CN205595870U - 一种移动机器人系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种移动机器人系统。该移动机器人系统包括机器人本体和充电适配器。机器人本体包括：充电触点，被配置为可伸缩地伸长至本体外部或缩回到本体内部；储能模块，用于提供本体正常运行时的续航能力；主控模块，与储能模块相连接；充电适配器包括：传感识别模块；分控模块，与主控模块进行通信。当机器人本体处于充电状态时，充电触点伸长至本体外部且与充电适配器接触；当机器人本体停止充电时，充电触点缩回本体内部。相比于现有技术，本实用新型的机器人本体的充电触点被配置为可伸缩方式，可避免其一直裸露在外面，降低磨损、氧化、接触不良等情形。

Description

一种移动机器人系统

技术领域

本实用新型涉及一种移动机器人的充电技术，尤其涉及一种对该移动机器人进行自主充电的移动机器人系统。

背景技术

随着传感器、智能控制以及能源等方面技术日新月异的发展，越来越多的服务机器人已逐渐使用于不同的服务场合。由于人们希望服务机器人能够尽可能地延长现场作业的时间，实现相当长的一段时间内的自主工作，故而补充服务机器人的动力源成为一个亟待解决的问题。例如，当前的一些移动机器人往往使用可充电电池(rechargeable battery)来给自身供电，但是一般只能维持几个小时，一旦电池中的存储电量耗尽或小于预设阈值，就必须采用人工干预方式对移动机器人重新充电，而这将无法满足移动机器人的智能化设计要求。

在现有技术中，移动机器人的自主充电技术大多通过直接插电源适配器或通过接触式的充电桩进行充电，并借助激光测距仪、视觉传感器或红外探测器与充电适配器进行对接。一般来说，现有的接触式充电桩主要有三种充电方式：上置式接触充电、下置式接触充电以及侧面式接触充电。对于上述三种方式，移动机器人上的充电接触触点都是固定不动的，充电桩上的接触触点存在一定的弹性。如此一来，上置式接触充电要求充电桩的高度必须与移动机器人的高度相匹配，局限性很大。下置式接触充电则对移动机器人的底盘距地面的距离要求很高，如果距离地面太近，机器人能跨越的障碍就非常有限；如果距离地面过高，充电桩上的充电接触触点就很难碰触并可靠连接至机器人上的接触触点，对设计造成很大的影响。对于侧面式接触充电来说，机器人的接触触点与充电桩的接触触点相互靠得很近，机器人在对接的时候很容易造成错位，导致充电效率较差。

此外，现有的移动机器人在进行充电时也面临着十分严峻的安全问题。举例来说，由于机器人上的充电触点位置固定不变，使得充电触点本身需要一直裸露在外面，容易发生磨损、氧化、接触不良等情形。而且，裸露充电触点在使用上也会存在明显的安全隐患。再者，现有的充电触点与充电桩上的接触触点对接时的接触面积都不是很大，容易产生位置对准的困扰，这对于大功率充电时的充电效率将产生较大的不利影响。

有鉴于此，如何设计一种可自主充电的移动机器人架构，以克服现有技术中的上述缺陷或不足，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。

实用新型内容

针对现有技术的移动机器人通过接触式充电桩进行自主充电所存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种移动机器人系统。

依据本实用新型的一个方面，提供一种可自动充电的移动机器人系统，该移动机器人系统包括机器人本体和充电适配器，其中，

所述机器人本体包括：充电触点，被配置为可伸缩地伸长至所述机器人本体的外部或缩回到所述机器人本体的内部；储能模块，用于存储来自所述充电适配器的充电功率所转化的电能，从而提供所述机器人本体正常运行时的续航能力；主控模块，与所述储能模块相连接，用于监测所述机器人本体的充电电流、充电电压以及所述储能模块的实时电流、实时电压；以及

所述充电适配器包括：传感识别模块，用于接收来自所述机器人本体的位置信号，并向所述机器人本体回传一反馈信号从而使所述机器人本体获得所述充电适配器的位置信息；分控模块，与所述主控模块进行通信，用于监测所述机器人本体的充电电流和充电电压，其中，当所述机器人本体处于充电状态时，所述充电触点伸长至所述机器人本体的外部且与所述充电适配器接触；当所述机器人本体停止充电时，所述充电触点缩回所述机器人本体的内部。

