CN106160087B - 一种机器人的自动充电系统和自动充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人的自动充电系统，包括充电触点和分别设置于机器人内的电池、电源管理系统、控制芯片、超声波探测系统、充电接口和驱动电机，所述电源管理系统分别与所述电池和所述控制芯片连接，所述控制芯片还分别与所述超声波探测系统和所述驱动电机连接，所述充电接口与所述充电触点匹配。相对于现有技术，通过该系统可以实现对机器人的自动充电，以保证机器人的连续工作，提高机器人的自动化程度。

Description

一种机器人的自动充电系统和自动充电方法
技术领域
本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人的自动充电系统和自动充电方法。
背景技术
近年来，自主机器人技术研究得到快速发展，它在工业军事、家庭生活等领域中都得到了广泛的应用。但是，现有技术中的自主机器人的功能还不够完善，例如，现有技术中的自主机器人无法自动充电，需要人工监控剩余电量情况，当发现电量不足时，通过人工移动机器人，使机器人的充电接口与充电插座连接，再进行充电；有时候由于疏忽，甚至可能出现机器人内部的电量完全耗尽的情况，这不利于机器人的连续工作，而且这样的机器人的自动化程度也有待进一步提高。
有鉴于此，确有必要提供一种机器人的自动充电系统和自动充电方法，通过该系统和方法可以实现对机器人的自动充电，以保证机器人的连续工作，提高机器人的自动化程度。
发明内容
本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种机器人的自动充电系统，通过该系统可以实现对机器人的自动充电，以保证机器人的连续工作，提高机器人的自动化程度。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种机器人的自动充电系统，包括充电触点和分别设置于机器人内的电池、电源管理系统、控制芯片、超声波探测系统、充电接口和驱动电机，所述电源管理系统分别与所述电池和所述控制芯片连接，所述控制芯片还分别与所述超声波探测系统和所述驱动电机连接，所述充电接口与所述充电触点匹配，并且所述充电接口与所述电池连接。
作为本发明机器人的自动充电系统的一种改进，所述超声波探测系统包括超声波传感器和步进电机，所述步进电机设置于机器人的底盘下方，所述超声波传感器与所述控制芯片连接，所述控制芯片还与所述步进电机连接，并且所述步进电机的输出轴通过连接条与所述超声波传感器连接。
作为本发明机器人的自动充电系统的一种改进，所述控制芯片上设置有超声波发生电路、超声波接收电路和步进电机调速模块，所述超声波发生电路和所述超声波接收电路均与所述超声波传感器连接，所述步进电机调速模块与所述步进电机连接。
作为本发明机器人的自动充电系统的一种改进，机器人的左右两端还设置有红外接收管，所述充电触点上设置有粗定位红外发射管和精定位红外发射管，所述红外接收管与所述控制芯片连接。
作为本发明机器人的自动充电系统的一种改进，所述粗定位红外发射管的辐射角度为30°-60°，所述精定位红外发射管的辐射角度小于10°。
本发明的另一个目的在于提供一种采用本发明所述的自动充电系统进行自动充电的方法，至少包括以下步骤：
电源管理系统检测到电池内的电量剩余不足20％时，电源管理系统将该信号发送给控制芯片，控制芯片指令超声波探测系统开始动作，搜寻并定位到充电触点所在位置，然后超声波探测系统将该位置信息发送给控制芯片，控制芯片指令驱动电机带着机器人前往充电触点所在位置，使得充电接口与充电触点接触，对电池进行充电。
作为本发明自动充电的方法的一种改进，超声波探测系统工作时，步进电机带动超声波传感器旋转，步进电机每转一步，超声波传感器检测一次，并将检测到的值发送给控制芯片，以确定充电触点的方向和边界信息。
作为本发明自动充电的方法的一种改进，在机器人向着充电触点运动的过程中，红外接收管接收到充电触点发出的红外光信号，当左右两端的红外接收管均没有接收到红外光信号时，机器人转圈搜索信号，直到再次找到红外信号，机器人向着信号方向运动到充电触点处。
相对于现有技术，本发明包括电池、电源管理系统、控制芯片、超声波探测系统、充电接口和驱动电机，使用时，电源管理系统检测到电池内的电量剩余不足20％时，电源管理系统将该信号发送给控制芯片，控制芯片指令超声波探测系统开始动作，搜寻并定位到充电触点所在位置，然后超声波探测系统将该位置信息发送给控制芯片，控制芯片指令驱动电机带着机器人前往充电触点所在位置，使得充电接口与充电触点接触，对电池进行充电。通过该系统可以实现对机器人的自动充电，以保证机器人的连续工作，提高机器人的自动化程度。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明的流程框图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明及其有益效果作进一步详细的说明，但是，本发明的具体实施方式并不局限于此。
实施例1
如图1所示，本实施例提供的机器人的自动充电系统，包括充电触点1和分别设置于机器人内的电池2、电源管理系统3、控制芯片4、超声波探测系统5、充电接口6和驱动电机7，电源管理系统3分别与电池2和控制芯片4连接，控制芯片4还分别与超声波探测系统5和驱动电机7连接，充电接口6与充电触点1匹配，并且充电接口6与电池2连接。电源管理系统3可以实时监测电池2的电量使用情况，并将电量使用情况实时反馈给控制芯片4，当电池2的电量剩余不足20％时，控制芯片4就开启自动充电作业，这时，超声波探测系统5开始动作，开始进行超声波搜寻，并定位到充电触点1，并将充电触点1的位置信息发送给控制芯片4，控制芯片4控制驱动电机7带着机器人前往充电触点1，使得充电接口6与充电触点1接触，从而为电池2充电，如此就实现了自动充电。
超声波探测系统5包括超声波传感器51和步进电机52，步进电机52设置于机器人的底盘下方，超声波传感器51与控制芯片4连接，控制芯片4还与步进电机52连接，并且步进电机52的输出轴通过连接条与超声波传感器51连接，控制芯片4可以控制步进电机52的动作，步进电机52可以带着超声波传感器51旋转，这种旋转的方式使得本发明近似于采用多个超声波传感器51进行检测。现有技术中的机器人通常是采用周身围绕固定多个超声波传感器51来获取更多的信息，从而增加搜索障碍物的范围，确定目标方向和边界信息。与之相比，采用旋转的方式则降低超声波传感器51的成本，以更低的成本获得大范围的搜索，并较为准确地确定充电触点1。
控制芯片4上设置有超声波发生电路41、超声波接收电路42和步进电机调速模块43。超声波发生电路41和超声波接收电路42均与超声波传感器51连接，步进电机调速模块43与步进电机52连接。
这些电路或模块可以完成超声波信号的发射和接收、以及对步进电机52的控制。本发明中，步进电机52采用4相4拍步距角为1.8°，步进电机52每转一步，超声波传感器51检测一次，并将检测到的值发送给控制芯片4，以确定充电触点1的方向和边界信息。
机器人的左右两端还设置有红外接收管8，红外接收管8与控制芯片4连接。充电触点1上设置有粗定位红外发射管9和精定位红外发射管10，通过两个红外发射管的作用，可以实现充电接口6与充电触点1的精确接触。由于超声波具有发散性，因此其测定的充电触点1的位置可能不够准确，本发明辅助红外技术，以提高对充电触点1所在位置的搜寻准确性，提高自动充电的效率。
粗定位红外发射管9的辐射角度为30°-60°，精定位红外发射管10的辐射角度小于10°。即通过控制红外发射管的辐射角度达到粗定位和精确定位的目的。
实施例2
本实施例提供的一种采用本发明所述的自动充电系统进行自动充电的方法，至少包括以下步骤：
电源管理系统3检测到电池2内的电量剩余不足20％时，电源管理系统3将该信号发送给控制芯片4，控制芯片4指令超声波探测系统5开始动作，搜寻并定位到充电触点1所在位置，然后超声波探测系统5将该位置信息发送给控制芯片4，控制芯片4指令驱动电机7带着机器人前往充电触点1所在位置，使得充电接口6与充电触点1接触，对电池2进行充电。
超声波探测系统5工作时，步进电机52带动超声波传感器51旋转，步进电机52每转一步，超声波传感器51检测一次，并将检测到的值发送给控制芯片4，以确定充电触点1的方向和边界信息。
在机器人向着充电触点1运动的过程中，红外接收管8接收到充电触点1发出的红外光信号，当左右两端的红外接收管8均没有接收到红外光信号时，机器人转圈搜索信号，直到再次找到红外信号，机器人向着信号方向运动到充电触点1处，使得充电接口6与充电触点1接触，从而为电池2充电，如此就实现了自动充电。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (3)

