CN207967974U - 一种移动机器人的自动充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种移动机器人的自动充电装置，包括移动机器人和充电装置，移动机器人和充电装置之间设有充电引导装置，用于引导充电装置与移动机器人底部的充电接口对接，充电装置包括充电组件和位置调整机构，充电组件设置在位置调整机构上，可在水平方向上前后左右移动，充电组件与移动机器人的充电接口对接，充电引导装置包括定位机构和定位检测机构，定位检测机构检测到定位机构使充电组件和充电接口在竖直方向对准时，发送信号至充电装置，充电组件或充电接口在竖直方向上移动使充电组件的充电下电极和充电接口的充电上电极贴合。其优点在于，降低了对移动机器人的定位精度的要求，即使充电装置出现震动偏移也可自动调整位置。

Description

一种移动机器人的自动充电装置

技术领域

本实用新型涉及移动机器人技术领域，尤其涉及一种移动机器人的自动充电装置。

背景技术

随着科学技术的不断发展机器人技术已经广泛应用于各行各业，传统的工业机器人均固定于固定的工位上，往往配置有独立电源或者是稳定充足的电源；一些可移动的机器人，其工作区域较大不具备配置固定电源的条件。为满足移动机器人长时间工作就需要每隔一段时间对其进行充电，因此移动机器人的自动充电基座对其工作的稳定性和工作效率尤为重要，自动充电基座应满足充电稳定而且定位准确的功能以能够在更短的时间内完成对移动机器人的充电工作。现有的移动机器人充电方式对机器人本身的定位精度要求高，对充电机构的精度要求高，环境震动影响大，且不够灵活，限死了机器人与充电器的位置，自由度不够，需要定期检查维护。为了提高定位精度，一些自动充电基座设置了多个传感器发生装置和接收装置，导致该充电基座的成本相对较高，种类繁多的传感器也增加了故障率，增加了设备的维修维护成本。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种移动机器人的自动充电装置。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种移动机器人的自动充电装置，包括移动机器人和充电装置，所述移动机器人和所述充电装置之间设有充电引导装置，用于引导所述充电装置与所述移动机器人底部的充电接口对接，充电装置包括充电组件和位置调整机构，所述充电组件设置在所述位置调整机构上，可在水平方向上前后左右移动，所述充电组件与所述移动机器人的充电接口对接，所述充电引导装置包括定位机构和定位检测机构，所述定位检测机构检测到所述定位机构使所述充电组件和所述充电接口在竖直方向对准时，发送信号至所述充电装置，所述充电组件或所述充电接口在竖直方向上移动使所述充电组件的充电下电极和所述充电接口的充电上电极贴合。

进一步地，所述定位机构包括引导槽和引导柱，所述充电组件和所述充电接口中的一者上设有引导槽，另一者上设有引导柱，所述引导槽的开口处的宽度大于内侧的宽度，所述引导槽的内侧与所述引导柱相适配。

进一步地，所述引导槽的开口处的侧壁上设有引导面，将所述引导柱引导至所述引导槽内侧。

进一步地，所述定位检测机构包括感应器和触发块，所述充电组件和所述充电接口中的一者上设有感应器，另一者上设有触发块，所述定位机构使所述充电组件和所述充电接口在竖直方向对准，所述感应器感应到触发块。

进一步地，所述位置调整机构包括竖直调整机构和水平调整机构，所述竖直调整机构用于调整所述充电组件和所述充电接口的竖直距离，所述水平调整机构用于调整所述充电组件水平方向的位置。

进一步地，所述竖直调整机构包括与所述充电组件相连接的用于抬升所述充电组件的丝杆滑台、用于驱动的所述丝杆滑台的驱动电机和限位传感器，所述丝杆滑台在所述驱动电机的控制下将所述充电组件抬升至所述限位传感器位置。

进一步地，所述水平调整机构包括用于调整所述充电组件前后位置的前后滑动机构、用于调整所述充电组件左右的左右滑动机构以及安装座，所述前后滑动机构与所述左右滑动机构滑动连接，所述前后滑动机构和所述左右滑动机构的一者与所述充电组件相连接，另一者与所述安装座连接，所述前后滑动机构包括第一导轨和套设在所述第一导轨上的第一弹性组，所述左右滑动机构包括第二导轨和套设在所述第二导轨上的第二弹性组。

