CN114156989A - 用于轮式机器人的充电装置及充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开用于轮式机器人的充电装置及充电系统，所述充电装置包括充电座体、两个充电弹簧顶针以及两个凹槽结构；两个凹槽结构对称地设置在充电座体上，两个充电弹簧顶针对称地设置在两个凹槽结构之间；当轮式机器人的底盘安装的两个驱动轮限位于对应的凹槽结构时，充电弹簧顶针与轮式机器人的底盘安装的充电触点对准；所述充电装置还包括两个间隔分布且向远离所述凹槽结构的方向延伸的导向轴，导向轴用于对轮式机器人的底盘安装的导向轮进行导向，以将轮式机器人的底盘安装的两个驱动轮引导入凹槽结构内；其中，两个所述导向轴对称地设置在的充电座体的侧面上。

Description

用于轮式机器人的充电装置及充电系统

技术领域

本发明涉及机器人充电装置的技术领域，特别是一种用于轮式机器人的充电装置及充电系统。

背景技术

目前室内轮式机器人的充电装置都是在机器人机体和充电座上采用固定形状和位置的充电触点对接进行充电，轮式机器人在自动对接充电过程时，依靠激光雷达、红外、视觉等技术进行位置识别，从而需要在运动中不断调整自身位置以使机体的充电口与充电座的充电铜片精确对接，该方式在使用过程中，由于硬件和算法的精度问题，可能存在轮式机器人自动充电过程中频繁调整姿态、容易撞倒、撞偏充电座等降低充电成功率的问题。

发明内容

针对上述技术问题，为了提高轮式机器人自主充电的可靠性、对接精度和成功率，需要设计一款带有导向和限位功能的轮式机器人充电装置。具体的技术方案如下：

一种用于轮式机器人的充电装置，所述充电装置包括充电座体、两个充电弹簧顶针以及两个凹槽结构；两个凹槽结构对称地设置在充电座体上，两个充电弹簧顶针对称地设置在两个凹槽结构之间；当轮式机器人的底盘安装的两个驱动轮限位于对应的凹槽结构时，充电弹簧顶针与轮式机器人的底盘安装的充电触点对准；所述充电装置还包括两个间隔分布且向远离所述凹槽结构的方向延伸的导向轴，导向轴用于对轮式机器人的底盘安装的导向轮进行导向，以将轮式机器人的底盘安装的两个驱动轮引导入凹槽结构内；其中，两个所述导向轴对称地设置在的充电座体的侧面上。

进一步地，所述充电座体包括斜坡部和水平部；在所述充电座体中，存在两个导向轴位于斜坡部的坡面的中间区域并从坡面的顶边延伸至该坡面的底边，用于引导轮式机器人的导向轮跨越斜坡部。

进一步地，所述导向轴的一端设置有导向块并与斜坡部的坡面的底边接触，所述导向轴的另一端设置有限位块并与斜坡部的坡面的顶边接触；其中，斜坡部的坡面的底边是斜坡部的坡面与地面的交线，斜坡部的坡面的顶边是斜坡部的坡面与水平部的上端面的交线；限位块设置在水平部上。

进一步地，在斜坡部的坡面上，两个导向块靠近斜坡部的一端的间距小于远离斜坡部的一端的间距，其中，两个导向块远离斜坡部的一端的间距等于两个导向轴之间的空隙宽度，两个限位块在水平部上的空隙宽度等于两个导向轴之间的空隙宽度；其中，两个导向块在斜坡部的坡面上呈八字形分布。

进一步地，两个凹槽结构对称地设置在所述水平部上，两个凹槽结构的间距与轮式机器人的底盘安装的两个驱动轮的间距相适应；两个所述充电弹簧顶针的间距与轮式机器人的底盘安装的充电触点的间距相适应，充电弹簧顶针的数量与充电触点的数量相对应；其中，两个凹槽结构之间对称地设置有用于容纳所述充电弹簧顶针的两个绝缘壳体，所述充电弹簧顶针固定地设置在绝缘壳体中，其中，所述充电弹簧顶针在绝缘壳体的顶部向上突出。

