CN109449679B - 移动机器人的充电站及充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种移动机器人的充电站及充电系统。充电站包括基座，安装板，摆杆，滑动机构以及充电头。安装板设置在基座上方，相对基座能够上下调整。摆杆与安装板转动连接，相对安装板能够左右转动。滑动机构设置在摆杆上，相对摆杆能够前后滑动。充电头通过延伸杆与滑动机构连接。摆杆具有摆动中心线，摆杆上连接有使摆杆在自由状态下位于摆动中心线上的左右回中弹性件；充电头具有前端位置，延伸杆上连接有使充电头在自由状态下位于其前端位置的前后回中弹性件。本发明在充电过程中能适应高低不平的地面情况，且在移动机器人具有运动偏差而错误前行时，充电站能左右前后的自适应运动，具有自我保护能力，避免了移动机器人撞坏充电站。

Description

移动机器人的充电站及充电系统

技术领域

本发明涉及充电装置技术领域，具体地，涉及移动机器人的充电站及充电系统。

背景技术

移动机器人在必要时需要返回充电站由充电站对其充电，以保证移动机器人具有充足的电能。然而，现有技术中，移动机器人充电系统却存在有如下问题：充电过程中无法适应高低不平的地面情况，且在移动机器人具有运动偏差而错误前行时，充电站无自我保护能力以至于移动机器人撞坏充电站。

发明内容

考虑到上述问题，根据本发明的一个方面，提供一种移动机器人的充电站。

本发明提供地移动机器人的充电站，包括：

基座；

安装板，所述安装板设置在所述基座上方，相对所述基座能够上下调整；

摆杆，所述摆杆与所述安装板转动连接，相对所述安装板能够左右转动；

滑动机构，所述滑动机构设置在所述摆杆上，相对所述摆杆能够前后滑动；以及

充电头，所述充电头通过延伸杆与所述滑动机构连接；

其中，所述摆杆具有摆动中心线，所述摆杆上连接有使摆杆在自由状态下位于摆动中心线上的左右回中弹性件；所述充电头具有前端位置，所述延伸杆上连接有使充电头在自由状态下位于其前端位置的前后回中弹性件。

示例性地，所述滑动机构包括滑块和导轨，所述延伸杆与所述滑块连接，所述导轨通过连接结构件与所述摆杆连接。

示例性地，所述连接结构件包括导轨固定板和过渡连接板，所述导轨固定在所述导轨固定板上，所述导轨固定板与所述过渡连接板上下间隔布置，且所述导轨固定板相对所述过渡连接板能够上下转动。

示例性地，所述导轨固定板与所述过渡连接板之间设置有限位圈，所述限位圈用于限制所述导轨固定板相对所述过渡连接板的上下转动角度。

示例性地，所述摆杆具有第一端和第二端，所述第一端通过一第一转轴与所述安装板连接，所述第二端远离所述第一端，所述第二端上设置有第一挡板，所述第一挡板上具有限位槽，所述过渡连接板限制在所述限位槽内。

示例性地，所述过渡连接板与所述摆杆之间通过一第二转轴转动连接，所述第二转轴穿设在所述摆杆的中段位置上，所述中段位置位于所述第一端与所述第二端之间。

示例性地，所述中段位置与所述第一端之间设置有第二挡板，所述第二挡板上具有凹槽，所述摆杆限制在所述凹槽内。

示例性地，所述第一挡板具有由所述限位槽分隔成的左上端部、右上端部、左下端部和右下端部，所述左右回中弹性件包括第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧一端设置在所述左下端部上、另一端设置在所述安装板的一侧上，所述第二弹簧一端设置在所述右下端部上、另一端设置在所述安装板的另一侧上，且所述第一弹簧和所述第二弹簧分别位于所述摆杆的左、右两侧。

