CN113783246B - 一种智能充电机器人系统及其充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种智能充电机器人系统，包括壳体、电源模块、无线充电模块和中央控制模块，壳体底部设有移动单元，移动单元用于带动壳体在室内移动，无线充电模块用于对待充电的终端设备进行充电；壳体侧壁两设有两机械手，两机械手用于吸附抓取待充电的终端设备，并将其放置于无线充电模块上；本发明的有益效果为：该智能充电机器人系统，可自动检测室内待充电终端设备的电量，并对其进行无线充电，且本发明考虑了吸附不成功、机器人自主充电以及路径自动规划的情况，当吸附不成功时进行语音播报；当机器人内置电源电量不足时，机器人能自动完成自充电过程；本发明智能化程度高，能极大地提高了生活的便利性。

Description

一种智能充电机器人系统及其充电方法
技术领域
本发明涉及智能充电机器人技术领域，尤其涉及一种智能充电机器人系统及其充电方法。
背景技术
无线充电技术的出现给人们生活带来了便利，只需要将手机等智能设备放在无线充电器上就可以完成对智能设备的充电，但当家中断电时无法享受其功能。另一方面，市场上现有的智能家居机器人倾向于打扫卫生、监测空气质量等工作，尚未存在能够服务于智能设备的产品。因此，通过机器人直接服务智能产品给人们生活带来方便是一个具有实际意义的研究方向。
经过调研，目前市面上并没有有效的能够自主给智能设备充电的家居机器人。对于给智能设备充电，大多人仍然基于手动充电方式，或者使用数据线给智能设备充电；或者使用无线充电器给智能设备充电，其中无线充电器充电任需要用户将智能设备放置于无线充电器上。这些充电方式相对繁琐，当充电器或者充电线不在身边时无法完成充电。另一方面，对于工作繁忙、应酬相对较多的商务人员，可能会面临回到家直接躺下睡觉，忘记给手机等智能设备充电，第二天上班使用手机时没有电的困扰。
发明内容
为解决人们在家忘记及时充电而导致出门时终端设备电量不足的问题，本发明提供一种能自动检测终端设备电量，并对低电量点位的终端设备进行自动充电的智能充电机器人系统，该智能充电机器人系统，包括壳体、电源模块、无线充电模块和中央控制模块，壳体底部设有移动单元，
移动单元用于带动壳体在室内移动；
无线充电模块位于壳体内，无线充电模块对待充电的终端设备进行充电；
壳体侧壁两侧设有两机械手，两机械手用于吸附抓取待充电的终端设备，并将其放置于无线充电模块上；
电源模块镶嵌于壳体内，用于对整个机器人系统供电，所述电源模块包括一自充电单元和一可充电电池，自充电单元用于对所述可充电电池进行充电，
中央控制模块位于壳体内部，中央控制模块同时与电源模块、无线充电模块、驱动电机、转向电机和两机械手相连，中央控制模块内还设有通讯单元、GDP路径规划单元、扫描单元和语音播报单元；
通讯单元用于与终端设备建立通讯连接，通讯模块与终端设备建立通讯连接后，能自动获取该终端设备的电量信息和位置信息；
扫描单元用于扫描室内结构布局及相关阻挡物体，从而获取室内路径信息；
GDP路径规划单元用于获取电机器人系统的位置信息和电能发射组件，并结合待充电的终端设备位置信息及室内路径信息规划合理移动路径，使该电机器人系统能自动移动至待充电移动终端和自充电单元的电能发射组件出，从而使该电机器人系统能完成自充电和对待充电终端设备充电的过程；
语音播报单元用于使充电机器人系统具有语音播报功能。
进一步地，语音播报单元进行语音播报的内容包括:系统故障播报、无移动终端播报和无法抓取移动终端播报。