进一步地，所述充电装置包括设置在所述凹槽结构内的充电限位板和弹性组件，弹性组件与充电限位板连接，所述充电限位板的宽度方向平行于所述水平部；沿着两个凹槽结构的对称轴所在的方向，所述充电限位板与所述凹槽结构内的一个预设侧壁之间预留一个定位槽，用于容纳并限位轮式机器人的驱动轮，其中，预设侧壁是在所述凹槽结构距离所述限位块最近的一个侧壁。

进一步地，所述弹性组件包括旋转轴、扭簧和固定板，所述充电限位板沿其宽度方向贯穿设置有通孔，旋转轴穿过通孔与所述凹槽结构连接，所述充电限位板与旋转轴可转动地连接，固定板设置在所述凹槽结构的底部并与所述充电限位板相对；所述充电限位板上被所述通孔贯穿的两侧分别设置有开槽，扭簧设置在开槽内，旋转轴穿过扭簧，以将扭簧限位在所述充电限位板的侧面；所述扭簧的一个自由端位于所述开槽内，所述扭簧的另一个自由端向下延伸并与所述固定板连接，在轮式机器人的驱动轮进入凹槽结构并与所述充电限位板接触后，所述充电限位板与所述凹槽结构的预设侧壁将轮式机器人的驱动轮限位在所述定位槽。

进一步地，所述充电装置还包括充电电源和印刷电路板，所述充电弹簧顶针与所述印刷电路板电性连接，所述印刷电路板和所述充电弹簧顶针都与充电电源电性连接。

进一步地，所述充电装置还包括包括LED灯带，LED灯带与所述印刷电路板电性连接；所述充电座体呈台体结构，斜坡部的侧壁面的中部和水平部的侧壁面的中部都设置有灯带安装槽，灯带安装槽嵌合连接有LED灯带，LED灯带的内侧固定连接所述印刷电路板；其中，所述印刷电路板上固定连接有微控制器和LED驱动器，微控制器通过集成电路与LED驱动器电性和所述充电弹簧顶针连接，LED驱动器通过集成电路与LED灯带电性连接。

一种充电系统，该充电系统包括轮式机器人与所述的充电装置，轮式机器人的底盘的两侧安装有两个驱动轮，轮式机器人的底盘的尾端安装有一个导向轮，导向轮的直径小于驱动轮的直径，轮式机器人的底盘的两侧对称地安装有充电触点并位于两个驱动轮的内侧；当轮式机器人的两个驱动轮限位于对应的凹槽结构时，充电弹簧顶针与轮式机器人的底盘安装的充电触点对准，实现对轮式机器人内设的电池的充电。

与现有技术相比，本发明在充电座体的水平部位的外周设置斜坡部，在不影响轮式机器人的正常运动的情况下让充电座尽可能地升高，同时沿着斜坡部自水平地面向水平部的上端面铺设间隔分布的两个导向轴，并配合两个导向轴的远离充电座本体的一端设置的导向块和位于水平部上端面的一端的限位块来将机器人的导向轮导向至水平部的限位块处，让带导向轮的轮式机器人被从水平地面升高至在充电座的上端面进行充电，避免出现机器人在充电过程中撞倒充电座本体、撞偏充电座本体、触点定位所消耗的时间过长的问题。

进而，在轮式机器人爬坡至水平部的上端面后，导向轮被导向至限位块处，则轮式机器人的两个驱动轮进入凹槽结构内并按压充电限位板，以使弹性组件产生复位弹性力，在复位弹性力的作用力下对驱动轮进行定位和限位，实现充电装置的充电弹簧顶针与机器人底部的充电触点接触，从而为轮式机器人充电，其中，凹槽结构为所述驱动轮与所述充电限位板的对接、以及充电装置的充电弹簧顶针与机器人的充电触点的对接提供较大冗余空间，使得所述轮式机器人可以与所述充电装置快速对接，降低了对接过程中的运动控制复杂度和对准精度要求，提高了对接的可靠性以及对接成功率。