示例性地，所述延伸杆的远离充电头的一端的左右两侧上分别设置有第一L形安装板和第二L形安装板，所述前后回中弹性件包括第一前后回中弹簧和第二前后回中弹簧，所述第一前后回中弹簧一端设置在所述左上端部上、另一端设置在所述第一L形安装板上，所述第二前后回中弹簧一端设置在所述右上端部上、另一端设置在所述第二L形安装板上。

示例性地，所述延伸杆的远离充电头的一端的杆体上设置有接近开关，所述导轨固定板上设置有与所述接近开关配合以能发射出充电头行程信号的开关踏板。

示例性地，还包括控制主机和报警提示装置，所述接近开关及所述报警提示装置分别与所述控制主机连接，所述控制主机基于所述接近开关反馈的信号并结合一充电电流信号确认是否启动所述报警提示装置做报警提示。

根据本发明的另一个方面，提供一种移动机器人的充电系统，包括移动机器人和如上述的充电站。

本发明由于充电站设置有滑动机构和摆杆，充电头通过延伸杆与滑动机构连接，且摆杆上连接有左右回中弹性件，延伸杆上连接有前后回中弹性件，从而可以实现左右前后的自适应运动；另外，由于充电站的安装板相对其基座上下能够调整，从而能实现充电头初始高度位置可调；因此，本发明的充电系统，在充电过程中能适应高低不平的地面情况，且在移动机器人具有运动偏差而错误前行时，充电站能左右前后的自适应运动，具有自我保护能力，避免了移动机器人撞坏充电站。

进一步地，由于导轨固定板相对过渡连接板能够上下转动，从而充电头高度方向可调节，实现了充电头上下的自适应运动。

更进一步地，由于设置接近开关反馈信号，在充电头未插入移动机器人的充电座内时，能方便地给出报警提示。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1是根据本发明实施例的移动机器人的充电站的立体图(从一方向上看)；

图2是根据本发明实施例的移动机器人的充电站的立体图(从另一方向上看)；

图3是根据本发明实施例的移动机器人的充电站的侧视图；

图4是图1中的滑动机构与摆杆连接示意图；

图5是图1中的接近开关的结构图。

其中，附图标记为

110—基座

111—支柱

120—安装板

130—摆杆

131—第一转轴

140—滑动机构

141—滑块

142—导轨

1430—连接结构件

1431—导轨固定板

14311—安装槽

1432—过渡连接板

1433—凸柱

1434—转动轴

144—限位圈

145—挡块

146—第二转轴

150—充电头

160—延伸杆

170—左右回中弹性件

171—第一弹簧

172—第二弹簧

180—前后回中弹性件

190—第一挡板

191—限位槽

192—左上端部

193—右上端部

194—左下端部

195—右下端部

1110—第二挡板

1120—第一L形安装板

1130—第二L形安装板

1140—接近开关

1141—电路板

1142—开关体

1143—接触片

1144—滚轮

1150—开关踏板

1160—控制主机

1170—报警提示装置

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

本发明的移动机器人的充电站，主要用于给移动机器人充电，以便移动机器人在允许运动偏差情况下，保证移动机器人能够平稳顺利完成充电，并且移动机器人错误前行时，充电站不被撞坏，从而具有自我保护功能。

如图1、图2、图3和图4所示，本发明提供的移动机器人的充电站，包括基座110，安装板120，摆杆130、滑动机构140以及充电头140。

基座110可以通过螺钉等紧固件固定在充电站安装位置，基座110可以包括支柱111，以便支撑上方主要部件，如，安装板120，摆杆130、滑动机构140以及充电头140。

安装板120设置在基座110上方，相对基座110能够上下调整。本发明实施例中，安装板120安装在支柱111上，支柱111具有螺纹孔，安装板120在高度方向上具有纵向排列的多个安装孔，螺钉穿过安装孔后与螺纹孔连接技能将安装板120安装在支柱111上。安装充电站时，可以通过调节安装板120上的螺钉的位置，实现充电头初始高度位置调整。在未示出的实施例中，多个安装孔可以用纵向设置的长形腰孔替代，也能实现充电头初始高度位置调整的目的。

