CN110148993A - 一种户外移动机器人充电系统及充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种户外移动机器人充电系统及充电方法，包括机器人的运动路径、供电装置和充电装置，供电装置包括交流电供电模块和太阳能供电模块，充电装置包括设置于机器人上的充电上叉部，以及与充电上叉部结合的充电下叉部，充电下叉部沿运动路径布置。本发明同时具备交流电供电模块和太阳能供电模块，当太阳能不足时可自动转换到交流电充电；两种电源可进行自由切换，不影响机器人工作；能够利用太阳能作为机器人的能源，节能环保；沿运动路径一侧集中布置多个太阳能电池板，能转化得到充足的电量，而且机器人的负载减小，延长了机器人的使用寿命。

Description

一种户外移动机器人充电系统及充电方法

技术领域

本发明涉及移动机器人领域，更具体的说，它涉及一种户外移动机器人充电系统及充电方法。

背景技术

下面的背景技术用于帮助读者理解本发明，而不能被认为是现有技术。

户外移动机器人集成了诸多高新技术，采用移动机器人来代替人工完成巡检或作业是机器人技术和智能巡检技术发展的必然趋势。户外移动机器人在地面移动进行巡检，具有特定的运动路径，机器人沿着运动路径行进。

户外机器人在进行作业时候，一般采用内置蓄电池进行供电，但机器人长时间运行时需要频繁进行充电，目前多采用交流电进行充电。

太阳能是一种清洁可再生能源，在所有的可再生能源中，太阳能分布最广，获取最容易。因此有必要开发一种可利用太阳能进行充电的智能移动机器人，充分利用太阳能的优势，节能环保。

传统的利用太阳能电池板进行供电的模式是将太阳能电池板放置于机器人自身上，太阳能电池板随着机器人的移动而移动，但是该种模式存在诸多缺点：一是为合理放置太阳能电池板，机器人的结构为适应太阳能电池板的放置需要作诸多调整，不利于太阳能电池板的大范围应用；二是限制太阳能电池板的放置数量，太阳能电池板的放置数量过多，机器人负载过大，势必影响机器人的运行，还会影响机器人的使用寿命，放置数量过少，虽然降低了机器人的负载，但是储存的电量大大减少；第三，机器人移动过程中，太阳能电池板的角度一定，无法得到充足的光能，转化电能少；第四，太阳能电池板的光照情况根据机器人而定，一旦机器人在没有光照的环境中工作，或者停止工作需要维修时，太阳能电池板无法发挥其作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种户外移动机器人充电系统及充电方法，同时具备交流电供电模块和太阳能供电模块，当太阳能不足时可自动转换到交流电充电；两种电源可进行自由切换，不影响机器人工作；能够利用太阳能作为机器人的能源，节能环保；沿运动路径一侧集中布置多个太阳能电池板，能转化得到充足的电量，而且机器人的负载减小，提高了机器人的工作效率，延长了机器人的使用寿命。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种户外移动机器人充电系统，包括机器人的运动路径、供电装置和充电装置，供电装置包括交流电供电模块和太阳能供电模块，充电装置包括设置于机器人上的充电上叉部，以及与充电上叉部结合的充电下叉部，充电下叉部沿运动路径布置。

作为优选的方案，所述充电下叉部包括至少一个的交流电充电下叉部以及至少一个的太阳能充电下叉部，运动路径上设有至少两个的充电区，交流电充电下叉部和太阳能充电下叉部位于同一个充电区。

作为优选的方案，交流电充电下叉部和太阳能充电下叉部位于不同的充电区，交流电充电下叉部和太阳能充电下叉部交替分布。

作为优选的方案，充电区等间距分布。

作为优选的方案，充电区具有腔室，腔室具有顶壁和侧壁，运动路径位于充电区一侧，充电下叉部位于腔室外侧壁；或者运动路径穿插于充电区，充电下叉部位于腔室内侧壁。

作为优选的方案，所述太阳能供电模块包括多个通过支架与地面固定的太阳能电池板，太阳能电池板呈倾斜状与支架固定；太阳能电池板分布于运动路径一侧。

作为优选的方案，所述充电系统包括均设置于机器人上的机器人电源管理单元和动力电池，充电上叉部的输出端与动力电池的输入端连接，机器人电源管理单元与动力电池连接。

作为优选的方案，太阳能供电模块包括蓄电池、太阳能电源管理单元和逆变器，蓄电池的输入端连接太阳能电池板，蓄电池的第一输出端连接太阳能电源管理单元，蓄电池的第二输出端与逆变器的输入端连接，逆变器的输出端与太阳能充电下叉部连接；交流电供电模块包括220V交流电源，交流电充电下叉部与220V交流电源连接。

