CN208158159U - 一种鱼缸清洁机器人充电装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种鱼缸清洁机器人充电装置及系统，充电装置包括充电底座和受电结构；充电底座包括外壳以及布设在外壳内部的第一控制模块、第一无线射频收发模块、无线充电模块、电磁结构；充电底座的外壳固定在鱼缸外壁上；受电结构布设在机器人的外壳内部，包括第二控制模块、第二无线射频收发模块、无线受电模块、磁铁；所述无线受电模块为整个机器人供电；无线充电模块向无线受电模块输送电能，第二无线射频收发模块与第一无线射频收发模块进行通信，第一控制模块控制电磁结构产生与磁铁极性相反的磁力，电磁结构与磁铁通过磁力相吸。本实用新型无需将机器人从鱼缸中取出即可实现充电，充电方便，便于使用，提高了用户的使用体验。

Description

一种鱼缸清洁机器人充电装置及系统

技术领域

本实用新型属于鱼缸清洁机器人技术领域，具体地说，是涉及一种鱼缸清洁机器人充电装置及系统。

背景技术

鱼缸清洁机器人用于清洁鱼缸的侧壁和底壁，靠本体内部的电池驱动。鱼缸清洁机器人的工作特性使其必须长时间浸在水中，这样当机器人本体内电池的电量耗尽时，是不方便将本体取出鱼缸进行充电的。

现有的鱼缸清洁机器人电量不足或耗尽后，需要人为将机器人从鱼缸内取出充电，充电不便，使用体验较差；且无远程控制功能或远程控制功能使用效果不好，导致产品智能化程度低，清洁体验差。

发明内容

本实用新型提供了一种鱼缸清洁机器人充电装置，解决了鱼缸清洁机器人充电不便的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种鱼缸清洁机器人充电装置，包括充电底座和受电结构；所述充电底座包括外壳以及布设在所述外壳内部的第一控制模块、第一无线射频收发模块、无线充电模块、电磁结构；所述充电底座的外壳固定在鱼缸外壁上；所述受电结构布设在所述机器人的外壳内部，包括第二控制模块、第二无线射频收发模块、无线受电模块、磁铁；所述无线受电模块为整个机器人供电；所述无线充电模块向无线受电模块输送电能，所述无线受电模块发送充电信号至第二控制模块，所述第二控制模块将接收到的充电信号经第二无线射频收发模块发送至第一无线射频收发模块，经第一无线射频收发模块发送至第一控制模块；所述第一控制模块控制所述电磁结构产生与所述磁铁极性相反的磁力，所述电磁结构与磁铁通过磁力相吸。

进一步的，所述无线充电模块包括发射控制单元、发射线圈，所述发射控制单元控制所述发射线圈产生磁场；所述无线受电模块包括接收线圈、充电管理单元、充电电池；所述接收线圈在所述发射线圈产生的磁场内通过电磁感应产生感应电流，并输送至充电管理单元，由所述充电管理单元为充电电池充电。

又进一步的，所述充电底座的外壳固定在所述鱼缸的外侧壁上，所述发射线圈与所述鱼缸的外侧壁平行；所述接收线圈布设在所述机器人的外壳的底壁上，所述接收线圈与所述机器人的外壳的底壁平行。

更进一步的，所述充电底座的外壳固定在所述鱼缸的外底壁或外顶壁上，所述发射线圈与所述鱼缸的外底壁或外顶壁平行；所述接收线圈布设在所述机器人的外壳的侧壁上，所述接收线圈与所述机器人的外壳的侧壁平行。

再进一步的，所述发射线圈的直径大于接收线圈的直径。

进一步的，所述充电底座的外壳粘贴固定在所述鱼缸外壁上。

进一步的，所述磁铁为永磁铁，所述电磁结构为电磁铁，所述第一控制模块通过控制电磁铁的线圈电流方向使得电磁铁产生与所述磁铁极性相反或相同的磁力。

又进一步的，所述的电磁结构布设有两个，两个电磁结构布设在所述发射线圈的圆周外围；相适配的，所述的磁铁也布设有两个，两个磁铁布设在所述接收线圈的圆周外围；两个磁铁与两个电磁结构的位置一一对应。

