CN1751650A - 自动吸尘器的充电装置及其对接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动吸尘器的充电装置及其对接方法。它具有充电座体，在充电座体中间正前方设有充电电极装置、红外发射管、红外接收模块；在充电座体两侧设有状态指示灯、遥控器插座，在充电座体上设有控制电路板；控制电路板的电路为：整流滤波电路依次与开关管、充电电极相接，处理器分别与开关管、功率放大电路、红外接收模块相接，功率放大电路与红外发射管相接。本发明实现了吸尘器在无人干预的情况下，自行补充电力，真正实现吸尘器的自主工作。吸尘器通过贴墙寻找充电座，可以高效、可靠的定位充电座，为顺利充电提供必要前提。充电座上的电极背面设置两个支撑弹簧，各自可以伸缩，这样可以保证充电座和吸尘器上的电极可靠接触。

Description

自动吸尘器的充电装置及其对接方法

技术领域

本发明涉及一种自动吸尘器的充电装置及其对接方法，用于自动吸尘器的电池接近耗尽的时候，帮助吸尘器找到充电座，并自动对接进行充电。

背景技术

同传统吸尘器相比，自动吸尘器完全自主工作，采用可充电电池供电，工作时不必拖着电源线。在工作一段时间，电池电量快耗尽的时候，吸尘器需要重新充电。此时，自动吸尘器自动寻找充电座并进行自动对接，然后自动充电。这项功能是自动吸尘器实现完全自主工作的非常关键的一项功能。其中，有3项关键技术需要解决，第一，保证吸尘器充电电极与充电座充电电极紧密接触的机构；第二，吸尘器可以识别充电座的方法；第三，吸尘器可以调整自己的位姿，使自身的充电电极与充电座的充电电极正对的方法。现有的充电装置以及对接方法是依靠磁钢或者反光材料这样的被动介质，作为识别标志，来确定充电座位置，充电座作为一个被动机构。这样不利于引导吸尘器顺利对接，并且不具有自主功能，不能进行状态显示，以及控制充电电源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动吸尘器的充电装置及其对接方法。

它具有充电座体，在充电座体中间正前方设有充电电极装置、红外发射管、红外接收模块；在充电座体两侧设有状态指示灯、遥控器插座，在充电座体上设有控制电路板；控制电路板的电路为：整流滤波电路依次与开关管、充电电极相接，处理器分别与开关管、功率放大电路、红外接收模块相接，功率放大电路与红外发射管相接。

所述的充电电极通过安装支架固在充电座体上，后端设有支撑弹簧。充电电极前端与充电座体的电极安装槽相配合。红外发射管、红外接收模块在充电电极装置的正上方。充电电极包括正极和负极，呈垂直上下放置或者水平左右放置，正、负极之间保持固定间距，外形呈条状。

自动吸尘器与充电装置的对接方法包括如下步骤：

1)充电座靠墙放置；

2)自动吸尘器检测到电池电量过低或者完成工作任务的情况下，吸尘器进入寻找充电座的工作状态：吸尘器贴墙行走，侧面的红外发射管发射唤醒信号，同时红外接收管阵列不断探测是否有充电座回应的红外信号；

3)当自动吸尘器经过充电座前方的时候，自动吸尘器唤醒充电装置上的控制电路；控制电路驱动红外发射管，让自动吸尘器接收到特征信号，并确定了充电座位置；

4)吸尘器确定充电座位置以后，自动旋转本体，根据吸尘器前方的红外接收管阵列检测到的特征信号，调整位姿。当正中的红外接收管接收到特征信号时，吸尘器正对充电座；

5)自动吸尘器向前移动，直到充电装置上的充电电极与自动吸尘器上的充电电极都接触成功，此时对接完成；如果对接不成功，吸尘器左右调整一定角度，重新上述过程，直到对接完成。

本发明与现有技术相比具有下列优点：

首先，本发明通过结构与程序设计，实现了吸尘器在无人干预的情况下，自行补充电力，真正实现吸尘器的自主工作。

其次，吸尘器通过贴墙寻找充电座，可以高效、可靠的定位充电座，为顺利充电提供必要前提。

其次，本发明设计了一个吸尘器与充电座之间的握手信号，使充电座可以识别吸尘器是否需要信号引导，这样可以避免红外信号一直处于发射状态；同时，可以在需要充电的时候打开充电电源，而在平时充电电源关闭。

其次，通过单一的红外发射信号，和众多的红外接收管阵列，可以有效的确定吸尘器与充电座之间的位置关系，便于最终实现对接。

最后，充电座上的电极背面设置两个支撑弹簧，各自可以伸缩，这样可以保证充电座和吸尘器上的电极可靠接触。

附图说明

图1(a)是自动吸尘器的充电装置结构示意图；

图1(b)是自动吸尘器的充电装置的俯视图；

图2是本发明充电座控制电路框图；

图3是本发明充电座电极装置结构示意图；

图4(a)是吸尘器本体的主视图；

图4(b)是吸尘器本体的俯视图；

图5是吸尘器本体的红外接收管阵列示意图；

图6是吸尘器本体电路框图。

图7是吸尘器本体与充电装置对接完成的示意图；

图中：充电座体1、充电电极2、红外发射管3、红外接收模块4，状态指示灯5、遥控器插座6、控制电路板7、固定支架8、支撑弹簧9、吸尘器本体10、碰撞板11、充电电极12、红外接收管阵列13、红外发射管14。

