CN106532375A - 一种移动机器人全向充电座及其自主充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种移动机器人全向充电座及其自主充电方法，涉及机器人技术领域，所解决的是降低机器人自主充电时移动机器人与充电座的对接难度，减少对接时间，提高可靠性和安全性。该装置包括全向充电座和微动接触开关插头，其中微动接触开关插头集成在移动机器人底盘上。全向充电座上布置一圈红外发射管，使充电座周围360度范围都能接收到红外信号，移动机器人底盘可从任意方向进行对接；移动机器人的微动接触开关插头上有3个成一定角度排列的红外接收管，可检测微动接触开关插头是否正对准全向充电座。当对接完成后，移动底盘微控制器检测到微动接触开关动作，然后发出命令打开继电器开始充电。

Description

一种移动机器人全向充电座及其自主充电方法
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，涉及一种移动机器人全向充电座及其自主充电方法。
背景技术
目前，很多服务机器人越来越多的走入普通人家庭生活中，结合智能家居产品，使得人们的生活得到了极大的方便。但是由于现在电池技术瓶颈，服务机器人普遍运行时间较短，此时就需要机器人检测到电量低时能自动找到充电座进行充电。但是目前市场上的大多数自主充电座及移动机器人需要通过红外传感器精准定位，然后使移动机器人精确的移动到充电座上的金属电极片上。此种方式需要多次调解移动机器人方向方能准确对接，技术复杂，抗干扰性弱且安全性低。
分析上述提及的现有技术存在以下不足，即本发明所要解决的技术问题：
1、现在电池技术瓶颈，服务机器人普遍运行时间较短，此时就需要机器人检测到电量低时能自动找到充电座进行充电；
2、现在自主充电座及移动机器人需要通过红外传感器精准定位，然后使移动机器人精确的移动到充电座上的金属电极片上。此种方式需要多次调解移动机器人方向方能准确对接，技术复杂，抗干扰性弱且安全性低。
发明内容
本发明的目的是克服现存技术中的不足，涉及一种移动机器人全向充电座及其自主充电方法，且基座高度可调解（以与移动机器人微动开关插头高度吻合），有较好通用性和较高的安全性。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一套全向充电座和移动机器人上的微动开关插头，其特征在于：所述全向充电座为两个平行圆形电极和中间连接杆组成的工字型充电座，其中中间连接杆周围布置一圈红外发射管，且两个圆形电极之间的距离是固定的，但是整个工字型充电座可以调节与底部支架的高度，以适应不同移动机器人底盘的高度。
所述移动机器人上的微动开关插头包含两个微动开关和3个红外接收管。两个微动开关触头分别位于移动机器人底座上下面，当与全向充电座接触时两个微动开关同时动作。3个红外接收管成特定角度排开，且3个红外接收管中间都有挡板，其中中间红外接收管与移动机器人行动方向平行，且处于微动接触开关插头正中央。
所述微动接触开关的触头即为检测微动动作也为移动机器人授电的电极。
本发明提供的机器人全向充电座及其自主充电方法，利用充电座上的红外发射管，在充电座周围360度范围内产生红外信号，机器人本体上的微动接触开关充电插头上的3个红外接收管中边上的两个接收管接收红外信号来判断充电座在移动机器人移动方向的左边还是右边，原地旋转机器人底盘使3个红外接收管都能接收到红外信号，当3个红外接收管都能接收到红外信号时就可判断现在机器人移动方向正朝全向充电座方向移动。当机器人本体上的微动接触开关插头接收到上下两个微动开关动作的时候即可判断充电座和移动节气人授电插头完全贴合，即可开启充电。此种方法对接简单，可由任意方向对接。且当判断对接完成以后再打开各自开关联通电源，保证了安全性，防止了外物碰撞而使充电座和机器人电极带电。
附图说明
图1是本发明的机器人全向充电插座结构示意图；
图2是本发明的移动机器人微动接触开关插头示意图；
图3是本发明的机器人全向充电插座电路示意图；
图4是本发明的移动机器人微动接触开关插头电路示意图；
图5是本发明的全结构示意图；
其中,9-全向充电插座；10-移动机器人底盘；11-微动接触开关插头；
9-全向充电插座包含：1-上部充电电极、2-红外发射管、3-下部充电电极、4-底座；
11-微动接触开关插头包含：5-上部微动接触开关触点、6-红外接收管、7-下部微动接触开关触点、8-挡板。
