CN110649671B - 充电站、充电系统及充电方法 - Google Patents

Abstract

一种壁挂式的充电站包含主体、旋转臂、复位件、充电端口以及磁性件。主体附着于壁面。旋转臂可转动地连接主体。复位件连接于主体与旋转臂之间。充电端口以及磁性件设置于旋转臂的一表面。本发明的充电站将站端充电埠设置旋转臂上，并且于旋转臂上配置站端磁性件，如此一来，可运用磁吸力驱使充电站的站端充电埠旋转接附至电动机器的主机端充电端口以进行充电。充电站还包含连接旋转臂的复位件，于充电完成后，复位件可驱使充电站的站端充电端口与电动机器的主机端充电端口分离，电动机器从而得不受阻碍地离开充电站，且不会损害充电埠。

Description

充电站、充电系统及充电方法

技术领域

本发明涉及一种充电站、充电系统及充电方法。

背景技术

扫地机器人是当前相当热门的室内清洁工具。扫地机器人一般搭配有充电站。当扫地机器人在电量过低时或完成清扫后，会自动回到充电站进行充电。现有的扫地机器人充电站通常放置于地面上，然而，此做法使得充电站周边区域形成清洁死角，累积的灰尘不易清除。

为了避免上述情况发生，部分扫地机器人改为采用无线充电技术。尽管使用无线充电技术能改进充电站周边不易进行清洁的缺点，但也衍生了诸如充电效率不佳、成本高昂等其他问题，因而较难商品化。

因此，如何提出一种能解决上述问题的扫地机器人充电站设计，便为目前此类产品技术急需努力的方向之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种充电站、充电系统及充电方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种充电站，配置以附着于一壁面，包含：

一主体，配置以附着于所述壁面；

一旋转臂，可转动地连接所述主体；

一复位件，连接于所述主体与所述旋转臂之间；

一站端充电埠，设置于所述旋转臂的一表面；以及

一站端磁性件，设置于所述旋转臂的所述表面。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，进一步包含一保护罩，该保护罩连接所述主体，并且覆盖所述旋转臂；

所述保护罩具有一开口，其中当所述旋转臂相对于所述主体旋转至一充电位置时，所述站端充电埠由该开口外露。

2．上述方案中，所述站端磁性件为一永久磁铁或一电磁铁。

3．上述方案中，所述主体具有一凹陷部，所述旋转臂可转动地连接该凹陷部的一侧壁。

4．上述方案中，所述复位件为一拉伸弹簧。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种充电系统，包含：

一充电站，具有一站端充电埠，设置于一旋转臂的一表面，以及一站端磁性件，设置于所述旋转臂的所述表面；以及

一电动机器，配置以移动于一地面，并包含：

一机壳；

一主机端充电端口，设置于所述机壳上，并且配置以电性耦接所述站端充电埠；以及

一主机端磁性件，设置于所述机壳上，并且配置以吸附所述站端磁性件。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，所述机壳具有一顶面，所述主机端充电端口以及所述主机端磁性件由该顶面外露。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种充电方法，配置以运用附着于一壁面的一充电站为移动于一地面的一电动机器充电；

所述充电站包含一主体、可转动地连接该主体的一旋转臂以及设置于该旋转臂上的一站端充电端口以及一站端磁性件，所述电动机器包含一主机端充电端口以及一主机端磁性件，所述充电方法包含：

移动所述电动机器至所述充电站下方；以及

于所述充电站的所述站端磁性件与所述电动机器的主机端磁性件之间产生一磁吸力，使得所述充电站的所述旋转臂朝向电动机器旋转，进而使得所述充电站的所述站端充电埠电性耦接电动机器的所述主机端充电端口。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，所述充电站进一步包含一复位件，该复位件连接于所述主体与所述旋转臂之间，所述充电方法进一步包含：

于完成充电后，去除所述充电站的站端磁性件与所述电动机器的主机端磁性件之间的所述磁吸力，使得所述充电站的旋转臂受所述复位件驱使而远离电动机器旋转，进而使得所述充电站的站端充电埠与所述电动机器的主机端充电端口分离。