进一步地，所述移动单元包括两驱动轮、转向轮以及驱动电机和转向电机，其中驱动电机和转向电机均于中央控制模块相连，两驱动轮通过一驱动轴相连，驱动轴中部设有齿轮，驱动电机的输出轴上也设有与驱动轴上齿轮啮合的齿轮，所述转向轮连接于转向轴的下端，转向轴上端与所述转向电机相连。
进一步地，两所述机械手端部分别设有一吸附组件，所述机械手用于带动吸附组件移动，并通过吸附组件吸附抓取待充电的终端设备。
进一步地，所述自充电单元为无线充电装置，所述无线充电装置包括电能发射组件和电能接收组件，电能发射组件通过插头连接于插座上与市电连通，所述电能接收组件随壳体移动，电能接收组件与电能发射组件接触，自充电单元自动对电源模块的可充电电池充电。
本发明还提供一种基于上述智能充电机器人系统的充电方法，该方法包括如下步骤：
S1:智能充电机器人初始化；
S2:状态监测；中央控制模块对智能充电机器人进行自身状态检测，并检测室内是否存在终端设备进行检测，若中央控制模块检测到智能充电机器人无法工作状态，或无法检测到室内具有移动终端，则该中央控制模块通过语音播报模块进行语音播报；否则进行步骤S3；
S3:自身电量检测；中央控制模块控制电源模块进行自身电量检测，若检测到电源模块处于低电位，则中央控制模控制移动单元移动至充电处，并控制自充电模块对电源系统进行充电，直至自充电过程完成，重新进入步骤S1；若检测到电源模块未处于低电位状态则进入步骤S4；
S4：移动终端电量及位置检测；中央控制模块通过通讯模块于室内所有终端进行通讯，获取移动终端的电量信息及位置信息，从而对终端电量检测进行电量检测，若终端设备中存在电量中存在处于低电量状态的终端设备，则进入步骤S5，否则充电过程终止；
S5：终端设备充电；中央控制模块根据处于低电量状态的终端设备的位置信息，控制移动模块移动至处于低电量状态的终端设备处，并控制其中一机械手通过吸附组件吸附抓取该终端设备，并将其放置于无线充电模块对其进行充电，直至对所有处于低电量状态的终端设备完成充电；充电完成后，充电过程终止；若机械手在抓取低电量状态的终端设备过程中无法完成对该终端设备的抓取，则中央控制模块控制语音播报模块进行语音播报。
本发明的有益效果为：本发明的智能家居充电机器人，可自动检测室内待充电终端设备(手机、ipad等)的电量，并对其进行无线充电，且本发明考虑了吸附不成功、机器人自主充电以及路径自动规划的情况，当吸附不成功时进行语音播报；当机器人内置电源电量不足时，机器人能够定位到充电器位置并移动到此处进行自主充电；当检测到手机电量不需要充电时保持待机状态。本发明能够完成手机的自主充电，在不发生故障的情况下完全不需要人工操作，极大地提高了生活的便利性。
附图说明
图1是本发明实施例一种智能充电机器人系统的整体结构图。
图2是本发明实施例一种智能充电机器人系统的内部结构示意图。
图3是本发明一种基于智能充电机器人系统的充电方法的流程图。
上述图中：1-壳体，2-无线充电模块，3-机械手，31-吸附组件，4-电源模块，41-电能发射组件，5-转向轮，51-驱动轮，6-中央控制模块。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1和图2，一种智能充电机器人系统，该系统用于自动对室内(半径为20m的范围内)的终端设备(例如手机、平板电脑)充电，该系统包括壳体1、电源模块4、无线充电模块2和中央控制模块6。
壳体1为圆柱体形，壳体1底部设有移动单元，移动单元用于带动壳体1在室内移动，所述移动单元包括两驱动轮51、转向轮5以及驱动电机和转向电机，其中驱动电机和转向电机均于中央控制模块6相连，两驱动轮51通过一驱动轴相连，驱动轴中部设有齿轮，驱动电机的输出轴上也设有与驱动轴上齿轮啮合的齿轮，所述转向轮5连接于转向轴的下端，转向轴上端与所述转向电机相连，所述转向电机为步进电机，转向轮5用于控制移动方向，驱动轮51用于带动整个壳体1移动。