附图说明

图1是本发明公开一种用于轮式机器人的充电装置的结构示意图。

图2是图1的弹性组件的竖直面的剖视图。

图3是与图1所示的充电装置相配合的轮式机器人的结构示意图。

附图标记：

101、斜坡部；102、水平部；103、挤压板；104、凹槽结构；105、限位块；106、导向轴；107、导向块；108、充电弹簧顶针；109、绝缘壳体；110、LED灯带；

201、固定板；202、扭簧的第一自由端；203、扭簧的第二自由端；204、旋转轴；

301、轮式机器人的底盘的充电触点；302、轮式机器人底盘的导向轮；303、轮式机器人两侧的驱动轮。

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详细描述。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。

应注意到，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1和图3可知，本发明公开一种用于轮式机器人的充电装置，所述充电装置包括充电座体、两个充电弹簧顶针以及两个凹槽结构，或者认为在所述充电装置中开设至少两个充电弹簧顶针，以及至少两个凹槽结构，而本发明选择其中对称设置的两个充电弹簧顶针、以及对称设置的两个凹槽结构用于对接轮式机器人的充电触点以实现为所述轮式机器人充电。

结合图1和图3可知，两个凹槽结构104对称地设置在充电座体上，其中，104对应于图1左侧的凹槽结构，右侧的凹槽结构与之对称但没标记出，两个凹槽结构都是U型凹槽，两个凹槽结构104都可以用于容纳轮式机器人的驱动轮，但不能用于容纳并对接轮式机器人的底盘的充电触点301；两个充电弹簧顶针108对称地设置在两个凹槽结构104之间，也位于充电座体的上端面，其中，108对应于图1左侧的充电弹簧顶针，右侧的充电弹簧顶针与之对称设置但没标记出，两个充电弹簧顶针都是呈现向上突出设置以拉近与轮式机器人的底盘的充电触点的对接距离。轮式机器人的底盘安装的两个驱动轮分别进入两个凹槽结构后，驱动轮303限位于对应的凹槽结构104时，充电弹簧顶针108与轮式机器人的底盘安装的充电触点301对准，具体地，轮式机器人需要充电时，轮式机器人移动至所述充电座体后，能够通过凹槽结构对位于所述充电座体的上端面的驱动轮303进行定位和限位，只要所述驱动轮303能够进入凹槽结构并被其内部设置的限位组件限位以将驱动轮303抵顶在凹槽结构的某一侧壁面上，则充电弹簧顶针108恰好能够稳定地与充电触点301接触，使得所述轮式机器人的充电触点301与充电弹簧顶针108对接充电，其中，凹槽结构104为充电装置的充电弹簧顶针108与机器人的充电触点301的对接提供较大冗余空间，使得所述轮式机器人可以与所述充电装置快速对接，降低了对接过程中的运动控制复杂度和对准精度要求，提高了对接的可靠性以及对接成功率。

结合图1和图3可知，为了准确地引导轮式机器人进入充电座体上并进入凹槽结构，所述充电装置还包括两个间隔分布且向远离所述凹槽结构104的方向延伸的导向轴106，其中，106对应于图1左侧的导向轴，右侧的导向轴与之对称设置但没标记出，这两个间隔分布的导向轴对称地设置在的充电座体的侧面，导向轴用于对轮式机器人的底盘安装的导向轮302进行导向，以将轮式机器人的底盘安装的两个驱动轮303引导入凹槽结构内。两个导向轴106间隔地安装在充电座体的侧面上时，可选地，两个导向轴106能够绕自身的轴线方向旋转，以用于对轮式机器人的导向轮302进行导向，从而能够更加精确地定位轮式机器人的行驶路径，同时能够有效避免两个导向轴106导向时对轮式机器人的导向轮302造成摩擦损害，进而降低轮式机器人的故障概率，提高其的使用寿命。为了保证机器人顺利地通过两个导向轴106进入两个凹槽结构104，本发明将两个所述导向轴的对称轴、两个凹槽结构的对称轴、以及两个充电弹簧顶针的对称轴设置为重合于同一条直线上，保证轮式机器人在所述充电座体上对接充电的可靠性。