2．上述方案中，所述站端磁性件为一永久磁铁，所述主机端磁性件为一电磁铁；于所述站端磁性件与所述主机端磁性件之间产生所述磁吸力的步骤包含：

对所述电磁铁供电，以于所述电磁铁与所述永久磁铁之间产生所述磁吸力。

本发明的工作原理及优点如下：

本发明一种壁挂式的充电站包含主体、旋转臂、复位件、充电端口以及磁性件。主体附着于壁面。旋转臂可转动地连接主体。复位件连接于主体与旋转臂之间。充电端口以及磁性件设置于旋转臂的一表面。

相比现有技术而言，本发明的充电站将站端充电埠设置旋转臂上，并且于旋转臂上配置站端磁性件，如此一来，可运用磁吸力驱使充电站的站端充电埠旋转接附至电动机器的主机端充电端口以进行充电。充电站还包含连接旋转臂的复位件，于充电完成后，复位件可驱使充电站的站端充电端口与电动机器的主机端充电端口分离，电动机器从而得不受阻碍地离开充电站，且不会损害充电埠。

附图说明

附图1为依据本发明一实施方式的充电系统的立体图；

附图2为图1所示充电系统的充电站的立体透视图；

附图3为依据本发明一实施方式的充电方法的流程图；

附图4以及附图5为绘示图3所示充电方法于不同阶段的示意图。

以上附图中：100．充电系统；200．电动机器；210．机壳；211．顶面；220．主机端充电端口；220a．第一电极；220b．第二电极；230a．主机端磁性件；230b．主机端磁性件；300．充电站；310．主体；311．凹陷部；312．侧壁；313．第一扣环；320．旋转臂；321．下表面；322．第二扣环；330．复位件；340．站端充电埠；340a．第一电极；340b．第二电极；350a．站端磁性件；350b．站端磁性件；360．保护罩；361．开口；400．充电方法；S401～S405．步骤；901．地面；902．壁面；R．轴线。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：以下将以图式及详细叙述对本案进行清楚说明，任何本领域技术人员在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。

本文的用语只为描述特定实施例，而无意为本案的限制。单数形式如“一”、“这”、“此”、“本”以及“该”，如本文所用，同样也包含复数形式。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本案，其仅为了区别以相同技术用语描述的组件或操作。

关于本文中所使用的“连接”或“定位”，均可指二或多个组件或装置相互直接作实体接触，或是相互间接作实体接触，亦可指二或多个组件或装置相互操作或动作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的用词（terms），除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在本案内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本案的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本案之描述上额外的引导。

参见附图1所示，为绘示依据本发明一实施方式的充电系统100的立体图。充电系统100包含电动机器200以及壁挂式充电站300，电动机器200配置以移动于地面901上，而壁挂式充电站300配置以附着于壁面902上。于本实施方式中，电动机器200为扫地机器人，扫地机器人配备有电池（图未示），使其能在不连接电源线的情况下自由地于地面901上移动，包括壁挂式充电站300下方的地面，以执行清扫工作。壁挂式充电站300配置以对电动机器200充电，举例而言，当电动机器200完成其清洁工作后或是电池电量低于一默认值时，可移动至壁挂式充电站300下方进行充电。以下详细介绍电动机器200以及充电站300的结构。

如图1所示，电动机器200包含机壳210、主机端充电端口220以及两主机端磁性件230a、230b。主机端充电端口220以及主机端磁性件230a、230b设置于机壳210上，并且由机壳210的顶面211外露。主机端充电端口220包含第一电极220a以及第二电极220b，第一电极220a、第二电极220b以及主机端磁性件230a、230b沿一方向直线排列，并且主机端磁性件230a、230b位于第一电极220a与第二电极220b的两侧，但本发明并不以此为限，亦即第一电极220a、第二电极220b以及主机端磁性件230a、230b可以不同方式排列，并且根据不同的需求，电极或主机端磁性件的形状、尺寸或数量在设计上也可以改变。电动机器200的电池设置于机壳210内，其电性耦接主机端充电端口220，因此，充电站300可通过外露的主机端充电端口220对电池充电。

