CN105515127A - 极地机器人充电仓系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种极地机器人充电仓系统，属于机器人领域，包括极地机器人本体、设置进出口的充电仓仓体和相应设于进出口外侧的坡道，极地机器人设有充电头，充电仓仓体内设有电池和用于与充电头相接触并对极地机器人本体充电的充电板，电池与充电板电连接。本发明是一种便于充电的极地机器人充电仓系统。

Description

极地机器人充电仓系统
技术领域
本发明属于机器人领域，尤其涉及一种极地机器人充电仓系统。
背景技术
极地机器人可应用于南极科考站的电力系统巡检，与常见的电站巡检有一些区别：工作环境温度极低，最低可到-40摄氏度；巡检路线周围比较空旷，没有固定的物体能够反射激光、超声波、红外等传感器发出的信号，所以此类传感器无法工作，极地机器人存在充电困难的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种便于充电的极地机器人充电仓系统。
为实现上述目的，本使用新型采用如下技术方案：极地机器人充电仓系统，包括极地机器人本体、设置进出口的充电仓仓体和相应设于进出口外侧的坡道，极地机器人设有充电头，充电仓仓体内设有电池和用于与充电头相接触并对极地机器人本体充电的充电板，电池与充电板电连接。
所述极地机器人本体包括控制模块，所述控制模块包括壳体，壳体内设有热风装置。
所述热风装置包括主控芯片、风扇、加热片模块和温控器，风扇、加热片模块和温控器均与主控芯片电连接。
所述壳体包括由外至内依次设置的外壳、聚氨酯保温层和内壁。
所述极地机器人本体还包括分别位于控制模块两侧的两履带行走模块，控制模块的壳体与履带行走模块的机座之间通过连接柱固定连接，所述连接柱穿过控制模块的外壳和聚氨酯保温层并于内壁固定连接。
所述外壳为铝合金外壳。
所述坡道为倾斜设置，坡道的顶端铰接于进出口的底边边沿。
所述极地机器人本体设有摄像机和天线。
本发明所述的极地机器人充电仓系统，极地机器人本体能够在极地户外-40℃的环境温度下正常工作，并能在极地软雪路面按照预先设定路线进行巡检，可在充电仓仓体上设置图像标识物，便于极地机器人本体通过图像识别标志物返回爬上坡道通过进出口进入充电仓仓体。进入充电仓仓体后，使充电头与充电板充分接触，然后极地机器人本体自动将电源切换成外部供电模式，当检测到充电完毕后，极地机器人自动按照预设路线出仓巡检，如此往复。
由于外壳与内壁之间填充有聚氨酯保温层，外壳为铝合金外壳，如果将履带行走模块直接安装在外壳上，则外壳强度无法承受接近50kg的本体重量以及来自履带的外部冲击力，但通过连接柱将履带行走模块与极地机器人本体相连，使来自履带行走模块的载荷直接施加在3mm厚的不锈钢内壁上，从而提高结构稳定性，也便于履带行走模块的拆装和维护。
充电仓本体内的电池给风扇和加热片模块供电产生热风，热风在极地机器人本体内循环，从而加热内部各元器件温度。即使在外部为-40℃的环境下，热风装置能将极地机器人本体内部温度控制在2℃左右，从而防止内部各元器件冻坏，维持电池放电性能延长持续工作时间。摄像头能够捕捉画面并通过天线将画面回传给监控站进行监控和数据备份。
附图说明
图1是本发明的结构图；
图2是本发明的充电状态结构图；
图3是本发明的充电座内部结构图；
图4是控制模块的结构示意图；
图5是控制模块与履带行走模块连接状态的结构示意图；
图中：极地机器人本体1、充电仓仓体2、坡道3、充电头4、接触传感器5、磁钉传感器6、摄像机云台7、充电座8、第一目标物体9、第二目标物体10、第三目标物体11、磁钉12、座板13、横杆14、簧片安装板15、充电簧片16、挡板17、弹簧18、进出口19、天线20、充电电池21、摄像机22、加热片模块23、继电器24、温控器25、履带行走模块26、连接柱27、内壁28、外壳29、聚氨酯保温层30。
