CN212304844U - 一种基于自动行走设备位置的对接充电系统 - Google Patents

Abstract

一种基于自动行走设备位置的对接充电系统。本实用新型在自动行走设备上设置位置检测单元以确定自动行走设备与充电站之间的位置关系，再根据该位置关系相应的切换充电站上状态切换单元的状态。由此，本实用新型能够在自动行走设备靠近充电站时将充电站电压提升至充电电压，而在自动行走设备远离充电站时，使充电站具有较低的电压，节约能耗并降低触电风险。

Description

一种基于自动行走设备位置的对接充电系统

技术领域

本实用新型涉及自动行走设备领域，具体而言涉及一种基于自动行走设备位置的对接充电系统。

背景技术

智能割草机器人等自动设备已经得到广泛普及。其代替了传统割草机，无需投入大量人力去维护草坪，为用户带来了便利。

智能割草机器人等自动行走设备通常采用电池包为其提供动力。当工作一段时间后，电池包电量不足，需要返回基站或充电站进行充电。充电站通常设在自动行走设备工作区域的边界导线上。自动行走设备检测到电池电量不足，触发返回充电的指令后，其控制单元会控制自动行走设备沿着边界导线返回充电站进行对接充电。

现有技术中，自动行走设备的充电站上，其充电电极一直带电，电极始终处于带电工作的状态。这样不仅会在非充电状态下消耗电能，而且会造成安全隐患。

为了解决上述问题，现有技术中提出了通过检测对接充电电路中的电流等参数的方式来判断自动行走设备充电电极是否对接成功，当检测到对接成功后，再由控制器控制充电电路进行充电。但是，这种充电检测方式，其判断过程存在滞后，响应速度慢。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种基于自动行走设备位置的对接充电系统，本实用新型在自动行走设备接近充电站时，触发充电站进入充电模式，能够在非充电状态下降低系统能耗、提高系统安全性，并在需要对接充电时具有更快的充电响应速度，对接充电的稳定性也更高。本实用新型具体采用如下技术方案。

首先，为实现上述目的，提出一种一种基于自动行走设备位置的对接充电系统，其包括：自动行走设备位置检测单元，用于检测自动行走设备与充电站之间的位置关系；状态切换单元，其设置在充电站上，用于根据自动行走设备与充电站之间的位置关系，在自动行走设备到达触发区域时，触发充电站切换至充电状态。

可选的，如上任一所述的基于自动行走设备位置的对接充电系统，其中，所述充电站上，或所述充电站附近的触发区域还设置有进站信号发生装置，用于输出进站识别信号；所述自动行走设备位置检测单元设置在自动行走设备上，用于接收所述进站识别信号，根据所述进站识别信号检测自动行走设备是否到达触发区域。

可选的，如上任一所述的基于自动行走设备位置的对接充电系统，其中，所述进站信号发生装置包括：设置在充电站上或所述充电站附近触发区域边缘的感应线圈或电导线，所述感应线圈或电导线用于输出能够覆盖触发区域的进站识别信号；所述自动行走设备位置检测单元为自动行走设备上的信号检测装置，用于检测感应线圈或电导线输出的进站识别信号；所述状态切换单元用于根据自动行走设备是否到达感应线圈或电导线的进站识别信号所覆盖的触发区域内，在自动行走设备到达触发区域范围内时触发充电站切换至充电状态。

可选的，如上任一所述的基于自动行走设备位置的对接充电系统，其中，所述进站信号发生装置包括：设置在充电站上或所述充电站附近的第一通信单元；所述自动行走设备位置检测单元包括第二通信单元，其能够获取所述第一通信单元所输出的进站识别信号，根据所述进站识别信号的传输时间和/或速度检测自动行走设备与充电站之间的距离，判断自动行走设备是否到达触发区域。

可选的，如上任一所述的基于自动行走设备位置的对接充电系统，其中，所述自动行走设备位置检测单元设置为距离传感器、接触开关、定位装置，所述距离传感器包括超声波距离传感器、激光距离传感器、红外测距传感器中的任一种或其组合，所述自动行走设备位置检测单元设置在自动行走设备上或设置在充电站上，用于检测所述自动行走设备与充电站之间的距离，判断自动行走设备是否到达触发区域。

可选的，如上任一所述的基于自动行走设备位置的对接充电系统，其中，所述自动行走设备位置检测单元包括：卫星定位信号接收单元、射频定位信号接收单元、图像识别单元中的任一种或其组合，用于根据卫星定位信号、射频定位信号或充电站的图像，检测自动行走设备与充电站之间的距离，判断自动行走设备是否到达触发区域。

