CN109572460A - 轮式机器人自动充电方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轮式机器人自动充电方法及装置，所述轮式机器人设置有无线定位模块、第一通信模块和车轮，所述轮式机器人可通过自动充电装置进行充电，所述自动充电装置设置有车轮固定模块、第二通信模块和充电部，其特征在于，所述车轮固定模块，宽度与车轮宽度相同，数量与轮式机器人车轮数量相同，中心间距与车轮中心间距相同，所述每个车轮固定模块设置有以车轮固定模块中心线对称的两个车轮固定板，轮式机器人驶入充电目标坐标点，车轮定位模块的车轮固定板升起，实现车轮定位和轮式机器人固定。简单易行，安全可靠。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，涉及一种轮式机器人自动充电方法及装置。
背景技术
随着机器人技术的发展，越来越多的机器人出现在了机器人产品市场上，并且开始逐渐应用于工业生产现场和人们的日常生活等领域。
为了保证机器人具备较好的续航工作能力，机器人通常采用蓄电池供电，以便通过一个与机器人匹配的充电基座对其进行反复充电，从而实现机器人的循环续航工作。然而，现有技术中机器人大多依赖人工操作充电，容易引起充电不及时等问题，同时还增加了用户使用的麻烦，影响使用体验，如何通过简单的技术实现机器人的充电定位使机器人自动充电是需要解决的问题。
美国专利US13891679公开了一种轮式电动车进行充电的方法与装置，包括设置于轮式电动车上的充电接收系统和设置车底地板上的充电提供系统，充电接收系统包括RFID标签阵列、充电受入部和第一控制器，RFID标签阵列排布于充电受入部的周围，每个RFID标签都对应一个特定的坐标点，RFID标签阵列形成的坐标网格用于确定充电受入部的坐标；充电提供系统包括RFID感应模块、充电插头、位移机构和第二控制器；对轮式电动车充电时，轮式电动车驶入充电提供系统上方，位移机构带动RFID感应模块和充电插头移动至充电受入部的周围，将感应到的RFID信号反馈至第二感应模块，第二感应模块通过计算获得充电插头与充电受入部之间的坐标差并据此发出下一步位移指令给位移机构，通过不断感应RFID的信号和位移，实现位移机构将充电插头对准充电受入部。该方案的缺点在于，装置复杂、实用性差，位移机构有固定的行程范围，若电动车停车时充电受入部停在了位移机构行程范围之外，则位移机构无法将充电插头对准充电受入部，无法充电；另外，轮式车体停车后，若没有给车轮上定位措施，附近区域的振动很容易造成车体溜车，该专利的技术方案会发生充电过程中，附近区域的振动可能导致车体溜车，进而造成充电插头或者充电受入部损坏，甚至可能引发短路等用电事故。鉴于此，有必要为轮式机器人提供一种简单易行的自动充电技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轮式机器人自动充电的方法和装置，用以解决现有技术方案装置复杂、实用性差的问题。
为实现上述目的，本发明具体技术方案如下：
一种轮式机器人自动充电方法，所述轮式机器人设置有充电受入部、无线定位模块、第一通信模块和车轮，所述轮式机器人可通过自动充电装置进行充电，所述自动充电装置设置有车轮固定模块、第二通信模块、控制模块和充电部，所述车轮固定模块，宽度与车轮宽度相同，数量与轮式机器人车轮数量相同，中心间距与车轮中心间距相同，所述每个车轮固定模块设置有以车轮固定模块横向中心线对称的两个车轮固定板，所述充电方法包括：
轮式机器人驶入充电目标坐标点；
自动充电装置的车轮固定模块感受到车轮施加的压力；
车轮固定模块的车轮固定板升起，将轮式机器人固定；
自动充电装置的充电部升起，与轮式机器人的充电受入部结合，从而实现充电。
所述轮式机器人驶入充电目标坐标点，包括：
轮式机器人的无线定位模块内存有工作场所所有充电目标坐标点；
所述充电目标坐标点，均为自动充电装置充电部的对称中心；
