CN204679862U - 一种激光引导式机器人充电桩 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种激光引导式机器人充电桩，包括底座和安装在底座上的激光引导控制电路板，以及转动连接在底座上且相啮合的第一齿轮和第二齿轮，底座上通过舵机支架固定连接有位于第一齿轮上方的舵机，第一齿轮与舵机的输出轴固定连接，第二齿轮上固定连接有电源插入挡板，电源插入挡板的下部固定连接有激光发射器，电源插入挡板的上部固定连接有电源插口；激光引导控制电路板上集成有激光引导控制电路，激光引导控制电路包括微控制器、串口无线模块、电源电路和激光发射驱动电路。本实用新型结构简单，体积小，实现方便且成本低，使用方便，能够快速有效地给机器人电池进行充电，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
Description
技术领域
本实用新型属于机器人自主充电技术领域，具体涉及一种激光引导式机器人充电桩。
背景技术
对于以电能为供能方式的机器人来讲，能够使其工作的电池是其关键技术，目前，蓄电池单位重量储存的能量太少，同时机器人所用的电池较贵，也未形成经济规模，购买价格也较贵。因此，对于机器人而言，目前最大的障碍就是基础设施建设以及价格影响了产业化的进程。机器人在行驶过程中，因为其电池都是预先配置的，因此很可能会在工作时将耗费掉电池中的电量，而如果没有相应的充电站给机器人直接进行快速有效充电，则机器人长期工作就不可能成为现实。综上所述，为保证机器人的正常工作，如何快速有效地给机器人电池进行充电，成为了迫切需要解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种激光引导式机器人充电桩，其结构简单，体积小，实现方便且成本低，使用方便，能够快速有效地给机器人电池进行充电，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种激光引导式机器人充电桩，其特征在于：包括底座和安装在底座上的激光引导控制电路板，以及转动连接在底座上且相啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述底座上通过舵机支架固定连接有位于第一齿轮上方的舵机，所述第一齿轮与舵机的输出轴固定连接，所述第二齿轮上固定连接有电源插入挡板，所述电源插入挡板的下部固定连接有与安装在机器人上的激光接收器配合使用的激光发射器，所述电源插入挡板的上部固定连接有与市电连接的电源插口；所述激光引导控制电路板上集成有激光引导控制电路，所述激光引导控制电路包括微控制器、与微控制器相接且用于与安装在机器人上的无线通信模块无线连接并通信的串口无线模块和为所述激光引导控制电路中各用电模块供电的电源电路，所述舵机与微控制器的输出端连接，所述微控制器的输出端还接有激光发射驱动电路，所述激光发射器与激光发射驱动电路连接。
上述的一种激光引导式机器人充电桩，其特征在于：所述底座上固定连接有第一转动轴和第二转动轴，所述第一齿轮的几何中心位置处固定连接有第一圆柱滚子轴承，所述第一齿轮通过将第一转动轴安装到第一圆柱滚子轴承中的方式转动连接在底座上，所述第二齿轮的几何中心位置处固定连接有第二圆柱滚子轴承，所述第二齿轮通过将第二转动轴安装到第二圆柱滚子轴承中的方式转动连接在底座上。
上述的一种激光引导式机器人充电桩，其特征在于：所述底座上安装有对称位于第一齿轮两侧且用于保护第一齿轮的两块第一保护挡板和对称位于第二齿轮两侧且用于保护第二齿轮的两块第二保护挡板。
上述的一种激光引导式机器人充电桩，其特征在于：所述舵机支架由两个分别位于舵机两侧的门字型支架组成，所述舵机通过六角螺栓和六角螺母与门字型支架固定连接。
上述的一种激光引导式机器人充电桩，其特征在于：所述第一齿轮和第二齿轮的齿数比为1：1。
上述的一种激光引导式机器人充电桩，其特征在于：所述激光发射器为一字线激光发射器。
上述的一种激光引导式机器人充电桩，其特征在于：所述电源插入挡板通过三角形固定件固定连接在第二齿轮上。
上述的一种激光引导式机器人充电桩，其特征在于：所述微控制器包括单片机MSP430F169。
上述的一种激光引导式机器人充电桩，其特征在于：所述串口无线模块为型号为USR-WIFI232-B的WiFi串口无线模块，所述WiFi串口无线模块的串口发送引脚与所述单片机MSP430F169的第33引脚连接，所述WiFi串口无线模块的串口接收引脚与所述单片机MSP430F169的第32引脚连接。
上述的一种激光引导式机器人充电桩，其特征在于：所述舵机的控制线与所述单片机MSP430F169的第13引脚相接，所述激光发射驱动电路包括三极管Q1，所述三极管Q1的基极通过电阻R1与所述单片机MSP430F169的第40引脚连接，所述激光发射器的电源正极与电源电路的+3.3V电压输出端连接，所述激光发射器的电源负极与三极管Q1的集电极相接，所述三极管Q1的发射极接地。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型的结构简单，体积小，设计新颖合理，实现方便且成本低。
