CN214674562U - 一种无线充电装置及机器人 - Google Patents

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Abstract

本实用新型实施例涉及无线充电领域，特别涉及一种无线充电装置及机器人。本实用新型实施方式提供一种无线充电装置及机器人，该无线充电装置包括充电板和控制箱，其中充电板设置有接收线圈，所述接收线圈用于感应充电；所述充电板可转动安装于所述控制箱，所述控制箱用于控制所述充电板转动，以及用于接收所述接收线圈感应充电时的电能和输出所述电能至外部设备，该无线充电装置可以通过转动充电板以适应地下隐藏式和立式无线充电桩，满足不同无线充电桩的设置要求，且无需对机器人进行重新设计整体结构。

Description

一种无线充电装置及机器人
技术领域
本实用新型实施例涉及无线充电领域，特别涉及一种无线充电装置及机器人。
背景技术
随着工厂车间、物流仓库智能升级，搬运机器人AGV得到大规模应用，逐渐替代人工搬运配送，能够较大节省人力并提高工作效率。但是搬运机器充电常常让AGV厂家头疼，因为目前触点式的充电方式对机器人定位精度要求高、使用环境要求低粉尘干燥、触点容易磨损、充电对接和充电过程中打火碳化造成接触不良、触点老化导致无法充电的现象，甚至有充电触点接触阻抗较大，在大电流充电时发热严重，有火灾风险。
因此无线充电技术在搬运机器人上应用显得极为必要，但机器人增加无线充电功能往往要求机器人进行整体结构重新设计，如在机器人内部放置电路板、并在机器人底盘放置接收线圈，然而机器人电池包通常设计在底盘位置，这导致接收线圈很难避开电池安装，在底部安装线圈容易使底盘变低，降低机器人在复杂路面通过的可能，同时也容易损坏底部安装的线圈；而且现有的无线充电装置一般为固定装置，不能旋转，只能适应一个方向的无线充电桩充电，不能适应其他方向的无线充电桩充电，在需要适应其他方向的无线充电桩充电时需对整体结构重新设计。
实用新型内容
本实用新型实施例主要解决的技术问题是提供一种无线充电装置及机器人，能够满足不同的无线充电桩设置要求，且无需对机器人整体结构进行重新设计。
第一方面，本实用新型实施方式采用的一个技术方案是：提供一种无线充电装置，包括：充电板，设置有接收线圈，所述接收线圈用于感应充电；控制箱，所述充电板可转动安装于所述控制箱，所述控制箱用于控制所述充电板转动，以及用于接收所述接收线圈感应充电时的电能和输出所述电能至外部设备。
在一些实施例中，所述接收线圈缠绕于所述充电板内，所述接收线圈呈螺旋结构。
在一些实施例中，所述控制箱设有收容空间，所述控制箱包括电路板和驱动装置；所述电路板和所述驱动装置均设于所述收容空间内，所述电路板的第一端连接所述接收线圈，所述电路板的第二端用于连接所述外部设备，所述电路板的第三端连接所述驱动装置的第一端，所述驱动装置的第二端连接所述充电板，所述驱动装置用于带动所述充电板以所述控制箱为转动轴转动，所述电路板用于接收所述接收线圈感应充电时的电能和输出所述电能至外部设备。
在一些实施例中，所述驱动装置包括电机和转轴，所述充电板设有两个凸起，所述转轴穿设于所述收容空间，所述凸起转动安装于所述转轴，所述转轴连接所述电机的第一端，所述电机用于带动所述转轴转动，以带动所述充电板转动。
在一些实施例中，所述电路板包括控制单元，所述控制单元的第一端连接所述电机的第二端，所述控制单元用于控制所述电机工作。
在一些实施例中，所述电机为减速电机。
在一些实施例中，所述电路板还包括谐振电路、整流滤波电路、采样电路和输出控制电路；所述谐振电路的输入端连接所述接收线圈，所述谐振电路的输出端连接所述整流滤波电路的输入端，所述整流滤波电路的输出端连接所述采样电路的第一端，所述采样电路的第二端连接所述输出控制电路的第一端，所述输出控制电路的第二端用于连接外部设备，所述采样电路的第三端还连接所述控制单元的第二端，所述输出控制电路的第三端还连接所述控制单元的第三端，所述谐振电路用于与所述接收线圈实现磁共振电能传输，所述整流滤波电路用于对所述谐振电路的输出电转换成直流电，所述采样电路用于采集所述直流电的电压和所述直流电的电流，所述输出控制电路用于控制所述电路板是否对外充电，所述控制单元还用于根据所述电压和所述电流控制所述输出控制电路工作。
在一些实施例中，所述电路板还包括通信单元，所述通信单元连接所述控制单元的第四端，所述通信单元用于与无线充电桩通信。
第二方面，本实用新型实施方式还提供一种机器人，包括如第一方面任意一项所述的无线充电装置。