可选的，如上任一所述的基于自动行走设备位置的对接充电系统，其中，所述触发区域的边缘位于充电站的充电接触位置之外；所述状态切换单元，在自动行走设备接近充电站到达触发区域内部时，触发充电站切换至充电状态。

可选的，如上任一所述的基于自动行走设备位置的对接充电系统，其中，所述自动行走设备和充电站之间通讯连接，向所述状态切换单元提供自动行走设备与充电站之间的位置关系。

可选的，如上任一所述的基于自动行走设备位置的对接充电系统，其中，所述充电站上设置有能够向自动行走设备输出充电信号的第一电极单元；充电状态下，所述状态切换单元触发所述第一电极单元输出充电电压；非充电状态下，所述状态切换单元触发所述第一电极单元断电或输出第二电压；其中，所述第二电压为接地电压或至少低于所述充电电压。

可选的，如上任一所述的基于自动行走设备位置的对接充电系统，其中，所述状态切换单元为连接在充电站中能量提供单元和第一电极单元之间的第一开关单元。

可选的，如上任一所述的基于自动行走设备位置的对接充电系统，其中，所述自动行走设备中设置有第二电极单元，其在充电状态下能够与第一电极单元电连接，向自动行走设备的能量存储单元传输所述充电电压；所述第二电极单元和能量存储单元之间还连接有第二开关单元，所述第二开关单元与所述第一开关单元同步，在充电状态下导通，在非充电状态下断开或连接第二电压。

有益效果

本实用新型通过在自动行走设备上设置位置检测单元以确定自动行走设备与充电站之间的位置关系，再根据该位置关系相应的切换充电站上状态切换单元的状态。由此，本实用新型能够通过检测自动行走设备是否接近充电站，来控制充电站充电电路的电压值，在自动行走设备远离充电站的非充电状态下，设置充电站的电极不带电或带有较低电压，提高安全性；而只有在检测到自动行走设备接近充电站时才会使电极带有充电电压。由此，本实用新型能够节约充电站能耗，降低触电风险。此外，提前发出信号控制充电站电极带电，还能够有效提高对接充电的响应速度，并提高对接充电的稳定性。

进一步，本实用新型还可通过在充电站附近设置感应线圈等进站信号发生装置，直接利用自动行走设备自身的边界线信号获取装置检测进站识别信号，由此可直接判定自动行走设备是否接近充电站，不需要使用附加的传感器等电子器件。这种实现方式无需增加额外器件，因而能够降低实现本实用新型的成本。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本实用新型的实施例一起，用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的充电站的电路示意图；

图2是本实用新型的自动行走设备的电路示意图；

图3是本实用新型中自动行走设备进站过程的示意图；

图中，1-边界线，2-充电站，3-进站感应磁场，4-第一电极单元，5-自动行走设备，6-第二电极单元，7-第一开关单元。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

实施例1

如图1、3所示，充电站2包括能量提供单元、第一开关单元7、第一控制单元、第一通信单元和第一电极单元4。所述的充电站2还可包括边界线信号发生装置，用于向边界线输出电流信号，产生边界线信号。此外，在充电站上或其附近设置有进站信号发生装置，具体可通过进站感应线圈或电导线实现，用于产生进站感应磁场3。

所述能量提供单元能够为充电站的第一电极单元供电，该供电电路上设置有第一开关单元，所述开关单元与第一控制单元相连。

如图1、2所示，自动行走设备上设置有能够与第一电极单元对接接受充电信号的第二电极单元6，还设置有第二开关单元、第二控制单元、第二通信单元、能量存储单元和存储能量检测单元。

第二电极单元6与第一电极单元4对接后，能够为能量存储单元充电。充电电路上可设置有开关模块。所述开关模块与第二控制单元相连，第二控制单元能够根据其所接收到的存储能量检测单元所获得的电量检测信号控制开关模块的通断，在能量存储单元电量较低时接通电路进行充电。

自动行走设备还包括有信号识别单元，用于识别边界线信号和进站感应磁场。该信号识别单元具体可通过磁传感器等边界线信号获取装置实现上述两种功能。

充电站上的第一通讯单元能够与自动行走设备的第二通信单元通过无线通信方式相连，实现充电站和自动行走设备之间的信息交互。其中，所述第一通信单元与第一控制单元相连，第二通信单元与第二控制单元相连。