在其中的一实施例，所述机器人本体还包括一触点控制单元，固定连接至所述充电触点且控制所述充电触点沿直线方向或沿螺旋形方向伸长至所述机器人本体的外部。

在其中的一实施例，所述充电适配器还包括一充电底座，且充电底座的充电接触盘与所述机器人本体的充电触点一一对应。

在其中的一实施例，所述充电接触盘的面积大于所述充电触点的有效面积。

在其中的一实施例，当所述机器人本体的充电触点与所述充电适配器的充电接触盘贴合时，所述主控模块与所述分控模块以电力载波方式、单总线方式或无线方式进行通信。

在其中的一实施例，当所述主控模块与所述分控模块之间的通信发生故障时，所述机器人本体调节所述充电触点的位置或主动轮的位置。

在其中的一实施例，所述机器人本体还包括一位置传感器，用于发出所述位置信号以及接收来自所述传感识别模块的反馈信号，所述机器人本体根据所述反馈信号获得所述充电适配器的位置信息。

在其中的一实施例，所述储能模块为电池组或超级电容组。

在其中的一实施例，所述充电触点位于所述机器人本体的顶部、底部或侧面。

在其中的一实施例，所述充电适配器还包括一液晶显示屏，用于实时地显示所述机器人本体充电过程中的相关参数。

采用本实用新型的移动机器人系统，该系统包括机器人本体和充电适配器，其中，机器人本体包括充电触点、储能模块和主控模块，充电适配器包括传感识别模块和分控模块。充电触点被配置为可伸缩地伸长至机器人本体的外部或缩回到机器人本体的内部。储能模块用于存储来自充电适配器的充电功率所转化的电能从而提供本体正常运行时的续航能力。主控模块与储能模块相连接，用于监测机器人本体的充电电流、充电电压及储能模块的实时电流、实时电压。传感识别模块用于接收来自机器人本体的位置信号，并向机器人本体回传一反馈信号从而使机器人本体获得充电适配器的位置信息。分控模块与主控模块进行通信，用于监测机器人本体的充电电流和充电电压。当机器人本体处于充电状态时，充电触点伸长至机器人本体的外部且与充电适配器接触；当机器人本体停止充电时，充电触点缩回机器人本体的内部。相比于现有技术，本实用新型的机器人本体的充电触点被配置为可伸缩，其在充电时伸长至机器人本体的外部且在停止充电时缩回机器人本体的内部，因而可避免充电触点一直裸露在外面，降低磨损、氧化、接触不良等情形发生的概率。此外，充电适配器上的充电接触盘的面积远大于机器人本体的充电触点的有效面积，使得机器人本体需要充电时的触点对接相对容易，避免由于对准问题所引起的充电效率较低的不良情形。

附图说明

读者在参照附图阅读了本申请的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本申请的各个方面。其中，

图1A示出依据本申请的一实施方式，可自主充电的移动机器人系统中的机器人本体的结构示意图；

图1B示出图1A的机器人本体的另一视图；

图2示出图1A的可自主充电的移动机器人系统中的充电适配器的结构示意图；

图3A示出图1A的可自主充电的移动机器人系统中，机器人本体与充电适配器接触并充电时的状态示意图；

图3B示出图3A的机器人本体与充电适配器接触的另一视图；以及

图4示出依据本申请的另一实施方式，移动机器人的自主充电方法的流程框图。

具体实施方式

为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本实用新型的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本实用新型所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。

下面参照附图，对本申请各个方面的具体实施方式作进一步的详细描述。

图1A示出依据本申请的一实施方式，可自主充电的移动机器人系统中的机器人本体的结构示意图，图1B示出图1A的机器人本体的另一视图。

如背景技术部分所述，现有的机器人本体上的充电触点位置往往固定不变，为了利用充电适配器进行充电，充电触点需要一直裸露在外面，容易发生磨损、氧化、接触不良等情形。为有效改善上述缺陷，本实用新型提出了一种可自动充电的移动机器人系统。该系统包括机器人本体1和充电适配器2。以下分别详细介绍机器人本体和充电适配器各自的关键部件。本领域的技术人员应当理解，上述包含机器人本体和充电适配器的移动机器人系统仅为举例，其他现有的或今后可能出现的机器人本体和充电适配器的结构或部件如可适用于本实用新型，也应包含在本实用新型保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。

参照图1A和图1B，在该实施方式中，机器人本体1至少包括充电触点11、储能模块12和主控模块13。具体而言，充电触点11被配置为可伸缩地伸长至机器人本体1的外部或缩回到机器人本体1的内部。较佳地，充电触点11位于机器人本体1的顶部、底部或侧面。例如，当机器人本体1停止充电时，充电触点11缩回机器人本体1的内部(如图1A)。当机器人本体1处于充电状态时，充电触点11伸长至机器人本体1的外部(如图1B)。

