CN205986214U - 一种机器人自动充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人自动充电系统，包括电源监控单元、红外信号接收单元、红外测距单元、无线信号收发单元、视觉识别单元、机器人控制单元和运动系统单元，所述机器人控制单元分别连接电源监控单元、红外信号接收单元、红外测距单元、无线信号收发单元、视觉识别单元和运动系统单元。本实用新型将红外信号追踪以及图像识别法两者结合，把原本单一的方法融合在一起，解决单纯使用一种方法追踪时出现的问题，让机器人都能准确、稳定和不容易受到环境干扰从而找到充电桩进行自主充电。

Description

一种机器人自动充电系统

技术领域

本实用新型涉及一种机器人，具体是一种机器人自动充电系统。

背景技术

目前机器人的发展十分迅速，其功能也在日益增加，但机器人在工作时常常遇到电池电量不足的问题，这是机器人就需要人手去操作帮助机器人进行续航，这使得机器人在执行工作时收到了限制。为了减少人手对机器人进行续航的问题，研究机器人自主充电成为了目前机器人发展的重大方向。对于机器人自主充电，国内外现有的解决方案大致有三种：分别为红外线信号追踪、射频无线追踪以及图像识别法。

对于机器人自主充电，国内外现有的解决方案大致有三种：分别为红外线信号追踪、射频无线追踪以及图像识别法。红外线信号追踪是通过发出的红外线信号去寻找充电桩位置然后进行对接；射频无线追踪是根据发出射频信号的强弱来判断充电桩位置；而图像识别法根据摄像头去进行相关的图像处理法来寻找充电桩。

对于机器人自主充电，国内外现有的解决方案大致有三种：分别为红外线信号追踪、射频无线追踪以及图像识别法。红外线信号追踪是通过发出的红外线信号去寻找充电桩位置然后进行对接，但其对接位置常常不够准确，容易有偏差；射频无线追踪是根据发出射频信号的强弱来判断充电桩位置，却只能大致寻找到充电桩的位置；而图像识别法根据摄像头去进行相关的图像处理法来寻找充电桩，也容易受到环境的影响。综上所述，目前机器人自主充电的主要问题在于寻找充电桩时位置不够准确、安全度低以及容易受到环境干扰。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种机器人自动充电系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种机器人自动充电系统，包括电源监控单元、红外信号接收单元、红外测距单元、无线信号收发单元、视觉识别单元、机器人控制单元和运动系统单元，所述机器人控制单元分别连接电源监控单元、红外信号接收单元、红外测距单元、无线信号收发单元、视觉识别单元和运动系统单元

作为本实用新型再进一步的方案：所述电源监控单元监测机器人的电量使用情况。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型将红外信号追踪以及图像识别法两者结合，把原本单一的方法融合在一起，解决单纯使用一种方法追踪时出现的问题，让机器人都能准确、稳定和不容易受到环境干扰从而找到充电桩进行自主充电。

附图说明

图1为机器人自动充电系统的电路原理框图；

图2为机器人自动充电系统的充电桩红外引导信号区域划分示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1~2，本实用新型实施例中，一种机器人自动充电系统，包括电源监控单元、红外信号接收单元、红外测距单元、无线信号收发单元、视觉识别单元、机器人控制单元和运动系统单元，所述机器人控制单元分别连接电源监控单元、红外信号接收单元、红外测距单元、无线信号收发单元、视觉识别单元和运动系统单元；所述电源监控单元监测机器人的电量使用情况。

本实用新型的工作原理是：请参阅图1，电源监控单元是负责监控机器人电量，当电量少于一定阈值后，自动充电流程开启；无线信号收发单元是在自动充电流程开启后，利用无线信号将充电桩红外引导信号打开，或是在机器人当与充电桩距离小于1米并完成旋转180度后，利用无线信号将电桩红外引导信号关闭和电桩电源开关指令打开；红外信号接收单元是当自动充电流程开启后，充电桩红外引导信号将被打开，通过接收充电桩红外引导信号不同，判断机器人所在充电桩范围区域，并同时令机器人往区域3移动；红外测距单元是当机器人到达区域3后，红外测距单元将开始判断机器人到充电桩的距离，距离小于1米时，机器人将旋转180度，令机器人背对着充电桩；视觉识别单元是在器人完成背对着充电桩动作后开启，对充电桩上的定位图形进行识别并判断位置，最后成功完成机器人与充电桩对接；机器人控制单元和运动系统单元是电源监控单元、无线信号收发单元、红外信号接收单元、红外测距单元和视觉识别单元都通过机器人控制单元来向运动系统单元发出运动指令，运动系统单元接受运动指令后完成机器人运动执行。

自动充电流程：

1.机器人电源监控单元实时地监控机器人电池电量，当电量少于一定阈值后，机器人将启动自动充电。这里的阈值为可设置为任意值，用户可以设置为30%、25%、20%等。

2.机器人开始启动自动充电流程，机器人通过无线信号发送打开充电桩红外引导信号开关指令，并收到充电桩红外引导信号打开的回应。无线信号基于zigbee协议，但不限于zigbee协议无线信号，也可以采用wifi，蓝牙以及2.4G自定义无线RF信号等。

3.充电桩红外引导信号有五种，如图2所示，在不同的区域红外引导信号不一样，现在通过不同的红外频率来区分不同的区域，也可以采用同一个频率，但采用不同的信号指令来区分不同的区域。

4. 红外测距单元，在机器人寻找充电桩过程中。在机器人安装有四个红外信号接收单元，两两角度间隔90°，覆盖机器人接收红外信号接收无死角，这样机器人在任意方向都可以接收到红外信号。机器人采集到充电桩发出的红外引导信号后，判断机器人所在区域，使机器人朝向区域3并往充电桩的方向行走过去。机器人位于区域3并通过红外测距单元判断机器人到充电桩的距离小于1米时，机器人将会旋转180度，使机器人背对着充电桩。同时通过无线信号发送关闭充电桩红外引导信号开关指令和打开充电桩电源开关指令。

5.当机器人完成背对着充电桩时，将启动视觉识别单元，对充电桩上的定位图形进行识别，根据识别结果判断机器人相对充电桩的位置以及方位，通过不断调整机器人的方向角度，使机器人平行于充电桩，不断慢慢靠近充电桩，最后机器人的对接电极与充电桩上的充电电极相接，并开始充电。

6.当机器人电源监控单元检测到电量已经达到100%，则通过无线信号发送关闭充电桩电源开关指令。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种机器人自动充电系统，包括电源监控单元、红外信号接收单元、红外测距单元、无线信号收发单元、视觉识别单元、机器人控制单元和运动系统单元，其特征在于，所述机器人控制单元分别连接电源监控单元、红外信号接收单元、红外测距单元、无线信号收发单元、视觉识别单元和运动系统单元。

2.根据权利要求1所述的机器人自动充电系统，其特征在于，所述电源监控单元监测机器人的电量使用情况。