更进一步的，所述充电底座还包括无线通信模块，所述第一控制模块通过无线通信模块与外界设备进行通信。

基于上述充电装置的设计，本实用新型还提出了一种鱼缸清洁机器人充电系统，包括所述的充电装置，以及移动终端和/或上位机，所述移动终端和/或上位机分别与所述充电装置的无线通信模块进行通信。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的鱼缸清洁机器人充电装置及系统，无需将机器人从鱼缸中取出即可实现充电，充电方便，便于使用，提高了用户的使用体验；而且，充电底座布设在鱼缸的外部，无需进行防水处理，成本低，且维修更换方便；而且，在进行充电时，通过电磁结构和磁铁使得无线充电模块和无线受电模块之间位置稳定，保证长时间稳定可靠充电；通过设计第一无线射频收发模块和第二无线射频收发模块，实现充电底座和受电结构之间稳定可靠的通信。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的鱼缸清洁机器人充电装置的一种实施例的示意图；

图2是本实用新型所提出的鱼缸清洁机器人充电装置的另一种实施例的示意图；

图3是本实用新型所提出的鱼缸清洁机器人充电装置的再一种实施例的示意图；

图4是本实用新型所提出的鱼缸清洁机器人充电装置的充电底座的一种实施例的结构示意图；

图5是本实用新型所提出的鱼缸清洁机器人充电装置的受电结构的一种实施例的结构示意图；

图6是本实用新型所提出的鱼缸清洁机器人充电装置的一种实施例的电路框图；

图7是图6中无线充电模块和无线受电模块的电路框图。

附图标记：

P、外壳；1、无线通信模块；2、电磁结构；3、发射线圈；4、第一无线射频收发模块；

M、外壳；M1、底壁；5、磁铁；6、接收线圈；7、第二无线射频收发模块；8、第二控制模块；9、粘贴部；10、牛眼轴承；

11、外侧壁；12、外底壁；13、外顶壁。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

本实施例的鱼缸清洁机器人充电装置，主要包括充电底座和受电结构；充电底座包括外壳P以及布设在外壳P内部的第一控制模块、第一无线射频收发模块4、无线充电模块、电磁结构2等，外壳P固定在鱼缸外壁上；受电结构布设在机器人的外壳M内部，受电结构包括第二控制模块8、第二无线射频收发模块7、无线受电模块、磁铁5等，无线受电模块为整个机器人供电；参见图1至图6所示。无线充电模块与无线受电模块通过电磁感应进行能量传输；无线受电模块与第二控制模块连接，第二控制模块与第二无线射频收发模块7连接，第二无线射频收发模块7与第一无线射频收发模块4通过载波信号进行通信；第一无线射频收发模块4与第一控制模块连接，第一控制模块控制电磁结构2产生与磁铁5极性相反或相同的磁力，从而使得电磁结构2与磁铁5相吸或相斥。

当机器人需要充电时，机器人寻找充电底座，向充电底座运动，当机器人上的无线受电模块靠近或者对准充电底座的无线充电模块时，无线充电模块向无线受电模块输送电能，无线受电模块在接收到电能后发送充电信号至第二控制模块8，第二控制模块8接收到充电信号后，向机器人的主控模块发送信号，主控模块用于控制整个机器人的运行，主控模块在接收到充电信号后控制机器人的行走驱动机构停止运行；而且，第二控制模块8将接收到的充电信号发送至第二无线射频收发模块7，经第二无线射频收发模块7发送至第一无线射频收发模块4，然后经第一无线射频收发模块4发送至第一控制模块；第一控制模块接收到信号后控制电磁结构2产生与磁铁5极性相反的磁力，电磁结构2与磁铁5隔着鱼缸壁、鱼缸内的水通过磁力吸附在一起，使得机器人位置稳定，保证无线受电模块与无线充电模块在较长时间内准确对接，保证无线充电的顺利进行。

当充满电时，无线受电模块发送停止充电信号至第二控制模块8，第二控制模块8将接收到的停止充电信号发送至第二无线射频收发模块7，经第二无线射频收发模块7发送至第一无线射频收发模块4，然后经第一无线射频收发模块4发送至第一控制模块；第一控制模块控制无线充电模块停止向无线受电模块输送电能；此时，机器人仍可与充电底座吸附在一起，当第一控制模块接收到需要机器人启动或进行清洁的信号时，第一控制模块控制电磁结构2产生与磁铁5极性相同的磁力，电磁结构2与磁铁5极性相同，斥开机器人，机器人脱离充电底座。

考虑到水下不能传输高频信号，所以采用载波信号进行信号传输，因此，本实施例选用了第一无线射频收发模块和第二无线射频收发模块进行充电底座和受电模块之间的通信，以保证充电底座和机器人之间的稳定可靠通信。在本实施例中，第一无线射频收发模块和第二无线射频收发模块的载波频率为433MHz。