储能模块12用于存储来自充电适配器的充电功率所转化的电能，从而提供机器人本体1正常运行时的续航能力。例如，储能模块12为电池组或超级电容组。此外，为了提高储能模块的维护便捷度，储能模块12被配置为可拆卸地安装于机器人本体1，当电池组中的电池或超级电容组中的超级电容出现异常时，可立即更换。主控模块13与储能模块12相连接。主控模块13用于监测机器人本体1在充电过程中的充电电流、充电电压以及储能模块12的实时电流、实时电压。

在一具体实施例，机器人本体1还包括一触点控制单元(图中未示)。触控控制单元固定连接至充电触点11且控制充电触点11沿直线方向或沿螺旋形方向伸长(或缩短)至机器人本体1的外部(或内部)。

在一具体实施例，机器人本体1还包括一位置传感器14。位置传感器14用于发出机器人本体1的位置信号以及接收来自充电适配器的传感识别模块的反馈信号，使得机器人本体1根据反馈信号获取充电适配器的位置信息。

由上述可知，本实用新型的充电触点11设置为可伸缩方式，这就对机器人本体的高度、充电适配器的高度以及机器人本体的底盘与地面间的距离都没有了限制，增加了自主充电解决方案的适用范围。此外，在停止充电时充电触点11缩回机器人本体1的内部，可避免充电触点11一直裸露在外面，降低磨损、氧化、接触不良等情形发生的概率。

图2示出图1A的可自主充电的移动机器人系统中的充电适配器的结构示意图。

参照图2，充电适配器2包括传感识别模块21和分控模块22。其中，传感识别模块21用于接收来自机器人本体1的位置信号，并向机器人本体1回传一反馈信号从而使机器人本体1获得充电适配器2的位置信息。例如，机器人本体1的位置传感器14发出机器人本体1的位置信号，传感识别模块21接收来自位置传感器14的位置信号并回传一反馈信号，再由位置传感器14接收来自传感识别模块21的反馈信号从而获取充电适配器2的位置信息。分控模块22与主控模块13进行通信。分控模块22用来监测机器人本体1的充电电流和充电电压。此外，充电适配器还包括一液晶显示屏，用于实时地显示机器人本体充电过程中的相关参数。

在一具体实施例，充电适配器2还包括一充电底座。该充电底座的充电接触盘23与机器人本体1的充电触点11一一对应。此外，充电接触盘23的面积大于充电触点11的有效面积。这里，有效面积是指充电触点11与充电接触盘23之间的实际接触面积。如此一来，由于充电接触盘23的面积较大，当机器人本体1的充电触点11伸出并接触时，二者直接的对接非常容易，即使机器人本体1的位置稍微偏一点，也能够实现成功对接。

在一具体实施例，当机器人本体1的充电触点11与充电适配器2的充电接触盘23贴合时，主控模块13与分控模块22以电力载波方式、单总线方式或无线方式进行通信。应当指出，不管采用何种通信方式，充电的时候机器人本体的充电触点与充电适配器的充电接触盘必须触碰在一起，换句话说，本实用新型的自主充电方式是有线充电，而主控模块与分控模块的通信既可以是有线，也可以是无线的。

当主控模块13与分控模块22之间的通信发生故障时，机器人本体1调节充电触点11的位置或主动轮的位置。例如，机器人本体1进行位置调整可以利用机器人主体的挪动或充电触点自身的位置挪动予以实现。其中，机器人主体的挪动通过主动轮的驱动来完成。此外，充电触点11也可在电机的驱动下进行位置移动，使充电触点与充电接触盘可靠地接触。

图3A示出图1A的可自主充电的移动机器人系统中，机器人本体与充电适配器接触并充电时的状态示意图，图3B示出图3A的机器人本体与充电适配器接触的另一视图。

如图3A和图3B所示，当机器人本体的主控模块与充电适配器的分控模块通信成功时，充电触点11伸长至机器人本体1的外部且与充电适配器2的充电接触盘23接触，并通过充电接触盘23将来自充电适配器2的充电功率所转化的电能传送至储能模块，进而提供机器人本体1正常运行时的续航能力。

图4示出依据本申请的另一实施方式，移动机器人的自主充电方法的流程框图。

参照图4并结合图1A、图2，在该实施方式中，移动机器人的自主充电方法主要通过步骤S1～S4实现。首先，在步骤S1中，机器人本体1获得充电适配器2的位置信息并靠近充电适配器2。接着，在步骤S2中，当机器人本体1到达充电位置时，主控模块13与充电适配器2的分控模块22建立通信连接。然后，在步骤S3中，当通信成功时，充电触点11伸长至机器人本体1的外部且与充电适配器2接触。最后，在步骤S4中，机器人本体1停止充电时，充电触点11缩回机器人本体1的内部。