在一些实施例中，所述无线充电装置设置于所述机器人的侧面。
本实用新型实施方式的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施方式提供一种无线充电装置及机器人，该无线充电装置包括充电板和控制箱，其中充电板设置有接收线圈，所述接收线圈用于感应充电；所述充电板可转动安装于所述控制箱，所述控制箱用于控制所述充电板转动，以及用于接收所述接收线圈感应充电时的电能和输出所述电能至外部设备，该无线充电装置可以通过转动充电板以适应地下隐藏式和立式无线充电桩，满足不同无线充电桩的设置要求，且无需对机器人进行重新设计整体结构。
附图说明
一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为类似的元件/模块和步骤，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本实用新型实施例提供的一种无线充电装置的结构示意图；
图2是图1的充电板在不同视图下转动过程中的示意图；
图3是本实用新型实施例提供的另一种无线充电装置的结构示意图；
图4是图3的剖面图；
图5是本实用新型实施例提供的一种电路板的结构框图示意图；
图6(1)是本实用新型实施例提供的一种机器人将充电板转动至水平状态的结构示意图；
图6(2)是本实用新型实施例提供的一种机器人将充电板转动至垂直状态的结构示意图；
图7是图6所示的机器人在与地下隐藏式无线充电桩充电时的状态示意图；
图8是图6所示的机器人在与立式无线充电桩充电时的状态示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对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。这些都属于本实用新型的保护范围。
为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施例，对本申请进行更详细的说明。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分。此外，本文所采用的“第一”、“第二”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。
第一方面，本实用新型实施例提供一种无线充电装置，请参阅图1，该无线充电装置100包括：充电板10和控制箱20；其中，充电板10设置有接收线圈，接收线圈用于感应充电；充电板10可转动安装于控制箱20，控制箱20用于控制充电板10转动，以及用于接收接收线圈感应充电时的电能和输出电能至外部设备。
具体地，请参阅图2，控制箱20可用于控制充电板10以控制箱20为转动轴、并且围绕控制箱20进行转动，该无线充电装置100可以通过转动充电板10的角度可以实现对不同方向的无线充电桩进行适配，满足不同无线充电桩的设置要求。请继续参阅图2，当该充电板10旋转到c状态时可以适配地下隐藏式的无线充电桩进行充电，当充电板10装置旋转到a状态时可以适应立式无线充电桩进行充电。同时，该无线充电装置在与机器人适配安装时，仅需要将充电板10的电能输出端与机器人的电池充电端连接即可，无需对机器人进行重新设计整体结构、例如，无需在机器人腔体内重新安排位置安装电路板，这样可以节约设计成本。另外由于该无线充电装置与机器人分开设置，使得现有的有线充电机器人升级成为无线充电方式也变得极为容易，另一方面也便于无线充电装置的维护。
在其中一些实施例中，请同时参阅图3和图4，接收线圈11缠绕于充电板10内，且接收线圈11呈螺旋结构，同时，接收线圈11引出两个输出端用于与控制箱20连接。在实际应用中，接收线圈的缠绕方式可以呈现方形螺旋结构、圆形螺旋结构或者是其他一切合适的排线布局，在此不需拘泥于本实施例中的限定。
在其中一些实施例中，请继续参阅图4，控制箱20设有收容空间，控制箱20包括电路板21和驱动装置22；其中，电路板21和驱动装置22均设于收容空间内，电路板21的第一端连接接收线圈11，电路板21的第二端用于连接外部设备，电路板21的第三端连接驱动装置22的第一端，驱动装置22的第二端连接充电板10，驱动装置22用于带动充电板10以控制箱20为转动轴、并且围绕控制箱20进行转动，电路板21用于接收接收线圈11感应充电时的电能和输出电能至外部设备。具体地，电路板21引出两根输入线与接收线圈11的两个输出端连接，以接收处理接收线圈11的感应电流；同时电路板21还引出充电电源线与外部设备进行连接，以输出电路至外部设备从而给外部设备的储能装置进行充电。进一步，电路板21还可以引出数据线与外部设备进行连接，便于与外部设备进行数据交流。