1.一种机器人的自动充电系统，其特征在于：包括充电触点和分别设置于机器人内的电池、电源管理系统、控制芯片、超声波探测系统、充电接口和驱动电机，所述电源管理系统分别与所述电池和所述控制芯片连接，所述控制芯片还分别与所述超声波探测系统和所述驱动电机连接，所述充电接口与所述充电触点匹配，并且所述充电接口与所述电池连接；所述超声波探测系统包括超声波传感器和步进电机，所述步进电机设置于机器人的底盘下方，所述超声波传感器与所述控制芯片连接，所述控制芯片还与所述步进电机连接，并且所述步进电机的输出轴通过连接条与所述超声波传感器连接，步进电机采用4相4拍步距角为1.8°，步进电机每转一步，超声波传感器检测一次，并将检测到的值发送给控制芯片，以确定充电触点的方向和边界信息；
机器人的左右两端还设置有红外接收管，所述充电触点上设置有粗定位红外发射管和精定位红外发射管，所述红外接收管与所述控制芯片连接；所述粗定位红外发射管的辐射角度为30°-60°，所述精定位红外发射管的辐射角度小于10°。
2.根据权利要求1所述的机器人的自动充电系统，其特征在于：所述控制芯片上设置有超声波发生电路、超声波接收电路和步进电机调速模块，所述超声波发生电路和所述超声波接收电路均与所述超声波传感器连接，所述步进电机调速模块与所述步进电机连接。
3.一种采用权利要求1所述的自动充电系统进行自动充电的方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
电源管理系统检测到电池内的电量剩余不足20％时，电源管理系统将该信号发送给控制芯片，控制芯片指令超声波探测系统开始动作，搜寻并定位到充电触点所在位置，然后超声波探测系统将该位置信息发送给控制芯片，控制芯片指令驱动电机带着机器人前往充电触点所在位置，使得充电接口与充电触点接触，对电池进行充电；
步进电机采用4相4拍步距角为1.8°，步进电机每转一步，超声波传感器检测一次，并将检测到的值发送给控制芯片，以确定充电触点的方向和边界信息；
机器人的左右两端还设置有红外接收管，所述充电触点上设置有粗定位红外发射管和精定位红外发射管，所述红外接收管与所述控制芯片连接；所述粗定位红外发射管的辐射角度为30°-60°，所述精定位红外发射管的辐射角度小于10°；
在机器人向着充电触点运动的过程中，红外接收管接收到充电触点发出的红外光信号，当左右两端的红外接收管均没有接收到红外光信号时，机器人转圈搜索信号，直到再次找到红外信号，机器人向着信号方向运动到充电触点处。
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