充电过程中：

步骤1、自动行走设备在存储能量检测单元检测到需要返回充电站充电的信号后，由第二控制单元控制自动行走设备运行至边界线1；

步骤2、此时，自动行走设备继续由第二控制单元控制而以顺时针或逆时针方向沿着边界线行走。其行走过程中的引导信号为边界线信号。所述边界线信号由信号发生装置向边界线中输入电流信号而产生。自动行走设备感应边界线信号的磁场，沿着边界线返回充电站。其他实施方式中，上述控制自动行走设备向充电站移动的过程中，也可以通过卫星导航、UWB、图像识别等方式确定充电站位置，控制自动行走设备返回。

步骤3、在自动行走设备即将到达充电站时，自动行走设备的信号检测单元检测到充电站附近的感应线圈或电导线所产生的进站感应磁场3后，产生进站信号，信号检测单元将进站信号反馈给第二控制单元，第二控制单元控制自动行走设备执行进站模式。进站模式中自动行走设备减速并与充电站的电极对接，第二控制单元控制第二开关单元闭合。同时，自动行走设备上的第二通信单元还会与充电站上的第一通信单元交互通信，将自动行走设备检测到的进站信号发送给充电站的第一控制单元。此时，第一控制单元接收到进站信号后，控制第一开关单元闭合通电，使充电站的第一电极单元的电压带有充电电压，能够在与自动行走设备的第二电极单元电连接后直接输出充电电压进行充电。此充电过程中，由充电站附近的感应线圈或电导线所圈定的触发区域的边缘可设置为位于充电站的充电接触位置之外，由此能够保证充电站能够及时切换至触发状态，使自动行走设备运行到位后能够直接接收充电电压实现充电。

本实施例中，自动行走设备远离充电站的非充电状态下，充电站的第一电极单元可通过切断主供电电路而不带电。

本实施例采用现有的进站检测方式，能够避免使用额外的传感器等电子器件，并且这种利用感应线圈或电导线等进站信号发生装置所输出的进站识别信号检测自动行走设备进站的准确度更高。本实用新型在检测到自动行走设备接近充电站后，能够提前控制主供电电路接通，使充电站电极带电，提高充电的响应速度。

实施例2

本实施例中，其他内容与实施例1相同，不同点在于：非充电状态时，充电站的主供电电路也可处于接通状态。只是此时提供给第一电极单元的电压为非充电电压。通过设置所述非充电电压小于正常充电电压，可降低充电站在非充电状态下的能耗。而充电站的第一控制单元接收到自动行走设备进站的信号后，能够快速控制主供电电路将向第一电极单元提供的电压提高至充电电压，以保证充电的响应速度。

本实施例中的触发区域的边缘可由所述自动行走设备位置检测单元所设置的阈值圈定为位于充电站的充电接触位置之外，由此同样能够保证充电站能够及时切换至触发状态，使自动行走设备运行到位后能够直接接收充电电压实现充电

实施例3

本实施例中，其他内容与实施例1相同，不同点在于：本实施例中，检测自动行走设备是否接近充电的方式为：

利用第一通信单元和第二通信单元之间的信号传输的时间和速度检测自动行走设备与充电站的距离，相应的将所述距离信息传送给第一控制单元，由第一控制单元根据自动行走设备与充电站之间的实时距离信息，将该实时距离信息与设定值进行比较，在检测到两者之间的距离小于设定值时，判定自动行走设备即将进站，控制第一开关单元闭合通电。所述的设定值同样可设置为对应充电站的充电接触位置之外，以预留充足时间触发充电站进行充电响应，调整其运行状态。

这种利用通信单元判定充电站与自动行走设备之间距离的方式，不需要额外增加其他传感器，能够有效降低成本。

此外，本实施例中还可以在充电站上设置距离传感器以构成自动行走设备位置检测单元，距离传感器具体可通过超声波传感器、激光传感器、红外测距传感器等元件实现。所述的自动行走设备位置检测单元还可通过接触开关、定位装置等方式实现。所述自动行走设备利用相应距离传感器或接触开关、定位装置的感应，通过将这些位置检测单元设置在自动行走设备上或设置在充电站上，以实现对所述自动行走设备与充电站之间的距离的检测，判断自动行走设备是否到达触发区域。由此，本实用新型能够实时检测充电站与自动行走设备之间距离变化，或者检测传感器发射的信号强度的变化来判断充电站与自动行走设备的距离变化。这种方式依旧能够通过自动行走设备与充电站之间的位置关系，在自动行走设备到达充电站附近的触发区域时，触发充电站切换至充电状态。