具体实施方式
如图1-图5所示极地机器人充电仓系统，包括极地机器人本体1、设置进出口19的充电仓仓体2和相应设于进出口19外侧的坡道3。
所述充电仓仓体2包括立方体框架，立方体框架包括矩形的顶部框架和分别固设于顶部框架四个角点下侧的四根立柱，顶部框架为前后水平延伸，其中两根立柱位于前侧、另两根立柱位于后侧，四根立柱之间固设一块用于承托极地机器人本体的托板，托板位于顶部框架的下方、地面的上方。所述充电仓仓体2的进出口19由后侧的两根立柱、顶部框架的后侧框边以及托板的后端边沿围设而成，进出口19可通过极地机器人本体1。
所述坡道3位于充电仓仓体2外并且位于充电仓仓体的后侧，坡道3为倾斜设置，坡道3由花纹板制成，坡道3的横向两侧边均设有向上的折弯边，坡道3的底端为坡道3的进入端，坡道3的顶端为坡道3的出口端。
坡道的顶端通过水平的销轴铰接于进出口19的底边边沿，进出口19的底端边沿为托板的后端边沿。
充电仓仓体2内设有电池和用于与极地机器人本体1的充电头相接触并对极地机器人本体1充电的充电座8，电池与充电座8电连接。
所述充电座8设于托板的前部上方，所述充电座8包括固设在充电仓仓体2内的座板13、一端(前端)与座板固定连接的横杆14、与座板13间隔设置的簧片安装板15和簧片安装板15上设置的充电簧片16，横杆14为前后水平设置，所述横杆14另一端(后端)穿过簧片安装板15且固设有挡板17，座板13位于簧片安装板15前方，挡板17挡在簧片安装板15的后侧，座板13与簧片安装板15之间设有套设在横杆14外圈的弹簧18，所述簧片安装板15为竖直设置，簧片安装板15夹设在挡板17与弹簧18之间，簧片安装板15顶端边沿设有向后折弯的折弯边，该折弯边的下侧从上至下依次设有四个所述充电簧片16，折弯边与其临近充电簧片16之间以及相邻两充电簧片16之间均固设有绝缘连接板，充电簧片16间隔设于簧片安装板15的前侧，充电簧片16与充电仓仓体内的电池为电连接。
坡道3的进入端的横向侧边设有第一目标物体9，第一目标物体9位于坡道3的进入端的右侧边；进出口19处设有第二目标物体10，第二目标物体10设于进出口的上侧，并且第二目标物体10固设于顶部框架的后侧框边的上侧，充电座8的侧边设有第三目标物体11，第三目标物体11设于簧片安装板15的上侧。第一目标物体9、第二目标物体10和第三目标物体11均为板体但三者各不相同：即形状不同或者尺寸不同或者图案不同。
所述极地机器人本体包括控制模块和分别位于控制模块两侧的两履带行走模块26。
所述控制模块包括壳体，所述壳体包括由外至内依次设置的外壳29、聚氨酯保温层30和内壁28，所述外壳29为1.5mm厚的铝合金外壳29，内壁28为3mm厚的不锈钢内壁28，外壳29与内壁28之间填充的聚氨酯保温层30厚度为50mm，壳体内设有热风装置，所述热风装置包括主控芯片、风扇、加热片模块23和温控器25，风扇、加热片模块23和温控器25均与主控芯片电连接。
极地机器人本体1设有充电电池21、所述充电头4、机器人主控芯片、接触传感器5、磁钉传感器6、电机、摄像机22、摄像机22云台7和天线20，天线20、接触传感器5、磁钉传感器6、电机、摄像机22和摄像机22云台7均与机器人主控芯片电连接。
充电电池21与充电电路电连接，充电电路与充电头电连接，所述充电头4设有四个充电触点，四个充电触点分别与四个充电簧片16相对应，充电时四个充电触点分别与四个充电簧片相接触，使充电仓仓体内的电池通过充电座的充电簧片与充电头的充电触点为极地机器人本体1中的充电电池21充电。
所述热风装置、充电电池21、机器人主控芯片、接触传感器5和电机均设于极地机器人本体1的壳体内(即内壁28所围设的腔室中)，所述充电头4、磁钉传感器6和天线20均设于外壳29的前端面上，所述摄像机22设于摄像机22云台7上，摄像机22和摄像机22云台均设于外壳29的顶面上。