请参照图2，其为绘示图2所示充电系统100的充电站300的立体透视图。需说明的是，为避免部分组件受到遮挡，图2中的充电站300部分以虚线呈现。充电站300包含主体310、旋转臂320、复位件330、站端充电埠340以及两站端磁性件350a、350b。主体310配置以附着于壁面902 （请见图1）。举例而言，主体310可以黏贴、螺丝锁固、挂勾悬挂或其他合适的方式附着于壁面902上。于一些实施方式中，主体310内容置有控制电路（图未示），控制电路透过电源线电性耦接壁面902上的插座（图未示），并配置以将插座所提供的电源转换为电动机器200 （请见图1）所适用的电压与电流，并由站端充电埠340输出。于一些实施方式中，主体可直接插附于壁面902上的插座而无须通过电源线，但需要插座设置于适当高度上。

如图2所示，旋转臂320可转动地连接主体310。具体而言，主体310具有凹陷部311（于图2中以虚线表示），旋转臂320可转动地枢接凹陷部311的侧壁312。当充电站300附着于壁面902时，旋转臂320配置以绕轴线R旋转，具体而言，当电动机器200 （请见图1）位于充电站300下方时，旋转臂320可绕轴线R向下旋转以接触电动机器200，或是绕轴线R向上旋转以与电动机器200分离。于一些实施方式中，轴线R平行于地面901，但本发明并不以此为限。

如图2所示，旋转臂320具有下表面321，站端充电端口340与站端磁性件350a、350b设置于旋转臂320的下表面321。站端充电埠340包含第一电极340a以及第二电极340b，其配置以分别电性耦接主机端充电端口220的第一电极220a以及第二电极220b。在充电时，站端磁性件350a、350b配置以分别与电动机器200上的主机端磁性件230a、230b相吸附。

站端充电端口340以及站端磁性件350a、350b具有与主机端充电端口220以及主机端磁性件230a、230b相同的位置安排，在本发明的一实施例中，第一电极340a、第二电极340b以及站端磁性件350a、350b沿一方向直线排列，并且站端磁性件350a、350b位于第一电极340a与第二电极340b的两侧。

如图2所示，复位件330为拉伸弹簧，其连接于主体310以及旋转臂320之间。主体310具有第一扣环313，其设置于凹陷部311的底面，旋转臂320具有第二扣环322，其设置于旋转臂320的顶面，并且位于旋转臂320远离主体310的一端，复位件330两端分别挂勾于第一扣环313与第二扣环322。复位件330配置以提供旋转臂320向上旋转的力矩，驱使旋转臂320在电动机器200完成充电后向上旋转与电动机器200分离，使电动机器200能在不受阻碍下顺畅的离开充电站300。应当理解复位件330亦可为扭力弹簧、弹性伸缩缎带或其他能提供恢复力的组件，本发明不以此为限。

于一些实施方式中，如图2所示，充电站300进一步包含保护罩360 （于图2中以虚线表示），其连接主体310，并且覆盖旋转臂320。保护罩360用以保护旋转臂320以及位于旋转臂320下表面321的站端充电端口340与站端磁性件350a、350b，避免其受到碰撞而损坏。保护罩360底部具有开口361，当旋转臂320相对于主体310旋转至充电位置（如图5所示）时，站端充电端口340以及站端磁性件350a、350b由开口361外露。相反地，当旋转臂320位于等待位置（如图4所示）时（例如是完成充电后），旋转臂320大部分位于保护罩360内而受到保护。

应当理解的是，尽管于图1与图2所示的实施方式中，电动机器200以及充电站300各自包含两个磁性组件（亦即，电动机器200的主机端磁性件230a、230b以及充电站300的站端磁性件350a、350b），但本发明不以此为限。本领域技术人员可依据实务上的需求调整磁性组件的数目，只要电动机器200以及充电站300上的磁性件牢固地彼此吸附，以保持站端充电端口340与主机端充电端口220稳固的电性连接即可。于另一些实施方式中，电动机器200以及充电站300分别包含一环绕（或部分环绕）主机端充电端口220的环形磁性件（或弧形磁性件）以及一环绕（或部分环绕）站端充电端口340的环形磁性件（或弧形磁性件）。

