CN212849987U - 一种用于无线充电机器人的充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于无线充电机器人的充电系统，包括：无线充电机器人以及无线充电装置，无线充电机器人内部设置蓄电池以及充电子系统，蓄电池连接充电子系统，充电子系统包括振荡电路、放大电路和第一发射线圈，蓄电池的输出端依次通过振荡电路、放大电路和第一发射线圈的输入端连接，第一发射线圈的输出端与无线充电装置的无线充电接收端无线连接；无线充电装置由发射机箱、第二发射线圈、接收机箱及接收线圈组成，发射机箱为全铝制外壳，外壳上设置三个三色LED指示灯作为电源指示灯、工作状态指示灯及故障代码输出指示灯，无线充电装置接收端与无线充电机器人通讯部分采用标准RS‑232通讯，电池部分直连，无线充电机器人装置下方设置导向轮。

Description

一种用于无线充电机器人的充电系统

技术领域

本实用新型涉及无线充电技术领域，特别是一种用于无线充电机器人的充电系统。

背景技术

无线供电技术(无线传能)装置不需要用电缆将设备与供电系统连接，便可以直接对其进行快速充电。加之非接触快速充电能够布置在多种场所，又可以为各种类型的设备提供充电服务，使随时随地充电变为可能。

现有的无线传能技术至少包括以下五个方向：电磁感应式、电磁共振式、微波式、超声波式及激光式。其中，共振磁耦合无线电能传输技术的原理与音叉的共振原理相同。排列在一个磁场中的有相同振动频率的线圈，由于其振动频率特性相同也可以实现能量从一个线圈向另一个线圈的电能传输。特点是传输距离较远(这里请补充传输距离的范围)、可实现一对多传功能，适用于中等功率的中等距离传输。本实用无线充电机器人装置无线充电技术是基于“电磁感应”原理，分为能量发射端和接收端，发射端和接收端之间无需物理连接。发射端利用电能转换装置将市电转换成高频交流电，高频交流电产生变化的磁场，通过空气等介质将能量发射出去；接收端放置于发射端的磁场中，根据“电磁感应”原理，会感应出电流，然后通过电能转换装置转换成终端设备所需要的电能。通俗来讲就是，发射端是“电转磁”，接收端是“磁转电”，通过“电磁电”转换，从而实现了能量的无线传输。无线充电技术是提高机器人巡检效率的有效手段。

传统的机器人电池采用外接导线的充电方式，当机器人电量不足的时候需要人为协助进行充电或者在无人参与的情况下自动完成充电连接动作，机器人通过无线通信方式向充电装置发送充电请求，在充电装置允许进行充电后，获取充电装置的位置；机器人根据自身位置以及充电装置的位置，确定所要行进的路线，并移动到充电装置的位置处与充电装置进行对接，以供充电装置对机器人进行充电；这些在无人参与的情况下自动完成充电的方法对机器人的巡航定位和插座的插拔要求较严格，充电连接比较困难，而且有可能经常误动；此外充电插头经过多次的插拔以后，容易因机械磨损而导致接触不良，导致了电能传输的不可靠性，而且现有的机器人无线充电方法中，为保证一定的传输功率，常采用半桥、全桥等多开关管的电路，这样既增加成本又增加充电系统的体积，且控制复杂。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种用于无线充电机器人的充电系统，采用谐振式电磁感应原理，可以实现为机器人非接触式充供电，机器人充电设备可以是使用锂电池、铅酸电池的电器装置、容性负载等。

本实用新型的目的在于提供一种用于无线充电机器人的充电系统，包括：

无线充电机器人以及无线充电装置，所述无线充电机器人内部设置蓄电池以及充电子系统，所述蓄电池连接所述充电子系统，所述充电子系统包括振荡电路、放大电路和第一发射线圈，所述蓄电池的输出端依次通过所述振荡电路、放大电路和所述第一发射线圈的输入端连接，所述第一发射线圈的输出端与所述无线充电装置的无线充电接收端无线连接。

优选的，所述无线充电装置为ZKRXS-500-DC-38(XJ)型充电器，由发射机箱、第二发射线圈、接收机箱以及接收线圈四部分组成。

优选的，所述无线充电装置的输入端与220VAC±20％、50/60Hz电源连接，输出功率最高可达432W，输出电压为0-43.2VDC，标称输出电压38.4VDC，最大充电电流为10A。