所述充电电池21为热风装置、机器人主控芯片、接触传感器5、磁钉传感器6、电机、摄像机22、摄像机22云台7和天线20供电。
控制模块的壳体与履带行走模块26的机座之间通过连接柱27固定连接，履带行走模块26的主动轮、负重轮、诱导轮、托带轮的柔性链环以及履带均设于该机座上，控制模块的壳体与每个履带行走模块26的机座之间均设有数个连接柱27，连接柱27一端与履带行走模块26的机座固定连接、连接柱27另一端穿过控制模块的外壳29和聚氨酯保温层30并与内壁28固定连接，外壳29和聚氨酯保温层30均对应连接柱27设有插孔，连接柱27端部通过插孔穿过外壳29和聚氨酯保温层30。
电机带动所述履带行走模块26，电机与主动轮传动连接。
本发明所述的极地机器人充电仓系统，极地机器人本体能够在极地户外-40℃的环境温度下正常工作，并能在极地软雪路面按照预先设定路线进行巡检，可在充电仓仓体上设置图像标识物——第一目标物体9、第二目标物体10、第三目标物体11，便于极地机器人本体通过图像识别标志物返回爬上坡道通过进出口进入充电仓仓体。进入充电仓仓体后，使充电头与充电板充分接触，然后极地机器人本体自动将电源切换成外部供电模式，当检测到充电完毕后，极地机器人自动按照预设路线出仓巡检，如此往复。
在识别标识物时，极地机器人本体首先转动摄像机22云平台7，找到第一目标物体9，然后再向第一目标物体9移动，当达到第一目标物体9时，机器人将目标转向第二目标物体10，再向第二目标物体10前面，进入充电仓仓体2内部，机器人进入充电仓仓体2内部后将目标转向第三目标物体11，并通过磁钉传感器6检测磁钉12的信号，判断是否已经接近充电座8，并控制机器人在充电仓仓体2内部的移动速度，当机器人接触到充电座8，接触传感器5会发出信号，机器人接收，接触传感器5发出的信号，并判断已经达到充电地点，机器人停止移动并使能充电电路并开始充电。
为防止充电仓仓体2被雨雪淹没，本发明将充电仓仓体2设计高于地面，且有一个坡道3，坡道3表面具有防滑材料和花纹。

Claims (8)

1.极地机器人充电仓系统，其特征在于：包括极地机器人本体(1)、设置进出口(19)的充电仓仓体(2)和相应设于进出口(19)外侧的坡道(3)，极地机器人设有充电头(4)，充电仓仓体(2)内设有电池和用于与充电头(4)相接触并对极地机器人本体(1)充电的充电板，电池与充电板电连接。
2.如权利要求1所述的极地机器人充电仓系统，其特征在于：所述极地机器人本体(1)包括控制模块，所述控制模块包括壳体，壳体内设有热风装置。
3.如权利要求2所述的极地机器人充电仓系统，其特征在于：所述热风装置包括主控芯片、风扇、加热片模块(23)和温控器(25)，风扇、加热片模块(23)和温控器(25)均与主控芯片电连接。
4.如权利要求2所述的极地机器人充电仓系统，其特征在于：所述壳体包括由外至内依次设置的外壳(29)、聚氨酯保温层(30)和内壁(28)。
5.如权利要求4所述的极地机器人充电仓系统，其特征在于：所述极地机器人本体(1)还包括分别位于控制模块两侧的两履带行走模块(26)，控制模块的壳体与履带行走模块(26)的机座之间通过连接柱(27)固定连接，所述连接柱(27)穿过控制模块的外壳(29)和聚氨酯保温层(30)并于内壁(28)固定连接。
6.如权利要求4所述的极地机器人充电仓系统，其特征在于：所述外壳(29)为铝合金外壳(29)。
7.如权利要求1所述的极地机器人充电仓系统，其特征在于：所述坡道(3)为倾斜设置，坡道(3)的顶端铰接于进出口(19)的底边边沿。
8.如权利要求1所述的极地机器人充电仓系统，其特征在于：所述极地机器人本体(1)设有摄像机(22)和天线(20)。
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