轮式机器人驶入所述充电目标坐标点，使得轮式机器人充电受入部的对称中心点与该充电目标坐标点重合；
所述自动充电装置的车轮固定模块感受到车轮施加的压力，包括：
车轮固定模块监测其所承受的压力值；
当所述的压力值大于预先设定的压力阈值时，车轮固定模块确定感受到车轮施加的压力；
车轮固定模块向控制模块输出请求信号。
所述车轮定位模块的车轮固定板升起，将轮式机器人固定，包括：
当控制模块收到所有车轮固定模块的请求信号后，同时向所有车轮固定模块发送工作信号；
所有车轮定位模块的车轮固定板，分别从各个车轮前后两侧，同时升起；
在车轮固定板升起的推力作用下，车轮轴向对称中心线与车轮定位模块的横向对称中心线重合；
车轮固定板完全升起后，将车轮卡在车轮固定板之间，轮式机器人被固定，从而不会发生溜车。
所述自动充电装置的充电部升起，与轮式机器人的充电受入部结合，从而实现充电，包括：
所述控制模块向自动充电装置充电部发出控制信号，充电部从自动充电装置内向上升起；
充电部与轮式机器人的充电受入部结合后，停止上升；
第二通信模块与第一通信模块通信进行无线通信，确认充电的开始和结束。
所述自动充电装置还设置有平行于车轮固定模块的定位挡块，车轮紧贴该定位挡块时车轮的纵向对称中心线与车轮固定模块的纵向对称中心线重合，所述的充电方法包括：
轮式机器人驶入充电目标坐标点；
轮式机器人沿定位挡块的法线方向朝向定位挡块行驶，使车轮贴紧定位挡块后停车；
自动充电装置的车轮固定模块感受到车轮施加的压力；
车轮定位模块的车轮固定板升起，将轮式机器人固定；
自动充电装置的充电部升起，与轮式机器人的充电受入部结合，从而实现充电。
一种轮式机器人自动充电装置，所述轮式机器人设置有充电受入部、无线定位模块、第一通信模块和车轮，所述轮式机器人可通过自动充电装置进行充电，所述自动充电装置设置有车轮固定模块、第二通信模块、控制模块和充电部，其特征在于，所述车轮固定模块，宽度与车轮宽度相同，数量与轮式机器人车轮数量相同，中心间距与车轮中心间距相同，所述每个车轮固定模块设置有以车轮固定模块横向中心线对称的两个车轮固定板，当轮式机器人驶入充电目标坐标点，车轮定位模块的车轮固定板升起，可实现车轮定位和轮式机器人固定；
所述自动充电装置的充电部设置有垂直升降传动部件，可以让充电部垂直升起或者降下，充电部垂直升起时可与轮式机器人的充电受入部结合，从而实现充电；
自动充电装置的车轮固定模块设置有压力传感，可以感测施加在其上方的压力值；
所述车轮固定模块的信号输出端口与控制模块的输入端口连接，所述车轮固定模块的信号输入端口与控制模块的输出端口连接；
所述充电部的信号输出端口与控制模块的输入端口连接，所述充电部的信号输入端口与控制模块的输出端口连接。
进一步优选的，所述自动充电装置还设置有平行于车轮固定模块的定位档板，车轮紧贴该定位挡块时车轮的纵向对称中心线与车轮固定模块的纵向对称中心线重合，轮式机器人驶入充电目标坐标点后，轮式机器人沿定位挡块的法线方向朝向定位挡块行驶，使车轮贴紧定位挡块后停车，车轮定位模块的车轮固定板升起，实现车轮定位和轮式机器人固定。
本发明方法具有如下优点：
每个车轮固定模块设置有以车轮固定模块中心线对称的两个车轮固定板，轮式机器人驶入自动充电装置充电部的对称中心所在充电目标坐标点，车轮定位模块的车轮固定板升起，实现车轮定位和轮式机器人固定，轮式机器人充电受入部的对称中心点与自动充电装置充电部的对称中心重合，充电部无须进行位置对准，直接升起就可与充电受入部配合进行充电，简单易行；同时轮式机器人位置被完全固定，充电过程中不会发生溜车，安全可靠。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的轮式机器人自动充电方法的流程示意图。
图2为本发明实施例2提供的自动充电方法的流程示意图
图3为本发明实施例1提供的轮式机器人自动充电装置俯视示意图。
图4为本发明实施例提供的轮式机器人驶入自动充电装置示意图。