优选的，所述发射机箱具有全铝制外壳以及防水式结构设计，所述外壳上设置LED指示灯，输入线束1根以及输出线束2根，并通过防水式电气接头与所述第二发射线圈连接。

优选的，所述LED指示灯为三个，具有三种颜色，分别作为电源指示灯、工作状态指示灯以及故障代码输出指示灯指示电源状态、工作状态和故障代码。

优选的，所述电源指示灯、工作状态指示灯以及故障代码输出指示灯分别为绿、黄、红。

优选的，所述无线充电装置接收端与所述无线充电机器人的通讯部分采用标准RS-232通讯，采用三线引出方式：黑色GND与被充电设备GND相连，灰色RX与被充电设备TX相连，蓝色TX与被充电设备RX相连。

优选的，无线充电装置接收端与所述无线充电机器人的电池部分采用直连方式，红线接入电池正极，黑线接入电池负极。

优选的，所述无线充电机器人装置下方设置导向轮，通过导向轮对无线充电机器人起导向作用。

本实用新型的有益效果：

1、无线充电机器人配备的ZKRXS-500-DC-38(XJ)型充电器，发射端可自动智能检测是否有接收端，当确定有接收端时，可自动开启充电模式，不需要接受上位机的开关机命令。

2、当机器人到达指定位置，发射端检测到接收端，可自动开启充电模式。

3、ZKRXS-500-DC-38(XJ)型充电器，具有RS-232通讯控制方式，通过上位机发送指定命令给充电器接收端的控制电路可以实现充电器的启动、停止与查询充电状态。

4、根据检测得到的所述机器人的剩余电量，发送脉冲信号；根据接收的该脉冲信号，发出充电指令；根据得到的充电指令使机器人及时地找到充电站进行充电，并能对需要充电的机器人进行有序地管理；当以定位信号作为脉冲信号发送时，可通过该脉冲信号对机器人进行定位。

5、无线充电机器人装置电池即将耗尽时可通过无线充电技术快速充电，充电效率高，非常方便，通过导向轮对无线充电机器人起导向作用，使无线充电机器人与无线充电桩完全对准，提高无线充电机器人的充电效率。采用无线充电的方式对无线充电机器人进行充电，对当今迅速发展的救援机器人产业具有重要意义。

附图说明

附图1为根据本实用新型实施例的用于无线充电机器人的充电系统的原理以及接线示意图。

附图2为根据本实用新型实施例的用于无线充电机器人的充电系统的界限示意图。

附图3为根据本实用新型实施例的用于无线充电机器人的充电系统的工作流程图。

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进行详细说明，但并不用来限制本实用新型的保护范围。

参见图1-2所示一种用于无线充电机器人的充电系统，包括：无线充电机器人以及无线充电装置，无线充电机器人内部设置蓄电池以及充电子系统，蓄电池连接所述充电子系统，充电子系统包括振荡电路、放大电路和第一发射线圈，蓄电池的输出端依次通过所述振荡电路、放大电路和所述第一发射线圈的输入端连接，第一发射线圈的输出端与所述无线充电装置的无线充电接收端无线连接。

本实施例中，无线充电装置为ZKRXS-500-DC-38(XJ)型充电器，由发射机箱、第二发射线圈、接收机箱以及接收线圈四部分组成。无线充电装置的输入端与220VAC±20％、50/60Hz电源连接，输出功率最高可达432W，输出电压为0-43.2VDC，标称输出电压38.4VDC，最大充电电流为10A。

发射机箱具有全铝制外壳以及防水式结构设计，所述外壳上设置LED指示灯，输入线束1根以及输出线束2根，并通过防水式电气接头与所述第二发射线圈连接。

LED指示灯为三个，具有三种颜色，分别作为电源指示灯、工作状态指示灯以及故障代码输出指示灯指示电源状态、工作状态和故障代码。本实施例中，电源指示灯、工作状态指示灯以及故障代码输出指示灯分别为绿、黄、红。

电源指示灯：绿色。该灯亮时表示发射控制盒电源工作正常。

工作状态指示灯：黄色。发射控制盒电源工作正常时，该灯不亮表示充电器处于待机状态；闪亮表示正常充电状态；常亮表示充电完成。

故障代码输出指示灯：红色。该灯在充电器正常工作时不亮，有故障出现时该灯闪亮，快闪(0.5S/次)次数即为故障代码，间隔3S后再次快闪，直到故障排除为止。

无线充电装置具有自启动控制方式与RS-232通讯控制方式。

1、自启动控制方式包括：所述无线充电装置的发射端自动智能检测是否有接收端，当确定有接收端时，自动开启充电模式，不需要接受上位机的开关机命令。当机器人到达指定位置，发射端检测到接收端，可自动开启充电模式。目前本实施例的充电器采用的即此种控制方式。

2、RS-232通讯控制方式包括：通过上位机发送指定命令给充电器接收端的控制电路可以实现充电器的启动、停止与查询充电状态。

无线充电装置接收端与所述无线充电机器人的通讯部分采用标准RS-232通讯(预留，可不接)，采用三线引出方式：GND(黑色)与被充电设备GND相连，RX(灰色)与被充电设备TX相连，TX(蓝色)与被充电设备RX相连。