无线充电模块2位于壳体1内，壳体1侧壁两设有两机械手3，两机械手3端部组件别设有一吸附组件31，两机械手3用于带动两吸附组件31移动，并通过吸附组件31吸附抓取待充电的终端设备，并将其放置于无线充电模块2上，无线充电模块2对待充电的终端设备进行充电。
电源模块4镶嵌于壳体1内，用于对整个机器人系统供电，所述电源模块4包括一自充电单元和一可充电电池，自充电单元用于对该可充电电池进行充电，本实施例中，所述自充电单元为无线充电装置，其该无线充电装置包括电能发射组件41和电能接收组件，电能发射组件41通过插头连接于插座上与市电连通，所述电能接收组件位于壳体1上，移动单元将壳体移动至电能发射组件41处后，电能接收组件与电能发射组件41接触，自充电单元自动对电源模块4充电。
中央控制模块6位于壳体1内部，中央控制模块6同时与电源模块4、无线充电模块2、驱动电机、转向电机和两机械手3相连，并控制上述部件运行，中央控制模块6内还设有一次电性连接的通讯单元、GDP路径规划单元、扫描单元和语音播报单元。
通讯单元用于与终端设备建立通讯连接，通讯模块与终端设备建立通讯连接后，能自动获取该终端设备的电量信息和位置信息。
扫描单元用于扫描室内结构布局及相关阻挡物体，从而获取室内路径信息。
GDP路径规划单元用于获取电机器人系统的位置信息和电能发射组件，并结合待充电的终端设备位置信息及室内路径信息规划合理移动路径，使该电机器人系统能自动移动至待充电移动终端和自充电单元的电能发射组件出，从而使该电机器人系统能完成自充电和对待充电终端设备充电的过程。
语音播报单元用于使充电机器人系统具有语音播报功能，具体地，语音播报的内容包括:系统故障播报、无移动终端播报和无法抓取移动终端播报。
请参考图3，上述充电机器人系统的自动充电方法包括如下步骤：
S1:充电机器人系统初始化：中央控制模块6控制充电机器人系统的所有模块进行初始化；
S2:状态监测；中央控制模块6对充电机器人系统的所有模块进行检测，并检测室内是否有移动终端进行检测，若中央控制模块检测到其内有模块处于无法工作状态，或无法检测到室内具有移动终端，则该中央控制模块通过语音播报模块进行语音播报；否则进行步骤S3；
S3:自身电量检测；中央控制模块控制电源模块进行自身电量检测，若检测到电源模块处于低电位，则中央控制模控制移动单元移动至充电处，并控制自充电模块对电源系统进行充电，直至自充电过程完成，重新进入步骤S1；若检测到电源模块未处于低电位状态则进入步骤S4；
S4：移动终端电量及位置检测；中央控制模块通过通讯模块于室内所有终端进行通讯，获取移动终端的电量信息及位置信息，从而对终端电量检测进行电量检测，若终端设备中存在电量中存在处于低电量状态的终端设备，则进入步骤S5，否则充电过程终止；
S5：终端设备充电；中央控制模块根据处于低电量状态的终端设备的位置信息，控制移动模块移动至处于低电量状态的终端设备处，并控制其中一机械手3通过吸附组件吸附抓取该终端设备，并将其放置于无线充电模块2对其进行充电，直至对所有处于低电量状态的终端设备完成充电；充电完成后，充电过程终止；若机械手在抓取低电量状态的终端设备过程中无法完成对该终端设备的抓取，则中央控制模块控制语音播报模块进行语音播报。
上述过程中，语音播报的内容分为三种，分别为：系统故障播报、无移动终端播报和无法抓取移动终端播报。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种智能充电机器人系统的充电方法，其特征在于：该智能充电机器人系统包括壳体、电源模块、无线充电模块和中央控制模块，壳体底部设有移动单元，