在一具体实施例，上述机器人本体获得充电适配器的位置信息时，首先由机器人本体上的位置传感器14扫描并发送一位置信号，然后充电适配器接收该位置信号，并向该位置传感器14回传一反馈信号，最后由位置传感器14根据反馈信号获得充电适配器2的位置信息。

采用本实用新型的移动机器人系统，该系统包括机器人本体和充电适配器，其中，机器人本体包括充电触点、储能模块和主控模块，充电适配器包括传感识别模块和分控模块。充电触点被配置为可伸缩地伸长至机器人本体的外部或缩回到机器人本体的内部。储能模块用于存储来自充电适配器的充电功率所转化的电能从而提供本体正常运行时的续航能力。主控模块与储能模块相连接，用于监测机器人本体的充电电流、充电电压及储能模块的实时电流、实时电压。传感识别模块用于接收来自机器人本体的位置信号，并向机器人本体回传一反馈信号从而使机器人本体获得充电适配器的位置信息。分控模块与主控模块进行通信，用于监测机器人本体的充电电流和充电电压。当机器人本体处于充电状态时，充电触点伸长至机器人本体的外部且与充电适配器接触；当机器人本体停止充电时，充电触点缩回机器人本体的内部。相比于现有技术，本实用新型的机器人本体的充电触点被配置为可伸缩，其在充电时伸长至机器人本体的外部且在停止充电时缩回机器人本体的内部，因而可避免充电触点一直裸露在外面，降低磨损、氧化、接触不良等情形发生的概率。此外，充电适配器上的充电接触盘的面积远大于机器人本体的充电触点的有效面积，使得机器人本体需要充电时的触点对接相对容易，避免由于对准问题所引起的充电效率较低的不良情形。

上文中，参照附图描述了本实用新型的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以对本实用新型的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本实用新型权利要求书所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种可自动充电的移动机器人系统，其特征在于，该移动机器人系统包括机器人本体和充电适配器，其中，

所述机器人本体包括：充电触点，被配置为可伸缩地伸长至所述机器人本体的外部或缩回到所述机器人本体的内部；储能模块，用于存储来自所述充电适配器的充电功率所转化的电能，从而提供所述机器人本体正常运行时的续航能力；主控模块，与所述储能模块相连接，用于监测所述机器人本体的充电电流、充电电压以及所述储能模块的实时电流、实时电压；以及

所述充电适配器包括：传感识别模块，用于接收来自所述机器人本体的位置信号，并向所述机器人本体回传一反馈信号从而使所述机器人本体获得所述充电适配器的位置信息；分控模块，与所述主控模块进行通信，用于监测所述机器人本体的充电电流和充电电压，

其中，当所述机器人本体处于充电状态时，所述充电触点伸长至所述机器人本体的外部且与所述充电适配器接触；当所述机器人本体停止充电时，所述充电触点缩回所述机器人本体的内部。

2.根据权利要求1所述的移动机器人系统，其特征在于，所述机器人本体还包括一触点控制单元，固定连接至所述充电触点且控制所述充电触点沿直线方向或沿螺旋形方向伸长至所述机器人本体的外部。

3.根据权利要求1所述的移动机器人系统，其特征在于，所述充电适配器还包括一充电底座，且所述充电底座的充电接触盘与所述机器人本体的充电触点一一对应。

4.根据权利要求3所述的移动机器人系统，其特征在于，所述充电接触盘的面积大于所述充电触点的有效面积。

5.根据权利要求3所述的移动机器人系统，其特征在于，当所述机器人本体的充电触点与所述充电适配器的充电接触盘贴合时，所述主控模块与所述分控模块以电力载波方式、单总线方式或无线方式进行通信。

6.根据权利要求5所述的移动机器人系统，其特征在于，当所述主控模块与所述分控模块之间的通信发生故障时，所述机器人本体调节所述充电触点的位置或主动轮的位置。

7.根据权利要求1所述的移动机器人系统，其特征在于，所述机器人本体还包括一位置传感器，用于发出所述位置信号以及接收来自所述传感识别模块的反馈信号，所述机器人本体根据所述反馈信号获得所述充电适配器的位置信息。

8.根据权利要求1所述的移动机器人系统，其特征在于，所述储能模块为电池组或超级电容组。

9.根据权利要求1所述的移动机器人系统，其特征在于，所述充电触点位于所述机器人本体的顶部、底部或侧面。

10.根据权利要求1所述的移动机器人系统，其特征在于，所述充电适配器还包括一液晶显示屏，用于实时地显示所述机器人本体充电过程中的相关参数。