CN110690745A - 一种机器人自动充电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器人自动充电系统,包括:充电桩和机器人;所述充电桩的竖截面为L形结构,所述充电桩的水平端外壁设置有电极片弹簧,且电极片弹簧的顶部弹性连接有充电桩电极片,所述机器人的内部设置有控制主板,所述机器人的尾部设置有机器人电极片。本发明中,该机器人自动充电系统采用先接触后通电的充电方式,从而避免了电极片在通电状态下相互摩擦而产生电火花的现象,也确保了充电桩的充电安全,极大的提高了机器人充电的安全性,同时利用非接触式的感应方式,可以确保了机器人与充电桩之间的间距的充足安全,避免了接触式微动开关机械触发方式带来的使用磨损,也避免了机器人与充电桩直接碰撞而造成两者损坏的情况。
Description
技术领域
本发明涉及机器人充电技术领域,尤其涉及一种机器人自动充电系统。
背景技术
机器人是自动执行工作的机器装置,它既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动,它的任务是协助或取代人类工作的工作,在充电式的服务机器人工作后,需要对服务机器人进行及时的充电处理,以确保服务机器人能够持续不断的进行后续的工作。
现有的服务机器人通常采用接触式的充电方式,即将充电极片安装在底部,而充电桩上的电极片是一直有电的,在自动导通充电的过程中,一旦检测到机器人的电极片上有电,即认为机器人与充电桩接触就开始充电,由于充电电极片在接触摩擦时地点,容易产生电火花的现象,从而容易导致充电电路的故障,无法适应长期频繁的充电操作,同时在机器人与充电桩靠近接触时,由于机器人存在一定的运动惯性,当机器人接触到充电桩时,无法第一时间停止运动,使其容易与充电桩发生剧烈碰撞,进而导致充电桩或机器人的损坏,进而降低了两者的使用安全性。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点,而提出的一种机器人自动充电系统。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:一种机器人自动充电系统,包括:充电桩和机器人;
所述充电桩的竖截面为L形结构;
所述充电桩的水平端外壁设置有电极片弹簧,且电极片弹簧的顶部弹性连接有充电桩电极片;
所述机器人的内部设置有控制主板;
所述机器人的尾部设置有机器人电极片。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述充电桩电极片与机器人电极片的数量均为两个,
两个所述充电桩电极片均为凸起式结构;
两个所述机器人电极片均为凹陷式结构;
两个所述充电桩电极片的凸起部与两个所述机器人电极片的凹陷部之间一一相互对应。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述还包括霍尔传感器;
所述霍尔传感器通过传感器支架螺栓固定在机器人上且位于两个所述机器人电极片之间;
所述充电桩的竖直端内壁嵌设有磁铁;
所述霍尔传感器的水平高度与磁铁的水平高度大小一致。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述控制主板采用可编程的PLC芯片单片机组成;
所述控制主板分别与嵌设在充电桩内的无线接收模块和嵌设在机器人内的无线发射模块无线通信。
一种机器人自动充电方法,包括以下步骤:
S01:机器人后退退向充电桩,驱动机器人移动,对准充电桩电极片与机器人电极片的位置,使得机器人的尾部朝向充电桩的位置逐渐靠近;
S02:判断是否检测到磁铁,当充电桩电极片与机器人电极片靠近时到一定距离时,霍尔传感器会感应到磁铁产生的磁场信号,并根据感应到的磁场信号的强弱,判断充电桩电极片与机器人电极片是否完全连接;
S03:机器人与充电桩连接,霍尔传感器感应到磁铁产生的磁场信号,此时机器人逐渐的减速并直至停止,从而使得充电桩电极片与机器人电极片完全连接,此时控制主板控制无线发射模块向充电桩发送充电信号;
S04:充电桩对机器人进行充电,无线接收模块接收到充电信号,使导通得充电桩电极片的充电电路,从而使得充电桩对机器人进行充电;
S05:机器人发送关闭无线信号,机器人充电结束后,控制主板控制无线发射模块给充电桩发送关闭信号;
S06:充电桩关闭充电电源,无线接收模块接收到机器人发送的关闭充电信号,断开充电桩电极片的充电电路,并关闭充电桩的电源;
S07:机器人前进离开充电桩,控制主板驱动机器人前进,使得机器人电极片与充电桩电极片逐渐脱离,确保机器人与充电桩完全分开,结束充电过程。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述步骤S02中,当霍尔传感器没有感应到磁铁产生的磁场信号时,机器人会安装设定的速度持续的向充电桩移动并靠近;