作为优选的方案，充电下叉部、蓄电池、太阳能电源管理单元、逆变器和交流电供电模块均位于充电区内部。

一种户外移动机器人的充电方法，包括以下步骤：

步骤1、机器人电源管理单元实时监测动力电池的电量信息，如果动力电池的电量低于安全阈值，机器人进入充电区进行自动充电；如果动力电池的电量高于安全阈值，则机器人无需充电、继续沿轨道执行任务；

步骤2、当机器人需要充电时，机器人与太阳能电源管理单元通讯，读取当前蓄电池的电量状态；如果蓄电池电量高于电量阈值，则机器人停靠在太阳能充电下叉部所对应的RFID位置标签位置，太阳能充电下叉部与充电上叉部结合；如果蓄电池电量低于电量阈值，则机器人停靠在交流电充电下叉部所对应的RFID位置标签位置，交流电充电下叉部与充电上叉部结合；

步骤3、机器人电源管理单元实时监测动力电池的电量信息，如果发现机器人电量充满，则停止充电。

本发明的有益效果：

1、布置多个太阳能电池板，从而转化得到充足的电量，而且机器人的负载减小，提高了机器人的工作效率，延长了机器人的使用寿命。

2、本发明中的太阳能电池板的安装角度不同，以适应光照的角度变化，保证太阳能电池板各个时段都能够接收到光照。

3、将太阳能电池板集中设置于运动路径一侧，能够避免影响地面的交通或行人的通行，而且，机器人的运动路径能够根据作业情况随时进行改变，集中布置太阳能电池板有利于避免机器人与太阳能电池板发生交集或碰撞，从而影响机器人的行进或者对太阳能电池板造成损坏。

4、太阳能电池板与机器人分割，机器人的工作状态不影响太阳能电池板的工作状态，即使机器人在没有光照的环境中工作，或者停止工作需要维修时，太阳能电池板依然能发挥其作用。

5、机器人的结构无需作调整，任何结构或型号的机器人均可以利用太阳能供电模块进行供电。

6、本发明机器人能够利用太阳能作为机器人的能源，节能环保。

7、本发明同时具备太阳能充电模块和交流电充电模块，当太阳能不足时可自动转换到交流电充电；两种电源可进行自由切换，不影响机器人工作。

8、本发明运动路径上设有充电区，充电下叉部、蓄电池、太阳能电源管理单元、逆变器和交流电供电模块均位于充电区内部，可有效避免阴雨天气对充电装置造成的破坏。

附图说明

图1为轨道式移动机器人的结构示意图。

图2为轨道式移动机器人太阳能电池板的安装示意图。

图3为轨道式移动机器人充电区的结构示意图。

图4为轨道式移动机器人充电区的另一实施例的结构示意图。

图5为具有运动路径的移动机器人的结构示意图。

图6为具有运动路径的移动机器人太阳能电池板的安装示意图。

图7为移动机器人交流电供电模块的结构示意图。

图8为移动机器人太阳能供电模块的结构示意图。

图9为移动机器人太阳能供电模块的另一结构示意图。

图10为移动机器人的充电流程图。

图11为移动机器人充电源的转换示意图。

图12为充电装置的工作框图。

图13为充电上叉部的结构示意图。

图14为充电下叉部的结构示意图。

图15为充电下叉部与充电上叉部结合的结构示意图。

图中标识：1、太阳能电池板；2、充电区，201、顶壁，202、侧壁；3、轨道；4、机器人；401、机器人电源管理单元；402、动力电池；5、充电装置；501、充电上叉部，5011、上叉；5012、上叉固定座；502、充电下叉部，503、下叉，504、滑块，505、弹簧，506、底座，507、导轨；508、电动伸缩杆；509、电源管理单元；5021、交流电充电下叉部；5022、太阳能充电下叉部；6、交流电供电模块；601、220V交流电源；7、太阳能供电模块；701、太阳能电源管理单元；702、蓄电池；703、逆变器；704、支架；8、运动路径。