结合图1和图3可知，所述充电座体包括斜坡部101和水平部102，将所述充电座体的形状构成为由一个斜坡结构和一个立方体结构组成，其中，斜坡结构具备引导轮式机器人上座的作用。在所述充电座体中，存在两个导向轴106位于斜坡部101的坡面的中间区域并从坡面的顶边延伸至该坡面的底边，用于引导轮式机器人的导向轮302跨越斜坡部101，同时会抬升所述轮式机器人的行进平面的高度，增强其势能。需要说明的是，两个导向轴之间的空隙宽度足以容纳所述轮式机器人的导向轮302行进和较小角度的转向；由于只设计两个导向轴，所以，为了保证所述充电装置具备体积小巧的特点，将两个导向轴106设置在斜坡部101的坡面的中间区域，从而，图3所示的轮式机器人后侧的位于中间位置的导向轮302顺利地沿着两个导向轴106中间的空隙爬坡，进而保证轮式机器人的对接方向的精度。因此，本发明在充电座体的水平部位的外周设置斜坡部，在不影响轮式机器人的正常运动的情况下让充电座尽可能地升高，在轮式机器人沿着斜坡部的间隔分布的两个导向轴自水平地面向水平部的上端面移动的过程中，则相对于现有技术，轮式机器人在充电对接的过程中不容易撞倒充电座本体、撞偏充电座本体、触点定位所消耗的时间过长的问题。

如图1所示，所述导向轴106的一端设置有导向块107并与斜坡部101的坡面的底边接触，所述导向轴106的另一端设置有限位块105并与斜坡部101的坡面的顶边接触，对于右侧的导向轴、导向块及限位块的位置分布是关于导向轴的对称轴镜像设置的。其中，斜坡部101的坡面的底边是斜坡部101的坡面与地面的交线，斜坡部101的坡面的顶边是斜坡部101的坡面与水平部102的上端面的交线；限位块105设置在水平部102上，用于在轮式机器人的两个驱动轮303进入对应的凹槽结构104后限定导向轮302的转向。本发明沿着斜坡部101自水平地面向水平部102的上端面铺设间隔分布的两个导向轴106，并配合两个导向轴106的远离充电座体的一端设置的导向块107以更容易地引导所述轮式机器人进入两个导向轴106的中间的空隙，然后配合位于水平部102上端面的一端的限位块105来将机器人的导向轮302导向至水平部102的限位块105处，以辅助轮式机器人沿着既定的行走方向进入所述凹槽结构104，从而，所述导向轴106配合其两端设置的限位块和导向块及时纠正带导向轮302的轮式机器人的行走路径，加快所述轮式机器人从水平地面升高至充电座体的上端面进行充电。

结合图1和图3可知，在斜坡部101的坡面上，两个导向块靠近斜坡部101的一端的间距小于远离斜坡部101的一端的间距，两个导向块远离斜坡部101的一端的间距等于两个导向轴之间的空隙宽度，两个限位块在水平部102上的空隙宽度等于两个导向轴之间的空隙宽度，都可以容纳导向轮302通过，以便于导向轮302顺利地从两个导向块之间的空隙进入两个限位块之间的空隙。两个导向块在斜坡部101的坡面上呈八字形分布，即喇叭口结构，更容易地在坡面上实现对轮式机器人的行驶路径的纠正，阻挡重力对轮式机器人的牵引作用，避免重力将坡面上的轮式机器人拉下坡底，使得轮式机器人的导向轮302能够在当前坡度上更方便地进入两个导向轴106中间的空隙坡面。

需要补充说明的是，参照图1所示，在本发明较佳的实施例中，上述导向块107可以采用横截面为直角三角形的导向块，且两个导向块107的斜边相对设置，以形成喇叭口结构。而斜坡部101的顶端设置的两个限位块105采用横截面为矩形的限位块，以限定导向轮只往既定的方向前进。