在其中一些实施例中，请结合参阅图3和图4，驱动装置22包括电机221和转轴222，并且在充电板10上还设有两个凸起12，同时，转轴222穿设于收容空间，凸起12转动安装于转轴222，转轴222连接电机221的第一端，电机221用于带动转轴222转动，以带动充电板10围绕着控制箱20进行转动。具体地，电机221可以为减速电机，充电板10通过两端设置的凸起12与控制箱20固定，使得充电板10能够以转轴222为旋转中心并且围绕控制箱20旋转，同时，减速电机221为整个旋转过程提供动力，在转动过程中，控制箱20通过控制减速电机221可以让充电板10在与地面水平状态和与地面垂直状态进行自由切换。
在其中一些实施例中，请参阅图5，电路板21包括控制单元211，控制单元211的第一端连接电机221的第二端，控制单元211用于控制电机221工作。具体地，控制单元211可以采用STM32系列的微控制器，用于接收、处理和输出数据。
在其中一些实施例中，请继续参阅图5，电路板21还包括依次连接的谐振电路212、整流滤波电路213、采样电路214和输出控制电路215；其中，谐振电路212的输入端连接接收线圈11，谐振电路212的输出端连接整流滤波电路213的输入端，整流滤波电路213的输出端连接采样电路214的第一端，采样电路214的第二端连接输出控制电路215的第一端，输出控制电路215的第二端用于连接外部设备，采样电路214的第三端还连接控制单元211的第二端，输出控制电路215的第三端还连接控制单元211的第三端。
其中，谐振电路212可以采用电容，用于与接收线圈11连接从而实现磁共振电能传输；整流滤波电路213可以采用4个二极管组成的全桥整流电路，用于对谐振电路212输出的高频交流电转换成平滑的直流电；采样电路214可以采用运算放大器和电流互感器构成的电路，用于采集直流电的电压和直流电的电流，输出控制电路215可以采用开关管构成的电路，用于控制电路板21接收的电能是否对外充电；控制单元211还用于根据采样电路采集的充电参数，例如电压和电流，对输出控制电路215进行控制输出。在实际应用中，谐振电路212、整流滤波电路213、采样电路214以及输出控制电路215可以采用现有技术中的电路结构，在此不做限定。
在其中一些实施例中，请继续参阅图5，电路板21还包括通信单元216，通信单元216连接控制单元211的第四端，通信单元216用于与无线充电桩通信，控制单元211还用于根据通信单元216的通信数据、与无线充电桩进行数据交流。具体地，通信单元216可以采用蓝牙模块、WiFi模块、5G模块或者是其他一切合适的通信模块，在此不做限定。
第二方面，本实用新型实施方式还提供一种机器人，包括如第一方面任意一项的无线充电装置。具体地，请参阅图6，无线充电装置100可设置于机器人200的侧面。进一步，该无线充电装置100的控制箱上设置有至少一个固定件202，所述固定件202上设有至少一个固定孔，此时，可以通过螺丝穿过固定孔将该无线充电装置100与机器人200的车身面板进行固定连接。请同时参阅图6(1)和图6(2)，本实用新型实施例提供的机器人能通过无线充电装置的控制箱控制充电板以控制箱为转动轴、并且围绕控制箱进行转动。在实际应用中，机器人200与无线充电装置100的固定方式可以为其他一切合适的固定连接方式，在此不做限定。
下面结合具体的实施例详细阐述本实用新型提供的机器人在进行无线充电时的工作过程，请参阅图6，机器人200侧面设有识别二维码的摄像头201，该机器人可以通过摄像头201进行导航，当该机器人200在需要充电时会向控制系统总台发出充电申请，由系统总台根据机器人200当前位置匹配最近的空闲充电桩300，并将充电桩300的位置及类型信息发送给搬运机器人200，搬运机器人200接收到充电桩300信息后导航到充电桩300位置，根据充电桩300类型发送指令给无线充电接受控制盒来调整无线充电装置100的充电板的角度，当接收线圈对准充电桩300的发射线圈时，开始充电，充电完成时，无线充电接收控制箱反馈的充电完成状态信息给机器人200，机器人200返回收起线圈指令后离开充电桩300，充电过程结束后机器人200返回工作状态。具体地，请参阅图7，当无线充电桩300为地下隐藏式充电桩时，机器人200运动到无线充电桩300面前，控制箱会控制充电板进行转动至与地面水平的状态，此时，充电板的接收线圈与地面下方的发射线圈平行，便可开始无线充电，当充电完成后，可将充电板收起离开。当无线充电桩300为立式充电桩时，请参阅8，机器人200只需要移动、并将侧面的充电板对准充电桩300靠近，接收线圈即可开始无线充电，当充电完成后可以直接离开进入工作状态。
