信号U_g再次到来，由于电感电流i_p依旧为负，且二极管D1已经导通，因此实现第一开关管Q1的零电压开通，完成一个开关周期。

Claims (1)

1.一种机器人无线充电装置，其特征在于主体结构包括EMI滤波电路、第一整流桥、第一LC滤波电路、谐振耦合网络、第一开关管、二极管、电压检测电路、电流互感器、保护电路、待机唤醒电路、第一单片机控制电路、第一驱动电路、第一无线通信电路、第一辅助电源、软开关检测电路、第二整流桥、第二LC滤波电路、电池组BMS管理单元、第二开关管、第二单片机控制电路、第二驱动电路、第二无线通信电路、遥控器、第二辅助电源、放电回路和蓄电池组；EMI滤波电路的输入端与外部的220V交流电源连接，220V交流电依次经过EMI滤波电路、第一整流桥、第一LC滤波电路、谐振耦合网络、第二整流桥、第二LC滤波电路和第二开关管后变成稳定的直流电给蓄电池组进行充电，EMI滤波电路滤除电磁干扰，第一整流桥将交流电变成直流电，第一LC滤波电路对第一整流桥整流后的直流电进行滤波；第一LC滤波电路由第一电感和第一电容串联组成，谐振耦合网络由发射端补偿电容、发射端发射线圈、接收端接收线圈和接收端补偿电容按照电学原理连接组成，谐振耦合网络与第一开关管电连接，使第一开关管工作在软开关状态，能在第一开关管通断的情况下一直传递能量，实现单管逆变；电压检测电路由第一电阻和第二电阻组成，保护电路分别与电压检测电路、电流互感器和第一单片机控制电路电连接，防止发射端过压或者过流；待机唤醒电路分别与第一单片机控制电路、第一无线通信电路和第一辅助电源电连接，使第一单片机控制电路的单片机休眠或唤醒时解除休眠模式；第一无线通信电路分别与第一单片机控制电路和第一辅助电源电连接，用来接收接收端传来的各种信息；软开关检测电路设置在耦合谐振网络和第一开关管之间，用于检测第一开关管的耐压值；第一单片机控制电路根据保护电路、软开关检测电路、待机唤醒电路和第一无线通信电路发来的信息输出一个给第一开关管的PWM驱动信号，PWM驱动信号经第一驱动电路放大后驱动第一开关管，使第一开关管工作于软开关状态；第一开关管与二极管电连接；第二整流桥的输入端与耦合谐振网络电连接，将交流电变成蓄电池组充电所需的直流电；由第二电感和第二电容串联组成的第二LC滤波电路的输入端与第二整流桥的输出端电连接，对第二整流桥整流后的直流电进行滤波；第二开关管的输入端与第二LC滤波电路的输出端电连接，蓄电池组进行充电时导通，蓄电池组负脉冲放电时关断，由第三开关管和放电电阻组成的放电回路的输入端与第二开关管的输出端电连接，输出端与蓄电池组电连接，使蓄电池组进行负脉冲放电；遥控器向机器人发出充电信号，第二驱动电路与第二开关管和第三开光管电连接，第二驱动电路内含互锁电路，同一时刻使第二开关管或第三开关管中的一个导通，另一个关断，第二驱动电路用来放大第二开关管和第三开关管的驱动信号；第二单片机控制电路分别与第二无线通信电路、第二辅助电源、第二驱动电路和电池组BMS管理单元电连接，第二单片机控制电路根据接收的遥控器发出的充电按键信号和电池组BMS管理单元给予的信息，对第二驱动电路和第二无线通信电路进行控制；电池组BMS管理单元分别与蓄电池组和第二辅助电源电连接，用于检测蓄电池组的电压、电流、温度和SOC参数，防止输出过压过流过热；电池组BMS管理单元将检测的电压电流信息通过第二无线通信电路传递给第一无线通信电路后通过第一单片机控制电路输出一个给第一开关管的PWM驱动信号，PWM驱动信号经第一驱动电路放大后驱动第一开关管，使蓄电池组在充电时根据蓄电池的状态来选择不同的充电方法，实现为机器人中的蓄电池组进行无线充电，所述发射端包括EMI滤波电路、第一整流桥、第一LC滤波电路、谐振耦合网络、电压检测电路、电流互感器、保护电路、待机唤醒电路、第一单片机控制电路、第一驱动电路、第一无线通信电路、第一辅助电源和软开关检测电路；接收端包括第二整流桥、第二LC滤波电路、电池组BMS管理单元、第二单片机控制电路、第二驱动电路、第二无线通信电路、遥控器、第二辅助电源、放电回路和蓄电池组；