结合图1和图3可知，两个凹槽结构104对称地设置在所述水平部102上，两个凹槽结构的间距与轮式机器人的底盘安装的两个驱动轮303的间距相适应，为了保证轮式机器人的两个驱动轮在其导向轮302位于两个限位块105之间，本实施例将两个凹槽结构104的间距设置为与轮式机器人的底盘安装的两个驱动轮303的间距相等。两个所述充电弹簧顶针108的间距与轮式机器人的底盘安装的充电触点301的间距相适应，充电弹簧顶针108的数量与充电触点301的数量相对应，为了保证轮式机器人的充电触点与所述充电弹簧顶针的接触效果，本实施例将所述轮式机器人底部安装的充电触点的数量设置为一个或一个以上，当然具体的数量可以根据所述轮式机器人的充电功率要求设置。因而，在本实施例中，充电触点301的数量大于或等于充电弹簧顶针108的数量。

此外，需要说明的是，结合图1可知，两个凹槽结构104之间对称地设置有用于容纳所述充电弹簧顶针108的两个绝缘壳体109，其中，109对应于图1左侧的绝缘壳体，右侧的绝缘壳体与之对称设置但没标记出，所述充电弹簧顶针108固定地设置在绝缘壳体109中，其中，所述充电弹簧顶针108在绝缘壳体109的顶部向上突出，绝缘壳体109的内部设置有充电弹簧顶针108的限位件，以将向上突出的充电弹簧顶针108卡合在绝缘壳体109的底部。值得注意的是，充电弹簧顶针108与充电电源电性连接，以提供充电电量，同时充电弹簧顶针108对外输出的电量也被所述充电装置感测到。

结合图1和图3可知，所述充电装置包括设置在所述凹槽结构104内的充电限位板103和弹性组件，在所述凹槽结构104内，所述弹性组件与充电限位板103连接，具体是充电限位板103与所述弹性组件可转动连接；所述充电限位板103的宽度方向平行于所述水平部102，同时，所述充电限位板103的长度方向平行于所述轮式机器人在所述水平部102的上端面的行进方向。在本实施例中，沿着两个凹槽结构的对称轴所在的方向（或者是两个充电弹簧顶针的对称轴方向），所述充电限位板103与所述凹槽结构104内的一个预设侧壁之间预留一个定位槽，用于容纳并限位轮式机器人的驱动轮303，以实现配合弹性组件准确将所述轮式机器人的驱动轮303限位在所述凹槽结构104内，保证所述轮式机器人在所述水平部102的上端面稳定地充电。

具体地，定位槽对应到图1是：凹槽结构104内除了所述充电限位板103占据的空间之外的槽位，即所述充电限位板103的后侧与凹槽结构104的后侧之间的槽位。所述预设侧壁是在所述凹槽结构104距离所述限位块105最近的一个侧壁。预设侧壁对应到图1是凹槽结构104的后侧壁，其中，该预设侧壁与充电限位板103的宽度方向平行（对应于图1的横向）；预设侧壁对应到图2是凹槽结构104的左侧，即位于水平部102的左侧的填充斜线方框与凹槽结构104的交界线处。

结合图1和图2可知，所述弹性组件包括旋转轴204、扭簧和固定板201，所述充电限位板103沿其宽度方向贯穿设置有通孔，旋转轴204穿过通孔与所述凹槽结构104连接，所述充电限位板103与旋转轴204可转动地连接，所述充电限位板103通过旋转轴204与所述水平部102连接，固定板201设置在所述凹槽结构104的底部并与所述充电限位板103相对；所述充电限位板103的横截面是矩形，纵截面是平行四边形。所述充电限位板103上被所述通孔贯穿的两侧分别设置有开槽，扭簧设置在开槽内，则所述充电限位板103上被所述通孔贯穿的两侧均安装有扭簧，使得所述充电限位板103受到轮式机器人的驱动轮303压力而绕所述旋转轴204旋转时可以受力均匀。开槽与通孔连通，使得旋转轴204穿过扭簧和通孔，从而将扭簧限位在所述充电限位板103的侧面。