请参照图3，其为绘示依据本发明一实施方式的充电方法400的流程图。充电方法400为运用充电站300对电动机器200进行充电的方法，其包含步骤S401至步骤S405。

配合参照图4，于步骤S401中，移动电动机器200至充电站300下方。具体而言，于本实施方式中，电动机器200为扫地机器人，电动机器200于完成其清洁工作后或是电池电量低于一默认值时移动至充电站300下方，准备进行充电。于一些实施方式中，充电站300具有定位信号装置，电动机器200具有自动导航功能，可追踪充电站300的定位信号自行移动至充电站300下方。在本发明一实施例中，电动机器200可配备摄影机、光学雷达（lightdetection and ranging，LiDAR）系统或其他合适的传感器（图未示），以协助判定充电站300相对于电动机器200的位置，使得电动机器200能准确地移动至充电站300下方，进行站端充电端口340与主机端充电端口220电性连接的作业。

配合参照图5，于步骤S403中，于充电站300的站端磁性件350a、350b与电动机器200的主机端磁性件230a、230b之间产生磁吸力，使得充电站300的旋转臂320朝向电动机器200旋转，进而使得充电站300的站端充电埠340电性耦接电动机器200的主机端充电端口220。

具体而言，于本实施方式中，充电站300的站端磁性件350a、350b为永久磁铁，电动机器200的主机端磁性件230a、230b为电磁铁。于主机端磁性件230a、230b断电时，旋转臂320受到复位件330支撑而处于稍微向上倾斜的等待位置（如图4所示），在此状态下，旋转臂320大部分位于保护罩360中。当主机端磁性件230a、230b通电形成极性相反于站端磁性件350a、350b底端的磁极时，站端磁性件350a、350b受到主机端磁性件230a、230b吸引而带动旋转臂320向下旋转至充电位置（如图5所示），在此状态下，位于旋转臂320下表面321的站端磁性件350a、350b与站端充电埠340通过保护罩360底部的开口361外露，并且站端磁性件350a、350b分别与主机端磁性件230a、230b相吸附，而站端充电埠340电性耦接对应位置的主机端充电端口220。站端充电端口340连接主机端充电端口220后可开始对电动机器200进行充电。

再配合参照图4，于步骤S405中，于完成充电后，去除充电站300站端磁性件350a、350b与电动机器200主机端磁性件230a、230b之间的磁吸力，使得充电站200的旋转臂320受复位件330驱使而远离电动机器200旋转，进而使得充电站300的站端充电埠340与电动机器200的主机端充电端口220分离。

具体而言，于完成充电后，停止对主机端磁性件230a、230b供电，使得主机端磁性件230a、230b失去磁性。在站端磁性件350a、350b不受磁力吸引下，旋转臂320受复位件330驱使而由充电位置（如图5所示）向上旋转回到等待位置（如图4所示）。站端充电端口340与主机端充电端口220分离后，电动机器200能在不受阻碍下离开充电站300。

当电动机器200欲清扫充电站300下方的空间时，电动机器200可移动通过充电站300下方，但不对主机端磁性件230a、230b供电，如此一来，主机端磁性件230a、230b不会吸引站端磁性件350a、350b，可避免旋转臂320误作动而碰撞电动机器200。

应当理解站端磁性件350a、350b与主机端磁性件230a、230b的形式不受限于前文中描述的实施方式。于另一些实施方式中，站端磁性件350a、350b为铁磁性材料。于另一些实施方式中，站端磁性件350a、350b亦为电磁铁，于实际应用中，站端磁性件350a、350b可保持通电状态，或者充电站300可在侦测到电动机器200位于预定充电位置时使站端磁性件350a、350b通电。又或者，电动机器200以及充电站300之间具有无线通信机制，当电动机器200移动至充电站300下方预定充电位置且准备进行充电时，可向充电站300发送提醒信号，充电站300接收到提醒信号后对站端磁性件350a、350b供电使其产生磁性。

