CN206077023U - 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，所述系统包括充电座和机器人本体，所述充电座包括识别模块、控制模块和发射模块，所述发射模块包括电源、高频逆变器、发射控制器和发射线圈，所述机器人本体为机器人本体，所述机器人本体包括电量检测模块、驱动模块、接收模块和储能模块，所述接收模块包括接收线圈、整流器和接收控制器。本实用新型能够在电量不足的情况下驱动机器人前往充电位置，并通过开关控制信号启动充电过程，及时地实现电量的供应，提高了系统的安全性；利用磁耦合谐振技术实现发射模块与接收模块的能量传输，该技术的传输效率高，节约时间，提供工作效率。

Description

一种机器人自动充电系统

技术领域

本实用新型涉及无线充电领域，尤其地涉及一种机器人自动充电系统。

背景技术

无线充电传输技术分为三种：电磁感应技术、磁耦合谐振技术和微波或激光的形式进行传输；电磁感应技术，这种方式有传输功率大、电磁辐射小等优点，但这种传输方式传输的距离较近；微波或激光辐射式，这种方式具有定向性好、传输范围广、传输距离远等优点，但是对周围电磁环境影响大，传输过程中散射严重，损耗大效率低；磁耦合谐振技术，即磁谐振耦合式无线电能传输技术，此种传输方式，一旦两带电物体具有相同的谐振频率，系统间强的磁场耦合使发射端能够源源不断的提供电能。相比于感应式，其传输距离较远，且对方向性较不敏感；相比于辐射式，其对周围电磁环境的影响较小；所以谐振耦合技术与机器人充电领域的结合将具有广阔的前景。

现有的机器人自动充电机构存在自动充电的方式，但是，在对机器人充电之前的电源供电过程，使用的是动态触头的方法，该方法利用电机带动充电极片与充电座对接，机械结构和控制系统比较复杂；另外由于充电极片尺寸有限，因而对机器人停靠精度要求非常高，机器人停靠位置或者停靠姿态稍有偏差就可能导致充电失败，错误的对接也可能对充电座造成严重的损害。

因此，提供一种机器人能自动安全地实现电源的连接，且充电效率较高的系统越来越具有重要的意义。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于如何克服机器人电量不足时自动充电装置不能很好工作地问题，且自动充电效率较低的缺陷。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种机器人自动充电系统，所述系统包括充电座和机器人本体，所述充电座与机器人本体进行能量传输。

所述充电座包括识别模块、控制模块、发射模块，所述识别模块、控制模块和发射模块依次相连，所述发射模块包括电源、高频逆变器、发射控制器和发射线圈，所述电源、高频逆变器、发射控制器和发射线圈依次相连。所述高频逆变器是由两个MOS管组成的半桥变换电路，所述MOS管为集成电路中绝缘性场效应管。

具体地，所述识别模块用于判断机器人本体是否正确移动至充电位置，若机器人本体已经移动至正确位置，则所述控制模块发出开关控制信号，控制所述电源接通，使所述电源为所述发射模块供电，所述电源为直流电源，所述系统通过高频逆变器将直流变换为高频交流电，所述发射控制器用于稳定所述发射模块中的电流，进而将稳定的电流传输至所述发射线圈中，所述发射线圈产生高频磁场。

所述机器人本体包括电量检测模块、驱动模块、接收模块和储能模块，所述电量检测模块与所述驱动模块相连，所述接收模块与所述储能模块相连，所述机器人本体还包括语音模块，所述语音模块与电量检测模块相连。所述接收模块包括接收线圈、整流器和接收控制器，所述接收线圈、整流器和接收控制器依次相连。

具体地，所述电量检测模块用于时时检测机器人本体的电量，检测到电量不足时，所述语音模块给予语音提醒，告知周围人机器人电量不足，所述驱动模块用于驱动机器人前往充电座位置，待充电座的识别模块识别到机器人本体到达正确位置，充电座开始运行，机器人本体中的接收线圈与充电座的发射线圈发生磁谐振耦合，所述接收线圈耦合到高频磁场，所述整流器用于将所述接收线圈耦合磁场得到的交流转化为直流，所述接收控制器用于稳定所述接收模块中的电流，所述储能模块用于存储稳定后的电流。

优选地，所述发射线圈和接收线圈的材料为铍青铜、黄铜或漆包线。所述发射线圈和接收线圈的频率相同，两个线圈的相同的频率就是谐振频率。所述接收模块还包括自适应调频器，所述自适应调频器的一端与整流器相连，所述自适应调频器的另一端与接收控制器相连。所述自适应调频器用于在能量传输过程中时时调节接收线圈的频率，使其保持与发射线圈的频率相同，从而两线圈的频率维持在谐振频率处，其中，所述频率的范围为0.5MHZ-5MHZ。

优选地，所述系统还包括防干扰装置，所述防干扰装置用于防止系统能量传输过程中的干扰能量。

本实用新型能够带来的有益效果是：

(一)本实用新型在检测到电量不足情况下进行语音提醒，驱动机器人前往充电位置，并通过开关控制信号启动充电程序，及时地实现电量的供应，提高了系统的安全性，且避免了电源电量的损耗。

(二)本实用新型的机器人自动充电系统通过磁耦合谐振技术实现发射模块与接收模块的能量传输，该技术的传输效率高，能快速地给机器人本体充满电，节约时间，提供整体工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本实用新型实施例机器人自动充电系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中发射模块的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中接收模块的结构示意图。

图中：100-充电座，110-识别模块，120-控制模块，130-发射模块，131-电源，132-高频逆变器，133-发射控制器，134-发射线圈，200-机器人本体，210-电量检测模块，220-驱动模块，230-接收模块，231-整流器，232-接收控制器，233-接收线圈，234-自适应调频器，240-储能模块。