2、本实用新型的使用方便，能够放置在比较复杂的地形中使用，对地形的容忍度较大。
3、本实用新型采用了一字线激光发射器，与电源插口的旋转摆动相配合，提高了机器人上的充电插头与电源插口的对接成功率，有效避免了无法对接的问题。
4、本实用新型能够快速有效地给机器人电池进行充电，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
综上所述，本实用新型结构简单，体积小，实现方便且成本低，使用方便，能够快速有效地给机器人电池进行充电，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型激光引导控制电路的电路原理框图。
图3为本实用新型激光引导控制电路的电路原理图。
附图标记说明:
1—底座； 2—激光引导控制电路板； 3—第一齿轮；
4—第二齿轮； 5—门字型支架； 6—舵机；
7—电源插入挡板； 8—激光发射器； 9—电源插口；
10—微控制器； 11—串口无线模块； 12—电源电路；
13—激光发射驱动电路； 14—第一保护挡板； 15—第二保护挡板；
16—六角螺栓； 17—六角螺母； 18—三角形固定件。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括底座1和安装在底座1上的激光引导控制电路板2，以及转动连接在底座1上且相啮合的第一齿轮3和第二齿轮4，所述底座1上通过舵机支架固定连接有位于第一齿轮3上方的舵机6，所述第一齿轮3与舵机6的输出轴固定连接，所述第二齿轮4上固定连接有电源插入挡板7，所述电源插入挡板7的下部固定连接有与安装在机器人上的激光接收器配合使用的激光发射器8，所述电源插入挡板7的上部固定连接有与市电连接的电源插口9；所述激光引导控制电路板2上集成有激光引导控制电路，结合图2，所述激光引导控制电路包括微控制器10、与微控制器10相接且用于与安装在机器人上的无线通信模块无线连接并通信的串口无线模块11和为所述激光引导控制电路中各用电模块供电的电源电路12，所述舵机6与微控制器10的输出端连接，所述微控制器10的输出端还接有激光发射驱动电路13，所述激光发射器8与激光发射驱动电路13连接。
本实施例中，所述底座1上固定连接有第一转动轴和第二转动轴，所述第一齿轮3的几何中心位置处固定连接有第一圆柱滚子轴承，所述第一齿轮3通过将第一转动轴安装到第一圆柱滚子轴承中的方式转动连接在底座1上，所述第二齿轮4的几何中心位置处固定连接有第二圆柱滚子轴承，所述第二齿轮4通过将第二转动轴安装到第二圆柱滚子轴承中的方式转动连接在底座1上。这样的连接方式，能够减小摩擦，提高激光引导精度。
如图1所示，本实施例中，所述底座1上安装有对称位于第一齿轮3两侧且用于保护第一齿轮3的两块第一保护挡板14和对称位于第二齿轮4两侧且用于保护第二齿轮4的两块第二保护挡板15。
如图1所示，本实施例中，所述舵机支架由两个分别位于舵机6两侧的门字型支架5组成，所述舵机6通过六角螺栓16和六角螺母17与门字型支架5固定连接。
本实施例中，所述第一齿轮3和第二齿轮4的齿数比为1：1。所述激光发射器8为一字线激光发射器。采用一字线激光发射器，能够保证机器人与该激光引导式机器人充电桩方便对接。
如图1所示，本实施例中，所述电源插入挡板7通过三角形固定件18固定连接在第二齿轮4上。这样的固定连接方式，能够使得电源插入挡板7与第二齿轮4保持垂直，便于机器人与该激光引导式机器人充电桩的对接。
结合图3，本实施例中，所述微控制器10包括单片机MSP430F169。
结合图3，本实施例中，所述串口无线模块11为型号为USR-WIFI232-B的WiFi串口无线模块，所述WiFi串口无线模块的串口发送引脚UART_TXD与所述单片机MSP430F169的第33引脚连接，所述WiFi串口无线模块的串口接收引脚UART_RXD与所述单片机MSP430F169的第32引脚连接。具体接线时，所述WiFi串口无线模块的3.3V电源引脚与电源电路12的+3.3V电压输出端连接，所述WiFi串口无线模块的GND引脚接地。
结合图3，本实施例中，所述舵机6的控制线与所述单片机MSP430F169的第13引脚相接，所述激光发射驱动电路13包括三极管Q1，所述三极管Q1的基极通过电阻R1与所述单片机MSP430F169的第40引脚连接，所述激光发射器8的电源正极与电源电路12的+3.3V电压输出端连接，所述激光发射器8的电源负极与三极管Q1的集电极相接，所述三极管Q1的发射极接地。