摆杆130与安装板120转动连接，相对安装板120能够左右转动。摆杆130具有第一端和第二端，第一端通过一第一转轴131与安装板120连接，第二端远离第一端。需要说明的是，为了实现摆杆130的左右转动，第一转轴131是相对安装板120纵向设置的。摆杆130具有摆动中心线，需要说明的是，整个充电站是中心对称的，摆杆130的摆动中心线是充电站的对称中心线，摆杆130上连接有使摆杆在自由状态下位于摆动中心线上的左右回中弹性件170。

滑动机构140设置在摆杆130上，相对摆杆130能够前后滑动。充电头150通过延伸杆160与滑动机构140连接，从而充电头150能跟随滑动机构140前后滑动。充电头150具有前端位置，由于充电头150是跟随滑动机构140前后滑动，其向前滑动到的极限位置为前端位置，延伸杆160上连接有使充电头150在自由状态下位于其前端位置的前后回中弹性件180。

需要说明的是，本文所涉及的与充电站有关的方位术语，例如“前”、“后”、“左”和“右”等，均是相对于充电站处于图3中所示的情况而言的。如图3所示，“前”对应为纸面的左方，“后”对应为纸面的右方，“左”对应为垂直纸面向外，“右”对应为垂直纸面向里。

基于上述的结构，充电站可以实现左右前后的自适应运动，在充电过程中能适应高低不平的地面情况，且在移动机器人具有运动偏差而错误前行时，充电站能左右前后的自适应运动，从而具有自我保护能力，避免移动机器人撞坏充电站。

再一次参阅图4，滑动机构140包括滑块141和导轨142，延伸杆160与滑块141连接，导轨142通过连接结构件1430与摆杆130连接。连接结构件1430包括导轨固定板1431和过渡连接板1432，导轨142固定在导轨固定板1431上，导轨固定板1431与过渡连接板1432上下间隔布置，且导轨固定板1431相对过渡连接板1432能够上下转动，具体来说，导轨固定板1431的端部上开设有安装槽14311，过渡连接板1432可以向上凸出有凸柱1433，凸柱1433部分卡设在安装槽14311内，转动轴1434穿设在过渡连接板1432和凸柱1433上，从而实现导轨固定板1431与过渡连接板1432之间的转动连接。示例性地，为了限制导轨固定板1431与过渡连接板1432之间的上下转动角度，导轨固定板1431与过渡连接板1432之间设置有限位圈144。示例性地，在导轨固定板1431上的位于导轨142前端(此处的前端指的是导轨固定板1431的靠近限位圈144的一端)的位置上设置有挡块145，以避免滑块141从导轨142前端脱离。另一方面，导轨固定板1431上的位于导轨142后端(此处的后端指的是导轨固定板1431的远离限位圈144的一端)的位置上并不设置挡块，从而滑块141能从导轨142后端脱离，具体而言，在移动机器人具有运动偏差而错误前行时，滑块141能从导轨142后端脱离，从而充电头150会与其下方的主体结构脱离以保护充电站不被破坏。

再一次结合参阅图2和图4，摆杆130的第二端上设置有第一挡板190，第一挡板190上具有限位槽191，过渡连接板1432限制在限位槽191内。过渡连接板1432与摆杆130之间通过第二转轴146转动连接，第二转轴146穿设在摆杆130的中段位置上，该中段位置位于摆杆130的第一端与摆杆130的第二端之间。基于该设置，不但充电站的主要部件整体可以左右转动，且滑动机构140带着位于其上的充电头还能左右微调转动，左右微调转动的角度由限位槽191进行限制。示例性地，摆杆130的中段位置与摆杆130的第一端之间设置有第二挡板1110，第二挡板1110上具有凹槽，摆杆130限制在凹槽内，充电站的主要部件整体的左右转动角度由凹槽进行限制。

