CN207926228U - 机器人充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种机器人充电系统，其包括机器人以及供机器人充电的充电底座；机器人的底部连接有充电线，充电线的一端电连接机器人的电池，另一端电连接充电端口，在充电端口上设有第一磁铁；充电底座上设有至少一个电连接电源的输电端口，在各输电端口设有与第一磁铁相互吸引的第二磁铁；在机器人移动至充电底座上时，第一磁铁与任一输电端口的第二磁铁相互吸引，使输电端口与充电端口电连接。本实用新型实施例公开的机器人充电系统解决了现阶段的机器人自动充电系统具有结构复杂以及极易导致充电失败的技术问题，具有结构简单，充电可靠性强以及充电安全性高的优点。

Description

机器人充电系统

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人充电系统。

背景技术

随着智能机器人技术的快速发展，机器人代替人类可完成更多的事情，因此在不增加电池容量的情况下，其续航时间势必会减少，那么自动给机器人的蓄电池充电便可很好解决以上问题。

而现阶段对机器人蓄电池进行自动充电的技术中，在机器人身上以及充电器上分别安装充电接触装置，造成充电系统结构复杂；另外，充电接触装置需要借助于定位技术以及分析控制技术才可以实现接触充电，进一步加剧了充电系统的结构复杂程度；以及，这种充电系统要求机器人具有很精确的停靠位置，但是机器人的定位精度有限，一旦其停靠位置稍有偏差，便会造成充电失败，进而影响机器人的使用。

简言之，现阶段的机器人自动充电系统具有结构复杂以及极易导致充电失败的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种机器人充电系统，用于解决现阶段的机器人自动充电系统具有结构复杂以及极易导致充电失败的技术问题。

本实用新型实施例提供了一种机器人充电系统，其包括机器人以及供机器人充电的充电底座；

机器人的底部连接有充电线，充电线的一端电连接机器人的电池，另一端电连接充电端口，在充电端口上设有第一磁铁；

充电底座上设有至少一个电连接电源的输电端口，在各输电端口设有与第一磁铁相互吸引的第二磁铁；

在机器人移动至充电底座上时，第一磁铁与任一输电端口的第二磁铁相互吸引，使输电端口与充电端口电连接。

进一步地，在机器人的底部设有电机，充电线缠绕于电机的轴头，充电端口在电机转动的带动下升起或者降落。

进一步地，各输电端口均连接有两条导轨，并分别设置在充电底座上；

两条导轨的第一端分别位于输电端口两侧，第二端分别位于充电底座外边缘；

连接于同一输电端口的两条导轨之间的距离自第一端到第二端依次增大。

进一步地，与相邻的两输电端口连接的导轨中，两相邻的导轨的第二端相互连接。

进一步地，还包括设置在机器人上的充电棒，充电棒的一端部设置有充电端口，在充电棒的腰身开设有用于充电线穿过的通孔，充电线的一端从充电棒上的通孔穿过并电连接机器人的电池，充电线的另一端连接充电端口，通孔到充电端口的距离小于充电棒长度的一半。

进一步地，导轨凸出于充电底座所在平面的高度小于一预设高度。

进一步地，充电底座为半圆形或半多边形，半圆形或半多边形的长直线边贴靠墙壁；充电底座上设有四个输电端口，四个输电端口以半圆形充电底座的圆心或半多边形充电底座的中心等间隔设置，且任一输电端口中心离圆心或充电底座的中心的距离大于第一预设距离；相邻两输电端口中心之间的距离大于第二预设距离。

进一步地，第一磁铁为环绕于充电端口外周的永磁铁；第二磁铁为环绕于输电端口外周的电磁铁，电磁铁电连接电源。

进一步地，充电底座上还设置有与机器人通信连接的第一通信模块以及控制电源向外输电与否的第一控制器，第一通信模块与第一控制器电连接。

进一步地，机器人上还设置有用于与第一通信模块通信连接的第二通信模块、用于控制电机转动以及机器人移动的第二控制器以及用于监测电池电量情况的电量监测模块；

电量监测模块与电池以及第二控制器电连接；第二控制器与电机以及第二通信模块电连接。

本实用新型实施例提供的机器人充电系统，在充电底座上设至少一个电连接电源的输电端口，在电连接机器人电池的充电线一端设置充电端口，在充电端口和输电端口上分别设置相互吸引的第一磁铁和第二磁铁，当机器人移动至充电底座上时，输电端口与充电端口电连接，第一磁铁和第二磁铁的相互吸引可提升输电端口与充电端口之间电连接的可靠度，以保证电源对机器人电池充电的顺利完成，即本机器人充电系统不仅具有结构简单，且还具有充电可靠性强以及充电安全性高的优点。