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作出创造性劳动的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。

实施例：

如图1-3所示，本实用新型提供了一种机器人自动充电系统，所述系统包括充电座100和机器人本体200，根据不同类型的机器人，将所述充电座100安装在机器人活动的空间范围内，所述机器人本体200安装在机器人本体内，所述充电座100与机器人本体200进行能量传输。

所述充电座100包括识别模块110、控制模块120、发射模块130，所述识别模块110、控制模块120和发射模块130依次相连，所述发射模块130包括电源131、高频逆变器132、发射控制器133和发射线圈134，所述电源131、高频逆变器132、发射控制器133和发射线圈134依次相连。所述高频逆变器132是由两个MOS管组成的半桥变换电路，所述MOS管为集成电路中绝缘性场效应管。所述识别模块110用于判断机器人本体是否正确移动至充电位置，若机器人本体200已经移动至正确位置，则所述控制模块120发出开关控制信号，控制所述电源打开，使所述电源131为所述发射模块130中的其他模块供电，所述电源131为直流电源，则系统通过高频逆变器132将直流变换为高频交流电，所述发射控制器133用于稳定所述发射模块130中的电流，进而将稳定的电流传输至所述发射线圈134中。

所述机器人本体200包括电量检测模块210、驱动模块220、接收模块230和储能模块240，所述电量检测模块210与所述驱动模块220相连，所述接收模块230与所述储能模块240相连，所述机器人本体200还包括语音模块，所述语音模块与电量检测模块相连。所述接收模块230包括接收线圈233、整流器231和接收控制器232，所述接收线圈233、整流器231和接收控制器232依次相连。

所述电量检测模块210用于时时检测机器人本体200的电量，检测到电量不足时，所述语音模块给予语音提醒，告知周围人机器人电量不足，其中，所述电量不足为电量小于总电量的10％，总电量的10％能够维持机器人在其活动的空间范围内移动至充电位置，所述驱动模块220用于驱动机器人前往充电位置，待充电座100的识别模块110识别到机器人本体200到达正确位置，充电座100开始运行，机器人本体200中的接收线圈233与充电座的发射线圈134发生谐振耦合，实现了发射模块130的能量通过谐振耦合的原理传输至接收模块230，所述整流器231用于将所述接收线圈233耦合磁场得到的交流转化为直流，所述接收控制器232用于稳定所述接收模块230中的电流，所述储能模块240用于存储稳定后的电流。

优选地，所述发射线圈和接收线圈233的材料为铍青铜、黄铜或漆包线。所述发射线圈134和接收线圈233的频率相同，两个线圈的相同的频率就是谐振频率。所述接收模块还包括自适应调频器234，所述自适应调频器234的一端与整流器231相连，所述自适应调频器234的另一端与接收控制器232相连。所述自适应调频器234用于在能量传输过程中时时调节接收线圈233的频率，使其保持与发射线圈134的频率相同，从而两线圈的频率维持在谐振频率处，这样系统的能量传输效率高，充电过程迅速，机器人整体工作效率也得到提高，其中，所述频率的范围为0.5MHZ-5MHZ。所述系统还包括防干扰装置，所述防干扰装置用于防止系统能量传输过程中的干扰磁场。

本实用新型能够带来的有益效果是：

(一)本实用新型在检测到电量不足情况下进行语音提醒，驱动机器人前往充电位置，并通过开关控制信号启动充电程序，及时地实现电量的供应，提高了系统的安全性，且避免了电源电量的损耗。

(二)本实用新型的机器人自动充电系统通过磁耦合谐振技术实现发射模块与接收模块的能量传输，该技术的传输效率高，能快速地给机器人本体充满电，节约时间，提供整体工作效率。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种机器人自动充电系统，其特征在于，所述系统包括机器人本体(200)和充电座(100)，

所述充电座(100)包括识别模块(110)、控制模块(120)和发射模块(130)，所述识别模块(110)、控制模块(120)和发射模块(130)依次相连，所述发射模块(130)包括电源(131)、高频逆变器(132)、发射控制器(133)和发射线圈(134)，所述电源(131)、高频逆变器(132)、发射控制器(133)和发射线圈(134)依次相连；

所述机器人本体(200)包括电量检测模块(210)、驱动模块(220)、接收模块(230)和储能模块(240)，所述电量检测模块(210)、驱动模块(220)、接收模块(230)和储能模块(240)均位于所述机器人本体内，所述电量检测模块(210)与所述驱动模块(220)相连，所述接收模块(230)与所述储能模块(240)相连，所述接收模块(230)包括接收线圈(233)、整流器(231)和接收控制器(232)，所述接收线圈(233)、整流器(231)和接收控制器(232)依次相连。

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，所述接收模块(230)还包括自适应调频器(234)，所述自适应调频器(234)的一端与整流器(231)相连，所述自适应调频器(234)的另一端与接收控制器(232)相连。

3.根据权利要求1所述的机器人自动充电系统，其特征在于，所述发射线圈(134)和接收线圈(233)的频率相同，所述频率的范围为0.5MHZ-5MHZ。

4.根据权利要求1所述的机器人自动充电系统，其特征在于，所述高频逆变器(132)是由两个MOS管组成的半桥变换电路。

5.根据权利要求1所述的机器人自动充电系统，其特征在于，所述机器人本体(200)还包括语音模块，所述语音模块与电量检测模块相连。

6.根据权利要求1所述的机器人自动充电系统，其特征在于：所述系统还包括防干扰装置。