再一次结合参阅图1和图2，第一挡板190具有由限位槽191分隔成的左上端部192、右上端部193、左下端部194和右下端部195，左右回中弹性件170包括第一弹簧171和第二弹簧172，第一弹簧171一端设置在左下端部194上、另一端设置在安装板120的一侧上，第二弹簧172一端设置在右下端部195上、另一端设置在安装板120的另一侧上，且第一弹簧171和第二弹簧172分别位于摆杆130的左、右两侧。为了方便设置前后回中弹性件180，延伸杆160的远离充电头的一端的左右两侧上分别设置有第一L形安装板1120和第二L形安装板1130，前后回中弹性件180包括第一前后回中弹簧和第二前后回中弹簧，即，包括两根弹簧，该两根弹簧在图中未分别标记，第一前后回中弹簧一端设置在左上端部192上、一端设置在第一L形安装板1120上，第二前后回中弹簧一端设置在右上端部193上、一端设置在第二L形安装板1130上。基于该设置，充电站在自由状态时(即，没有移动机器人靠近充电时)，充电头150通过两根前后回中弹簧拉着，使其处在最前端(简称充电头端)，并且导轨固定板1431在第一挡板190的限位槽191内的中间位置；摆杆130在第一弹簧171和第二弹簧172作用下使其在第二挡板1110的凹槽的中间位置，从而使整个充电头整体位于中部，即，充电站的对称中心线上。

本发明的充电站，在充电状态时，虽然可能存在各个方向的充电头位置误差，但是，充电站却具有多自由度来自适应调节充电头位置，体现在:

(1)高度方向，限位圈144、转动轴1434及前后回中弹性件180可以使充电头150绕转动轴1434转动，实现高度方向调节。

(2)前后方向通过两个前后回中弹性件180拉动使滑块141在导轨142上前后移动，从而实现充电头150的前后方向调节。

(3)左右方向是通过摆杆130围绕第一转轴131转动，从而带动摆杆130上的各个零部件左右运动。

进一步地，结合参阅图1和图5，本发明的充电站还具有反馈信号和提示功能，具体实现为：延伸杆160的远离充电头150的一端的杆体上设置有接近开关1140，导轨固定板1431上设置有与接近开关140配合以能发射出充电头行程信号的开关踏板1150。接近开关1140包括电路板1141，开关体1142，接触片1143和滚轮1144，开关体1142为两个，分别设置在电路板1141的两侧上，接触片1143和滚轮1144对应的也为两个，滚轮1144在开关踏板1150上运动时，接触片1143始终处于压缩状态，接近开关1140处于闭合状态；当充电头150在受移动机器人作用带动延伸杆160运动以致滚轮1144脱离开关踏板1150后，接触片1143处于自由状态，接近开关1140处于打开状态。

本发明的充电站还包括控制主机1160和报警提示装置1170，接近开关1140通过信号线与控制主机1160连接，报警提示装置1170也与控制主机1160连接。示例性地，接近开关1140处于闭合状态时，接近开关1140反馈一闭合信号给控制主机1160；接近开关1140处于打开状态时，接近开关1140反馈一打开信号给控制主机1160。

常态下，接近开关1140处于闭合状态，向控制主机1160反馈“闭合”信号；在移动机器人前行往充电站进行充电时，充电头150在受移动机器人作用带动延伸杆160运动致滚轮1144脱离开关踏板1150后，接触片1143处于自由状态，接近开关1140处于打开状态，向控制主机1160反馈“打开”信号。另外，由于在充电站的充电头插入充电座内向移动机器人供电时，会向控制主机1160反馈“有电流”信号，而在未供电时会向控制主机1160反馈“无电流”信号。当控制主机1160接收到接近开关的信号由闭合-打开，且在接收到“有电流”信号时，则判断出正常充电；当控制主机1160接收到接近开关的信号由闭合-打开，且在接收到“无电流”信号时，则判断出未正常充电，此时，控制主机1160将控制报警提示装置1170做报警提示。报警提示装置1170可以是显示板，也可以是蜂鸣器。也就是说，当报警提示装置1170做报警提示时，则说明充电头150未对移动机器人充电。