无线充电装置接收端与所述无线充电机器人的电池部分采用直连方式，红线接入电池正极，黑线接入电池负极。

无线充电机器人装置下方设置导向轮，通过导向轮对无线充电机器人起导向作用，使无线充电机器人与无线充电桩完全对准，提高无线充电机器人的充电效率。

该充电系统的制作方法流程包括：方案设计→背包设计→外壳设计→内部程序和屏幕程序编写→整机调试→材料选购→背包制作→配件组装→检测调试→出厂检验→完成。

参见图3，该充电系统的工作原理以及工作过程：

根据检测得到的所述机器人的剩余电量，发送脉冲信号；根据接收的该脉冲信号，发出充电指令；根据得到的充电指令使机器人及时地找到充电站进行充电，并能对需要充电的机器人进行有序地管理；当以定位信号作为脉冲信号发送时，可通过该脉冲信号对机器人进行定位。

本实用新型的有益效果：

1、无线充电机器人配备的ZKRXS-500-DC-38(XJ)型充电器，发射端可自动智能检测是否有接收端，当确定有接收端时，可自动开启充电模式，不需要接受上位机的开关机命令。

2、当机器人到达指定位置，发射端检测到接收端，可自动开启充电模式。

3、ZKRXS-500-DC-38(XJ)型充电器，具有RS-232通讯控制方式，通过上位机发送指定命令给充电器接收端的控制电路可以实现充电器的启动、停止与查询充电状态。

4、根据检测得到的所述机器人的剩余电量，发送脉冲信号；根据接收的该脉冲信号，发出充电指令；根据得到的充电指令使机器人及时地找到充电站进行充电，并能对需要充电的机器人进行有序地管理；当以定位信号作为脉冲信号发送时，可通过该脉冲信号对机器人进行定位。

5、无线充电机器人装置电池即将耗尽时可通过无线充电技术快速充电，充电效率高，非常方便，通过导向轮对无线充电机器人起导向作用，使无线充电机器人与无线充电桩完全对准，提高无线充电机器人的充电效率。采用无线充电的方式对无线充电机器人进行充电，对当今迅速发展的救援机器人产业具有重要意义。

以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时本领域的一般技术人员，根据本实用新型的实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种用于无线充电机器人的充电系统，其特征在于包括：

无线充电机器人以及无线充电装置，所述无线充电机器人内部设置蓄电池以及充电子系统，所述蓄电池连接所述充电子系统，所述充电子系统包括振荡电路、放大电路和第一发射线圈，所述蓄电池的输出端依次通过所述振荡电路、放大电路和所述第一发射线圈的输入端连接，所述第一发射线圈的输出端与所述无线充电装置的无线充电接收端无线连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于无线充电机器人的充电系统，其特征在于：所述无线充电装置为ZKRXS-500-DC-38(XJ)型充电器，由发射机箱、第二发射线圈、接收机箱以及接收线圈四部分组成。

3.根据权利要求2所述的一种用于无线充电机器人的充电系统，其特征在于：所述无线充电装置的输入端与220VAC±20％、50/60Hz电源连接，输出功率最高可达432W，输出电压为0-43.2VDC，标称输出电压38.4VDC，最大充电电流为10A。

4.根据权利要求2所述的一种用于无线充电机器人的充电系统，其特征在于：所述发射机箱具有全铝制外壳以及防水式结构设计，所述外壳上设置LED指示灯，输入线束1根以及输出线束2根，并通过防水式电气接头与所述第二发射线圈连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于无线充电机器人的充电系统，其特征在于：所述LED指示灯为三个，具有三种颜色，分别作为电源指示灯、工作状态指示灯以及故障代码输出指示灯指示电源状态、工作状态和故障代码。

6.根据权利要求5所述的一种用于无线充电机器人的充电系统，其特征在于：所述电源指示灯、工作状态指示灯以及故障代码输出指示灯分别为绿、黄、红。

7.根据权利要求1所述的一种用于无线充电机器人的充电系统，其特征在于：所述无线充电装置接收端与所述无线充电机器人的通讯部分采用标准RS-232通讯，采用三线引出方式：黑色GND与被充电设备GND相连，灰色RX与被充电设备TX相连，蓝色TX与被充电设备RX相连。

8.根据权利要求1所述的一种用于无线充电机器人的充电系统，其特征在于：无线充电装置接收端与所述无线充电机器人的电池部分采用直连方式，红线接入电池正极，黑线接入电池负极。

9.根据权利要求1所述的一种用于无线充电机器人的充电系统，其特征在于：所述无线充电机器人装置下方设置导向轮，通过导向轮对无线充电机器人起导向作用。

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