CN206086424U - 一种基于麦克纳姆轮全向运输车的自动充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及充电技术领域，尤其涉及一种基于麦克纳姆轮全向运输车的自动充电系统，包括远程控制计算机、麦克纳姆轮全向运输车、地面充电站、多个二维码标签和连续的位置码带。本实用新型使用二维码标签和连续的位置码带进行定位，成本低，定位精度高；环境适应性强，即使突然断电，再重启后扫描地面的二维码标签和位置码带能快速定位到自己的位置；采用光通信器进行车载控制器和地面充电站进行数据交换，确保自动充电安全可靠。

Description

一种基于麦克纳姆轮全向运输车的自动充电系统

技术领域

本实用新型涉及充电技术领域，尤其涉及一种基于麦克纳姆轮全向运输车的自动充电系统。

背景技术

由于人力成本越来越高，要求工厂设备自动化程度也越来越高。在自动化运输中，目前主要是内燃机、动力电池两种方式提供动力，由于内燃机污染大，噪音大等缺点所以逐步会被淘汰，而动力电池一般只能工作几个小时，一旦电池电能耗尽，必须给电池充电，目前常用的方式是人工给电池充电。如果采用人工的方式给电池充电，设备就处于非连续的任务环，这必将破坏工作完整性。随着自动化运输越来越广泛的应用，对设备自动化程度和智能化水平有了更高的要求，免人力免维护24小时运行的设备也是一种趋势，然而动力设备必然离不开电源，这就要求如何把固定的动力源连续地输入移动设备且无需人员干预提出了更高要求。全自动充电装置的出现不仅解决了以上问题，同时免除了因人员更换动力源而停机导致的时间浪费。

关于对移动设备进行自动充电，国内外不同的厂家提供了很多的解决方案，如美国ROOMBA产品、伊莱克斯的三叶虫、国内厂家和院校也提供了不同的方案。归结他们的方案，分为以下几种：ROOMBA利用充电座发射两束引导光以及自身的360度接收装置来完成充电引导，伊莱克斯的三叶虫和国内厂家利用贴墙回归加上充电座发射信号(电磁或红外线)引导完成充电。这些方案都能够达到自动充电的目的。但也有一些缺点：贴墙回归对于复杂环境，回归时间长，而且需要机器人具有能够分清墙壁和房间孤岛障碍物的能力；ROOMBA只能适用与简单的产品，否则会对其他红外线传感器造成干扰。无人运输车的自动充电方式多采用地面接触式，该方法将无人搬运车的充电接口安装于车身底部，有升降式及固定式两种。对应的充电电极埋于地面与地表面平齐或者电极高出地表面。这两种充电方式中，充电电极(或接口)都安装于车身底部，在故障时无法直接监控，维护困难。长期使用后磨损，容易造成接触不良。同时地面上的电极外露，存在较大安全隐患(如地面积水等)。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于麦克纳姆轮全向运输车的自动充电系统，旨在解决现有技术采用人工的方式给电池充电导致运输车处于非连续的任务环的问题。使得自动运输设备在完成作业后或者电量不足时自行充电，从而解决现有技术之不足，提高自动化水平和工作效率。

为了实现本实用新型的目的，所采用的技术方案是：一种基于麦克纳姆轮全向运输车的自动充电系统，包括远程控制计算机、麦克纳姆轮全向运输车、地面充电站、多个二维码标签和连续的位置码带，麦克纳姆轮全向运输车向远程控制计算机发送充电请求，远程控制计算机接收到麦克纳姆轮全向运输车发送的充电请求后为麦克纳姆轮全向运输车规划去空闲的地面充电站充电的最优路径，麦克纳姆轮全向运输车按最优路径行驶至地面充电站附近，然后按照二维码标签和连续的位置码带相结合的方式搜寻空闲的地面充电站进行充电。