由此，本实用新型能够：

1、本实用新型能够通过检测进站线圈信号等方式，判断机器是否接近充电站，从而控制充电站的工作状态，降低其非充电状态下的能耗。

2、 在自动行走设备接近充电站时，控制充电站的控制器将充电站的电压提高至充电电压，或控制充电电路上的开关闭合通电，以提前将充电站切换至适宜对自动行走设备进行对接充电的状态，提高对接充电的电路连接效率。

以上仅为本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种基于自动行走设备位置的对接充电系统，其特征在于，包括：

自动行走设备位置检测单元，用于检测自动行走设备与充电站之间的位置关系；

状态切换单元，其设置在充电站上，用于根据自动行走设备与充电站之间的位置关系，在自动行走设备到达触发区域时，触发充电站切换至充电状态。

2.如权利要求1所述的基于自动行走设备位置的对接充电系统，其特征在于，所述充电站上，或所述充电站附近的触发区域还设置有进站信号发生装置，用于输出进站识别信号；

所述自动行走设备位置检测单元设置在自动行走设备上，用于接收所述进站识别信号，根据所述进站识别信号检测自动行走设备是否到达触发区域。

3.如权利要求2所述的基于自动行走设备位置的对接充电系统，其特征在于，所述进站信号发生装置包括：设置在充电站上或所述充电站附近触发区域边缘的感应线圈或电导线，所述感应线圈或电导线用于输出能够覆盖触发区域的进站识别信号；

所述自动行走设备位置检测单元为自动行走设备上的信号检测装置，用于检测感应线圈或电导线输出的进站识别信号；

所述状态切换单元用于根据自动行走设备是否到达感应线圈或电导线的进站识别信号所覆盖的触发区域内，在自动行走设备到达触发区域范围内时触发充电站切换至充电状态。

4.如权利要求2所述的基于自动行走设备位置的对接充电系统，其特征在于，所述进站信号发生装置包括：设置在充电站上或所述充电站附近的第一通信单元；

所述自动行走设备位置检测单元包括第二通信单元，其能够获取所述第一通信单元所输出的进站识别信号，根据所述进站识别信号的传输时间和/或速度检测自动行走设备与充电站之间的距离，判断自动行走设备是否到达触发区域。

5.如权利要求1所述的基于自动行走设备位置的对接充电系统，其特征在于，所述自动行走设备位置检测单元设置为距离传感器、接触开关、定位装置，所述距离传感器包括超声波距离传感器、激光距离传感器、红外测距传感器中的任一种或其组合，所述自动行走设备位置检测单元设置在自动行走设备上或设置在充电站上，用于检测所述自动行走设备与充电站之间的距离，判断自动行走设备是否到达触发区域。

6.如权利要求1所述的基于自动行走设备位置的对接充电系统，其特征在于，所述自动行走设备位置检测单元包括：卫星定位信号接收单元、射频定位信号接收单元、图像识别单元中的任一种或其组合，用于根据卫星定位信号、射频定位信号或充电站的图像，检测自动行走设备与充电站之间的距离，判断自动行走设备是否到达触发区域。

7.如权利要求1所述的基于自动行走设备位置的对接充电系统，其特征在于，所述触发区域的边缘位于充电站的充电接触位置之外；

所述状态切换单元，在自动行走设备接近充电站到达触发区域内部时，触发充电站切换至充电状态。

8.如权利要求1-7任一所述的基于自动行走设备位置的对接充电系统，其特征在于，所述自动行走设备和充电站之间通讯连接，向所述状态切换单元提供自动行走设备与充电站之间的位置关系。

9.如权利要求8所述的基于自动行走设备位置的对接充电系统，其特征在于，所述充电站上设置有能够向自动行走设备输出充电信号的第一电极单元；

充电状态下，所述状态切换单元触发所述第一电极单元输出充电电压；

非充电状态下，所述状态切换单元触发所述第一电极单元断电或输出第二电压；

其中，所述第二电压为接地电压或至少低于所述充电电压。

10.如权利要求9所述的基于自动行走设备位置的对接充电系统，其特征在于，所述状态切换单元为连接在充电站中能量提供单元和第一电极单元之间的第一开关单元。

11.如权利要求10所述的基于自动行走设备位置的对接充电系统，其特征在于，所述自动行走设备中设置有第二电极单元，其在充电状态下能够与第一电极单元电连接，向自动行走设备的能量存储单元传输所述充电电压；

所述第二电极单元和能量存储单元之间还连接有第二开关单元，所述第二开关单元与所述第一开关单元同步，在充电状态下导通，在非充电状态下断开或连接第二电压。

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