图5为本发明实施例提供的车轮固定板升起并开始充电示意图。
图6为本发明实施例2提供的轮式机器人自动充电装置俯视示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
一种轮式机器人自动充电方法，请参考图1、图3、图4和图5，所述轮式机器人200设置有无线定位模块、第一通信模块、充电受入部220、属具300和车轮210，所述轮式机器人200可通过自动充电装置100进行充电，所述自动充电装置100设置有车轮固定模块110、第二通信模块、控制模块和充电部120，所述车轮固定模块110，宽度与车轮210宽度相同，数量与轮式机器人车轮210数量相同，中心间距与车轮210之间的中心间距相同，所述每个车轮固定模块110设置有以车轮固定模块110横向中心线402对称的两个车轮固定板111，所述充电方法包括：
S101：轮式机器人200驶入充电目标坐标点；
S102：自动充电装置100的车轮固定模块110感受到车轮210施加的压力；
S103：车轮固定模块110的车轮固定板111升起，将轮式机器人200固定；
S104：自动充电装置100的充电部120升起，与轮式机器人200的充电受入部220结合；
S105：第二通信模块与第一通信模块通信，确认充电的开始和结束；
S106：充电结束后，充电部120降落回初始位置，车轮固定板111恢复水平位置。
所述轮式机器人200驶入自动充电装置100所在坐标点，包括：
轮式机器人200的无线定位模块内存有工作场所所有充电目标坐标点；
充电目标坐标点均为自动充电装置100充电部120的对称中心501；
轮式机器人200驶入所述充电目标坐标点，请参考图4，使得轮式机器人200充电受入部220的对称中心点502与该充电目标坐标点重合；
所述自动充电装置100的车轮固定模块110感受到车轮210施加的压力，包括：
车轮固定模块110监测其所承受的压力值；
车轮210压在车轮固定模块110上后，当所述的压力值大于预先设定的压力阈值时，车轮固定模块110确定感受到车轮施加的压力；
车轮固定模块向控制模块输出请求信号。
所述车轮定位模块110的车轮固定板111升起，将轮式机器人200固定，包括：
当控制模块收到所有车轮固定模块110的请求信号后，同时向所有车轮固定模块110发送工作信号；
所有车轮定位模块110的车轮固定板111，分别从各个车轮210前后两侧，同时升起；
在车轮固定板111升起的推力作用下，车轮210轴向对称中心线401与车轮定位模块110的横向对称中心线402重合；
请参考图5，车轮固定板111完全升起后，将车轮210卡在车轮固定板之间，轮式机器人被固定，不会发生溜车。
所述自动充电装置100的充电部120升起，与轮式机器人200的充电受入部220结合，从而实现充电，包括：
所述控制模块向自动充电装置充电部120发出控制信号，自动充电装置100的充电部120，从自动充电装置100内向上升起；
充电部120与轮式机器人200的充电受入部220结合后，停止上升，请参考图5，；
第二通信模块与第一通信模块通信，确认充电的开始和结束。
一种轮式机器人自动充电装置，请参考图3、图4和图5，所述轮式机器人200设置有充电受入部、无线定位模块、第一通信模块、属具300和车轮210，所述轮式机器人200可通过自动充电装置100进行充电，所述自动充电装置100设置有车轮固定模块110、第二通信模块、控制模块和充电部120，所述车轮固定模块110，宽度与车轮210宽度相同，数量与轮式机器人车轮210数量相同，中心间距与车轮210之间的中心间距相同，所述每个车轮固定模块110设置有以车轮固定模块110横向中心线402对称的两个车轮固定板111，轮式机器人200驶入充电目标坐标点，车轮定位模块110的车轮固定板111升起，实现车轮210定位和轮式机器人200固定；
自动充电装置100的充电部120设置有垂直升降传动部件，可以让充电部120垂直升起或者降下，充电部120垂直升起时可与轮式机器人的充电受入部220结合，从而实现充电；
