CN206135502U - 一种扫地机器人无线充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种扫地机器人无线充电系统，包括：无线充电设备部和对应扫地机器人的充电部，无线充电设备部包括获取扫地机器人的位置信息的位置传感器；在扫地机器人位于预设位置时，将外界电源的电能转化为预设频率的直流脉冲的无线电能发射主机；将直流脉冲转化为电磁场能的电能发射线圈；充电部包括接收电磁场能的电能接收线圈；与扫地机器人的寻迹模块、蓄电池以及电能接收线圈连接，在蓄电池的电量低于预设阈值且扫地机器人寻迹成功时，向无线电能发射主机发送充电触发信号以及控制电能接收线圈对蓄电池进行充电的二次电源部。无需扫地机器人通过双触点式接触来进行充电，实现了方便地为扫地机器人进行充电，且充电较为安全的目的。

Description

一种扫地机器人无线充电系统

技术领域

本实用新型涉及无线充电技术领域，特别是涉及一种扫地机器人无线充电系统。

背景技术

随着科学技术的发展，各种各样的智能设备走进了人们的生活。

近年来，家居设备逐步向着智能化发展，以期为人们提供更加舒心的服务，尤其是机器人技术的发展，为人们的美好生活提供了开阔的视野。打扫室内卫生是一件较为繁琐的事情，随着人们生活节奏的加快，尤其是生活在城市中的人并没有太多的时间用于打扫卫生上，为了保持室内卫生，人们发明出了扫地机器人，预先在扫地机器人上设定好打扫程序，扫地机器人即可根据该程序进行有序的打扫。目前的扫地机器人都是通过双触点式接触充电来进行充电，其中，扫地机器人是使用频率较为频繁的智能设备，需要经常为其进行充电，采用双触点式接触充电需要扫地机器人与充电装置寻迹和对位准确，这给控制增加了很大的难度，且触点容易老化和松动，引起触点温度过高而发生火灾，触点裸露也易发生短路情况和触电危险。

因此，如何实现方便地为扫地机器人进行充电，且充电较为安全，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种扫地机器人无线充电系统，可以实现方便地为扫地机器人进行充电，且充电较为安全。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了如下技术方案：

一种扫地机器人无线充电系统，包括：无线充电设备部和对应扫地机器人的充电部，

其中，所述无线充电设备部包括：获取所述扫地机器人的位置信息的位置传感器；与外界电源连接，在所述扫地机器人位于预设位置时，将所述外界电源的电能转化为预设频率的直流脉冲的无线电能发射主机；与所述无线电能发射主机连接，用于将所述直流脉冲转化为电磁场能并发射至外部空间的电能发射线圈；

所述充电部包括：接收所述电磁场能的电能接收线圈；与所述扫地机器人的寻迹模块、蓄电池以及所述电能接收线圈连接，在所述蓄电池的电量低于预设阈值且所述扫地机器人寻迹成功时，向所述无线电能发射主机发送充电触发信号以及控制所述电能接收线圈对所述蓄电池进行充电的二次电源部。