具体实施方式

下面对本发明涉及的结构或这些所使用的技术术语做进一步的说明。这些说明仅仅是采用举例的方式进行说明本发明的方式是如何实现的，并不能对本发明构成任何的限制。

户外移动机器人充电装置

一种户外移动机器人充电系统，如图5-6所示，包括机器人的运动路径8、供电装置和充电装置，供电装置包括交流电供电模块和太阳能供电模块7，充电装置包括设置于机器人上的充电上叉部501以及与充电上叉部501结合的充电下叉部502，其中，太阳能供电模块7包括多个太阳能电池板，太阳能电池板集中分布于运动路径一侧。由于运动路径形状不限，太阳能电池板集中设置于靠近运动路径的某一区域。机器人沿特定的运动路径运行，可进行巡检或特定操作，一般运动路径8设置于地面上，机器人在地面进行巡检。沿机器人的运动路径一侧集中布置太阳能电池板的形式具有诸多优点，首先太阳能电池板无需固定于机器人上，机器人的结构无需为适应太阳能电池板作调整，任何结构或型号的机器人均可以利用太阳能供电模块进行供电；其次，能够同时布置多个太阳能电池板，保证得到充足的电量，而且机器人的负载减小，提高了机器人的工作效率，延长了机器人的使用寿命。第三，太阳能电池板与机器人分割，机器人的工作状态不影响太阳能电池板的工作状态，即使机器人在没有光照的环境中工作，或者停止工作需要维修时，太阳能电池板依然能发挥其作用。第四，将太阳能电池板集中设置于运动路径8一侧，是因为所述运动路径设置于地面，集中放置于一侧能够避免影响地面的交通或行人的通行，而且，机器人的运动路径能够根据作业情况随时进行改变，集中布置太阳能电池板有利于避免机器人与太阳能电池板发生交集或碰撞，从而影响机器人的行进或者机器人的运行对太阳能电池板造成损坏。除此之外，同时具备太阳能充电模块和交流电充电模块，当太阳能不足时可自动转换到交流电充电；两种电源可进行自由切换，不影响机器人工作；而且利用太阳能作为机器人的能源，节能环保。

作为具体的实施方式，太阳能电池板通过支架与地面固定，太阳能电池板呈倾斜状。优选的，太阳能电池板的倾斜角度呈45°，设置45°是使太阳能电池板接收到的光照时间尽可能达到久，发电量尽可能大。

作为具体的实施方式，太阳能电池板的安装角度不同，太阳能电池板的安装角度依据光照的照射角度而定，不同时段均有太阳能电池板接收到光照。太阳能电池板的分布情况不限，依据放置场所而定，一般将太阳能电池板放置于光照充足的区域。具体的，太阳能电池板集中布置有利于放置以及监测、管理以及维修。

作为具体的实施方式，如图7-9所示，所述充电系统包括设置于机器人上的机器人电源管理单元401和动力电池402，充电上叉部501的输出端与动力电池402的输入端连接，机器人电源管理单元401与动力电池402连接。

作为具体的实施方式，太阳能供电模块7包括蓄电池702、太阳能电源管理单元701和逆变器703；蓄电池702的输入端连接太阳能电池板，蓄电池702的第一输出端连接太阳能电源管理单元701，蓄电池702的第二输出端与逆变器703的输入端连接，逆变器703的输出端与太阳能充电下叉部5022连接；交流电供电模块包括220V交流电源，交流电充电下叉部5021与220V交流电源连接。太阳能电池板用于对蓄电池702进行充电；太阳能电源管理单元701，用于监测蓄电池702的电压、电流等电量信息，如发现蓄电池702的电量充满，通过太阳能电源管理单元停止太阳能电池板对蓄电池702池进行充电；逆变器703，用于将蓄电池702的电量转换成220V交流电。机器人安装有机器人电源管理单元401和动力电池402，蓄电池702的电量通过逆变器703转换成220V交流电，220V交流电通过太阳能充电下叉部5022对机器人的动力电池402进行充电。机器人电源管理系统实时监测动力电池402的电压、电流等电量信息，如发现机器人电量充满，则停止充电。