自动充电装置100的车轮固定模块110设置有压力传感，可以感测施加在其上方的压力值；
所述车轮固定模块110的信号输出端口与控制模块的输入端口连接，所述车轮固定模块110的信号输入端口与控制模块的输出端口连接；
所述充电部120的信号输出端口与控制模块的输入端口连接，所述充电部120的信号输入端口与控制模块的输出端口连接。
实施例2
一种轮式机器人自动充电方法，请参考图2、图6、图4和图5，所述轮式机器人200设置有无线定位模块、第一通信模块、充电受入部220、属具300和车轮210，所述车轮210为麦克汉姆轮，所述轮式机器人200可通过自动充电装置100进行充电，所述自动充电装置100设置有车轮固定模块110、第二通信模块、控制模块和充电部120，所述车轮固定模块110，宽度与车轮210宽度相同，数量与轮式机器人车轮210数量相同，中心间距与车轮210之间的中心间距相同，所述每个车轮固定模块110设置有以车轮固定模块110横向中心线402对称的两个车轮固定板111，所述定位挡块130平行于车轮固定模块110，车轮210紧贴该定位挡块130时车轮210的纵向对称中心线404与车轮固定模块110的纵向对称中心线403重合，所述充电方法包括：
S201：轮式机器人200驶入充电目标坐标点；
S202：轮式机器人沿定位挡块130的法线方向朝向定位挡块130行驶，使车轮210贴紧定位挡块130后停车；
S203：自动充电装置100的车轮固定模块110感受到车轮210压力；
S204：车轮固定模块110的车轮固定板111升起，将轮式机器人200固定；
S205：自动充电装置100的充电部120升起，与轮式机器人200的充电受入部220结合；
S206：第二通信模块与第一通信模块通信，确认充电的开始和结束；
S207：充电结束后，充电部120降落回初始位置，车轮固定板111恢复水平位置。
一种轮式机器人自动充电装置，请参考图6、图4和图5，所述轮式机器人200设置有无线定位模块、第一通信模块、充电受入部220、属具300和车轮210，所述轮式机器人200可通过自动充电装置100进行充电，所述自动充电装置100设置有车轮固定模块110、第二通信模块、控制模块和充电部120，所述车轮固定模块110，宽度与车轮210宽度相同，数量与轮式机器人车轮210数量相同，中心间距与车轮210之间的中心间距相同，所述每个车轮固定模块110设置有以车轮固定模块110横向中心线402对称的两个车轮固定板111，所述定位挡块130平行于车轮固定模块110，车轮210紧贴该定位挡块130时车轮210的纵向对称中心线404与车轮固定模块110的纵向对称中心线403重合。轮式机器人200驶入充电目标坐标点，轮式机器人沿定位挡块130的法线方向朝向定位挡块130行驶，使车轮210贴紧定位挡块130后停车，车轮定位模块110的车轮固定板111升起，实现车轮210定位和轮式机器人200固定，自动充电装置100的充电部120，从自动充电装置100内向上升起，充电部120与轮式机器人200的充电受入部220结合后，停止上升，第二通信模块与第一通信模块通信，确认充电的开始和结束。
其余与实施例一相同。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种轮式机器人自动充电方法，所述轮式机器人设置有充电受入部、无线定位模块、第一通信模块和车轮，所述轮式机器人可通过自动充电装置进行充电，所述自动充电装置设置有车轮固定模块、第二通信模块、控制模块和充电部，所述车轮固定模块，宽度与车轮宽度相同，数量与轮式机器人车轮数量相同，中心间距与车轮中心间距相同，所述每个车轮固定模块设置有以车轮固定模块横向中心线对称的两个车轮固定板，其特征在于，所述充电方法包括：
轮式机器人驶入充电目标坐标点；
自动充电装置的车轮固定模块感受到车轮施加的压力；
车轮固定模块的车轮固定板升起，将轮式机器人固定；