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一简单地介绍，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为本实用新型实施例提供的机器人充电系统的一立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的机器人充电系统的充电棒的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的机器人充电系统导轨、充电端口以及输电端口的充电状态示意图；

图4为本实用新型实施例提供的机器人充电系统的充电底座的一平面结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的机器人充电系统导轨、充电棒以及输电端口在充电前运动状态示意图。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，藉此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。此外，“耦接”或“电性连接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表第一装置可直接电性耦接于第二装置，或通过其它装置或耦接手段间接地电性耦接至第二装置。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然描述乃以说明本实用新型的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者系统中还存在另外的相同要素。

具体实施例

请参考图1，为本实用新型实施例提供的机器人充电系统的结构示意图，这里的机器人充电系统包括机器人10以及充电底座20，其中充电底座20用于为机器人10的电池进行充电。

具体地，请结合图2以及图3，机器人10的底部连接有充电线110，充电线110的一端穿过机器人10的外壳，电连接在机器人10的电池(图中未示出) 上，充电线110的另一端电连接有充电端口1101，且在充电端口1101设置有第一磁铁1102，在这里第一磁铁1102可以是设置于充电端口1101的外周；充电底座20上设有至少一个电连接电源(图中未示出)的输电端口210，在各输电端口210设有与第一磁铁1102相互吸引的第二磁铁2101，在这里，第二磁铁 2101可以是设置于输电端口210的外周，电源包括但不限定于是直流电源、交流电源或者UPS(不间断电源)等；其中，第二磁铁2101和第一磁铁1102之间的磁极相反，使两者可以相互吸引，在机器人10移动至充电底座20上时，第一磁铁1102与任一输电端口210外周的第二磁铁2101相互吸引，使输电端口210与充电端口1101电连接，此时输电端口210通过充电线110与机器人10 的电池电连接，即完成由输电端口210向机器人10的电池进行充电。

本申请实施例的机器人充电系统通过在机器人10和充电底座20上分别设置相互电连接的充电端口1101和输电端口210，且在充电端口1101和输电端口 210分别设置第一磁铁1102和第二磁铁2101，通过第一磁铁1102和第二磁铁 2101的相互吸引，使得充电端口1101和输电端口210相互电连接，进而完成充电底座20侧电源对机器人10电池的充电，不仅具有结构简单的优点，且还具有充电可靠性强以及充电安全性高的优点。

具体地，请参考图2，充电端口1101和输电端口210为相互匹配电气接口，如图中所示的充电端口1101为向内凹陷的电气接口，其内部通过充电线110电连接机器人10电池的正负极，而此时输电端口210可以是向外凸出的电气接口，且与充电端口1101相匹配，能够插合电性连接，输电端口210的内部与电源的正负极电性连接，如此在充电端口1101和输电端口210相互电连接时，便实现了电源的正负极与机器人电池正负极的电连接，即使得电源对机器人电池进行充电；可以想到的是充电端口1101和输电端口210能够实现电连接还有其他形式，以上及图2给出的形式仅仅是事例性质，不构成对本实用新型保护范围的限制。另外，第一磁铁1102和第二磁铁2101分别设置在充电端口1101和输电端口210上，具体位置包括但不限制于是端口的外周、两端口的相对处等，通过第一磁铁1102和第二磁铁2101之间的相互吸引，可提升充电端口1101和输电端口210之间电连接的可靠度，以保证电源对机器人电池充电的顺利完成。

在本申请其他较佳的实施例中，在机器人10的底部设有电机(图中未示出)，充电线110缠绕于电机的轴头，充电端口1101在电机转动的带动下升起或者降落。具体地，为了方便的收纳充电线110，在机器人10的底部设置有电机，电机的转动轴上缠绕有充电线110，伴随着电机的顺时针或者逆时针转动，充电线 110可缠绕于电机的转动轴上或者从电机的转动轴上脱离，进而使得充电端口 1101升起或者降落，此种设计便于使机器人在充电时将充电端口1101放下，在工作时(不充电时)将充电端口1101收起，提升机器人10的整体性，使得机器人使用体验更佳。