在本实施例中，所述扭簧的一个自由端位于所述开槽内，对应图2的第一自由端202；所述扭簧的另一个自由端向下延伸并与所述固定板201连接，对应于图2的第二自由端203与所述固定板201连接，其中，第一自由端202未与所述固定板201连接，第一自由端202能够随着所述充电限位板103的转动产生扭矩，对所述充电限位板103产生复位弹力；因此，在轮式机器人的驱动轮进入凹槽结构并与所述充电限位板103接触后，轮式机器人的驱动轮303会按压到所述充电限位板103，此时，在所述充电限位板103产生的复位弹力作用下，所述充电限位板103与所述凹槽结构104的对应侧壁都对轮式机器人的驱动轮303起到限位作用，具体地，所述充电限位板103与所述凹槽结构的预设侧壁将轮式机器人的驱动轮限位在所述定位槽，实现将所述轮式机器人的驱动轮303限位在所述凹槽结构104内，也使得彼此相接触的结构部件都是紧密接触，以保证充电的可靠性。

值得注意的是，图2仅仅是以左侧的凹槽结构104内部的结构进行说明，至于右侧的凹槽结构内部的结构的类型、数量及动作原理相同，只是相对于左侧的凹槽结构104内部的结构对称设置。

结合图1和图2可知，当所述扭簧处于自然状态时，所述扭簧的第一自由端202和第二自由端203之间的夹角为90度，第二自由端203与所述固定板201连接，第二自由端203垂直于水平部102的上端面；第一自由端202水平，所述水平部102的上端面低于所述充电限位板103的顶面，且所述充电限位板103的顶面相对于所述水平部102的上端面呈倾斜设置，同时，所述充电限位板103远离所述限位块105的一端高于所述充电限位板103靠近所述限位块105的一端。

作为一种轮式机器人在水平部102上的充电方式，当所述轮式机器人的驱动轮进入所述凹槽结构104内时，所述旋转轴204在所述充电限位板103的顶面上的投影位置相比于所述充电限位板103的远离所述限位块105一端先与所述轮式机器人的驱动轮接触，当所述轮式机器人的驱动轮303限位在所述凹槽结构104内时，即轮式机器人的驱动轮前行至所述定位槽内并限位于此时，所述轮式机器人的充电触点301与所述充电装置的充电弹簧顶针108对接充电，表示所述轮式机器人到达最佳充电对接位置，进而在一些实施例中，所述充电装置停止向外继续发射回充引导信号（比如红外引导信号或激光引导信号），而所述轮式机器人控制其两侧的驱动轮停止转动，此时，在图2的基础上可以旋转变换出：所述充电限位板103的顶面平行于水平部102的上端面，第二自由端203垂直于水平部102的上端面，所述第一自由端202会发生相对转动，以致于第一自由端202和第二自由端203之间的夹角之间的夹角小于90度，带动所述充电限位板103的顶面低于所述水平部102的上端面。

在前述实施例中，所述充电装置还包括充电电源和印刷电路板，所述充电弹簧顶针与所述印刷电路板电性连接，所述印刷电路板和所述充电弹簧顶针都与充电电源电性连接。当所述轮式机器人的充电触点301与所述充电装置的充电弹簧顶针108对准时，所述印刷电路板导通从充电电源到所述轮式机器人内设的电池的导电通路以对该电池进行充电。

作为另一种实施例，如图所示，所述充电装置还包括包括LED灯带110，LED灯带110与所述印刷电路板电性连接；所述充电座体是由所述水平部102和斜坡部101组成的一体成型的结构，所以所述充电座体呈台体结构，本实施例在斜坡部101的侧壁面和水平部102的侧壁面的中部设置有灯带安装槽，灯带安装槽嵌合连接有LED灯带110，LED灯带110的内侧固定连接所述印刷电路板；其中，所述印刷电路板上固定连接有微控制器和LED驱动器；微控制器通过集成电路与LED驱动器电性和所述充电弹簧顶针连接，用于获取所述轮式机器人的当前电量信息及充电电量信息，并由LED驱动器将充电电量信息转换到LED灯带110中显示出来；LED驱动器通过集成电路与LED灯带110电性连接，便于对LED灯带110中的灯光区段的亮灭控制；其中，所述充电电源也用于LED灯带110的电源的供给；LED灯带110包含若干个彩色LED灯珠。