采用该装置实现充电的具体过程包括下列步骤：

(1)、接通电源，将第一单片机控制电路和第二单片机控制电路上的单片机进行初始化，当机器人电量不足或收到遥控器发出的信号时，判断是否完成当前工作，若当前工作未完成，则继续完成当前工作；若当前工作已完成，则由第二单片机控制电路发出充电寻轨信号，在外接的定位系统协助下机器人开始向发射端电源移动；

(2)、第一无线通信电路检测第二无线通信电路发出的信息，若第一无线通信电路未能收到信息，则机器人没有靠近发射端电源则不工作；若第一无线通信电路收到信息，则机器人已靠近发射端电源，第一无线通信电路收到第二无线通信电路发送的启动信号，唤醒发射端电源进入到工作状态；

(3)、发射端电源开始工作后，先进行涓流预充电，同时设定涓流充电时间，若检测到的充电涓流未达到设定值，则通过第一单片机控制电路调整第一开关管的开关频率，当充电涓流达到设定值时，在第一单片机控制电路上的单片机发出驱动信号前的1μs，通过软开关检测电路判断第一开关管的耐压是否为0，若不为0，则调整开关管的占空比至其耐压为0，发射端向接收端传递能量开始充电，达到预充电时间后完成第一阶段充电，此阶段不需要放电，第二单片机控制电路不向放电回路的第三开关管发出导通信号，第三开关管处于关断状态，而第二开关管的驱动信号与第三开关管的驱动信号相反，第二开关管一直处于导通状态；

(4)、再进行恒流正负脉冲充电，先设定恒流正脉冲段的时间，若检测到的充电电流未达到设定值，则通过第一单片机控制电路调整第一开关管的开关频率，当充电电流达到设定值时，在第一单片机控制电路上的单片机发出驱动信号前的1μs，通过软开关检测电路判断第一开关管的耐压是否为0，若不为0，则调整第一开关管的占空比至其耐压为0，发射端向接收端传递能量开始充电，达到正脉冲充电时间后进入到负脉冲放电阶段，正脉冲阶段第二开关管一直处于导通状态，第三开关管一直处于关断状态；

(5)、负脉冲放电开始前，先将此时第一开关管的占空比和开关频率存储到第一单片机控制电路的单片机中，闭锁第一开关管的驱动信号，设定负脉冲放电时间，第三开关管导通，第二开关管关断，开始负脉冲放电，达到负脉冲放电时间后检测蓄电池组的端电压，若未达到设定值，则第一单片机控制电路的单片机读取存储的第一开关管的占空比和开关频率，继续进行恒流正负脉冲充电；若达到设定值，则完成第二阶段充电；

(6)、最后进行恒压充电，若检测到的充电电压未达到设定值，则通过第一单片机控制电路调整第一开关管的开关频率，当充电电压达到设定值时，在第一单片机控制电路上的单片机发出驱动信号前的1μs，通过软开关检测电路判断第一开关管的耐压是否为0，若不为0，则调整第一开关管的占空比至其耐压为0，发射端向接收端传递能量开始充电，恒压充电阶段第二开关管一直处于导通状态，第三开关管一直处于关断状态，当充电电流自然降到设定值时，闭锁驱动信号，提示充电完成，实现对机器人的无线自动充电。