另外，请结合图5，在本申请其他较佳的实施例中，各输电端口210均连接有两条导轨2102，并分别设置在充电底座20上；两条导轨2102的第一端2103 分别位于输电端口210两侧，第二端2104分别位于充电底座20外边缘；其中，连接于同一输电端口210的两条导轨2102之间的距离自第一端2103到第二端 2104依次增大，使得两条轨道2102在充电底座20上形成喇叭状，喇叭状的开口端位于充电底座20的外边缘，输电端口210位于喇叭状的收缩端。具体地，导轨2102凸出设置于充电底座20所在的平面上，通过凸出于充电底座20的喇叭状的轨道2102设计，可以对连接在充电线110端部的充电端口1101起到引导作用，便于充电端口1101在机器人10的带动下朝向输电端口210运动，进而有利于充电端口1101和输电端口210精准、快速对齐，提升机器人充电系统的充电便捷性和安全性。

进一步地，在本申请其他较佳的实施例中，与相邻的两输电端口210连接的导轨2102中，两相邻的导轨2102的第二端2104相互连接。具体地，由于在充电底座20设置有多个输电端口210，连接在输电端口210两侧的导轨2102的第二端2104位于充电底座20的外边缘，本实施例中连接于两相邻的输电端口 210的导轨2102中，两相邻的导轨2102的第二端2104相互连接可以保证喇叭状导轨2102的第二端2104顺次连接，由于这些第二端2104都位于充电底座20 的外边缘，因此可以保证进入充电底座20的充电端口1101必定落入其中一个轨道2102中，并在轨道2102的引导下与输电端口210对齐电连接，便于对机器人10的电池进行充电。

更进一步地，在本申请其他较佳的实施例中，机器人10通常在驱动轮的带动下进行运动，如在地面上运动或者在充电底座20上运动，在充电底座20上运动是为了将充电端口1101在轨道2102的引导下拖至与输电端口210对齐然后电连接；在这里，为了保证机器人10可以在充电底座20上可以顺畅的运动，导轨2102凸出于充电底座20所在平面的高度小于一预设高度，以使得驱动轮在遇到导轨2102时可以顺利通过，需要指出的是预设高度可以根据机器人10 的驱动轮的轮径和驱动轮的驱动力进行设置；另外，充电端口1101在充电底座 20的平面上移动时，高出于充电底座20的平面的轨道2102呈喇叭状，对充电端口1101起到汇集和引导作用，而输电端口210又设置于喇叭状轨道2102的收缩端，即充电端口1101在导轨2102的汇集和引导作用下势必会与输电端口 210相互接触，进而对齐电连接；再者，高出于充电底座20的平面的轨道2102 还具有防止充电端口1101脱离输电端口210所在的轨道2102，避免充电端口 1101与输电端口210不能相互接触，即防止充电失败。

另外，机器人充电系统还包括设置在机器人10上的充电棒120，充电棒120 的一端部设置有充电端口1101，在充电棒120的腰身开设有用于充电线110穿过的通孔1201，充电线110的一端从充电棒120上的通孔1201穿过并电连接机器人10的电池，充电线110的另一端连接充电端口1101，通孔1201到充电端口1101的距离小于充电棒120长度的一半。充电端口1101设置在充电棒120 的一个端部，即充电端口1101被充电棒120收容固定，并通过充电棒120的外壳将充电端口1101包裹，仅漏出与输电端口210电连接的一面，如此通过充电棒120的设置可以对充电端口1101起到很好的保护作用；另外，在充电棒120 上通孔1201到充电端口1101的距离小于充电棒120长度的一半，可以保证充电棒120在机器人10的带动下在充电底座20上拖动时，充电端口1101朝向机器人10的前进方向，以使得在轨道2102的引导下在充电底座20上拖动时与任一输电端口210能够快速、精准的对齐，提升机器人充电系统的充电效率。