具体实施方式

自动吸尘器的充电装置及其对接方法，用于自动吸尘器的电池接近耗尽的时候，帮助吸尘器找到充电座，并自动对接进行充电。

本发明的技术方案是：

自动吸尘器的充电装置具有充电座体1，在充电座体1中间正前方设有充电电极装置、红外发射管3、红外接收模块4；在充电座体1两侧设有状态指示灯5、遥控器插座6，在充电座体1上设有控制电路板7；控制电路板的电路为：整流滤波电路依次与开关管、充电电极2相接，处理器分别与开关管、功率放大电路、红外接收模块相接，功率放大电路与红外发射管相接。

设置于充电座上的控制电路负责控制红外收发，并根据信号情况开启和关闭充电电源，包括：整流滤波电路，开关管，处理器，红外接收模块，功率放大电路，红外发射管。处理器采用单片机89C2051；开关管采用功率三极管TIP127；功率放大采用三极管9013放大；红外接收模块采用FM-6038LM-5AN。

充电电极装置，具有固定支架8，固定支架8固在充电座体1上，固定支架设有两充电电极2，两充电电极后端设有支承弹簧9，两充电电极前端与充电座体(1)的电极安装槽相配合。

充电电极包括正极和负极，呈垂直上下放置或者水平左右放置，正、负极之间保持固定间距，外形呈条状。红外发射管3、红外接收模块4在充电电极2装置的正上方。

吸尘器本体10上设置的红外接收管阵列13，其中包括8-16个红外接收管，并呈半圆布置，安装在碰撞板11上。同时在吸尘器本体10的右侧设置红外发射管14。相应的控制电路负责红外发射和红外接收阵列的信号处理，包括处理器，信号放大电路，接收路选电路，检波电路以及调频电路，功率放大电路。处理器采用单片机MEGA64；信号放大电路，采用运放LM358构成同向放大器；接收路选电路由4051组成；检波电路由LM567组成；功率放大电路采用三极管9013组成；调频信号由振荡电路产生。

在上述装置的基础上，提出自动吸尘器与充电座的对接方法，它包括如下步骤：

1)充电座靠墙放置。

2)自动吸尘器检测到电池电量过低或者完成工作任务的情况下，吸尘器进入寻找充电座的工作状态：吸尘器贴墙行走，侧面的红外发射管发射唤醒信号，同时红外接收管阵列不断探测是否有充电座回应的红外信号。

3)当自动吸尘器经过充电座前方的时候，自动吸尘器唤醒充电装置上的控制电路；控制电路驱动红外发射管，让自动吸尘器接收到特征信号，并确定了充电座位置；

4)吸尘器确定充电座位置以后，自动旋转本体，根据吸尘器前方的红外接收管阵列检测到的特征信号，调整位姿。当正中的红外接收管接收到特征信号时，吸尘器正对充电座；

5)自动吸尘器向前移动，直到充电装置上的电极与自动吸尘器上的电极都接触成功，此时对接完成；如果对接不成功，吸尘器左右调整一定角度，重新上述过程，直到对接完成。

因为在室内环境中，墙面组成一个封闭的二维空间。充电座放在靠墙的位置，也就是处于这个封闭二维空间的外边曲线上。本发明中，吸尘器沿墙行走，顺着这个封闭曲线就必然找到充电座，保证了顺利对接和充电。

Claims (5)

1.一种自动吸尘器的充电装置，其特征在于，它具有充电座体(1)，在充电座体(1)中间正前方设有充电电极装置、红外发射管(3)、红外接收模块(4)；在充电座体(1)两侧设有状态指示灯(5)、遥控器插座(6)，在充电座体(1)上设有控制电路板(7)；控制电路板的电路为：整流滤波电路依次与开关管、充电电极(2)相接，处理器分别与开关管、功率放大电路、红外接收模块相接，功率放大电路与红外发射管相接。

2.根据权利要求1所述的一种自动吸尘器的充电装置，其特征在于，所述的充电电极装置，具有固定支架(8)，固定支架(8)固在充电座体(1)上，固定支架设有两充电电极(2)，两充电电极后端设有支承弹簧(9)，两充电电极前端与充电座体(1)的电极安装槽相配合。

3.根据权利要求1所述的一种自动吸尘器的充电装置，其特征在于，所述的红外发射管(3)、红外接收模块(4)在充电电极(2)的正上方。

4.根据权利要求1所述的一种自动吸尘器的充电装置，其特征在于，所述的充电电极包括正极和负极，呈垂直上下放置或者水平左右布置，正、负极之间保持固定间距，外形呈条状。

5.一种自动吸尘器与充电装置的对接方法，其特征在于：它包括如下步骤：

1)充电座靠墙放置；

2)自动吸尘器检测到电池电量过低或者完成工作任务的情况下，吸尘器进入寻找充电座的工作状态：吸尘器贴墙行走，侧面的红外发射管发射唤醒信号，同时红外接收管阵列不断探测是否有充电座回应的红外信号；

3)当自动吸尘器经过充电座前方的时候，自动吸尘器唤醒充电装置上的控制电路；控制电路驱动红外发射管，让自动吸尘器接收到特征信号，并确定了充电座位置；

4)吸尘器确定充电座位置以后，自动旋转本体，根据吸尘器前方的红外接收管阵列检测到的特征信号，调整位姿。当正中的红外接收管接收到特征信号时，吸尘器正对充电座；

5)自动吸尘器向前移动，直到充电装置上的充电电极与自动吸尘器上的充电电极都接触成功，此时对接完成；如果对接不成功，吸尘器左右调整一定角度，重新上述过程，直到对接完成。

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