由此可见，本实用新型实施例提供的机器人可以通过无线充电装置转动充电板的角度来适配不同方向的无线充电桩，可以满足不同充电桩的设置要求；同时，无线充电装置与机器人分开设置，降低了机器人的设计成本以及方便无线充电装置的维护。另外，当机器人的侧面设有精密器件时，在充电时可将充电板转动至水平状态与地下隐藏式充电桩配合使用，这样既可以规避部分底盘低或使用环境复杂的机器人在底盘上设置无线充电装置，又可以规避在充电时产生的磁场对机器人侧面金属面板和高精度传感器带来的影响。
本实用新型实施方式提供一种无线充电装置及机器人，该无线充电装置包括充电板和控制箱，其中充电板设置有接收线圈，所述接收线圈用于感应充电；所述充电板可转动安装于所述控制箱，所述控制箱用于控制所述充电板转动，以及用于接收所述接收线圈感应充电时的电能和输出所述电能至外部设备，该无线充电装置可以通过转动充电板以适应地下隐藏式和立式无线充电桩，满足不同无线充电桩的设置要求，且无需对机器人进行重新设计整体结构。
需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种无线充电装置，其特征在于，包括：
充电板，设置有接收线圈，所述接收线圈用于感应充电；
控制箱，所述充电板可转动安装于所述控制箱，所述控制箱用于控制所述充电板转动，以及用于接收所述接收线圈感应充电时的电能和输出所述电能至外部设备。
2.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述接收线圈缠绕于所述充电板内，所述接收线圈呈螺旋结构。
3.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述控制箱设有收容空间，所述控制箱包括电路板和驱动装置；
所述电路板和所述驱动装置均设于所述收容空间内，所述电路板的第一端连接所述接收线圈，所述电路板的第二端用于连接所述外部设备，所述电路板的第三端连接所述驱动装置的第一端，所述驱动装置的第二端连接所述充电板，所述驱动装置用于带动所述充电板转动，所述电路板用于接收所述接收线圈感应充电时的电能和输出所述电能至外部设备。
4.根据权利要求3所述的无线充电装置，其特征在于，所述驱动装置包括电机和转轴，所述充电板设有两个凸起，所述转轴穿设于所述收容空间，所述凸起转动安装于所述转轴，所述转轴连接所述电机的第一端，所述电机用于带动所述转轴转动，以带动所述充电板转动。
5.根据权利要求4所述的无线充电装置，其特征在于，所述电路板包括控制单元，所述控制单元的第一端连接所述电机的第二端，所述控制单元用于控制所述电机工作。
6.根据权利要求4-5任意一项所述的无线充电装置，其特征在于，所述电机为减速电机。
7.根据权利要求5所述的无线充电装置，其特征在于，所述电路板还包括谐振电路、整流滤波电路、采样电路和输出控制电路；
所述谐振电路的输入端连接所述接收线圈，所述谐振电路的输出端连接所述整流滤波电路的输入端，所述整流滤波电路的输出端连接所述采样电路的第一端，所述采样电路的第二端连接所述输出控制电路的第一端，所述输出控制电路的第二端用于连接外部设备，所述采样电路的第三端还连接所述控制单元的第二端，所述输出控制电路的第三端还连接所述控制单元的第三端，所述谐振电路用于与所述接收线圈实现磁共振电能传输，所述整流滤波电路用于对所述谐振电路的输出电转换成直流电，所述采样电路用于采集所述直流电的电压和所述直流电的电流，所述输出控制电路用于控制所述电路板是否对外充电，所述控制单元还用于根据所述电压和所述电流控制所述输出控制电路工作。
8.根据权利要求7所述的无线充电装置，其特征在于，所述电路板还包括通信单元，所述通信单元连接所述控制单元的第四端，所述通信单元用于与无线充电桩通信。
9.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的无线充电装置。
10.根据权利要求9所述的机器人，其特征在于，所述无线充电装置设置于所述机器人的侧面。
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