具体实施方式
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但是本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
如图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明的技术方案是提供了一套全向充电座和移动机器人上的微动开关插头装置，包括全向充电插座9；移动机器人底盘10；微动接触开关插头11；
其中全向充电插座9包含：上部充电电极1、红外发射管2、下部充电电极3、底座4；微动接触开关插头11包含：上部微动接触开关触点5；红外接收管6；下部微动接触开关触点7；挡板8。
如图1、图5所示，本发明实施例所提供的一种移动机器人全向充电座9，包括上部充电电极1；红外发射管2；下部充电电极3；底座4。
其特征在于：所述全向充电座9具有上部充电电极1，下部充电电极3，可调节高度的底座4和围绕充电电极连接轴的一圈红外发射管2，一圈安装18个红外发射管，每个红外发射管以20度分布，使红外射线可以遍布周围360度空间。
如图3所示，全向充电座9内有微控制器、无线通信模块、继电器组和ACDC模块。微控制器接收移动机器人底座10的命令并控制红外发射管2、上部充电电极1和下部充电电极3的开关。
如图2、图5所示，本发明实施例提供的移动机器人微动接触开关插头11，该插头集成在移动机器人底座上10，其特征在于：所述微动接触开关插头11包含上部微动接触开关触点5，下部微动接触开关触电7，3个红外接收管6，和3个红外接收管6之间的挡板8。
所述上部微动接触开关触点5和下部微动接触开关触点7为机械限位开关，当移动机器人底盘10移动到全向充电插座9底部的时候，上部微动接触触点5接触上部充电电极1，上部微动接触开关触点5由于接触压力被上部充电电极1按下，机器人检测到上部微动接触开关触点5动作；同理下部微动开关7接触下部充电电极3。
如图4所示，移动机器人底盘10包含微控制器、无线通信模块、继电器组、电池、电机驱动模块、微动接触开关（上）和微动接触开关（下）。所述上部微动接触开关触电5和下部微动接触开关触点7为金属材质，且与移动机器人底盘10上的继电器组连接，继电器组与电池连接。即，上部微动接触触电5和下部微动接触触电7即是用来检测移动机器人底盘10与全向充电座9的接触动作，也是向电池充电的电极。
所述微动接触开关插头11上的3个红外接收管6和3个红外接收管6间的挡板8组成的结构是为了检测全向充电座9上的红外发射管2发射的红外射线。3个红外接收管6中的左右两个红外接收管分别以20度角度与中间的红外接收管镜像对称。当微动接触开关插头11正对全向充电插座的时候，3个红外接收管6都能接收到红外线，当微动接触开关插头11相对于全向充电插座方向偏左时，3个红外接收管6中右侧的红外接收管能接收到红外线；同理，偏右时只有红外接收管6中的左侧红外接收管能接收到红外线。只有当微动接触开关插头11正对全向充电插座9时，3个红外接收管6中的左中右三个红外接收管才都能接收到红外信号。
所述移动机器人底盘10上的微控制器接收到3个红外接收管6的信号后可判断微动接触开关插头11相对全向充电座9的方向。当移动机器人底盘10上的微控制器检测到电池电量低的时候，即可控制移动机器人底盘10原地旋转，调整角度，使微动接触开关插头11正对全向充电插座10，并控制移动机器人底盘10向全向充电座9移动。当移动机器人底盘10接触全向充电插座9的时候，移动机器人底盘10上的微控制器检测到上部微动接触开关触点5和下部微动接触开关触点7动作，判断此时充电电极接触良好，就发送信号给全向充电插座9上的控制器，使全向充电插座9上的微控制器打开继电器，使上部充电电极1和下部充电电极3联通电源，此刻即开始充电。
所述移动机器人底盘10上的微控制器检测到电池电量充满时，发送信号给全向充电插座9上的微控制器，断开继电器组，即断开上部充电电极1和下部充电电极3与电源的连接；然后控制移动机器人底盘10向后脱离全向充电座9，当检测到上部微动接触开关触点5和下部微动接触开关触点7回复动作后，移动机器人底盘10即可正常工作。
以上所述仅是本发明的优先实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种移动机器人全向充电座及其自主充电方法，其特征在于：包括全向充电插座9；移动机器人底盘10；微动接触开关插头11；