在本申请其他较佳的实施例中，充电底座20的形状包括但不限制于是半圆形，可以想到的是也可以是类似于半圆形的半多边形。在本申请的一个实施例中，充电底座20的形状为半圆形，半圆形的长直线边(即直径)贴靠墙壁30；半圆形的充电底座20上设有四个输电端口210，四个输电端口210以半圆形充电底座20的圆心等间隔设置，且任一输电端口210中心离圆心的距离大于第一预设距离；相邻两输电端口210中心之间的距离大于第二预设距离。具体地，为了节省充电底座20的放置空间，一般将充电底座20做成半圆形，或者类似于半圆形的半多边形，其中一条直线边抵靠在墙壁30上，其他边或者弧线边远离墙壁30，构成充电底座的外边缘；另外，以上及图中示出的四个输电端口210 设计仅仅是示例性质，可以根据实际情况(充电底座20以及机器人10的大小) 设置，多个输电端口210在充电底座20上，以半圆形充电底座20的圆心为圆形等间隔设置；且任一输电端口210中心离圆心的距离大于第一预设距离，在这里第一预设距离可以根据机器人10的大小以及充电线110的长度设置，输电端口210中心离圆心的距离大于第一预设距离，可避免当机器人10运动至墙壁30时充电端口1101和输电端口210还未接触，导致充电失败，以保证在机器人 10的拖动下充电端口1101和输电端口210能够相互接触对齐，并形成电连接进而进行充电；相邻两输电端口210中心之间的距离大于第二预设距离，这里的第二预设距离可以根据机器人10的尺寸进行设置，以保证多台机器人可以在相邻的输电端口210上同时充电或者互相不阻碍行进；另外，由于导轨2102呈喇叭状可以将不同方向的充电端口1101导引至输电端口210上，在这种情况下相邻两输电端口210中心之间的距离大于第二预设距离的设计可以有效的减少输电端口210的设置数量，即保证了机器人充电系统的正常充电需求，又简化了机器人充电系统的结构，避免结构拥挤，提升产品使用体验。

在本申请的另一实施例中，充电底座20为半多边形，如半个正N边形(N 为偶数)，可构成N/2个充电区域，每个充电区域对应设置有一个充电端口。如图1以及图4所示，充电底座20为半个正八边形，半八边形充电底座20的长直线边贴靠墙壁30，半八边形的充电底座20上设四个充电区域，各充电区域分别设置有输电端口210，四个输电端口210以正八边形的中心等间隔设置，且任一输电端口210中心离正八边形的中心的距离大于第一预设距离；相邻两输电端口210中心之间的距离大于第二预设距离，这里的第一预设距离和第二预设距离如上述描述，在此不予赘述。与上述实施例不同的是，充电底座20在喇叭状导轨2102的开口端形成直线，而非弧线。

另外，第一磁铁1102为环绕于充电端口1101外周的永磁铁；第二磁铁2101 为环绕于输电端口210外周的电磁铁，电磁铁电连接电源。这里的第一磁铁1102 为永磁铁设计，可以保证机器人10在有无电量时均有磁性，第二磁铁2101为电磁铁，而电磁铁与电源电连接；如此，便可以保证在任何情况下充电端口1101 和输电端口210在相互对齐便可以相互吸引，提升充电的可靠性；再者在充电完成时电磁铁可以自动断电，使得电磁铁失去磁性，充电端口1101和输电端口210之间的吸引力小时，便于充电端口1101在电机的带动下收回，提升机器人的充电体验。

在本申请其他较佳的实施例中，充电底座20上还设置有第一通信模块和第一控制器(图中未示出)。第一通信模块与机器人10通信连接，控制器用于控制电源向外输电与否，第一通信模块与第一控制器电连接。更进一步地，机器人10上还设置有第二通信模块、第二控制器以及电量监测模块，第二通信模块与第一通信模块通信连接，电量监测模块与电池以及第二控制器电连接，第二控制器与电机以及第二通信模块电连接，第二控制器用于控制电机转动以及机器人移动，电量监测模块用于监测电池电量情况。

具体地，电量监测模块监测到电池电量较低时，将电量较低的信号发送至第二控制器，第二控制器控制电机转动将充电线110放下，同时控制机器人10 开始向充电底座20运动，另外第二控制器还将电量较低的信号发送至第二通信模块，并通过第二通信模块发送至第一通信模块，第一通信模块同时将该信号发送至第一控制器，第一控制器控制电源开始向外输电，当充电端口1101和输电端口对齐电连接时开始充电。

