CN209217737U - 一种移动机器人自主充电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种移动机器人自主充电装置，包括充电机，充电机包括壳体；壳体表面设有可对外部机器人进行充电的充电机充电接插件；壳体表面设有可供机器人识别及定位的充电特征标识；壳体内设有电源单元、电源控制器、可检测充电机充电接插件与机器人接触到位的接触检测器以及可通过识别机器人防止误触发接触检测器的信号接收器；其中，电源单元、电源控制器和充电机充电接插件依次电连接；信号接收器和接触检测器分别与电源控制器电连接。实施本实用新型，机器人自动充电提升了机器人自主化程度和工作效率，无需人工干预即可连续运行，且采用激光匹配无需外加传感器充分利用环境信息，提升了方案的可行性与稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人领域，尤其涉及一种移动机器人自主充电装置。
背景技术
目前，行业内移动机器人电池电量消耗完后，此时需要更换电池或充电，一般都是采用人工更换电池或人工手动充电，此种方式自动化程度不高，提升了企业管理成本，而且也会降低机器人使用效率。采用自主充电方案，移动机器人实时检测电池电量，当机器人处于空闲任务或电流低于阈值时，自动执行充电任务，寻找充电桩对接完成任务。
目前充电桩对接定位方案为红外对接，红外对接方案的主要缺点为：在复杂环境下，粉尘会对红外线接收有干扰，并且红外线在传输过程中容易受到室内灯光干扰，造成对接失败。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中红外对接自主充电方案容易受复杂环境影响的缺陷，提供一种移动机器人自主充电装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种移动机器人自主充电装置，包括充电机，
所述充电机包括壳体；
所述壳体表面设有可对外部机器人进行充电的充电机充电接插件；
所述壳体表面设有可供所述机器人识别及定位的充电特征标识；
所述壳体内设有电源单元、电源控制器、可检测所述充电机充电接插件与所述机器人接触到位的接触检测器以及可通过识别所述机器人防止误触发所述接触检测器的信号接收器；
其中，所述电源单元、电源控制器和所述充电机充电接插件依次电连接；
所述信号接收器和所述接触检测器分别与所述电源控制器电连接。
优选地，在本实用新型所述的移动机器人自主充电装置中，所述充电机充电接插件为充电刷块。
优选地，在本实用新型所述的移动机器人自主充电装置中，所述信号接收器为第一对射传感器；
所述第一对射传感器通过接收所述机器人发射的信号识别所述机器人，并发送信号至所述电源控制器，所述电源控制器控制所述接触检测器进入工作状态。
优选地，在本实用新型所述的移动机器人自主充电装置中，所述接触检测器为接触式限位传感器；
所述限位传感器在所述充电机充电接插件与所述机器人接触到位时发送信号至所述电源控制器。
优选地，在本实用新型所述的移动机器人自主充电装置中，所述电源控制器为第一继电器；
所述第一继电器根据所述接触检测器的检测情况完成打开或关闭。
优选地，在本实用新型所述的移动机器人自主充电装置中，所述充电特征标识为V字形标识。
优选地，在本实用新型所述的移动机器人自主充电装置中，还包括与所述充电机配合的机器人；
所述机器人包括壳体；
所述壳体表面设有可与所述充电机充电接插件进行接触充电的机器人充电接插件；
所述壳体内设有可扫描所述充电特征标识的激光器、电池、电池控制器、信号发射器以及可根据所述电池状态控制所述电池控制器打开或关闭的主控器；
其中，所述电池、所述电池控制器和所述机器人充电接插件依次电连接。
优选地，在本实用新型所述的移动机器人自主充电装置中，所述机器人充电接插件为充电刷板。
优选地，在本实用新型所述的移动机器人自主充电装置中，所述信号发射器为第二对射传感器，用于发射红外光信号至所述信号接收器。
优选地，在本实用新型所述的移动机器人自主充电装置中，所述电池控制器为第二继电器。
通过实施本实用新型，具有以下有益效果：
1、机器人自动充电提升了机器人自主化程度和工作效率，无需人工干预即可连续运行；
2、采用激光匹配无需外加传感器充分利用环境信息，提升了方案的可行性与稳定性；