进一步地，所述充电接口上设有竖直升降机构，使所述充电接口下移，所述充电组件的充电下电极和所述充电接口的充电上电极贴合。

进一步地，所述充电下电极与所述充电组件通过弹性机构相连接，与所述充电装置的充电柜相连接。

进一步地，所述移动机器人上设有激光雷达，所述移动机器人通过所述激光雷达移动至所述充电装置位置。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

通过设置充电引导装置，即使移动机器人的充电接口与充电装置的充电组件的初始位置不对应，也可通过位置调整机构与定位机构配合，使其位置调整，在竖直方向上对准，而后通过调整充电组件和充电接口的竖直距离，使充电下电极和充电上电极对准贴合，进行充电，降低了对移动机器人的定位精度的要求，即使充电装置出现震动偏移也可自动调整位置，结构简单，无需过多的传感器，降低了成本，避免了充电装置错位对移动机器人充电的影响，减少错误率。

附图说明

图1为本实用新型实施例的自动充电装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的充电装置的俯视结构示意图；

图3为本实用新型实施例的充电装置的侧视结构示意图；

图4为本实用新型实施例的充电接口的结构示意图。

图中：10、充电接口；11、充电上电极；12、激光雷达；20、充电装置；21、充电组件；22、充电下电极；23、弹性机构；24、充电柜；30、充电引导装置；31、定位机构；311、引导槽；312、引导柱；313、开口处；314、引导面；32、定位检测机构；321、感应器；322、触发块；40、位置调整机构；41、竖直调整机构；411、丝杆滑台；412、驱动电机；413、限位传感器；42、水平调整机构；43、前后滑动机构；431、第一导轨；432、第一弹性组；44、左右滑动机构；441、第二导轨；442、第二弹性组；45、滑块；46、安装座。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本实用新型描述中，“数个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-4所示，一种移动机器人的自动充电装置，包括移动机器人(未画出)和充电装置20，移动机器人和充电装置20之间设有充电引导装置30，用于引导充电装置20与移动机器人底部的充电接口10对接，充电装置20包括充电组件21和位置调整机构40，充电组件21设置在位置调整机构40上，可在水平方向上前后左右移动，充电组件21与移动机器人的充电接口10对接，充电引导装置30包括定位机构31和定位检测机构32，定位检测机构32检测到定位机构31使充电组件21和充电接口10在竖直方向对准时，发送信号至充电装置20，充电组件21或充电接口10在竖直方向上移动使充电组件21的充电下电极22和充电接口10的充电上电极11贴合。

通过设置充电引导装置30，即使移动机器人的充电接口10与充电装置20的充电组件21的初始位置不对应，也可通过位置调整机构40与定位机构31配合，使其位置调整，在竖直方向上对准，而后通过调整充电组件21和充电接口10的竖直距离，使充电下电极22和充电上电极11对准贴合，进行充电，降低了对移动机器人的定位精度的要求，即使充电装置20出现震动偏移也可自动调整位置，结构简单，无需过多的传感器，降低了成本，避免了充电装置20错位对移动机器人充电的影响，减少错误率。

移动机器人上设有激光雷达，移动机器人通过激光雷达移动至充电装置20位置，充电接口10位于充电组件21上方，移动机器人缓慢行驶，而后经充电引导装置30对准充电接口10和充电组件21，进行充电，充电完成后，充电接口与充电组件分离，移动机器人接收到信号，缓慢后退。

定位机构31包括引导槽311和引导柱312，充电组件21和充电接口10中的一者上设有引导槽311，另一者上设有引导柱312，引导槽311的开口处313的宽度大于内侧的宽度，引导槽311的内侧与引导柱312相适配。如图1-4所示，本实施例中，引导槽311设置在充电接口10上，引导柱312设置在充电组件21上，引导柱312可选用滚针轴承，沿引导槽311壁移动，由于引导柱312与充电组件21相连接，因此引导柱312可带动充电组件21移动，引导柱312达到引导槽311内侧深处时，充电组件21与充电接口10对准。