当霍尔传感器感应到磁铁产生的磁场信号时,机器人会逐渐的减速,并且缓慢的靠近充电桩直至接触。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述步骤S02中,磁铁采用钕铁硼永磁磁铁,霍尔传感器能够在距离磁铁直至5cm处即可感应到磁场信号,给与机器人充足的安全停止距离。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述步骤S06中,当充电桩与机器人断开连接时,充电桩内的电流检测模块检测检测到充电桩电极片没有电流流通,从而第一时间断开充电桩的充电电路。
有益效果
本发明提供了一种机器人自动充电系统。具备以下有益效果:
(1):该机器人自动充电系统采用先接触后通电的充电方式,能够在充电桩电极片与机器人电极片完全接触前不通电,并且在充电结束后第一时间断开充电电路,从而避免了电极片在通电状态下相互摩擦而产生电火花的现象,也确保了充电桩的充电安全,极大的提高了机器人充电的安全性。
(2):该机器人自动充电系统采用霍尔传感器和磁铁非接触式的感应方式,可以确保了机器人与充电桩之间的间距的充足安全,避免了接触式微动开关机械触发方式带来的使用磨损,也避免了机器人与充电桩直接碰撞而造成两者损坏的情况。
附图说明
图1为本发明提出的一种机器人自动充电系统的整体结构示意图;
图2为本发明中充电桩的结构示意图;
图3为本发明提出的一种机器人自动充电方法的流程示意图。
图例说明:
1、充电桩;2、磁铁;3、充电桩电极片;4、机器人电极片;5、霍尔传感器;6、传感器支架;7、机器人;8、控制主板;9、无线发射模块;10、无线接收模块;11、电极片弹簧。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
如图1-图3所示,一种机器人自动充电系统,包括:充电桩1和机器人7;
充电桩1的竖截面为L形结构;
充电桩1的水平端外壁设置有电极片弹簧11,且电极片弹簧11的顶部弹性连接有充电桩电极片3;
当充电桩电极片3受到外力挤压时,电极片弹簧11会受力被压缩变形,从而使得充电桩电极片3下移,并使其与机器人7上的电极片接触,实现全面的电极片接触,并且在机器人7离开充电桩1时,电极片弹簧11复位回弹,再次使得充电桩电极片3上移;
机器人7的内部设置有控制主板8;
机器人7的尾部设置有机器人电极片4。
充电桩电极片3与机器人电极片4的数量均为两个,
两个充电桩电极片3均为凸起式结构;
两个机器人电极片4均为凹陷式结构;
两个充电桩电极片3的凸起部与两个机器人电极片4的凹陷部之间一一相互对应。
还包括霍尔传感器5,霍尔传感器5通过传感器支架6螺栓固定在机器人7上且位于两个机器人电极片4之间,充电桩1的竖直端内壁嵌设有磁铁2,霍尔传感器5的水平高度与磁铁2的水平高度大小一致。
控制主板8采用可编程的PLC芯片单片机组成,控制主板8分别与嵌设在充电桩1内的无线接收模块10和嵌设在机器人7内的无线发射模块9无线通信。
一种机器人自动充电方法,包括以下步骤:
S01:机器人后退退向充电桩,驱动机器人7移动,对准充电桩电极片3与机器人电极片4的位置,使得机器人7的尾部朝向充电桩1的位置逐渐靠近;
S02:判断是否检测到磁铁,当充电桩电极片3与机器人电极片4靠近时到一定距离时,霍尔传感器5会感应到磁铁2产生的磁场信号,并根据感应到的磁场信号的强弱,判断充电桩电极片3与机器人电极片4是否完全连接;
S03:机器人与充电桩连接,霍尔传感器5感应到磁铁2产生的磁场信号,此时机器人7逐渐的减速并直至停止,从而使得充电桩电极片3与机器人电极片4完全连接,此时控制主板8控制无线发射模块9向充电桩1发送充电信号;
S04:充电桩对机器人进行充电,无线接收模块10接收到充电信号,使导通得充电桩电极片3的充电电路,从而使得充电桩1对机器人7进行充电;
S05:机器人发送关闭无线信号,机器人7充电结束后,控制主板8控制无线发射模块9给充电桩1发送关闭信号;
S06:充电桩关闭充电电源,无线接收模块10接收到机器人7发送的关闭充电信号,断开充电桩电极片3的充电电路,并关闭充电桩1的电源;
S07:机器人前进离开充电桩,控制主板8驱动机器人7前进,使得机器人电极片4与充电桩电极片3逐渐脱离,确保机器人7与充电桩1完全分开,结束充电过程。
步骤S02中,当霍尔传感器5没有感应到磁铁2产生的磁场信号时,机器人7会安装设定的速度持续的向充电桩1移动并靠近;
当霍尔传感器5感应到磁铁2产生的磁场信号时,机器人7会逐渐的减速,并且缓慢的靠近充电桩1直至接触。
步骤S02中,磁铁2采用钕铁硼永磁磁铁,霍尔传感器5能够在距离磁铁2直至5cm处即可感应到磁场信号,给与机器人7充足的安全停止距离。