可选地，LED灯带110设置为若干段，若干段LED灯带110首尾衔接嵌合连接在灯带安装槽内，可以以两个导向轴之间形成空隙通道为基准区域，将一段LED灯带110连接在该基准区域的左侧的灯带安装槽内，将另一段LED灯带110连接在该基准区域的右侧的灯带安装槽内，以减少所述轮式机器人沿着该空隙通道定向爬坡对LED灯带110的显示效果的影响。在本实施例中，每一段LED灯带110通过控制器实时获取所述轮式机器人的当前电量及充电电量信息，从而实时控制不同段LED灯带110点亮部分LED灯珠，对外显示出一条均匀的灯光区段，用于显示所述轮式机器人的剩余电量。

具体地，当所述轮式机器人的充电触点301与所述充电装置的充电弹簧顶针108没有对准时，整个LED灯带110全部发白色光；当所述轮式机器人的充电触点301与所述充电装置的充电弹簧顶针108对准时，所述充电装置开始对所述轮式机器人进行充电，并实时获取所述轮式机器人的剩余电量信息，并将剩余电量信息编码处理后，转换为控制信号并发送至LED驱动器，LED驱动器控制LED灯带110中的一部分区段发绿色光，实现以进度条的方式实时显示所述轮式机器人的当前电量；当充电结束时，所述充电装置停止充电，同时通过LED驱动器控制LED灯带1110全部发红色光，指示所述轮式机器人已完成充电。

在上述实施例的基础上，本发明还公开一种充电系统，该充电系统包括轮式机器人与所述充电装置，结合图1和图3可知，轮式机器人的底盘的两侧安装有两个驱动轮303，轮式机器人的底盘的尾端安装有一个导向轮302，导向轮的直径小于驱动轮的直径，轮式机器人的底盘的两侧对称地安装有充电触点301并位于两个驱动轮303的内侧；当轮式机器人的两个驱动轮限位于对应的凹槽结构时，充电弹簧顶针与轮式机器人的底盘安装的充电触点对准，实现对轮式机器人内设的电池的充电，其涉及到具体引导和对接过程、以及需要移动过的充电装置的表面的结构特征在前述实施例中具有介绍，在此不再赘述。

需要说明的是，所述导向轮302的半径大于所述充电触点301与地面的距离以避免所述充电触点301直接接触地面，其中，在轮式机器人中所述导向轮302的直径小于所述驱动轮303的直径以提高行走速度，让所述导向轮302仅仅发挥转向的技术效果，从而，所述轮式机器人在所述充电座体上移动过程中，所述导向轮302和所述充电触点301都不会对驱动轮的运动产生干涉。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种用于轮式机器人的充电装置，其特征在于，所述充电装置包括充电座体、两个充电弹簧顶针以及两个凹槽结构；

两个凹槽结构对称地设置在充电座体上，两个充电弹簧顶针对称地设置在两个凹槽结构之间；当轮式机器人的底盘安装的两个驱动轮限位于对应的凹槽结构时，充电弹簧顶针与轮式机器人的底盘安装的充电触点对准；

所述充电装置还包括两个间隔分布且向远离所述凹槽结构的方向延伸的导向轴，导向轴用于对轮式机器人的底盘安装的导向轮进行导向，以将轮式机器人的底盘安装的两个驱动轮引导入凹槽结构内；

其中，两个所述导向轴对称地设置在充电座体的侧面。

2.根据权利要求1所述充电装置，其特征在于，所述充电座体包括斜坡部（101）和水平部（102）；

在所述充电座体中，存在两个导向轴位于斜坡部（101）的坡面的中间区域并从坡面的顶边延伸至该坡面的底边，用于引导轮式机器人的导向轮跨越斜坡部（101）。

3.根据权利要求2所述充电装置，其特征在于，所述导向轴（106）的一端设置有导向块（107）并与斜坡部（101）的坡面的底边接触，所述导向轴（106）的另一端设置有限位块（105）并与斜坡部（101）的坡面的顶边接触；

其中，斜坡部（101）的坡面的底边是斜坡部（101）的坡面与地面的交线，斜坡部（101）的坡面的顶边是斜坡部（101）的坡面与水平部（102）的上端面的交线；限位块（105）设置在水平部（102）上。