作为具体的实施方式，交流电供电模块包括220V交流电源，交流电充电下叉部5021的输入端与220V交流电源连接，交流电充电下叉部5021的输出端与动力电池402连接。可通过220V交流电源对机器人的动力电池402进行充电。

作为具体的实施方式，所述交流电充电下叉部5021和太阳能充电下叉部5022对应的运动路径8位置均安装有RFID位置标签，机器人安装有位置标签读取装置。机器人进入充电区2时，能停靠在交流电充电下叉部5021和太阳能充电下叉部5022所在的位置进行准确充电。RFID位置标签为射频识别标签，可通过无线电讯号识别读取装置，本实施例中，RFID位置标签采用型号为ETAG-T320的射频识别标签。

作为具体的实施方式，所述机器人具有一定的运动路径8，所述运动路径8的设置形状不限，也可以根据作业场所或作业要求随时改变运动路径8的形状，可设置成一字型、L型、U型、环形等规则的形状，也可以设置成不规则的形状。本实施例中，将运动路径设置为方形结构，太阳能电池板集中分布于方形结构的一边，且设置于方向结构的外侧。事实上，当将某一区域规划为太阳能电池板集中放置的区域后，以该区域为基础，来设计机器人的运动路径，无需重新设置太阳能电池板的放置区域，从而降低成本，提高太阳能电池板的利用率。

实施例2

本实施例与实施1的区别在于：如图5所示，充电下叉部502沿运动路径8布置。将充电下叉部502沿运动路径8设置的优点是，由于机器人沿着特定的运动路径8行进，当机器人需要充电时，任何时间均可以进行充电，无需偏移轨道。具体的，交流电充电下叉部5021和太阳能充电下叉部5022均设置至少一个。为保证的充足电量，一般在机器人上设置多个动力电池402，多个动力电池402无形中增加了机器人的负重，会影响机器人的运行以及使用寿命，设置多个充电下叉部502，方便机器人随时充电，减轻机器人的负重，延长使用寿命。

作为具体的实施方式，充电下叉部502包括至少一个的交流电充电下叉部5021以及至少一个的太阳能充电下叉部5022，运动路径8上设有至少两个的充电区2，交流电充电下叉部5021和太阳能充电下叉部5022位于同一个充电区2。交流电充电下叉部5021和太阳能充电下叉部5022设置于运动路径8的同一位置，有利于机器人选择性地采用交流电充电下叉部5021或太阳能充电下叉部5022充电。作为另一个具体的实施例，交流电充电下叉部5021和太阳能充电下叉部5022位于不同的充电区2，交流电充电下叉部5021和太阳能充电下叉部5022交替分布。运动路径8的长度、形状依据作业场所而定，有时候作业区域很广，将交流电充电下叉部5021和太阳能充电下叉部5022设置于运动路径8的不同位置以适应较长的运动路径8，交流电充电下叉部5021和太阳能充电下叉部5022位于不同位置时，机器人能够随时充电，避免出现机器人突然没电的情况。

作为具体的实施方式，充电区2与太阳能电池板位于运动路径8的同侧。将充电区2与太阳能电池板集中于运动路径8的同一侧，利于充电区2与太阳能电池板之间的布线连接，而且便于集中管理。

作为具体的实施方式，充电区2等间距分布。具体的，充电区2具有腔室，腔室具有顶壁和侧壁，运动路径8位于充电区2一侧，充电下叉部502位于腔室外侧壁；或者运动路径8穿插于充电区2，充电下叉部502位于腔室内侧壁。具体的，充电下叉部502、蓄电池702、太阳能电源管理单元701、逆变器703和交流电供电模块均位于充电区2内部，可有效避免阴雨天气对充电装置造成破坏。

户外轨道式移动机器人充电系统

户外移动机器人充电系统与户外轨道式移动机器人充电系统的区别在于：户外移动机器人充电系统适用于具有特定运动路径的机器人，户外轨道式移动机器人充电系统则适用于沿轨道运行的机器人，由于两者行进的方式不同，从而对太阳能电池板和充电区的设置要求不同。而且，适用户外移动机器人充电系统的机器人可以随时改变运动路径的形状，从而也影响着太阳能电池板和充电区的布置位置。