本实施例的鱼缸清洁机器人充电装置，当机器人需要充电时，运动至充电底座处进行无线充电，无需将机器人从鱼缸中取出即可实现充电，充电方便，便于使用，解决了鱼缸清洁机器人充电不便的问题，提高了用户的使用体验；而且，充电底座布设在鱼缸的外部，无需进行防水处理，成本低，且维修更换方便；而且，在进行充电时，通过电磁结构和磁铁使得无线充电模块和无线受电模块之间位置稳定，保证长

时间稳定可靠充电；通过设计第一无线射频收发模块和第二无线射频收发模块，实现充电底座和受电结构之间稳定可靠的通信。

在本实施例中，无线充电模块包括变压器、发射控制单元、发射线圈3，参见图7所示；变压器的输入端连接外接电源，变压器的输出端连接发射控制单元，变压器将输入的外接电源进行降压处理，输出至发射控制单元；发射控制单元与第一控制模块进行通信，发射控制单元控制发射线圈产生磁场。无线受电模块包括接收线圈6、充电管理单元、充电电池；接收线圈在发射线圈产生的磁场内通过电磁感应产生感应电流，并输送至充电管理单元，经充电管理单元进行整流稳压后为充电电池充电。通过电磁感应实现充电底座向机器人的无线充电，结构简单，便于实现，成本低。

充电底座在鱼缸外部的位置可根据鱼缸及其周围空间进行设计。

作为本实施例的一种优选设计方案，充电底座的外壳P固定在鱼缸的外侧壁11上，发射线圈3与鱼缸的外侧壁11平行；接收线圈6布设在机器人外壳M的底壁上，接收线圈6与机器人外壳M的底壁M1平行，参见图1所示。当机器人需要充电时，机器人向着充电底座运动，使得机器人外壳M的底壁M1贴近鱼缸的外侧壁11，接收线圈6正对着发射线圈3，进行充电。在充电时，机器人外壳M的底壁M1贴近鱼缸的外侧壁11，并与外侧壁11平行，由于机器人的抹布一般布设在外壳M的底壁M1外部，因此在充电完成后可立即对鱼缸侧壁进行清洁。在机器人外壳M的底壁M1外部上还均匀布设有多个牛眼轴承10，转向滑动效果好，便于沿着鱼缸内壁滑动。在机器人外壳M的底壁M1外部的边缘处布设有粘贴部9，用于粘附抹布，便于清洁鱼缸内壁，参见图5所示。

作为本实施例的又一种优选设计方案，充电底座的外壳P固定在鱼缸的外底壁12上，发射线圈3与鱼缸的外底壁12平行；接收线圈6布设在机器人外壳M的侧壁上，接收线圈6与机器人外壳M的侧壁平行，参见图2所示。当机器人需要充电时，机器人向着充电底座运动，使得机器人外壳M的侧壁贴近鱼缸的外底壁12，接收线圈6正对着发射线圈3，进行充电。在充电时，机器人外壳M的底壁M1贴近鱼缸的外侧壁11，并与外侧壁11平行，由于机器人的抹布一般布设在外壳M的底壁M1外部，因此在充电完成后可立即对鱼缸侧壁进行清洁。

作为本实施例的再一种优选设计方案，充电底座的外壳P固定在鱼缸的外顶壁13上，发射线圈3与鱼缸的外顶壁13平行；接收线圈6布设在机器人外壳M的侧壁上，接收线圈6与机器人外壳M的侧壁平行，参见图3所示。当机器人需要充电时，机器人向着充电底座运动，使得机器人外壳M的侧壁贴近鱼缸的外顶壁13，接收线圈6正对着发射线圈3，进行充电。在充电时，机器人外壳M的底壁M1贴近鱼缸的外侧壁11，并与外侧壁11平行，由于机器人的抹布一般布设在外壳M的底壁M1外部，因此在充电完成后可立即对鱼缸侧壁进行清洁。

在本实施例中，充电底座的外壳P通过胶水、双面胶等粘贴固定在鱼缸外壁上（鱼缸的外侧壁11、外底壁12或者外顶壁13），既使得外壳P与鱼缸侧壁连接稳固，又便于操作、成本较低。

在本实施例中，发射线圈3的直径大于接收线圈6的直径，即使接收线圈6的圆心与发射线圈3的圆心不对准时，在接收线圈6内也可以产生较大的感应电流，以保证无线充电的正常进行。例如，接收线圈6的圆心与发射线圈3的圆心偏差不超过2cm时，发射线圈3仍可正常向接收线圈6输送电能。接收线圈6与发射线圈3之间的距离（即二者之间的鱼缸壁和水等介质的厚度）不超过3cm时，也可以正常进行充电。