其中，全向充电插座9包含：上部充电电极1、红外发射管2、下部充电电极3、底座4；
微动接触开关插头11包含：上部微动接触开关触点5；红外接收管6；下部微动接触开关触点7；挡板8；
其连接关系为：所述全向充电座（9）包含所述上部充电电极（1）和所述下部充电电极（3），所述底座（4）可调节高度，围绕充电电极连接轴的一圈所述红外发射管（2），一圈安装18个所述红外发射管（2），每个所述红外发射管（2）以20度分布，使红外射线可以遍布周围360度空间；
所述全向充电座（9）内有微控制器、无线通信模块、继电器组合ACDC模块，微控制器接收所述移动机器人底盘（10）的命令并控制所述红外发射管（2）、所述上部充电电极（1）和所述下部充电电机（3）的开关；
所述移动机器人底盘（10）内包含有微控制器、无线通信模块、继电器组、电池、微动接触开关（上）、微动接触开关（下）和电机驱动模块；
所述微动接触开关插头（11）包含所述上部微动接触开关触点（5）、所述下部微动接触开关触点（7）、3个所述红外接收管（6）、3个红外接收管之间的所述挡板（8）；
所述上部微动接触开关触点（5）和所述下部微动接触开关触点（7）是机械限位开关，当所述移动机器人底盘（10）移动到所述全向充电插座（9）底部的时候，所述上部微动接触开关触点（5）接触所述上部充电电极（1），所述微动接触开关触点（5）由于接触压力被所述上部充电电极（1）按下，所述移动机器人底盘（10）上的微控制器检测到所述上部微动接触开关（5）的开关动作；同理所述下部微动接触开关（7）接触所述下部充电电极（3）；
所述上部微动接触开关触点（5）和所述下部微动接触触点（7）即是机械限位开关，也连接移动机器人控制板上的继电器，继电器的另一头连接电池的电极，即，微动接触触点即是用来检测接触动作，也是用来向电池传输电力的授电电极。
2.根据权利要求1所述的一种移动机器人全向充电座及其自主充电方法，其特征在于：所述微动接触开关插头（11）上的3个所述红外接收管（6）和3个所述红外接收管（6）间的所述挡板（8）组成的结构是为了检测所述全向充电座（9）上的所述红外发射管（2）发射的红外射线；3个所述红外接收管（6）中的左右两个红外接收管分别以20度角度与中间的红外接收管镜像对称；当所述微动接触开关插头（11）正对所述全向充电插座（9）的时候，3个所述红外接收管（6）都能接收到红外线，当所述微动接触开关插头（9）相对于所述全向充电插座方向偏左时，3个所述红外接收管（6）中只有右侧的红外接收管能接收到红外线；同理，偏右时只有所述红外接收管（6）中的左侧红外接收管能接收到红外线；只有当所述微动接触开关插头（11）正对所述全向充电座（9）的时候，3个所述红外接收管（6）才都能接收到红外信号。
3.根据权利要求1和2所述的一种移动机器人全向充电插座及其自助充电方法，其特征在于：所述移动机器人底盘（10）上的微控制器接收到3个所述红外接收管（6）的信号后可判断所述移动机器人底盘（10）相对于所述全向充电座（9）的方向；当所述移动机器人底盘（10）中的微控制器检测到电池电量低的时候，即可控制所述移动机器人底盘（10）原地旋转，调整角度，使所述微动接触开关插头（11）正对所述全向充电座（9），并控制所述移动机器人底盘（10）向所述全向充电座（9）移动；当所述微动接触开关插头（11）接触到所述全向充电插座（9）的时候，所述移动机器人底盘（10）上的微控制器检测到所述上部微动接触开关触点（5）和所述下部微动接触开关触点（7）的动作，判断此时充电电极接触良好，就发送信号给所述全向充电插座（9）上的微控制器，使所述全向充电座（9）上的微控制器打开继电器组，使所述上部充电电极（1）和所述下部充电电极（3）联通电源，此刻即开始充电；
所述移动机器人底盘（10）上的微控制器检测到电池电量充满时，发送信号给所述全向充电座（9）中的微控制器，断开继电器组，即断开所述上部充电电极（1）和所述下部充电电极（3）与电源的连接；然后控制所述机器人底盘（10）向后脱离全向充电底盘，当检测到所述上部微动接触开关触点（5）和所述下部微动接触开关触点（7）的回复动作后，所述移动机器人底盘（10）即可正常工作。
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