综上所述，本发明的充电站将站端充电埠设置旋转臂上，并且于旋转臂上配置站端磁性件，如此一来，可运用磁吸力驱使充电站的站端充电埠旋转接附至电动机器的主机端充电端口以进行充电。充电站还包含连接旋转臂的复位件，于充电完成后，复位件可驱使充电站的站端充电端口与电动机器的主机端充电端口分离，电动机器从而得不受阻碍地离开充电站，且不会损害充电埠。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种充电站，配置以附着于一壁面，其特征在于：包含：

一主体，配置以附着于所述壁面；

一旋转臂，可转动地连接所述主体；

一复位件，连接于所述主体与所述旋转臂之间；

一站端充电埠，设置于所述旋转臂的一表面；以及

一站端磁性件，设置于所述旋转臂的所述表面；

进一步包含一保护罩，该保护罩连接所述主体，并且覆盖所述旋转臂；

所述保护罩具有一开口，其中当所述旋转臂相对于所述主体旋转至一充电位置时，所述站端充电埠由该开口外露；

所述主体具有一凹陷部，所述旋转臂可转动地连接该凹陷部的一侧壁；

所述复位件为一拉伸弹簧，其连接于主体以及旋转臂之间；

主体具有第一扣环，其设置于凹陷部的底面，旋转臂具有第二扣环，其设置于旋转臂的顶面，并且位于旋转臂远离主体的一端，复位件两端分别挂勾于第一扣环与第二扣环。

2.根据权利要求1所述的充电站，其特征在于：所述站端磁性件为一永久磁铁或一电磁铁。

3.一种充电系统，其特征在于：包含：

一充电站，具有一站端充电埠，设置于一旋转臂的一表面，以及一站端磁性件，设置于所述旋转臂的所述表面；以及

一电动机器，配置以移动于一地面，并包含：

一机壳；

一主机端充电端口，设置于所述机壳上，并且配置以电性耦接所述站端充电埠；以及

一主机端磁性件，设置于所述机壳上，并且配置以吸附所述站端磁性件；

所述电动机器配备有传感器，以协助判定充电站相对于电动机器的位置，使得电动机器能准确地移动至充电站下方，进行站端充电端口与主机端充电端口电性连接的作业。

4.根据权利要求3所述的充电系统，其特征在于：所述机壳具有一顶面，所述主机端充电端口以及所述主机端磁性件由该顶面外露。

5.一种充电方法，其特征在于：配置以运用附着于一壁面的一充电站为移动于一地面的一电动机器充电；

所述充电站包含一主体、可转动地连接该主体的一旋转臂以及设置于该旋转臂上的一站端充电端口以及一站端磁性件，所述电动机器包含一主机端充电端口以及一主机端磁性件，所述充电方法包含：

移动所述电动机器至所述充电站下方；以及

于所述充电站的所述站端磁性件与所述电动机器的主机端磁性件之间产生一磁吸力，使得所述充电站的所述旋转臂朝向电动机器旋转，进而使得所述充电站的所述站端充电埠电性耦接电动机器的所述主机端充电端口；

所述充电站进一步包含一复位件，该复位件连接于所述主体与所述旋转臂之间，所述充电方法进一步包含：

于完成充电后，去除所述充电站的站端磁性件与所述电动机器的主机端磁性件之间的所述磁吸力，使得所述充电站的旋转臂受所述复位件驱使而远离电动机器旋转，进而使得所述充电站的站端充电埠与所述电动机器的主机端充电端口分离；

所述站端磁性件为一永久磁铁，所述主机端磁性件为一电磁铁；于所述站端磁性件与所述主机端磁性件之间产生所述磁吸力的步骤包含：

对所述电磁铁供电，以于所述电磁铁与所述永久磁铁之间产生所述磁吸力；

所述电动机器配备有传感器，以协助判定充电站相对于电动机器的位置，使得电动机器能准确地移动至充电站下方，进行站端充电端口与主机端充电端口电性连接的作业。

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