在本实施例中，受电结构的磁铁5为永磁铁，磁性稳定，避免在充电过程中磁性不稳而导致与电磁结构2之间的吸力变差、充电不稳。

充电底座的电磁结构2为电磁铁，第一控制模块通过控制电磁铁的线圈电流方向使得电磁铁产生与所述磁铁极性相反或相同的磁力。电磁结构选择电磁铁，极性改变方便，控制简单、且成本低。

为了提高充电时无线受电模块与无线充电模块之间的连接稳定性，所述的电磁结构2布设有两个，两个电磁结构2布设在发射线圈3的圆周外围；相适配的，所述的磁铁5也布设有两个，两个磁铁5布设在接收线圈6的圆周外围；两个磁铁5与两个电磁结构2的位置一一对应。当进行无线充电时，两个电磁结构2与两个磁铁5一一对应相吸；当需要机器人离开充电底座时，两个电磁结构2与两个磁铁5一一对应相斥。通过设置两个电磁结构2和两个磁铁5，既保证了充电时无线受电模块与无线充电模块二者位置的稳定性，又避免电磁结构和磁铁的数量设计过多导致成本上升。

为了进一步提高无线受电模块与无线充电模块之间的连接稳定性，两个电磁结构2的中心连线穿过发射线圈3的圆心；两个磁铁5的中心连线穿过接收线圈6的圆心。也就是说，两个电磁结构2对称布设在发射线圈3的圆周外围，两个磁铁5对称布设在接收线圈6的圆周外围。

当接收线圈6的圆心和发射线圈3的圆心的连线垂直于固定有充电底座外壳P的鱼缸侧壁时，电磁结构2与对应磁铁5的中心连线平行于接收线圈6与发射线圈3的圆心连线。即当接收线圈6的圆心与发射线圈3的圆心正对时，电磁结构2的中心与对应磁铁5的中心正对，保证发射线圈3与接收线圈6之间的位置稳定，从而保证二者之间能量的顺利传递。

在本实施例中，充电底座还包括无线通信模块1，第一控制模块1通过无线通信模块与外界设备进行通信。外界设备（如移动终端、上位机等）发送控制信号至无线通信模块，经无线通信模块发送至第一控制模块，第一控制模块将接收到的信号进行处理生成433MHz的载波信号，发送至第一无线射频收发模块，经第一无线射频收发模块发送至第二无线射频收发模块，第二无线射频收发模块将接收到的信号发送至第二控制模块，第二控制模块将接收到的信号发送至主控模块，主控模块根据接收到的信号控制机器人的运行。

在本实施例中，无线通信模块优选为WIFI模块。当然，无线通信模块也可以为3G/4G模块、蓝牙模块等，充电底座通过WIFI信号、3G/4G 信号或蓝牙信号与外界设备进行通信。

外界设备通过3G/4G 信号、WIFI信号或蓝牙信号与充电底座进行通信，充电底座通过载波信号与机器人进行通信，解决了现有技术中带有WIFI模块的机器人在水下信号较弱导致远程控制效果不良的问题。

通过在充电底座中设计无线通信模块，便于外界设备与机器人进行通信，如外界设备下发控制信号，经充电底座发送至机器人，控制机器人的运行。机器人上传运行状态或者充电状态，经充电底座发送至外界设备，便于用户查看机器人的状态。

例如，使用移动终端的APP下发自动清洁、手动控制、或者充电等控制信号，控制信号经WIFI或蓝牙或3G/4G信号发送至充电底座，充电底座将控制信号进行处理，转换为载波信号，然后将载波信号传达给机器人，机器人执行相应的动作指令。使用智能移动终端流畅地控制机器人，产品的智能化程度高，大大节省了人为干预鱼缸清洁工作的时间。自动清洁是指机器人按照设定好的路径自动清洁鱼缸；手动控制是指机器人按照用户下发的指令做出相应的动作。移动终端包括手机、PAD、PC等。

在充电底座向机器人开始充电时，充电底座将充电成功信号发送给移动终端；而且，在充电过程中，充电底座还可以将充电状态发送给移动终端，用户通过移动终端APP即可查看充电状态。在充电过程中，若需要清洁鱼缸，则移动终端APP发出清洁控制信号至充电底座，充电底座接收到该控制信号后，控制发射线圈停止为接收线圈输送电能，并控制电磁铁产生与永磁铁极性相同的磁力以斥开机器人，同时通过第一无线射频模块发送清洁控制信号给机器人，机器人接收到该信号后根据信号做出相应的动作。

