CN105591421A - 面向服务机器人的充电控制装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
面向服务机器人的充电控制装置及其控制方法，该装置包括：主控模块用于识别采集到的接触电极信号是否为有效信号，如果为有效信号，则开启恒流控制模块；所述恒流控制模块，用于控制充电站电极是否输出电能，当输出电能使，则保证在额定功率下以恒定电流值给机器人充电；所述缓冲模块，连接在充电电极与恒流控制模块中间，通过控制MOS管的栅极电压使输出的电流渐变上升，最终达到恒定的输出。本方案可保证电极未接触时自动关闭充电功能；在电极接触时充电站能够识别到电极，使输出电流在一段时间内成渐变式上升最终达到稳定输出，防止瞬间火花和短路的现象发生，保证了系统的安全性。
Description
技术领域
本发明属于机器人自主充电领域，尤其涉及面向服务机器人的充电控制装置及其控制方法。
背景技术
移动机器人自主充电功能可以延长机器人的自治时间，增加其活动范围，实现连续任务动作。自动充电技术要求机器人能快速寻找充电站，机器人与充电站之间有较高的传输电能效率并且充电安全、快速。
机器人自主自充电过程中主要分为三个阶段：机器人定位充电站位置，路径规划，充电站给机器人充电。一个完善的充电站不仅仅只具备给机器人充电的功能，还包括对机器人的电极的识别、判断电极接触是否良好、充电过程的监测以及相应保护措施等。
现有的自主充电技术主要分为接触式充电和非接触式感应充电。传统的接触式充电方式存在以下问题：
对于非接触式感应充电：虽然实现了机器人停靠在充电站感应区域内即可完成充电的过程，有效避免接触式充电带来的诸多不便，但是对于传输电能效率高，传输性能稳定的充电模块，其成本也相当高，会大大增加机器人的制造成本。
对于接触式供电：传统充电站开启后，正负电极直接输出电压，与机器人接触时直接给机器人充电，机器人充满电后自行离去。这种接触式充电站存在两个问题：一是充电站上电后电极一直存在电压，如果正负电极发生意外短路，则会损坏充电站的内部器件；二是由于充电站电极向外输出电压，机器人与充电站电极接触过程中，特别是电极距离很近但仍未接触时，二者之间的感应电势差会导致电火花的产生，造成安全隐患。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种支持热插拔，具有电极识别功能的充电控制装置及控制方法，其可克服现有技术的缺陷，保证电极未接触时自动关闭充电功能，确保了充电的安全。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
该装置包括主控模块、恒流控制模块及缓冲模块；
主控模块用于识别采集到的接触电极信号是否为有效信号，如果为有效信号，则开启恒流控制模块；
所述恒流控制模块，用于控制充电站电极是否输出电能，当输出电能使，则保证在额定功率下以恒定电流值给机器人充电；
所述缓冲模块，连接在充电电极与恒流控制模块中间，通过控制MOS管的栅极电压使输出的电流渐变上升，最终达到恒定的输出。
优选的，所述主控模块还包括判断模块和报警模块，所述主控模块实时检测充电电流及充电电压，并与事先存储在判断模块中的阈值相比较，如果超出了阈值，则关闭恒流控制模块，报警模块发出报警信息。
优选的，若电极接触正确，则所述缓冲模块输出IO信号给主控模块；若电极出现短路或反接的情况，则IO信号失效，主控模块切断恒流控制模块的输出。
优选的，所述主控模块采用TI公司的TMS320F28035芯片实现。
优选的，所述缓冲模块用MICREL的MIC2586芯片来实现。
一种面向服务机器人的充电控制方法，包括如下步骤：
主控模块检测充电电流及充电电压是否有效，如无效，则发出报警信号；
如果判断有效，则继续判断接触电极信号是否为有效信号，如有效，则开启恒流控制模块；
缓冲模块缓冲恒流控制模块开启瞬间的阶跃电压电流，控制充电电流逐渐增大到额定值；
100ms后主控模块判断缓冲模块返回的信号是否为正常信号，若否，则关闭恒流控制模块；
若判断缓冲模块返回的信号为正常信号，主控模块根据电流电压值判断电池是否充满，若未充满，则继续充电；
如达到充满要求，关闭恒流控制模块停止充电，机器人离开充电站。
优选的，在充电上电初始时，恒流控制模块呈关闭状态。
优选的，所述缓冲模块通过控制MOS管的栅极电压控制充电电流逐渐增大到额定值。
本发明设计了一种支持热插拔功能、具有电极识别功能的充电站控制装置。和现有技术相比，本方案可保证电极未接触时自动关闭充电功能；在电极接触时充电站能够识别到电极，使输出电流在一段时间内成渐变式上升最终达到稳定输出，防止瞬间火花和短路的现象发生，保证了系统的安全性。
附图说明
图1是本发明充电控制装置结构示意图。