实施例1

如图1-4所示，一种户外轨道式移动机器人充电系统，包括机器人运行的轨道3、供电装置和充电装置5，供电装置包括交流电供电模块6和太阳能供电模块7，充电装置包括设置于机器人上的充电上叉部501，以及与充电上叉部501结合的充电下叉部502，其中，太阳能供电模块7包括多个太阳能电池板1，太阳能电池板1安装于轨道3上。机器人4沿轨道3运行，可进行巡检或特定操作。所述交流电为220V交流电。将太阳能电池板1设置为沿轨道3分布的形式具有诸多优点，首先太阳能电池板1无需固定于机器人上，机器人的结构无需为适应太阳能电池板1作调整，任何结构或型号的机器人均可以利用太阳能供电模块7进行供电；其次，轨道3的线路一般较长，沿轨道3设置能够布置多个太阳能电池板1，能保证得到充足的电量，而且机器人4的负载减小，提高了机器人4的工作效率，延长了机器人4的使用寿命。除此之外，同时具备太阳能供电模块7和交流电供电模块6，当太阳能不足时可自动转换到交流电充电；两种电源可进行自由切换，不影响机器人工作；而且利用太阳能作为机器人的能源，节能环保。进一步，太阳能供电模块7包括多个太阳能电池板1，太阳能电池板1通过支架704安装于轨道3正上方，沿轨道3分布。所述轨道3安装于空中，太阳能电池板1通过支架704安装于轨道3上，能够极大地节省安装空间，而且不影响机器人的行进；除此之外，以轨道3为支撑设施搭建太阳能电池板1，方便太阳能电池板1的安装，无需额外为安装太阳能电池板搭建支撑设施，节省了成本。作为具体的实施方式，轨道3沿墙壁周边设置，或者轨道周围设有立柱，太阳能电池板1一端通过支架704固定于轨道3上，另一端通过支架704安装在立柱、墙壁等建筑结构上。太阳能电池板1呈倾斜状与支架704固定，具体的，太阳能电池板1的倾斜角度呈45°，设置45°是使太阳能电池板1接收到的光照时间尽可能达到久，发电量尽可能大。

作为具体的实施方式，太阳能电池板1的安装角度不同。作为一个具体的实施方式，太阳能电池板1的安装角度依据光照的照射角度而定，不同时段均有太阳能电池板1接收到光照。而且，太阳能电池板1与机器人分割，机器人的工作状态不影响太阳能电池板1的工作状态，即使机器人在没有光照的环境中工作，或者停止工作需要维修时，太阳能电池板1依然能发挥其作用。

作为具体的实施方式，太阳能电池板1在轨道3上等间距分布。太阳能电池板1的分布情况不限，依据放置场所而定，一般将太阳能电池板1放置于光照充足的区域。

作为具体的实施方式，所述充电系统包括均设置于机器人上的机器人电源管理单元401和动力电池402，充电上叉部501的输出端与动力电池402的输入端连接，机器人电源管理单元401与动力电池402双向连接，机器人电源管理单元401用于实时监测动力电池402的电量信息。

作为具体的实施方式，太阳能供电模块7包括蓄电池702、太阳能电源管理单元701和逆变器703，充电下叉部502包括太阳能充电下叉部5022和交流电充电下叉部5021；蓄电池702的输入端连接太阳能电池板，蓄电池702的第一输出端连接太阳能电源管理单元701，蓄电池702的第二输出端与逆变器703的输入端连接，逆变器703的输出端与太阳能充电下叉部5022连接。太阳能电池板用于对蓄电池702进行充电；太阳能电源管理单元701，用于监测蓄电池702信息；逆变器703，用于将蓄电池702的电量转换成220V交流电。太阳能电池板对蓄电池702进行充电，太阳能电源管理单元701实时监测蓄电池702的电压、电流等电量信息，如发现蓄电池702的电量充满，通过太阳能电源管理单元701控制停止太阳能电池板1对蓄电池702池进行充电。机器人安装有机器人电源管理单元401和充电上叉部501，蓄电池702的电量通过逆变器703转换成220V交流电，220V交流电通过太阳能充电下叉部5022对机器人的动力电池402进行充电。机器人电源管理单元401实时监测充电上叉部501的电压、电流等电量信息，如发现机器人电量充满，则停止充电。具体的，机器人电源管理单元401和太阳能电源管理单元701可有效防止电池的过冲、过放。