3、充电对接方案逻辑可有效确保对接的可靠性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型移动机器人自主充电装置的结构示意图；
图2是本实用新型移动机器人自主充电装置的流程示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
实施例一，图1是本实用新型移动机器人自主充电装置的结构示意图，参见图1，本实用新型构造了一种移动机器人自主充电装置，包括充电机1，充电机1包括壳体；壳体表面设有可对外部机器人进行充电的充电机充电接插件12；壳体表面设有可供机器人识别及定位的充电特征标识11；壳体内设有电源单元14、电源控制器13、可检测充电机充电接插件12与机器人接触到位的接触检测器15以及可通过识别机器人防止误触发接触检测器15的信号接收器16；其中，电源单元14、电源控制器13和充电机充电接插件12依次电连接；信号接收器16和接触检测器15分别与电源控制器13电连接。
在本实用新型的移动机器人自主充电装置中，充电机充电接插件12为充电刷块。在其他实施例中，可根据需要配合充电的机器人选择其他充电接插件，包括接触式和非接触式，接触式包括：接口充电，非接触式包括：激光充电、微波充电和红外充电，在此不再赘述。
在本实用新型的移动机器人自主充电装置中，信号接收器16为第一对射传感器，第一对射传感器16通过接收机器人发射的信号识别机器人，并发送信号至电源控制器13，电源控制器13控制接触检测器15进入工作状态；在本实施例中，第一对射传感器16用来防止其他物体误触发限位传感器15，造成误动作，只有第一对射传感器16识别到机器人时才通过电源控制器13控制限位传感器15进入工作状态。在其他实施例中，可设置主动扫描机器人特征标识来识别机器人，从而达到防止误触碰的技术效果，在此不再赘述。
本实用新型的移动机器人自主充电装置中，接触检测器15为接触式限位传感器，限位传感器15在充电机充电接插件12与机器人接触到位时发送信号至电源控制器13，且在本实施例中限位传感器15在充电刷块12上设置行程开关，当机器人撞击到充电刷块12上的行程开关，限位传感器15便会产生触发并发送打开信号至电源控制器13。在其他实施例中，接触检测器15还可包括非接触式限位传感器，常见的有干簧管、光电式、感应式等，在此不再赘述。
本实用新型的移动机器人自主充电装置中，电源单元14为充电器；电源控制器13为第一继电器，第一继电器13根据限位传感器15的检测情况完成打开或关闭。在本实施例中，若第一继电器13接收到限位传感器15发送的信号，则第一继电器13完成打开操作，从而充电器14为充电刷块12供电，若第一继电器13并未接收限位传感器15发送的信号，则第一继电器13处于关闭状态，因此在正常运行情况下，可通过控制第一继电器13保证正常运行时充电刷块12不带电，提升安全性。在其他实施例中，电源控制器13可为微控制器等，在此不作限定。
本实用新型的移动机器人自主充电装置中，充电特征标识为V字形标识。在其他实施例中，充电特征标识包括其他字母标识、二维码、条形码以及数字符号，在此不再赘述。
实施例二，在实施例一的基础上，在本实用新型移动机器人自主充电装置中，还包括与充电机1配合的机器人2；机器人2包括壳体；壳体表面设有可与充电机充电接插件12进行接触充电的机器人充电接插件22；壳体内设有可扫描充电特征标识11的激光器21、电池24、电池控制器23、信号发射器25以及可根据电池24状态控制电池控制器23打开或关闭的主控器26；其中，电池24、电池控制器23和机器人充电接插件22依次电连接。
在本实用新型移动机器人自主充电装置中，激光器21为激光雷达，连接于机器人主机(未图示)，激光雷达21扫描到V字形标识后通过直线拟合和提取，将激光点位数据转化为V形线，减少激光雷达21测量误差和噪声，机器人主机(未图示)通过识别V形线，可计算出与充电机1相对距离与姿态，通过路径规划运行至指定位置姿态，与充电机1进行对接。
在本实用新型移动机器人自主充电装置中，信号发射器25为第二对射传感器，连接于机器人主机(未图示)，用于发射红外光信号至信号接收器16。在本实施例中，第一对射传感器16和第二对射传感器25用来防止其他物体触碰充电刷块12从而误触发限位传感器15，造成误动作。第一对射传感器16接收第二对射传感器25发射的红外光信号从而识别机器人2，第一继电器13发送控制信号至限位传感器15，使限位传感器15处于工作状态。在其他实施例中，第一对射传感器16和第二对射传感器25可以是激光对射传感器，在此不再赘述。