图2是本发明充电控制方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种面向服务机器人的充电控制装置结构图，该装置10包括：主控模块20、恒流控制模块30及缓冲模块40，其中，主控模块20用于识别采集到的电极接触信号是否为有效信号，如果为有效信号，则开启恒流控制模块30；所述恒流控制模块30，用于控制充电站电极是否输出电能，当输出电能使，则保证在额定功率下以恒定电流值给机器人充电；所述缓冲模块40，连接在充电电极100与恒流控制模块30中间，通过控制MOS管90的栅极电压使输出的电流渐变上升，最终达到恒定的输出。
参考附图1所示，为本发明实施例充电控制装置结构图，该充电控制装置10包括主控模块20、恒流控制模块30、缓冲模块40、电压采集模块50、电流采集模块60、电源输入接口70及电池充电接口80。
主控模块20采用TI公司的TMS320F28035芯片实现，该充电控制装置10的控制算法和各个模块的协调工作都在主控制器模块中完成。具体的，主控模块20用于当采集到的信号为有效信号(即充电电压、充电电流不为0)时，开启恒流控制模块30。
所述恒流控制模块30，用于控制充电站电极输出电能，并保证在额定功率下以恒定电流值给机器人充电。恒流控制模块30可选用Linear的LT3741芯片及外围电路实现恒流功能。
缓冲模块40，连接在充电电极100与恒流控制模块30中间，用于使输出的电流及电压经过100ms的缓变上升过程，最终达到恒定的输出。若电极接触正确，则所述缓冲模块输出一个IO信号给主控模块20,说明当前情况下电极接触稳定；若电极出现短路或反接的情况，则IO信号失效，主控模块20切断恒流控制模块的输出。所述缓冲模块40可以选择MICREL的MIC2586芯片实现。
优选的，所述主控模块20还包括判断模块21和报警模块22，判断模块21中事先存储充电电压及充电电流的阈值。所述主控模块20还用于实时检测充电电流及充电电压，并与事先存储的阈值相比较，如果超出了阈值，则关闭恒流控制模块30，报警模块22发出报警信息。
电压采集模块50优选采用隔离放大器与主控模块20上的AD接口连接实现。隔离放大器可优选采用AVAGO公司的ACPL-C78A实现。
电流采集模块60优选采用霍尔传感器与主控模块20上的AD接口连接实现。霍尔传感器可优选采用Allegro公司的ACS712ELCTR-30A-T实现。
电源输入接口70是主控模块20的板卡与开关电源300的接口，用于开启整个装置的电源。
电池充电接口80与充电站电极100连接。充入电池的电量只能通过该充电控制装置进入电池，保证了充电时电量监测准确。
参考附图2，为本发明实施例充电控制方法，包括如下步骤：
步骤S10：主控模块检测充电电流及充电电压是否有效，如无效，则发出报警信号；
具体为，如检测到充电电流和充电电压为0，即当前无电流电压经过，则保持恒流控制模块的关闭状态，同时发出报警信号；如充电电流和充电电压不为0，进入步骤S20。
优选的，在充电上电初始时，为确保安全，恒流控制模块呈关闭状态，如果主控模块电压电流的采集值均近似为0时，说明恒流控制模块是关闭的。如果没有机器人与充电站进行电极对接，则保持恒流控制模块的关闭状态，以保证无电极对接的情况下充电电极不对外输出电量。
步骤S20：如果判断有效，则继续判断接触电极200信号是否为有效信号，如有效，则开启恒流控制模块。
判断接触电极信号是否为有效信号，如果为无效信号，则继续保持所述恒流控制模块的关闭状态；如果为有效信号，则开启恒流控制模块。
步骤S30：缓冲模块缓冲恒流控制模块开启瞬间的阶跃电压电流，控制充电电流逐渐增大到额定值。
缓冲模块缓冲恒流控制模块开启瞬间的阶跃电压电流，通过控制MOS管的栅极电压控制充电电流逐渐增大到额定值，减小对机器人本体器件的损害。
步骤S40:100ms后主控模块判断缓冲模块返回的信号是否为正常信号，若否，则关闭恒流控制模块。
充电电流及充电电压经过约100ms的缓变上升过程，最终达到稳定的电能输出后，主控模块判断缓冲模块返回的信号是否为正常信号，若否，则关闭恒流控制模块；若为正常信号，则进入步骤S50。
步骤S50：若判断缓冲模块返回的信号为正常信号，主控模块根据电流电压值判断电池是否充满，若未充满，则继续充电。
充电过程稳定的前提下，主控模块实时监测充电电流电压值，判断电池是否充满，如未达到充满要求，则继续充电。
步骤S60：如达到充满要求，关闭恒流控制模块停止充电，机器人离开充电站。
虽然本发明参照当前的较佳实施方式进行了描述，但本领域的技术人员应能理解，上述较佳实施方式仅用来解释和说明本发明的技术方案，而并非用来限定本发明的保护范围，任何在本发明的精神和原则范围之内，所做的任何修饰、等效替换、变形、改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (8)
1.一种面向服务机器人的充电控制装置，其特征在于，包括主控模块、恒流控制模块及缓冲模块；
主控模块用于识别采集到的接触电极信号是否为有效信号，如果为有效信号，则开启恒流控制模块；
所述恒流控制模块，用于控制充电站电极是否输出电能，当输出电能使，则保证在额定功率下以恒定电流值给机器人充电；