作为具体的实施方式，所述交流电供电模块和太阳能供电模块7对应的轨道位置均安装有RFID位置标签，机器人安装有位置标签读取装置。机器人进入充电区2时，能停靠在交流电供电模块和太阳能供电模块所在的位置进行准确充电。RFID位置标签为射频识别标签，可通过无线电讯号识别读取装置，本实施例中，RFID位置标签采用型号为ETAG-T320的射频识别标签。

作为具体的实施方式，轨道的设置形状不限，根据应用场所而定，具体的，可设置成一字型、L型、U型或环形。

实施例2

本实施例与实施1的区别在于：充电下叉部502均沿轨道设置，参见图1。交流电充电模块和太阳能充电模块沿轨道设置的优点是，由于机器人沿着轨道行进，当机器人需要充电时，任何时间均可以进行充电，无需偏移轨道。具体的，充电下叉部502包括至少一个的交流电充电下叉部5021以及至少一个的太阳能充电下叉部5022，轨道分布有至少两个的充电区2。为保证的充足电量，一般设置多个动力电池402，多个动力电池402无形中增加了机器人的负重，会影响机器人的运行以及使用寿命，设置多个充电区2，方便机器人随时充电，减轻机器人的负重，延长使用寿命。

作为具体的实施方式，交流电充电下叉部5021和太阳能充电下叉部5022位于同一个充电区2。位于同一个充电区2，有利于机器人选择性地采用交流电充电下叉部5021或太阳能充电下叉部5022充电。

作为具体的实施方式，交流电充电下叉部5021和太阳能充电下叉部5022位于不同的充电区2，交流电充电下叉部5021和太阳能充电下叉部5022交替分布。轨道的长度、形状依据作业场所而定，有时候作业区域很广，需要设置较长的轨道，交流电充电下叉部5021和太阳能充电下叉部5022交替分布时，机器人能够随时充电，避免出现机器人突然没电的情况。

作为具体的实施方式，充电区2等间距分布。充电区2等间距布置方便对其管理、监控和维修。

作为具体的实施方式，充电区2具有腔室，腔室具有顶壁和侧壁，轨道位于充电区2一侧，充电下叉部502位于腔室外侧壁；轨道穿插于充电区2，充电下叉部502位于腔室内侧壁。充电区2通过立柱与地面固定，或者通过立柱与轨道固定；轨道沿墙壁周边设置时，充电区2通过立柱与墙壁等建筑结构固定。具体的，轨道位于充电区2一侧时，腔室具有底板，底板通过立柱与地面固定，或者通过立柱与墙壁固定。具体的，轨道穿插于充电区2时，侧壁通过立柱与轨道固定，或者通过立柱与地面固定，参见图3-4。

作为具体的实施方式，蓄电池702、太阳能电源管理单元701、逆变器703、充电下叉部502和交流电供电模块均位于充电区2内部，可有效避免阴雨天气对充电装置造成破坏。

充电装置

交流电充电下叉部5021和太阳能充电下叉部5022可采用无线充电方式，也可采用有线充电方式，本实施例中则采用有线充电方式。

如图12-15所示，充电装置，包括充电上叉部501和充电下叉部502，充电时充电上叉部501和充电下叉部502结合，充电下叉部502包括底座506、导轨507、滑块504、弹性元件和下叉503，导轨507安装于底座506上，滑块504沿导轨507移动，下叉503与滑块504连接，滑块504两侧分别通过弹性元件与底座506连接。所述充电装置可应用于交流电充电下叉部5021和太阳能充电下叉部5022。

优选的，弹性元件采用具有弹性特性的材料制成，例如，弹簧。优选的，所述下叉503通过螺钉与滑块504固定连接。优选的，底座506采用U型底座506。充电下叉部502为浮动式结构，通过弹性元件如弹簧可以调节机器人在水平面内的定位误差，对机器人的定位精度要求较低。