本发明实施例中，设置了两个开关体1142，保证了故障报警的可靠性，当一个坏掉，另一个仍可以报告故障，具有双余度的作用。

根据本发明的另一个方面，提供一种移动机器人的充电系统，包括移动机器人和如上述的充电站，移动机器人上具有充电座，充电时，充电站的充电头插入充电座内向移动机器人供电。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种移动机器人的充电站，其特征在于，包括：

基座；

安装板，所述安装板设置在所述基座上方，相对所述基座能够上下调整；

摆杆，所述摆杆与所述安装板转动连接，相对所述安装板能够左右转动；

滑动机构，所述滑动机构设置在所述摆杆上，相对所述摆杆能够前后滑动；以及

充电头，所述充电头通过延伸杆与所述滑动机构连接；

其中，所述摆杆具有摆动中心线，所述摆杆上连接有使摆杆在自由状态下位于摆动中心线上的左右回中弹性件；所述充电头具有前端位置，所述延伸杆上连接有使充电头在自由状态下位于其前端位置的前后回中弹性件；所述滑动机构包括滑块和导轨，所述延伸杆与所述滑块连接，所述导轨通过连接结构件与所述摆杆连接；所述连接结构件包括导轨固定板和过渡连接板，所述导轨固定在所述导轨固定板上，所述导轨固定板与所述过渡连接板上下间隔布置，且所述导轨固定板相对所述过渡连接板能够上下转动。

2.根据权利要求1所述的充电站，其特征在于，所述导轨固定板与所述过渡连接板之间设置有限位圈，所述限位圈用于限制所述导轨固定板相对所述过渡连接板的上下转动角度。

3.根据权利要求2所述的充电站，其特征在于，所述摆杆具有第一端和第二端，所述第一端通过一第一转轴与所述安装板连接，所述第二端远离所述第一端，所述第二端上设置有第一挡板，所述第一挡板上具有限位槽，所述过渡连接板限制在所述限位槽内。

4.根据权利要求3所述的充电站，其特征在于，所述过渡连接板与所述摆杆之间通过一第二转轴转动连接，所述第二转轴穿设在所述摆杆的中段位置上，所述中段位置位于所述第一端与所述第二端之间。

5.根据权利要求4所述的充电站，其特征在于，所述中段位置与所述第一端之间设置有第二挡板，所述第二挡板上具有凹槽，所述摆杆限制在所述凹槽内。

6.根据权利要求5所述的充电站，其特征在于，所述第一挡板具有由所述限位槽分隔成的左上端部、右上端部、左下端部和右下端部，所述左右回中弹性件包括第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧一端设置在所述左下端部上、另一端设置在所述安装板的一侧上，所述第二弹簧一端设置在所述右下端部上、另一端设置在所述安装板的另一侧上，且所述第一弹簧和所述第二弹簧分别位于所述摆杆的左、右两侧。

7.根据权利要求6所述的充电站，其特征在于，所述延伸杆的远离充电头的一端的左右两侧上分别设置有第一L形安装板和第二L形安装板，所述前后回中弹性件包括第一前后回中弹簧和第二前后回中弹簧，所述第一前后回中弹簧一端设置在所述左上端部上、另一端设置在所述第一L形安装板上，所述第二前后回中弹簧一端设置在所述右上端部上、另一端设置在所述第二L形安装板上。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的充电站，其特征在于，所述延伸杆的远离充电头的一端的杆体上设置有接近开关，所述导轨固定板上设置有与所述接近开关配合以能发射出充电头行程信号的开关踏板。

9.根据权利要求8所述的充电站，其特征在于，还包括控制主机和报警提示装置，所述接近开关及所述报警提示装置分别与所述控制主机连接，所述控制主机基于所述接近开关反馈的信号并结合一充电电流信号确认是否启动所述报警提示装置做报警提示。

10.一种移动机器人的充电系统，其特征在于，包括移动机器人和如权利要求1-9中任意一项所述的充电站。

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