在本实施例的移动机器人自主充电装置中，机器人充电接插件22为充电刷板，与充电刷块12配合接触充电，充电刷块12与充电刷板22采用弹簧柔性接触，可提高定位对接误差容许范围，提升了对接成功率。且在本实施例中通过采用充电机1上的限位传感器15保证充电刷板22与充电刷块12的正负极充分接触，当充分接触的程度达到充电刷板22撞击到充电刷块12上的行程开关时，限位传感器15便会发送打开信号至第一继电器13。在其他实施例中，机器人2与充电机1配合充电的方式包括接触式和非接触式，接触式包括：接口充电，非接触式包括：激光充电、微波充电和红外充电，在此不再赘述。
在本实用新型移动机器人自主充电装置中，电池控制器23为第二继电器，其充电线连接到电池24；该电池24采用三元锂电池，电池24内部设有电池管理装置241，该电池管理装置241可监测电池信息与状态，可读取电池24的电量及充电状态，发生异常时可及时监测处理，保证自动充电过程安全可靠。主控器26与该电池管理装置241连接，用于根据获取到的电池信息与状态控制第二继电器23的打开与关闭。当主控器26获取到电池24的电量不足时，主控器26控制第二继电器23打开，通过充电刷板22与充电刷块12充分接触，为电池24充电。当电池24达到充满状态时，主控器26控制第二继电器23关闭，且控制机器人脱离充电机1，完成充电。
图2是本实用新型移动机器人自主充电装置的流程示意图，参见图2，
步骤S1：机器人2正常工作；
步骤S2：判断机器人2的电池电量是否充足，若是，则返回步骤S1；若否，则执行步骤S3；具体地，主控器26通过电池管理装置241监测电池24的电量，主控器26判断电池24的电量是否充足，若是，则返回步骤S1；若否，则执行步骤S3；
步骤S3：机器人2执行充电任务，通过机器人主机中的SLAM导航至充电机1附近；具体地，主控器26获取到电池24的电量不足时，主控器26发送信号至机器人主机(未图示)，执行SLAM导航至充电机1附近；
步骤S4：机器人2识别充电机1上的充电特征标识11，通过特征匹配定位与充电机1对接；具体地，由于机器人2只能达到充电机1的附近，不能准确和充电机1完成对接充电，因此机器人2上的激光雷达21发出激光，扫描充电机1上的V字形标识11，然后机器人主机(未图示)通过直线拟合和提取，将激光点位数据转化为V形线，减少激光雷达21测量误差和噪声，机器人主机(未图示)通过识别V形线，可计算出机器人2与充电机1的相对距离与姿态，通过路径规划运行至指定位置姿态，与充电机1进行对接；
步骤S5：机器人2到位，机器人2的第二继电器23打开；具体地，机器人2到达指定位置，由于主控器26获取到电池24的电量不足，主控器26控制第二继电器23打开；
步骤S6：判断第一对射传感器11是否接收到信号，若是，则执行步骤S7；若否，则执行步骤S3；具体地，第一对射传感器16和第二对射传感器25用来防止其他物体触碰充电刷块12从而误触发限位传感器15，造成误动作。第一对射传感器16接收第二对射传感器25发射的红外光信号从而识别机器人2，第一继电器13发送控制信号至限位传感器15，使限位传感器15处于工作状态；
步骤S7：判断限位传感器15是否有信号，若是，则执行步骤S8；若否，则执行步骤S3；具体地，限位传感器15处于工作状态后，检测充电刷块12与充电刷板22的接触状态，若充电刷板22与充电刷块12充分接触，则限位传感器15产生触发并发送打开信号至第一继电器13；
步骤S8：充电机1上的第一继电器13打开，开始充电；具体地，第一继电器13接收到限位传感器15发送的信号完成打开，充电机1上的充电器为充电刷块12供电，从而通过充电刷块12与充电刷板22的充分接触，为机器人2充电；
步骤S9：主控器26判断电池24是否充满，若是，则执行步骤S10；具体地，机器人2的主控器24通过电池管理装置241获取电池24的电量与充电状态，判断电池24是否充满；
步骤S10：充电机2上的第二继电器23断开，机器人2离开充电机1，然后执行步骤S1。具体地，当机器人2的主控器24获取到电池24达到充满状态时，主控器26控制第二继电器23关闭，且控制机器人脱离充电机1，完成充电。