为了方便引导柱312进入引导槽311，引导槽311的开口处313的侧壁上设有引导面314，将引导柱312引导至引导槽311内侧。如图4所示，引导槽311的开口处313为V形开口槽，引导面314为斜面。

定位检测机构32包括感应器321和触发块322，充电组件21和充电接口10中的一者上设有感应器321，另一者上设有触发块322，定位机构31使充电组件21和充电接口10在竖直方向对准，感应器321感应到触发块322，通知充电装置20，充电组件21和充电接口10已对准，可以准备充电。本实施例中，为减低成本，触发块322可选用金属块，感应器321选用金属接近传感器，当引导柱312位于引导槽311内侧深处时，位于充电接口10上的金属接近传感器感应到充电组件21上的金属块，发送充电信号。

当充电组件21和充电接口10在充电引导装置30的引导在竖直方向上对准时，可通过升降充电组件21或充电接口10使充电组件21上的充电下电极22与充电接口10上的充电上电极11贴合。

一实施例为：充电接口10上设有竖直升降机构(未画出)，使充电接口10下移，充电组件21的充电下电极22和充电接口10的充电上电极11贴合。

另一实施例为：如附图1-3所示，位置调整机构40包括竖直调整机构41和水平调整机构42，竖直调整机构41用于调整充电组件21和充电接口10的竖直距离，水平调整机构42用于调整充电组件21水平方向的位置，使充电组件21可在竖直方向上与充电接口10对准。

更具体地说，竖直调整机构41包括与充电组件21相连接的用于抬升充电组件21的丝杆滑台411、用于驱动的丝杆滑台411的驱动电机412和限位传感器413，当充电装置20接收到充电信号后，丝杆滑台411在驱动电机412的控制下将充电组件21抬升至限位传感器413位置，使充电上电极11和充电下电极22贴合，开始充电。限位传感器有两个，分别限制丝杆滑台的上升位置和下降位置，充电完成后，移动机器人发送完成信号给充电柜，充电组件21在驱动电机控制下下降，最终停留位置在限制下降位置的限位传感器处，机器人接收到限位传感器信号后，向后移动，充电组件与充电接口安全分离。

水平调整机构42包括用于调整充电组件21前后位置的前后滑动机构43、用于调整充电组件21左右的左右滑动机构44以及安装座46，前后滑动机构43与左右滑动机构44滑动连接，前后滑动机构43和左右滑动机构44的一者与充电组件21相连接，另一者与安装座46连接。

更具体地说，一种实施方式为：前后滑动机构43包括第一导轨431和套设在第一导轨431上的第一弹性组432，第一导轨431有两根，分别设置在充电组件21的两侧，第一导轨431与安装座46相连接，左右滑动机构44包括第二导轨441和套设在第二导轨441上的第二弹性组442，第二导轨441与充电组件21相连接，两端设有滑块45，滑块45套设在第一导轨431上，与安装座46之间设有第一弹性组432，第二导轨441有两根，分别设置在充电组件21前端和后端上，滑块45与充电组件21之间设有第二弹性组442，对应的，滑块45数量为四个，滑块45可在第一导轨431上前后移动，压缩第一弹性组432，充电组件21在第二导轨441上左右移动，压缩第二弹性组442，以此实现充电组件21在水平方向上的自由移动。另一种实施方式基本与上述实施方式近似，区别在于，第二导轨441与安装座46相连接，第一导轨431与充电组件21连接，两端设有滑块45，滑块45套设在第二导轨441上，可在第二导轨441上左右移动，充电组件21在第一导轨431上前后移动。第一弹性组432和第二弹性组442可选用弹簧。

第一弹性组432的作用为：机器人在接收限位传感器信号停止后可能会有轻微惯性(理论上为0)，防止在不同环境中导致的这轻微惯性对充电组件可能会存在撞击，运用第一弹性组432来起缓冲作用，第一弹性组432中位于前面的一小节弹簧为移动机器人充电接口退出后的反弹缓冲。