作为本实用新型的优化方案，麦克纳姆轮全向运输车包括车体、车载控制器、电池电量检测模块、运输车光通信器、车载充电极和二维码扫描器，车载控制器安装在车体上，车载控制器用于调整麦克纳姆轮全向运输车的姿态及行走方向，电池电量检测模块用于检测麦克纳姆轮全向运输车的电量，运输车光通信器用于感应地面充电站，车载充电极安装在车体的侧面，车载充电极用于为麦克纳姆轮全向运输车进行充电，二维码扫描器安装在车体的底部，二维码扫描器用于感应二维码标签和连续的位置码带的信息。

作为本实用新型的优化方案，地面充电站包括充电器、地面光通信机和伸缩式充电座，伸缩式充电座和充电器相连，车载充电极和伸缩式充电座相连为麦克纳姆轮全向运输车进行充电，地面光通信机用于感应运输车光通信器发出的光信号。

作为本实用新型的优化方案，远程控制计算机与麦克纳姆轮全向运输车通过无线实时通信。

本实用新型具有积极的效果：1)本实用新型使用二维码标签和连续的位置码带进行定位，成本低，定位精度高；

2)本实用新型环境适应性强，即使突然断电，再重启后扫描地面的二维码标签和位置码带能快速定位到自己的位置；

3)本实用新型实用采用光通信器进行车载控制器和地面充电站进行数据交换，确保自动充电安全可靠。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是地面导引二维码标签和连续的位置码带的铺设示意图。

其中：1、远程控制计算机，2、麦克纳姆轮全向运输车，3、地面充电站，4、二维码标签，5、连续的位置码带，22、车载控制器，23、电池电量检测模块，24、运输车光通信器，25、车载充电极，26、二维码扫描器，31、充电器，32、地面光通信机，33、伸缩式充电座。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型公开了一种基于麦克纳姆轮全向运输车的自动充电系统，包括远程控制计算机1、麦克纳姆轮全向运输车2、地面充电站3、多个二维码标签4和连续的位置码带5，麦克纳姆轮全向运输车2向远程控制计算机1发送充电请求，远程控制计算机1接收到麦克纳姆轮全向运输车2发送的充电请求后为麦克纳姆轮全向运输车2规划去空闲的地面充电站3充电的最优路径，麦克纳姆轮全向运输车2按最优路径行驶至地面充电站3附近，然后按照二维码标签4和连续的位置码带5相结合的方式搜寻空闲的地面充电站3进行充电。

麦克纳姆轮全向运输车2包括车体、车载控制器22、电池电量检测模块23、运输车光通信器24、车载充电极25和二维码扫描器26，车载控制器22安装在车体上，车载控制器22用于调整麦克纳姆轮全向运输车2的姿态及行走方向，电池电量检测模块23用于检测麦克纳姆轮全向运输车2的电量，运输车光通信器24用于感应地面充电站3，车载充电极25安装在车体的侧面，车载充电极25用于为麦克纳姆轮全向运输车2进行充电，二维码扫描器26安装在车体的底部，二维码扫描器26用于感应二维码标签4和连续的位置码带5的信息。

地面充电站3包括充电器31、地面光通信机32和伸缩式充电座33，伸缩式充电座33和充电器31相连，车载充电极25和伸缩式充电座33相连为麦克纳姆轮全向运输车2进行充电，地面光通信机32用于感应运输车光通信器24发出的光信号。

其中，远程控制计算机1与麦克纳姆轮全向运输车2通过无线实时通信。

地面上的二维码标签4包含的信息有麦克纳姆轮全向运输车2的行进方向(直行、左转、右转)，位置码带5包含有麦克纳姆轮全向运输车2的横向坐标值、纵向坐标值、偏转角度等信息，车载控制器22根据这些信息控制麦克纳姆轮全向运输车2的行走及姿态调整，以便可以快速准确的和地面充电站3对接，完成自动充电。

在麦克纳姆轮全向运输车2的电池电量检测模块23检测到电量低需要充电时，车载控制器22向远程控制计算机1发送充电请求，然后远程控制计算机1规划一条从当前位置到地面充电站3的最优路径，麦克纳姆轮全向运输车2按最优路径行进至充电站附近，然后按二维码标签4和位置码带5相结合的方式搜寻当前空闲的地面充电站3并与地面充电站3精确对接。