4.根据权利要求3所述充电装置，其特征在于，在斜坡部（101）的坡面上，两个导向块靠近斜坡部（101）的一端的间距小于远离斜坡部（101）的一端的间距，其中，两个导向块远离斜坡部（101）的一端的间距等于两个导向轴之间的空隙宽度，两个限位块在水平部（102）上的空隙宽度等于两个导向轴之间的空隙宽度；

其中，两个导向块在斜坡部（101）的坡面上呈八字形分布。

5.根据权利要求3所述充电装置，其特征在于，两个凹槽结构对称地设置在所述水平部（102）上，两个凹槽结构的间距与轮式机器人的底盘安装的两个驱动轮的间距相适应；

两个所述充电弹簧顶针的间距与轮式机器人的底盘安装的充电触点的间距相适应，充电弹簧顶针的数量与充电触点的数量相对应；

其中，两个凹槽结构之间对称地设置有用于容纳所述充电弹簧顶针的两个绝缘壳体，所述充电弹簧顶针固定地设置在绝缘壳体中，其中，所述充电弹簧顶针在绝缘壳体的顶部向上突出。

6.根据权利要求5所述充电装置，其特征在于，所述充电装置包括设置在所述凹槽结构内的充电限位板（103）和弹性组件，弹性组件与充电限位板（103）连接，所述充电限位板（103）的宽度方向平行于所述水平部（102）；

沿着两个凹槽结构的对称轴所在的方向，所述充电限位板（103）与所述凹槽结构内的一个预设侧壁之间预留一个定位槽，用于容纳并限位轮式机器人的驱动轮，其中，预设侧壁是在所述凹槽结构距离所述限位块（105）最近的一个侧壁。

7.根据权利要求6所述充电装置，其特征在于，所述弹性组件包括旋转轴（204）、扭簧和固定板（201），所述充电限位板（103）沿其宽度方向贯穿设置有通孔，旋转轴（204）穿过通孔与所述凹槽结构连接，所述充电限位板（103）与旋转轴（204）可转动地连接，固定板（201）设置在所述凹槽结构的底部并与所述充电限位板（103）相对；

所述充电限位板（103）上被所述通孔贯穿的两侧分别设置有开槽，扭簧设置在开槽内，旋转轴（204）穿过扭簧，以将扭簧限位在所述充电限位板（103）的侧面；

所述扭簧的一个自由端位于所述开槽内，所述扭簧的另一个自由端向下延伸并与所述固定板（201）连接，在轮式机器人的驱动轮进入凹槽结构并与所述充电限位板（103）接触后，所述充电限位板（103）与所述凹槽结构的预设侧壁将轮式机器人的驱动轮限位在所述定位槽。

8.根据权利要求5所述充电装置，其特征在于，所述充电装置还包括充电电源和印刷电路板，所述充电弹簧顶针与所述印刷电路板电性连接，所述印刷电路板和所述充电弹簧顶针都与充电电源电性连接。

9.根据权利要求8所述充电装置，其特征在于，所述充电装置还包括包括LED灯带（110），LED灯带（110）与所述印刷电路板电性连接；

所述充电座体呈台体结构，斜坡部（101）的侧壁面的中部和水平部（102）的侧壁面的中部都设置有灯带安装槽，灯带安装槽嵌合连接有LED灯带（110），LED灯带（110）的内侧固定连接所述印刷电路板；

其中，所述印刷电路板上固定连接有微控制器和LED驱动器，微控制器通过集成电路与LED驱动器电性和所述充电弹簧顶针连接，LED驱动器通过集成电路与LED灯带（110）电性连接。

10.一种充电系统，其特征在于，该充电系统包括轮式机器人与权利要求1至8任一项所述的充电装置，轮式机器人的底盘的两侧安装有两个驱动轮，轮式机器人的底盘的尾端安装有一个导向轮，导向轮的直径小于驱动轮的直径，轮式机器人的底盘的两侧对称地安装有充电触点并位于两个驱动轮的内侧；

当轮式机器人的两个驱动轮限位于对应的凹槽结构时，充电弹簧顶针与轮式机器人的底盘安装的充电触点对准，实现对轮式机器人内设的电池的充电。

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