第二弹性组442的主要作用为归中作用，在左右滑动后，充电组件需要回归到中间位置，保证下次充电能对准。

充电接口与充电组件对接或分离时，通过第一弹性组进行缓冲，通过第二弹性组进行对准矫正或归中回位。

充电下电极22与充电组件21通过弹性机构23相连接，用于充电下电极22与充电上电极11贴合时对充电下电极22施加向上的力，使充电下电极22和充电上电极11贴合更紧密，充电效果更稳定。充电上电极11为设置在充电接口10两侧的两个铜片，充电下电极22为设置在引导柱312两侧的两个铜片，充电下电极22与充电装置20的充电柜24通过充电线缆相连接。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种移动机器人的自动充电装置，包括移动机器人和充电装置，其特征在于，所述移动机器人和所述充电装置之间设有充电引导装置，用于引导所述充电装置与所述移动机器人底部的充电接口对接，充电装置包括充电组件和位置调整机构，所述充电组件设置在所述位置调整机构上，可在水平方向上前后左右移动，所述充电组件与所述移动机器人的充电接口对接，所述充电引导装置包括定位机构和定位检测机构，所述定位检测机构检测到所述定位机构使所述充电组件和所述充电接口在竖直方向对准时，发送信号至所述充电装置，所述充电组件或所述充电接口在竖直方向上移动使所述充电组件的充电下电极和所述充电接口的充电上电极贴合。

2.如权利要求1所述的移动机器人的自动充电装置，其特征在于，所述定位机构包括引导槽和引导柱，所述充电组件和所述充电接口中的一者上设有引导槽，另一者上设有引导柱，所述引导槽的开口处的宽度大于内侧的宽度，所述引导槽的内侧与所述引导柱相适配。

3.如权利要求2所述的移动机器人的自动充电装置，其特征在于，所述引导槽的开口处的侧壁上设有引导面，将所述引导柱引导至所述引导槽内侧。

4.如权利要求1所述的移动机器人的自动充电装置，其特征在于，所述定位检测机构包括感应器和触发块，所述充电组件和所述充电接口中的一者上设有感应器，另一者上设有触发块，所述定位机构使所述充电组件和所述充电接口在竖直方向对准，所述感应器感应到触发块。

5.如权利要求1所述的移动机器人的自动充电装置，其特征在于，所述位置调整机构包括竖直调整机构和水平调整机构，所述竖直调整机构用于调整所述充电组件和所述充电接口的竖直距离，所述水平调整机构用于调整所述充电组件水平方向的位置。

6.如权利要求5所述的移动机器人的自动充电装置，其特征在于，所述竖直调整机构包括与所述充电组件相连接的用于抬升所述充电组件的丝杆滑台、用于驱动的所述丝杆滑台的驱动电机和限位传感器，所述丝杆滑台在所述驱动电机的控制下将所述充电组件抬升至所述限位传感器位置。

7.如权利要求5所述的移动机器人的自动充电装置，其特征在于，所述水平调整机构包括用于调整所述充电组件前后位置的前后滑动机构、用于调整所述充电组件左右的左右滑动机构以及安装座，所述前后滑动机构与所述左右滑动机构滑动连接，所述前后滑动机构和所述左右滑动机构的一者与所述充电组件相连接，另一者与所述安装座连接，所述前后滑动机构包括第一导轨和套设在所述第一导轨上的第一弹性组，所述左右滑动机构包括第二导轨和套设在所述第二导轨上的第二弹性组。

8.如权利要求1所述的移动机器人的自动充电装置，其特征在于，所述充电接口上设有竖直升降机构，使所述充电接口下移，所述充电组件的充电下电极和所述充电接口的充电上电极贴合。

9.如权利要求1-8任一条所述的移动机器人的自动充电装置，其特征在于，所述充电下电极与所述充电组件通过弹性机构相连接，与所述充电装置的充电柜相连接。

10.如权利要求1-8任一条所述的移动机器人的自动充电装置，其特征在于，所述移动机器人上设有激光雷达，所述移动机器人通过所述激光雷达移动至所述充电装置位置。