充电上叉部501包括多个上叉5011，充电下叉部502包括多个下叉503，上叉5011与下叉503一一对应。优选的，上叉5011和下叉均等间距布置。优选的，上叉5011和下叉503包括结构相同的三组。设置多个上叉5011、下叉503可以同时满足多个机器人充电，或者对一个机器人的多个电池充电，提高充电效率。上叉5011和下叉503均等间距布置有利于上叉5011与下叉503的错位贴合。

所述充电装置包括电源管理单元509，充电上叉部501通过导线与电源管理单元509连接。所述充电装置包括充电上叉部501、充电下叉部502和电源管理单元509，充电上叉部501和电源管理单元509均固定于机器人上，充电上叉部501通过导线与电源管理单元509连接，220V交流电源与充电下叉部502连接，充电下叉部502位于室内、隧道或其他场合，固定位于某一位置或者能够移动。当机器人进行充电时，充电上叉部501和充电下叉部502结合。所述电源管理单元509即为机器人电源管理单元401。

充电下叉部502包括运动装置，运动装置一端与底座506固定，另一端与固定支架固定。具体的，运动装置可以为电动伸缩杆508。充电下叉部502可与充电区2的顶部、地面或墙壁固定，或能够移动。以运动装置为电动伸缩杆508为例，充电下叉部502位于充电区2的顶部时，移动机器人运行至充电下叉部502下方，电动伸缩杆508带动充电下叉部502的下叉503进行下降运动，直至与机器人上的上叉5011结合。充电下叉部502位于充电区2的墙壁上时，下叉503能够在电动伸缩杆508的带动下左右运动，即当移动机器人运行至充电下叉部502所在位置时，下叉503伸出与上叉5011结合。或者，为避免充电影响其他机器人的行进，机器人运行至充电区2内部时，轨道与充电装置之间设有充电轨道。在本实施例中，所述电动伸缩杆508则是通过固定支架固定在地面上。所述电动伸缩杆508具有遇阻停功能，在电动伸缩杆508上升过程中，当电动伸缩杆508的电流大于预设的电流Imax时，电动伸缩杆508停止运动，其中Imax为上叉、下叉503紧密贴合时的电动伸缩杆508电流值。

充电上叉部501包括上叉5011和上叉固定座5012，上叉5011固定于上叉固定座5012上。具体的，所述上叉5011通过螺钉与上叉固定座5012固定连接。所述机器人与上叉固定座5012固定，本实施例中，所述上叉固定座5012通过螺钉与机器人固定连接。具体的，所述上叉固定座5012采用具有一定强度的绝缘性材料。具体的，所述上叉5011采用导电性较好的黄铜材料。具有一定强度的上叉固定座5012需要能够支撑住上叉5011。

以充电下叉部502与地面固定、运动装置为电动伸缩杆508为例，充电装置的工作过程是：当需要进行充电时，机器人移动至充电下叉部502的所在位置；机器人到位后，电动伸缩杆508带动充电下叉部502的下叉503进行上升运动，直至与上叉5011结合。在结合过程中，如机器人定位精度存在误差，弹性元件可进行水平空间内的浮动，确保结合完全。当电动伸缩杆508的电机电流达到预设值时，电动伸缩杆508停止运动，此时上叉5011和下叉503结合紧密，电源管理单元发出充电指令，机器人在电源管理单元控制下进行充电。

充电方法

如图10-11所示，充电方法，包括以下步骤：

步骤1、机器人电源管理单元实时监测动力电池的电量信息，如果动力电池的电量低于安全阈值，机器人进入充电区进行自动充电；如果动力电池的电量高于安全阈值，则机器人无需充电、继续沿运动路径执行任务；

步骤2、当机器人需要充电时，机器人与机器人电源管理单元通讯，读取当前蓄电池的电量状态；如果蓄电池电量高于电量阈值，则机器人停靠在太阳能充电下叉部所对应的RFID位置标签位置，太阳能充电下叉部与充电上叉部结合，蓄电池对动力电池充电；如果蓄电池电量低于电量阈值，则机器人停靠在交流电充电下叉部所对应的RFID位置标签位置，交流电充电下叉部与充电上叉部结合，220V交流电对动力电池充电；