当充电桩1与机器人7断开连接时,充电桩1内的电流检测模块检测检测到充电桩电极片3没有电流流通,从而第一时间断开充电桩1的充电电路。
在充电过程中,若机器人7被异常挪开,在随后的短暂时间内,充电桩1检测不到电流输出后,随机会关闭充电电源;
在多个机器人7存在的情况下,充电桩1若被别的机器人7的无线信号误触发后,在短暂的时间内,充电桩1检测不到电流输出,即认为是误触发,随机关闭充电电源,保护充电桩1的安全。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但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,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种机器人自动充电系统,其特征在于,包括:充电桩(1)和机器人(7);
所述充电桩(1)的竖截面为L形结构;
所述充电桩(1)的水平端外壁设置有电极片弹簧(11),且电极片弹簧(11)的顶部弹性连接有充电桩电极片(3);
所述机器人(7)的内部设置有控制主板(8);
所述机器人(7)的尾部设置有机器人电极片(4)。
2.根据权利要求1所述的一种机器人自动充电系统,其特征在于,所述充电桩电极片(3)与机器人电极片(4)的数量均为两个,
两个所述充电桩电极片(3)均为凸起式结构;
两个所述机器人电极片(4)均为凹陷式结构;
两个所述充电桩电极片(3)的凸起部与两个所述机器人电极片(4)的凹陷部之间一一相互对应。
3.根据权利要求1所述的一种机器人自动充电系统,其特征在于,还包括霍尔传感器(5);
所述霍尔传感器(5)通过传感器支架(6)螺栓固定在机器人(7)上且位于两个所述机器人电极片(4)之间;
所述充电桩(1)的竖直端内壁嵌设有磁铁(2);
所述霍尔传感器(5)的水平高度与磁铁(2)的水平高度大小一致。
4.根据权利要求1所述的一种机器人自动充电系统,其特征在于,所述控制主板(8)采用可编程的PLC芯片单片机组成;
所述控制主板(8)分别与嵌设在充电桩(1)内的无线接收模块(10)和嵌设在机器人(7)内的无线发射模块(9)无线通信。
5.一种机器人自动充电方法,其特征在于,包括以下步骤:
S01:机器人后退退向充电桩,驱动机器人(7)移动,对准充电桩电极片(3)与机器人电极片(4)的位置,使得机器人(7)的尾部朝向充电桩(1)的位置逐渐靠近;
S02:判断是否检测到磁铁,当充电桩电极片(3)与机器人电极片(4)靠近时到一定距离时,霍尔传感器(5)会感应到磁铁(2)产生的磁场信号,并根据感应到的磁场信号的强弱,判断充电桩电极片(3)与机器人电极片(4)是否完全连接;
S03:机器人与充电桩连接,霍尔传感器(5)感应到磁铁(2)产生的磁场信号,此时机器人(7)逐渐的减速并直至停止,从而使得充电桩电极片(3)与机器人电极片(4)完全连接,此时控制主板(8)控制无线发射模块(9)向充电桩(1)发送充电信号;
S04:充电桩对机器人进行充电,无线接收模块(10)接收到充电信号,使导通得充电桩电极片(3)的充电电路,从而使得充电桩(1)对机器人(7)进行充电;
S05:机器人发送关闭无线信号,机器人(7)充电结束后,控制主板(8)控制无线发射模块(9)给充电桩(1)发送关闭信号;
S06:充电桩关闭充电电源,无线接收模块(10)接收到机器人(7)发送的关闭充电信号,断开充电桩电极片(3)的充电电路,并关闭充电桩(1)的电源;
S07:机器人前进离开充电桩,控制主板(8)驱动机器人(7)前进,使得机器人电极片(4)与充电桩电极片(3)逐渐脱离,确保机器人(7)与充电桩(1)完全分开,结束充电过程。
6.根据权利要求5所述的一种机器人自动充电方法,其特征在于,所述步骤S02中,当霍尔传感器(5)没有感应到磁铁(2)产生的磁场信号时,机器人(7)会安装设定的速度持续的向充电桩(1)移动并靠近;
当霍尔传感器(5)感应到磁铁(2)产生的磁场信号时,机器人(7)会逐渐的减速,并且缓慢的靠近充电桩(1)直至接触。
7.根据权利要求5所述的一种机器人自动充电方法,其特征在于,所述步骤S02中,磁铁(2)采用钕铁硼永磁磁铁,霍尔传感器(5)能够在距离磁铁(2)直至5cm处即可感应到磁场信号,给与机器人(7)充足的安全停止距离。
8.根据权利要求5所述的一种机器人自动充电方法,其特征在于,所述步骤S06中,当充电桩(1)与机器人(7)断开连接时,充电桩(1)内的电流检测模块检测检测到充电桩电极片(3)没有电流流通,从而第一时间断开充电桩(1)的充电电路。
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