优选地，所述无线电能发射主机包括：

将所述外界电源输出的交流电转化为直流脉冲的整流滤波电路；

与所述整流滤波电路以及所述电能发射线圈连接，对所述整流滤波电路输出的直流脉冲进行功率放大的功率管放大电路；

与所述功率管放大电路连接，根据所述充电触发信号和所述位置传感器发送的位置信息控制所述功率管放大电路运行的控制电路。

优选地，所述控制电路包括：

接收所述充电触发信号的第一无线通信模块；

与所述第一无线通信模块和位置传感器连接，在接收到所述充电触发信号且所述扫地机器人位于预设位置时，发出对应充电控制信号的控制器；

与所述控制器连接，根据所述充电控制信号生成直流脉冲宽度控制信号的PWM生成器；

与所述PWM生成器连接，根据所述直流脉冲宽度控制信号驱动所述功率管放大电路生成对应脉冲宽度的直流脉冲的功率管驱动电路。

优选地，所述二次电源部包括：

与所述电能接收线圈连接，将所述电能接收线圈输出的交流电转化为直流电的AC-DC电源模块；

与所述AC-DC电源模块连接，控制所述AC-DC电源模块对所述蓄电池进行充电的充电控制器；

与所述AC-DC电源模块以及所述寻迹模块连接，在所述扫地机器人寻迹成功时，输出所述充电触发信号的电能接收控制器；

与所述电能接收控制器连接，将所述充电触发信号发送至所述第一无线通信模块的第二无线通信模块。

优选地，所述电能接收线圈位于所述扫地机器人的底部。

优选地，所述无线充电设备部还包括：塑料板壳，所述电能发射线圈位于所述塑料板壳的夹层内。

优选地，所述塑料板壳包括：

包覆所述电能发射线圈的圆形的线圈包覆部；

与所述线圈包覆部连接，包覆连接所述电能发射线圈和所述无线电能发射主机的导线的预设长度的连接部；

其中，所述位置传感器位于所述连接部背离所述包覆部的一端。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本实用新型所提供的一种扫地机器人无线充电系统，包括：无线充电设备部和对应扫地机器人的充电部，其中，无线充电设备部包括：获取扫地机器人的位置信息的位置传感器；与外界电源连接，在扫地机器人位于预设位置时，将外界电源的电能转化为预设频率的直流脉冲的无线电能发射主机；与无线电能发射主机连接，用于将直流脉冲转化为电磁场能并发射至外部空间的电能发射线圈；充电部包括：接收电磁场能的电能接收线圈；与扫地机器人的寻迹模块、蓄电池以及电能接收线圈连接，在蓄电池的电量低于预设阈值且扫地机器人寻迹成功时，向无线电能发射主机发送充电触发信号以及控制电能接收线圈对蓄电池进行充电的二次电源部。当扫地机器人充电寻迹运动停止时，充电部向无线充电设备部发射充电触发信号，无线充电设备部通过位置传感器判断扫地机器人的位置。当无线充电设备部判定扫地机器人运动至预设位置且接收到了充电触发信号时，无线电能发射主机以及电能发射线圈将外界电源的交流电转化为一定频率的电磁场发射出去，而电能接收线圈将该电磁场转化为电能，二次电源部控制对蓄电池进行充电。通过无线充电的方式对扫地机器人进行充电，无需扫地机器人通过双触点式接触来进行充电，避免了触点老化松动造成的温度过高而发生火灾的情况，也避免了触点裸露易发生短路和触电危险的情况；当位置传感器检测到扫地机器人寻迹到预设位置时，即证明此时电能发射线圈和电能接收线圈基本对位，可以进行充电，由于是无线充电，电能发射线圈和电能接收线圈无需特别精确的点对点对位即可进行电能的传输，更加便于扫地机器人在需要充电时进行寻迹和对位。

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他的附图。

图1为本实用新型一种具体实施方式所提供的扫地机器人无线充电系统结构示意图；

图2为本实用新型一种实施方式提供的扫地机器人无线充电系统的无线充电设备部外部结构示意图；

图3为图2所示的无线充电设备部的结构爆炸示意图；

图4为本实用新型一种实施方式提供的扫地机器人无线充电系统的无线电能发射主机结构示意图；

图5为本实用新型一种实施方式提供的扫地机器人无线充电系统的二次电源部的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种扫地机器人无线充电系统，可以实现方便地为扫地机器人进行充电，且充电较为安全。

为了使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广。因此本实用新型不受下面公开的具体实施方式的限制。

请参考图1、图2和图3，图1为本实用新型一种具体实施方式所提供的扫地机器人无线充电系统结构示意图；图2为本实用新型一种实施方式提供的扫地机器人无线充电系统的无线充电设备部外部结构示意图；图3为图2所示的无线充电设备部的结构爆炸示意图。

本实用新型的一种具体实施方式提供了一种扫地机器人无线充电系统，包括：无线充电设备部1和对应扫地机器人的充电部2，其中，无线充电设备部1包括：获取扫地机器人的位置信息的位置传感器11；与外界电源连接，在扫地机器人位于预设位置时，将外界电源的电能转化为预设频率的直流脉冲的无线电能发射主机12；与无线电能发射主机12连接，用于将直流脉冲转化为电磁场能并发射至外部空间的电能发射线圈13；充电部2包括：接收电磁场能的电能接收线圈21；与扫地机器人的寻迹模块、蓄电池以及电能接收线圈21连接，在蓄电池的电量低于预设阈值且扫地机器人寻迹成功时，向无线电能发射主机12发送充电触发信号以及控制电能接收线圈21对蓄电池进行充电的二次电源部22。