本实用新型使用时，机器人上安装有充电电池，机器人的主控电路板上集成有主控制器、无线通信模块、激光接收器、电池电量检测电路和电池充电电路，电池电量检测电路检测到电池电量低时，主控制器通过无线通信模块发送充电信号给该激光引导式机器人充电桩，微控制器10通过串口无线模块11接收到机器人发送的充电信号后，通过激光发射驱动电路13驱动激光发射器8开始发射激光，同时，舵机6开始转动，顺时针旋转到位后再逆时针旋转到位，不断重复，舵机6转动时带动第一齿轮3转动，第一齿轮3再带动第二齿轮4转动，第二齿轮4再带动电源插入挡板7转动，直至机器人上的激光接收器接收到激光信号，并反馈一个信号给该激光引导式机器人充电桩，微控制器10通过无线通信模块接收到机器人反馈回的信号后，停止控制舵机6转动，等待机器人上的充电插头与该激光引导式机器人充电桩上的电源插口9对接，从而给机器人充电。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种激光引导式机器人充电桩，其特征在于：包括底座(1)和安装在底座(1)上的激光引导控制电路板(2)，以及转动连接在底座(1)上且相啮合的第一齿轮(3)和第二齿轮(4)，所述底座(1)上通过舵机支架固定连接有位于第一齿轮(3)上方的舵机(6)，所述第一齿轮(3)与舵机(6)的输出轴固定连接，所述第二齿轮(4)上固定连接有电源插入挡板(7)，所述电源插入挡板(7)的下部固定连接有与安装在机器人上的激光接收器配合使用的激光发射器(8)，所述电源插入挡板(7)的上部固定连接有与市电连接的电源插口(9)；所述激光引导控制电路板(2)上集成有激光引导控制电路，所述激光引导控制电路包括微控制器(10)、与微控制器(10)相接且用于与安装在机器人上的无线通信模块无线连接并通信的串口无线模块(11)和为所述激光引导控制电路中各用电模块供电的电源电路(12)，所述舵机(6)与微控制器(10)的输出端连接，所述微控制器(10)的输出端还接有激光发射驱动电路(13)，所述激光发射器(8)与激光发射驱动电路(13)连接。
2.按照权利要求1所述的一种激光引导式机器人充电桩，其特征在于：所述底座(1)上固定连接有第一转动轴和第二转动轴，所述第一齿轮(3)的几何中心位置处固定连接有第一圆柱滚子轴承，所述第一齿轮(3)通过将第一转动轴安装到第一圆柱滚子轴承中的方式转动连接在底座(1)上，所述第二齿轮(4)的几何中心位置处固定连接有第二圆柱滚子轴承，所述第二齿轮(4)通过将第二转动轴安装到第二圆柱滚子轴承中的方式转动连接在底座(1)上。
3.按照权利要求1所述的一种激光引导式机器人充电桩，其特征在于：所述底座(1)上安装有对称位于第一齿轮(3)两侧且用于保护第一齿轮(3)的两块第一保护挡板(14)和对称位于第二齿轮(4)两侧且用于保护第二齿轮(4)的两块第二保护挡板(15)。
4.按照权利要求1所述的一种激光引导式机器人充电桩，其特征在于：所述舵机支架由两个分别位于舵机(6)两侧的门字型支架(5)组成，所述舵机(6)通过六角螺栓(16)和六角螺母(17)与门字型支架(5)固定连接。
5.按照权利要求1所述的一种激光引导式机器人充电桩，其特征在于：所述第一齿轮(3)和第二齿轮(4)的齿数比为1：1。
6.按照权利要求1所述的一种激光引导式机器人充电桩，其特征在于：所述激光发射器(8)为一字线激光发射器。
7.按照权利要求1所述的一种激光引导式机器人充电桩，其特征在于：所述电源插入挡板(7)通过三角形固定件(18)固定连接在第二齿轮(4)上。
8.按照权利要求1所述的一种激光引导式机器人充电桩，其特征在于：所述微控制器(10)包括单片机MSP430F169。
9.按照权利要求8所述的一种激光引导式机器人充电桩，其特征在于：所述串口无线模块(11)为型号为USR-WIFI232-B的WiFi串口无线模块，所述WiFi串口无线模块的串口发送引脚与所述单片机MSP430F169的第33引脚连接，所述WiFi串口无线模块的串口接收引脚与所述单片机MSP430F169的第32引脚连接。
10.按照权利要求8所述的一种激光引导式机器人充电桩，其特征在于：所述舵机(6)的控制线与所述单片机MSP430F169的第13引脚相接，所述激光发射驱动电路(13)包括三极管Q1，所述三极管Q1的基极通过电阻R1与所述单片机MSP430F169的第40引脚连接，所述激光发射器(8)的电源正极与电源电路(12)的+3.3V电压输出端连接，所述激光发射器(8)的电源负极与三极管Q1的集电极相接，所述三极管Q1的发射极接地。
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|---|---|---|---|---|
| CN106383519A (zh) * | 2016-11-17 | 2017-02-08 | 西安科技大学 | 一种机器人自主定位充电系统及方法 |
| CN106774298A (zh) * | 2016-11-17 | 2017-05-31 | 西安科技大学 | 基于摄像头与激光引导定位的机器人自主充电系统及方法 |
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| CN106383519B (zh) * | 2016-11-17 | 2023-04-18 | 西安科技大学 | 一种机器人自主定位充电系统及方法 |
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