移动单元用于带动壳体在室内移动，
无线充电模块位于壳体内，无线充电模块对待充电的终端设备进行充电；
壳体侧壁两侧设有两机械手，两机械手用于吸附抓取待充电的终端设备，并将其放置于无线充电模块上；
电源模块镶嵌于壳体内，用于对整个机器人系统供电，所述电源模块包括一自充电单元和一可充电电池，自充电单元用于对所述可充电电池进行充电，
中央控制模块位于壳体内部，中央控制模块同时与电源模块、无线充电模块、驱动电机、转向电机和两机械手相连，中央控制模块内还设有依次相连的通讯单元、GDP路径规划单元、扫描单元和语音播报单元；
通讯单元用于与终端设备建立通讯连接，通讯模块与终端设备建立通讯连接后，能自动获取该终端设备的电量信息和位置信息；
扫描单元用于扫描室内结构布局及室内阻挡物体，从而获取室内路径信息；
GDP路径规划单元用于获取电机器人系统的位置信息和电能发射组件，并结合待充电的终端设备位置信息及室内路径信息规划合理移动路径，使该电机器人系统能自动移动至待充电移动终端和自充电单元的电能发射组件处，从而使该电机器人系统能完成自充电和对待充电终端设备充电的过程；
语音播报单元用于使充电机器人系统具有语音播报功能；
所述移动单元包括两驱动轮、转向轮以及驱动电机和转向电机，其中驱动电机和转向电机均于中央控制模块相连，两驱动轮通过一驱动轴相连，驱动轴中部设有齿轮，驱动电机的输出轴上也设有与驱动轴上齿轮啮合的齿轮，所述转向轮连接于转向轴的下端，转向轴上端与所述转向电机相连；
两所述机械手端部分别设有一吸附组件，所述机械手用于带动吸附组件移动，并通过吸附组件吸附抓取待充电的终端设备；
该充电方法包括如下步骤
S1:智能充电机器人初始化；
S2:状态监测；中央控制模块对智能充电机器人进行自身状态检测，并检测室内是否存在终端设备进行检测，若中央控制模块检测到智能充电机器人无法工作状态，或无法检测到室内具有移动终端，则该中央控制模块通过语音播报模块进行语音播报；否则进行步骤S3；
S3:自身电量检测；中央控制模块控制电源模块进行自身电量检测，若检测到电源模块处于低电位，则中央控制模控制移动单元移动至充电处，并控制自充电模块对电源系统进行充电，直至自充电过程完成，重新进入步骤S1；若检测到电源模块未处于低电位状态则进入步骤S4；
S4：移动终端电量及位置检测：中央控制模块通过通讯模块于室内所有终端进行通讯，获取移动终端的电量信息及位置信息，从而对终端电量检测进行电量检测，若终端设备中存在电量中存在处于低电量状态的终端设备，则进入步骤S5，否则充电过程终止；
S5：终端设备充电：中央控制模块根据处于低电量状态的终端设备的位置信息，控制移动模块移动至处于低电量状态的终端设备处，并控制其中一机械手通过吸附组件吸附抓取该终端设备，并将其放置于无线充电模块对其进行充电，直至对所有处于低电量状态的终端设备完成充电；充电完成后，充电过程终止；若机械手在抓取低电量状态的终端设备过程中无法完成对该终端设备的抓取，则中央控制模块控制语音播报模块进行语音播报。
2.根据权利要求1所述的一种智能充电机器人系统的充电方法，其特征在于：语音播报单元进行语音播报的内容包括:系统故障播报、无移动终端播报和无法抓取移动终端播报。
3.根据权利要求1所述的一种智能充电机器人系统的充电方法，其特征在于：所述自充电单元为无线充电装置，所述无线充电装置包括电能发射组件和电能接收组件，电能发射组件通过插头连接于插座上与市电连通，所述电能接收组件随壳体移动，电能接收组件与电能发射组件接触，自充电单元自动对电源模块的可充电电池充电。
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