通过实施本实用新型移动机器人自主充电装置的技术方案，机器人自动充电提升了机器人自主化程度和工作效率，无需人工干预即可连续运行；采用激光匹配无需外加传感器充分利用环境信息，提升了方案的可行性与稳定性；该充电对接方案逻辑可有效确保对接的可靠性。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。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前提下的若干个改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种移动机器人自主充电装置，包括充电机(1)，其特征在于，
所述充电机(1)包括壳体；
所述壳体表面设有可对外部机器人进行充电的充电机充电接插件(12)；
所述壳体表面设有可供所述机器人识别及定位的充电特征标识(11)；
所述壳体内设有电源单元(14)、电源控制器(13)、可检测所述充电机充电接插件(12)与所述机器人接触到位的接触检测器(15)以及可通过识别所述机器人防止误触发所述接触检测器(15)的信号接收器(16)；
其中，所述电源单元(14)、电源控制器(13)和所述充电机充电接插件(12)依次电连接；
所述信号接收器(16)和所述接触检测器(15)分别与所述电源控制器(13)电连接。
2.根据权利要求1所述的移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述充电机充电接插件(12)为充电刷块。
3.根据权利要求1所述的移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述信号接收器(16)为第一对射传感器；
所述信号接收器(16)通过接收所述机器人发射的信号识别所述机器人，并发送信号至所述电源控制器(13)，所述电源控制器(13)控制所述接触检测器(15)进入工作状态。
4.根据权利要求1所述的移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述接触检测器(15)为接触式限位传感器；
所述接触检测器(15)在所述充电机充电接插件(12)与所述机器人接触到位时发送信号至所述电源控制器(13)。
5.根据权利要求1所述的移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述电源控制器(13)为第一继电器；
所述第一继电器(13)根据所述接触检测器(15)的检测情况完成打开或关闭。
6.根据权利要求1所述的移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述充电特征标识为V字形标识。
7.根据权利要求1所述的移动机器人自主充电装置，其特征在于，还包括与所述充电机(1)配合的机器人(2)；
所述机器人(2)包括壳体；
所述壳体表面设有可与所述充电机充电接插件(12)进行接触充电的机器人充电接插件(22)；
所述壳体内设有可扫描所述充电特征标识(11)的激光器(21)、电池(24)、电池控制器(23)、信号发射器(25)以及可根据所述电池(24)状态控制所述电池控制器(23)打开或关闭的主控器(26)；
其中，所述电池(24)、所述电池控制器(23)和所述机器人充电接插件(22)依次电连接。
8.根据权利要求7所述的移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述机器人充电接插件(22)为充电刷板。
9.根据权利要求7所述的移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述信号发射器(25)为第二对射传感器，用于发射红外光信号至所述信号接收器(16)。
10.根据权利要求7所述的移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述电池控制器(23)为第二继电器。
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2018
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