所述缓冲模块，连接在充电电极与恒流控制模块中间，通过控制MOS管的栅极电压使输出的电流渐变上升，最终达到恒定的输出。
2.如权利要求1所述的充电控制装置，其特征在于，所述主控模块还包括判断模块和报警模块，所述主控模块实时检测充电电流及充电电压，并与事先存储在判断模块中的阈值相比较，如果超出了阈值，则关闭恒流控制模块，报警模块发出报警信息。
3.如权利要求1所述的充电控制装置，其特征在于，若电极接触正确，则所述缓冲模块输出IO信号给主控模块；若电极出现短路或反接的情况，则IO信号失效，主控模块切断恒流控制模块的输出。
4.如权利要求1-权利要求3中任意一项的充电控制装置，其特征在于，所述主控模块采用TI公司的TMS320F28035芯片实现。
5.如权利要求1-权利要求3中任意一项的充电控制装置，其特征在于，所述缓冲模块用MICREL的MIC2586芯片来实现。
6.一种面向服务机器人的充电控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
主控模块检测充电电流及充电电压是否有效，如无效，则发出报警信号；
如果判断有效，则继续判断接触电极信号是否为有效信号，如有效，则开启恒流控制模块；
缓冲模块缓冲恒流控制模块开启瞬间的阶跃电压电流，控制充电电流逐渐增大到额定值；
100ms后主控模块判断缓冲模块返回的信号是否为正常信号，若否，则关闭恒流控制模块；
若判断缓冲模块返回的信号为正常信号，主控模块根据电流电压值判断电池是否充满，若未充满，则继续充电；
如达到充满要求，关闭恒流控制模块停止充电，机器人离开充电站。
7.如权利要求6所述的面向服务机器人的充电控制方法，其特征在于，在充电上电初始时，恒流控制模块呈关闭状态。
8.如权利要求6所述的面向服务机器人的充电控制方法，其特征在于，所述缓冲模块通过控制MOS管的栅极电压控制充电电流逐渐增大到额定值。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108081980A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-05-29 | 武汉中元华电科技股份有限公司 | 一种机器人的自主充电安全控制系统及控制方法 |
| CN113394832A (zh) * | 2020-03-11 | 2021-09-14 | 深圳市神州云海智能科技有限公司 | 一种智能充电系统及其控制方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005176476A (ja) * | 2003-12-10 | 2005-06-30 | Seiko Instruments Inc | スイッチングレギュレータ |
| CN102361342A (zh) * | 2011-10-25 | 2012-02-22 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种电动汽车充电系统及电动汽车充电方法 |
| JP2013153639A (ja) * | 2011-12-28 | 2013-08-08 | Toyota Industries Corp | 車両充電システム |
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2014
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005176476A (ja) * | 2003-12-10 | 2005-06-30 | Seiko Instruments Inc | スイッチングレギュレータ |
| CN102361342A (zh) * | 2011-10-25 | 2012-02-22 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种电动汽车充电系统及电动汽车充电方法 |
| JP2013153639A (ja) * | 2011-12-28 | 2013-08-08 | Toyota Industries Corp | 車両充電システム |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108081980A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-05-29 | 武汉中元华电科技股份有限公司 | 一种机器人的自主充电安全控制系统及控制方法 |
| CN113394832A (zh) * | 2020-03-11 | 2021-09-14 | 深圳市神州云海智能科技有限公司 | 一种智能充电系统及其控制方法 |
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