因此，本实施例的鱼缸清洁机器人充电装置，实现了间隔水和鱼缸壁等多种单类介质或两种以上（包含两种）混合介质实现无线充电的装置；由于发射线圈的直径大于接收线圈的直径，即发射线圈的环绕面积大于接收线圈的环绕面积，在充电时，接收线圈和发射线圈无需对准，就能高效充电；在开始充电时电磁结构产生磁性与永磁铁相吸，保证机器人和充电底座长时间稳定对接，保证充电的顺利进行；当需要机器人离开充电底座时（例如，在充电过程中或者充电完成后接收到清洁信号时），电磁结构产生磁性与永磁铁相斥，完成机器人和充电底座的脱离工作；智能移动终端通过WiFi等无线信号与充电底座通信，充电底座与机器人通过载波通信，智能移动终端可以控制机器人，机器人运动状态也可以反馈到智能移动终端。

基于上述鱼缸清洁机器人充电装置的设计，本实施例还提出了一种鱼缸清洁机器人充电系统，包括所述的充电装置，以及移动终端和/或上位机，移动终端和/或上位机分别与充电装置的无线通信模块进行通信。

本实施例的鱼缸清洁机器人充电系统，用户通过移动终端或上位机，发送控制信号至充电底座，经充电底座发送至机器人，机器人根据接收到的信号运行，实现对机器人的远程控制；机器人的运行状态上传至充电底座，经充电底座发送至移动终端或上位机，便于用户查看，提高用户使用体验。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种鱼缸清洁机器人充电装置，其特征在于：包括充电底座和受电结构；

所述充电底座包括外壳以及布设在所述外壳内部的第一控制模块、第一无线射频收发模块、无线充电模块、电磁结构；所述充电底座的外壳固定在鱼缸外壁上；

所述受电结构布设在所述机器人的外壳内部，包括第二控制模块、第二无线射频收发模块、无线受电模块、磁铁；所述无线受电模块为整个机器人供电；

所述无线充电模块向无线受电模块输送电能，所述无线受电模块发送充电信号至第二控制模块，所述第二控制模块将接收到的充电信号经第二无线射频收发模块发送至第一无线射频收发模块，经第一无线射频收发模块发送至第一控制模块；所述第一控制模块控制所述电磁结构产生与所述磁铁极性相反的磁力，所述电磁结构与磁铁通过磁力相吸。

2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于：所述无线充电模块包括发射控制单元、发射线圈，所述发射控制单元控制所述发射线圈产生磁场；

所述无线受电模块包括接收线圈、充电管理单元、充电电池；所述接收线圈在所述发射线圈产生的磁场内通过电磁感应产生感应电流，并输送至充电管理单元，由所述充电管理单元为充电电池充电。

3.根据权利要求2所述的充电装置，其特征在于：所述充电底座的外壳固定在所述鱼缸的外侧壁上，所述发射线圈与所述鱼缸的外侧壁平行；

所述接收线圈布设在所述机器人的外壳的底壁上，所述接收线圈与所述机器人的外壳的底壁平行。

4.根据权利要求2所述的充电装置，其特征在于：所述充电底座的外壳固定在所述鱼缸的外底壁或外顶壁上，所述发射线圈与所述鱼缸的外底壁或外顶壁平行；

所述接收线圈布设在所述机器人的外壳的侧壁上，所述接收线圈与所述机器人的外壳的侧壁平行。

5.根据权利要求2所述的充电装置，其特征在于：所述发射线圈的直径大于接收线圈的直径。

6.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于：所述充电底座的外壳粘贴固定在所述鱼缸外壁上。

7.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于：所述磁铁为永磁铁，所述电磁结构为电磁铁，所述第一控制模块通过控制电磁铁的线圈电流方向使得电磁铁产生与所述磁铁极性相反或相同的磁力。

8.根据权利要求2所述的充电装置，其特征在于：所述的电磁结构布设有两个，两个电磁结构布设在所述发射线圈的圆周外围；相适配的，所述的磁铁也布设有两个，两个磁铁布设在所述接收线圈的圆周外围；两个磁铁与两个电磁结构的位置一一对应。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的充电装置，其特征在于：所述充电底座还包括无线通信模块，所述第一控制模块通过无线通信模块与外界设备进行通信。

10.一种鱼缸清洁机器人充电系统，其特征在于：包括如权利要求9所述的充电装置，以及移动终端和/或上位机，所述移动终端和/或上位机分别与所述充电装置的无线通信模块进行通信。