步骤3、机器人电源管理单元实时监测动力电池的电量信息，如果发现机器人电量充满，则停止充电。

上述充电方法适用于户外移动机器人充电系统和户外轨道式移动机器人充电系统。

在缺少本文中所具体公开的任何元件、限制的情况下，可以实现本文所示和所述的发明。所采用的术语和表达法被用作说明的术语而非限制，并且不希望在这些术语和表达法的使用中排除所示和所述的特征或其部分的任何等同物，而且应该认识到各种改型在本发明的范围内都是可行的。因此应该理解，尽管通过各种实施例和可选的特征具体公开了本发明，但是本文所述的概念的修改和变型可以被本领域普通技术人员所采用，并且认为这些修改和变型落入所附权利要求书限定的本发明的范围之内。

本文中所述或记载的文章、专利、专利申请以及所有其他文献和以电子方式可得的信息的内容在某种程度上全文包括在此以作参考，就如同每个单独的出版物被具体和单独指出以作参考一样。申请人保留把来自任何这种文章、专利、专利申请或其他文献的任何及所有材料和信息结合入本申请中的权利。

Claims (10)

1.一种户外移动机器人充电系统，其特征在于：包括机器人的运动路径、供电装置和充电装置，供电装置包括交流电供电模块和太阳能供电模块，充电装置包括设置于机器人上的充电上叉部，以及与充电上叉部结合的充电下叉部，充电下叉部沿运动路径布置。

2.根据权利要求1所述的一种户外移动机器人充电系统，其特征在于：充电下叉部包括至少一个的交流电充电下叉部以及至少一个的太阳能充电下叉部，运动路径上设有至少两个的充电区，交流电充电下叉部和太阳能充电下叉部位于同一个充电区。

3.根据权利要求2所述的一种户外移动机器人充电系统，其特征在于：交流电充电下叉部和太阳能充电下叉部位于不同的充电区，交流电充电下叉部和太阳能充电下叉部交替分布。

4.根据权利要求2或3所述的一种户外移动机器人充电系统，其特征在于：充电区等间距分布。

5.根据权利要求4所述的户外移动机器人充电系统，其特征在于：充电区具有腔室，腔室具有顶壁和侧壁，运动路径位于充电区一侧，充电下叉部位于腔室外侧壁；或者运动路径穿插于充电区，充电下叉部位于腔室内侧壁。

6.根据权利要求5所述的一种户外移动机器人充电系统，其特征在于：太阳能电池板呈倾斜状与支架固定；太阳能电池板分布于运动路径一侧。

7.根据权利要求6所述的一种户外移动机器人充电系统，其特征在于：所述充电系统包括均设置于机器人上的机器人电源管理单元和动力电池，充电上叉部的输出端与动力电池的输入端连接，机器人电源管理单元与动力电池连接。

8.根据权利要求7所述的一种户外移动机器人充电系统，其特征在于：太阳能供电模块包括蓄电池、太阳能电源管理单元和逆变器，蓄电池的输入端连接太阳能电池板，蓄电池的第一输出端连接太阳能电源管理单元，蓄电池的第二输出端与逆变器的输入端连接，逆变器的输出端与太阳能充电下叉部连接；交流电供电模块包括220V交流电源，交流电充电下叉部与220V交流电源连接。

9.根据权利要求8所述的一种户外移动机器人充电系统，其特征在于：充电下叉部、蓄电池、太阳能电源管理单元、逆变器和交流电供电模块均位于充电区内部。

10.一种户外移动机器人的充电方法，包括以下步骤：

步骤1、机器人电源管理单元实时监测动力电池的电量信息，如果动力电池的电量低于安全阈值，机器人进入充电区进行自动充电；如果动力电池的电量高于安全阈值，则机器人无需充电、继续沿运动路径执行任务；

步骤2、当机器人需要充电时，机器人与机器人电源管理单元通讯，读取当前蓄电池的电量状态；如果蓄电池电量高于电量阈值，则机器人停靠在太阳能充电下叉部所对应的RFID位置标签位置，太阳能充电下叉部与充电上叉部结合；如果蓄电池电量低于电量阈值，则机器人停靠在交流电充电下叉部所对应的RFID位置标签位置，交流电充电下叉部与充电上叉部结合；

步骤3、机器人电源管理单元实时监测动力电池的电量信息，如果发现机器人电量充满，则停止充电。