在本实施方式中，如图2和图3所示，优选无线充电设备部1设有塑料板壳14，电能发射线圈13位于塑料板壳14的夹层内。其中，塑料板壳14包括：包覆电能发射线圈13的圆形的线圈包覆部，该线圈包覆部包括上包覆层板141和下包覆层板142；与线圈包覆部连接，包覆连接电能发射线圈13和无线电能发射主机12的导线的预设长度的连接部143，如图3所示，本实施方式优选了将上包覆层板141和连接部143设为一体；其中，位置传感器11位于连接部背143离包覆部的一端，即如图2所示，位置传感器11和无线电能发射主机12位于同一端。

扫地机器人中设有寻迹模块，即其可以根据预设的程序等控制扫地机器人进行运动。在本实施方式中，如图2和图3所示，扫地机器人3在需要充电时通过寻迹模块运动到无线充电设备部处，由位置传感器11获取扫地机器人3的位置信息，来判断该扫地机器人3寻迹完成后是否位于可充电位置，该可充电位置即上述的预设位置，在本实施方式中，如图2和图3所示，当扫地机器人3运动至塑料板壳14的上包覆层板上时即为运动到了可充电位置。由于本实施方式采用电能发射线圈和电能接收线圈来进行无线电能的传输，由于各线圈具有一定的面积，即便两个线圈不是完全对位精确同样可以进行电能的传输，但是若两个线圈没有对位则不能进行电能传输，为了防止扫地机器人寻迹到错误的位置而无法充电，因此，当扫地机器人寻迹完成后，还需要通过位置传感器来检测器是否运行到了合适的位置。

在本实施方式中，优选电能接收线圈位于扫地机器人的底部。由于优选通过塑料板壳覆盖电能发射线圈，塑料板壳设计为扁平状，这样便于扫地机器人运行到其上表面，则便于扫地机器人的电能接收线圈和该电能发射线圈对位，同时可避免电能接收线圈单独设计在扫地机器人的外侧造成体积太大的情况。位置传感器和无线电能发射主机位于同一端，这样避免位置传感器处于扫地机器人的寻迹路线上影响其充电寻迹。

需要说明的是，在本实施方式中，只是优选塑料板壳包覆电能发射线圈，也可以采用其他板壳包覆电能发射线圈，只要保证该板壳绝缘且不影响电磁场向外界发射即可。采用绝缘的板壳可以防止触电。

通过无线充电的方式对扫地机器人进行充电，无需扫地机器人通过双触点式接触来进行充电，避免了触点老化松动造成的温度过高而发生火灾的情况，也避免了触点裸露易发生短路和触电危险的情况；当位置传感器检测到扫地机器人寻迹到预设位置时，即证明此时电能发射线圈和电能接收线圈基本对位，可以进行充电，由于是无线充电，电能发射线圈和电能接收线圈无需特别精确的点对点对位即可进行电能的传输，更加便于扫地机器人在需要充电时进行寻迹和对位。

请参考图4，图4为本实用新型一种实施方式提供的扫地机器人无线充电系统的无线电能发射主机结构示意图。

在本实用新型的一种实施方式中，无线电能发射主机12包括：将外界电源输出的交流电转化为直流脉冲的整流滤波电路121；与整流滤波电路121以及电能发射线圈13连接，对整流滤波电路121输出的直流脉冲进行功率放大的功率管放大电路122；与功率管放大电路122连接，根据充电触发信号和位置传感器11发送的位置信息控制功率管放大电路122运行的控制电路123。

其中，控制电路123包括：接收充电触发信号的第一无线通信模块1231；与第一无线通信模块1321和位置传感器11连接，在接收到充电触发信号且扫地机器人位于预设位置时，发出对应充电控制信号的控制器1232；与控制器1232连接，根据充电控制信号生成直流脉冲宽度控制信号的PWM生成器1233；与PWM生成器1233连接，根据直流脉冲宽度控制信号驱动功率管放大电路122生成对应脉冲宽度的直流脉冲的功率管驱动电路1234。

在本实施方式中，为了给扫地机器人提供合适的电能，通过功率管放大电路将整流滤波电路的直流脉冲进行功率放大，而当第一无线通信模块接收到扫地机器人发出的充电触发信号时通知控制器控制无线电能发射主机供电，而控制器接收位置传感器的传感信号，当同时收到扫地机器人位于预设位置的传感信号时，即发出充电控信号。此时由PWM生成器设定直流脉冲的宽度值，并由功率管驱动电路来控制功率管放大电路以该设定的直流脉冲宽度值输出对应的直流脉冲。