充电过程中，电量监测模块实时监测述电池电量，当电量达到预设电量时，向第二控制器发出充电完毕的信号，第二控制器控制电机转动收起充电端口 1101，同时第二控制器通过第二通信模块、第一通信模块将充电完毕的信号发送至第一控制器，第一控制器控制电源停止向外输电，而此时第二磁铁的电磁铁也因为断电而失去磁性，更有利于充电端口1101和输电端口210分离；在充电端口1101和输电端口210分离后，第二控制器控制机器人10离开充电底座 20，并运行至充电之前的位置接着进行之前的工作。

如此，本申请的机器人充电系统，从机器人电量较低离开工作位置到机器人充电完成重新回到工作位置，方便快捷准确，不需要用户任何参与，大大的提升了用户的机器人使用体验

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备 (可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种机器人充电系统，其特征在于，包括机器人以及供所述机器人充电的充电底座；

所述机器人的底部连接有充电线，所述充电线的一端电连接所述机器人的电池，另一端电连接充电端口，在所述充电端口上设有第一磁铁；

所述充电底座上设有至少一个电连接电源的输电端口，在各所述输电端口设有与所述第一磁铁相互吸引的第二磁铁；

在所述机器人移动至所述充电底座上时，所述第一磁铁与任一所述输电端口的第二磁铁相互吸引，使所述输电端口与所述充电端口电连接。

2.根据权利要求1所述的机器人充电系统，其特征在于，在所述机器人的底部设有电机，所述充电线缠绕于所述电机的轴头，所述充电端口在所述电机转动的带动下升起或者降落。

3.根据权利要求1所述的机器人充电系统，其特征在于，各所述输电端口均连接有两条导轨，并分别设置在所述充电底座上；

所述两条导轨的第一端分别位于所述输电端口两侧，第二端分别位于所述充电底座外边缘；

连接于同一所述输电端口的所述两条导轨之间的距离自所述第一端到所述第二端依次增大。

4.根据权利要求3所述的机器人充电系统，其特征在于，与相邻的两输电端口连接的导轨中，两相邻的导轨的第二端相互连接。

5.根据权利要求3所述的机器人充电系统，其特征在于，还包括设置在机器人上的充电棒，所述充电棒的一端部设置有所述充电端口，在所述充电棒的腰身开设有用于所述充电线穿过的通孔，所述充电线的一端从所述充电棒上的通孔穿过并电连接所述机器人的电池，所述充电线的另一端连接充电端口，所述通孔到所述充电端口的距离小于所述充电棒长度的一半。

6.根据权利要求3所述的机器人充电系统，其特征在于，所述导轨凸出于所述充电底座所在平面的高度小于一预设高度。

7.据权利要求1-6中任一项所述的机器人充电系统，其特征在于，所述充电底座为半圆形或半多边形，所述半圆形或半多边形的长直线边贴靠墙壁；所述充电底座上设有四个所述输电端口，四个所述输电端口以所述半圆形充电底座的圆心或半多边形充电底座的中心等间隔设置，且任一所述输电端口中心离所述圆心或充电底座的中心的距离大于第一预设距离；相邻两输电端口中心之间的距离大于第二预设距离。

8.据权利要求1-6中任一项所述的机器人充电系统，其特征在于，所述第一磁铁为环绕于所述充电端口外周的永磁铁；所述第二磁铁为环绕于所述输电端口外周的电磁铁，所述电磁铁电连接所述电源。

9.据权利要求1-6中任一项所述的机器人充电系统，其特征在于，所述充电底座上还设置有与所述机器人通信连接的第一通信模块以及控制所述电源向外输电与否的第一控制器，所述第一通信模块与所述第一控制器电连接。

10.据权利要求9所述的机器人充电系统，其特征在于，所述机器人上还设置有用于与所述第一通信模块通信连接的第二通信模块、用于控制所述电机转动以及所述机器人移动的第二控制器以及用于监测所述电池电量情况的电量监测模块；

所述电量监测模块与所述电池以及所述第二控制器电连接；所述第二控制器与所述电机以及所述第二通信模块电连接。