具体实现步骤如下：

1、当麦克纳姆轮全向运输车2的电池电量低于设定的阈值时，发送充电请求；

2、根据充电请求远程控制计算机1规划一条从当前位置到地面充电站3的最优路径，然后按最优路径行进至地面充电站3的附近，然后按二维码标签4和连续的位置码带5相结合的方式搜寻当前空闲的地面充电站3并准备与地面充电站3精确对接；

3、到达准确位置后，运输车光通信器24将光信号发送给地面充电站3的地面光通信机32，伸缩式充电座33会向车载充电极靠近，当车载控制器22检测到对接完成，由运输车光通信器24将对接完成信号告知地面充电站3，此时充电器31可以对麦克纳姆轮全向运输车2的电池进行充电；

4、当充电器31检测到充电已满，会自动断开电源，收回伸缩式充电座33，并将电量充满信息告知车载控制器22；

5、麦克纳姆轮全向运输车2自动驶入等待区域，等待下个任务。

如图2所示，是二维码标签4和连续的位置码带5的铺设示意图，远程控制计算机1根据实际情况分配空闲的地面充电站3给当前需要充电的麦克纳姆轮全向运输车2，麦克纳姆轮全向运输车2根据地面铺设的二维码标签4和连续的位置码带5判断是转弯还是直行，驶入到地面充电站3，接近地面充电站3后，根据地面的连续的位置码带5提供麦克纳姆轮全向运输车2的横向坐标值、纵向坐标值、偏转角度等信息及时调整位置，确保准确对接。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。由本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种基于麦克纳姆轮全向运输车的自动充电系统，其特征在于：包括远程控制计算机(1)、麦克纳姆轮全向运输车(2)、地面充电站(3)、多个二维码标签(4)和连续的位置码带(5)，所述的麦克纳姆轮全向运输车(2)向远程控制计算机(1)发送充电请求，所述的远程控制计算机(1)接收到麦克纳姆轮全向运输车(2)发送的充电请求后为麦克纳姆轮全向运输车(2)规划去空闲的地面充电站(3)充电的最优路径，所述的麦克纳姆轮全向运输车(2)按最优路径行驶至地面充电站(3)附近，然后按照二维码标签(4)和连续的位置码带(5)相结合的方式搜寻空闲的地面充电站(3)进行充电。

2.根据权利要求1所述的一种基于麦克纳姆轮全向运输车的自动充电系统，其特征在于：所述的麦克纳姆轮全向运输车(2)包括车体、车载控制器(22)、电池电量检测模块(23)、运输车光通信器(24)、车载充电极(25)和二维码扫描器(26)，所述的车载控制器(22)安装在车体上，所述的车载控制器(22)用于调整麦克纳姆轮全向运输车(2)的姿态及行走方向，所述的电池电量检测模块(23)用于检测麦克纳姆轮全向运输车(2)的电量，所述的运输车光通信器(24)用于感应地面充电站(3)，所述的车载充电极(25)安装在车体的侧面，所述的车载充电极(25)用于为麦克纳姆轮全向运输车(2)进行充电，所述的二维码扫描器(26)安装在车体的底部，所述的二维码扫描器(26)用于感应二维码标签(4)和连续的位置码带(5)的信息。

3.根据权利要求2所述的一种基于麦克纳姆轮全向运输车的自动充电系统，其特征在于：所述的地面充电站(3)包括充电器(31)、地面光通信机(32)和伸缩式充电座(33)，所述的伸缩式充电座(33)和充电器(31)相连，所述的车载充电极(25)和伸缩式充电座(33)相连为麦克纳姆轮全向运输车(2)进行充电，所述的地面光通信机(32)用于感应运输车光通信器(24)发出的光信号。

4.根据权利要求1所述的一种基于麦克纳姆轮全向运输车的自动充电系统，其特征在于：所述的远程控制计算机(1)与麦克纳姆轮全向运输车(2)通过无线实时通信。