自动充电装置的充电部升起，与轮式机器人的充电受入部结合，从而实现充电。
2.根据权利要求1所述的轮式机器人自动充电方法，所述轮式机器人驶入充电目标坐标点，还包括：
轮式机器人的无线定位模块内存有工作场所所有充电目标坐标点；
所述充电目标坐标点，均为自动充电装置充电部的对称中心；
轮式机器人驶入所述充电目标坐标点，使得轮式机器人充电受入部的对称中心点与该充电目标坐标点重合。
3.根据权利要求1所述的轮式机器人自动充电方法，其特征在于，所述自动充电装置的车轮固定模块感受到车轮施加的压力，还包括：
车轮固定模块监测其所承受的压力值；
当所述的压力值大于预先设定的压力阈值时，车轮固定模块确定感受到车轮施加的压力；
车轮固定模块向控制模块输出请求信号。
4.根据权利要求1所述的轮式机器人自动充电方法，所述车轮定位模块的车轮固定板升起，将轮式机器人固定，还包括：
当控制模块收到所有车轮固定模块的请求信号后，同时向所有车轮固定模块发送工作信号；
所有车轮定位模块的车轮固定板，分别从各个车轮前后两侧，同时升起；
在车轮固定板升起的推力作用下，车轮轴向对称中心线与车轮定位模块的横向对称中心线重合；
车轮固定板完全升起后，将车轮卡在车轮固定板之间，轮式机器人被固定，从而不会发生溜车。
5.根据权利要求1所述的轮式机器人自动充电方法，所述自动充电装置的充电部升起，与轮式机器人的充电受入部结合，从而实现充电，还包括：
所述控制模块向自动充电装置充电部发出控制信号，充电部从自动充电装置内向上升起；
充电部与轮式机器人的充电受入部结合后，停止上升；
第二通信模块与第一通信模块通信进行无线通信，确认充电的开始和结束。
6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的轮式机器人自动充电方法，其特征在于，所述自动充电装置还设置有平行于车轮固定模块的定位挡块，车轮紧贴该定位挡块时车轮的纵向对称中心线与车轮固定模块的纵向对称中心线重合，所述的充电方法包括：
轮式机器人驶入充电目标坐标点；
轮式机器人沿定位挡块的法线方向朝向定位挡块行驶，使车轮贴紧定位挡块后停车；
自动充电装置的车轮固定模块感受到车轮施加的压力；
车轮定位模块的车轮固定板升起，将轮式机器人固定；
自动充电装置的充电部升起，与轮式机器人的充电受入部结合，从而实现充电。
7.一种轮式机器人自动充电装置，所述轮式机器人设置有充电受入部、无线定位模块、第一通信模块和车轮，所述轮式机器人可通过自动充电装置进行充电，所述自动充电装置设置有车轮固定模块、第二通信模块、控制模块和充电部，其特征在于，所述车轮固定模块，宽度与车轮宽度相同，数量与轮式机器人车轮数量相同，中心间距与车轮中心间距相同，所述每个车轮固定模块设置有以车轮固定模块横向中心线对称的两个车轮固定板，当轮式机器人驶入充电目标坐标点，车轮定位模块的车轮固定板升起，可实现车轮定位和轮式机器人固定；
所述自动充电装置的充电部设置有垂直升降传动部件，可以让充电部垂直升起或者降下，充电部垂直升起时可与轮式机器人的充电受入部结合，从而实现充电；
自动充电装置的车轮固定模块设置有压力传感，可以感测施加在其上方的压力值；
所述车轮固定模块的信号输出端口与控制模块的输入端口连接，所述车轮固定模块的信号输入端口与控制模块的输出端口连接；
所述充电部的信号输出端口与控制模块的输入端口连接，所述充电部的信号输入端口与控制模块的输出端口连接。
8.根据权利要求7所述的一种轮式机器人自动充电装置，其特征在于，所述自动充电装置还设置有平行于车轮固定模块的定位档板，车轮紧贴该定位挡块时车轮的纵向对称中心线与车轮固定模块的纵向对称中心线重合，轮式机器人驶入充电目标坐标点后，轮式机器人沿定位挡块的法线方向朝向定位挡块行驶，使车轮贴紧定位挡块后停车，车轮定位模块的车轮固定板升起，实现车轮定位和轮式机器人固定。
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