请参考图5，图5为本实用新型一种实施方式提供的扫地机器人无线充电系统的二次电源部的结构示意图。

在本实用新型的一种实施方式中，二次电源部22包括：与电能接收线圈21连接，将电能接收线圈21输出的交流电转化为直流电的AC-DC电源模块221；与AC-DC电源模块221连接，控制AC-DC电源模块221对蓄电池进行充电的充电控制器222；与AC-DC电源模块221以及寻迹模块连接，在扫地机器人寻迹成功时，输出充电触发信号的电能接收控制器223；与电能接收控制器223连接，将充电触发信号发送至第一无线通信模块1321的第二无线通信模块224。

在本实施方式中，当扫地机器人充电寻迹完成停止运行时，电能接收控制器通过第二无线通信模块向无线充电设备部发送充电触发信号以通知其进行供电。由于电能接收线圈将电磁场能转化为交流电，本实施方式通过AC-DC电源模块将该交流电转化为直流电，以对蓄电池进行充电。

需要说明的是，在本实用新型的上述各实施方式中，外界电源优选为220V的市电。

综上所述，本实用新型实施例所提供的扫地机器人无线充电系统，在无线充电设备部所在的电能发射端将电能转化为一定范围内的电磁场，在电能接收端通过电能接收线圈感应电磁场并转换为一定的电力，为扫地机器人的蓄电池供电，从而实现无线电能传输。由于是面对面的电能传输，避免了点对点电能传输需要精确对位的情况，扫地机器人只需要运动到电能发射线圈所在的充电平台即可，同时不会出现漏电短路和触电的危险。

以上对本实用新型所提供一种扫地机器人无线充电系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。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，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种扫地机器人无线充电系统，其特征在于，包括：无线充电设备部和对应扫地机器人的充电部，

其中，所述无线充电设备部包括：获取所述扫地机器人的位置信息的位置传感器；与外界电源连接，在所述扫地机器人位于预设位置时，将所述外界电源的电能转化为预设频率的直流脉冲的无线电能发射主机；与所述无线电能发射主机连接，用于将所述直流脉冲转化为电磁场能并发射至外部空间的电能发射线圈；

所述充电部包括：接收所述电磁场能的电能接收线圈；与所述扫地机器人的寻迹模块、蓄电池以及所述电能接收线圈连接，在所述蓄电池的电量低于预设阈值且所述扫地机器人寻迹成功时，向所述无线电能发射主机发送充电触发信号以及控制所述电能接收线圈对所述蓄电池进行充电的二次电源部。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线电能发射主机包括：

将所述外界电源输出的交流电转化为直流脉冲的整流滤波电路；

与所述整流滤波电路以及所述电能发射线圈连接，对所述整流滤波电路输出的直流脉冲进行功率放大的功率管放大电路；

与所述功率管放大电路连接，根据所述充电触发信号和所述位置传感器发送的位置信息控制所述功率管放大电路运行的控制电路。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制电路包括：

接收所述充电触发信号的第一无线通信模块；

与所述第一无线通信模块和位置传感器连接，在接收到所述充电触发信号且所述扫地机器人位于预设位置时，发出对应充电控制信号的控制器；

与所述控制器连接，根据所述充电控制信号生成直流脉冲宽度控制信号的PWM生成器；

与所述PWM生成器连接，根据所述直流脉冲宽度控制信号驱动所述功率管放大电路生成对应脉冲宽度的直流脉冲的功率管驱动电路。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述二次电源部包括：

与所述电能接收线圈连接，将所述电能接收线圈输出的交流电转化为直流电的AC-DC电源模块；

与所述AC-DC电源模块连接，控制所述AC-DC电源模块对所述蓄电池进行充电的充电控制器；

与所述AC-DC电源模块以及所述寻迹模块连接，在所述扫地机器人寻迹成功时，输出所述充电触发信号的电能接收控制器；

与所述电能接收控制器连接，将所述充电触发信号发送至所述第一无线通信模块的第二无线通信模块。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电能接收线圈位于所述扫地机器人的底部。

6.根据权利要求1至5任一项所述的系统，其特征在于，所述无线充电设备部还包括：塑料板壳，所述电能发射线圈位于所述塑料板壳的夹层内。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述塑料板壳包括：

包覆所述电能发射线圈的圆形的线圈包覆部；

与所述线圈包覆部连接，包覆连接所述电能发射线圈和所述无线电能发射主机的导线的预设长度的连接部；

其中，所述位置传感器位于所述连接部背离所述包覆部的一端。