CN215343939U - 一种巡检机器人自动续航系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种巡检机器人自动续航系统，涉及机器人充电领域。本实用新型包括至少2个巡检机器人和控制中心模块，所述机器人包括需要充电的巡检机器人A和电量充足的巡检机器人B，巡检机器人A通过无线通信模块、GPS定位模块与控制中心模块通信并搜寻距离最近且电量最多的巡检机器人，并移动到指定地点利用接触式充电装置、金属接近开关、电源控制模块、激光定位模块为机器人进行精准充电，有效解决了巡检机器人在电量较低的情况下，需要回到充电桩充电范围内充电，但有时后台系统识别到机器人当前电量无法到达充电桩进行充电的问题。

Description

一种巡检机器人自动续航系统

技术领域

本实用新型属于机器人充电领域，尤其涉及一种巡检机器人自动续航系统。

背景技术

智能化电力设备状态检测是近几年发展起来的新兴行业，而变电站能巡检机器人因其全天候、全自主、无死角的定期监测、精密诊断优势成为变电站创新装备之一，不断提高着变电站安全运行管理水平，完全符合未来变电站智能化发展趋势，呈现出巨大的成长潜力和发展空间。

机器人充电目前一般采用的是充电桩的形式，包括接触式充电桩和无线充电桩，接触式充电桩需要机器人移动到充电桩位置并且与充电桩接触才能充电，而无线充电桩可以覆盖一定范围，机器人一般只需要移动到无线充电桩覆盖的范围内就可以充电。

无线充电桩包括电磁感应式、电磁共振式、无线电波式。然而不管哪种方式因为覆盖范围有限，都会受到距离的影响，目前，无线充电桩在给巡航机器人充电的实际应用中存在着以下问题：无法完全覆盖导致充电范围有限，巡检机器人在电量较低的情况下需要回到充电桩充电范围内充电，但巡检机器人距离最近的充电桩覆盖范围较远，电量无法到达充电范围内，就无法充电。

实用新型内容

本实用新型提供一种巡检机器人自动续航系统，该系统能解决巡检机器人在电量较低的情况下需要回到充电桩充电范围内充电，但有时后台系统识别到机器人当前电量无法到达充电桩进行充电的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种巡检机器人自动续航系统，包括至少2个巡检机器人和控制中心模块，所述巡检机器人包括需要充电的巡检机器人A和电量充足的巡检机器人B，所述巡检机器人包括机器人控制模块，与机器人控制模块连接的电池信息检测模块，激光定位模块，电源控制模块，第一无线通信模块，GPS定位模块，第二无线通信模块，金属接近开关和RFID阅读器，所述电源控制模块连接有接触式充电装置，所述电池信息检测模块、充电触头和接触式充电装置与机器人电池模块相连，所述巡检机器人还包括金属接近头，所述巡检机器人均有RFID电子标签；

所述巡检机器人A中设置的电池信息检测模块采集到电池电量信息后反馈给机器人控制模块，机器人控制模块收到电池电量信息后通过第一无线通信模块将需要充电的信息传输给控制中心模块处理；

所述控制中心模块将巡检机器人A附近电量充足的巡检机器人B的位置信息发送给巡检机器人A，同时将巡检机器人A的RFID电子标签发送给巡检机器人B；

所述巡检机器人A通过第一无线通信模块将收到的位置信息传输给机器人控制模块，机器人控制模块通过控制GPS定位模块向巡检机器人B移动；

所述巡检机器人A到达巡检机器人B附近，通过巡检机器人B上的金属接近头启动巡检机器人A上的金属接近开关，巡检机器人A的机器人控制模块收到金属接近开关的信息后控制巡检机器人A停下；

所述巡检机器人A的机器人控制模块通过第二无线通信模块向巡检机器人B 发送充电请求，巡检机器人B通过第二无线通信模块获取到充电请求并传输给巡检机器人B的机器人控制模块，巡检机器人B的RFID阅读器读取巡检机器人 A的RFID电子标签并传输给机器人控制模块，并与收到控制中心模块发来的 RFID电子标签对比，对比结果为相同后，机器人控制模块通过第二无线通信模块发送确认信息给巡检机器人A；

所述巡检机器人B通过机器人控制模块控制激光定位模块定位巡检机器人A 的充电触头的位置，位置确认好后，机器人控制模块给电源控制模块发送充电信息，电源控制模块收到信息并控制接触式充电装置去接触巡检机器人A的充电触头给巡检机器人A充电；

所述检机器人A中的电池信息检测模块采集到电池电量信息后反馈给机器人控制模块，机器人控制模块确认充电完成，通过第二无线通信模块发送充电完成信息给巡检机器人B，巡检机器人B通过第二无线通信模块将充电完成信息发送到机器人控制模块，机器人控制模块收到信息后发送断开充电信息给电源控制模块，电源控制模块收到信息后控制接触式充电装置断开充电；

所述巡检机器人B通过第一无线通信模块发送充电完成信号给控制中心模块。

进一步的，所述接触式充电装置为可伸缩接触式充电装置。通过设置可伸缩式结构，使在需要充电时才将接触式充电装置移出使用，充电完成就收回到巡检机器人内部。

进一步的，所述金属接近开关与接触式充电装置竖直设置。

进一步的，所述金属接近头与充电触头竖直设置。

进一步的，所述金属接近头与充电触头的距离与金属接近开关与接触式充电装置的距离相同，并且设置在巡检机器人的同侧。这样能够方便确定接触式充电装置与充电触头的位置，金属接近头与金属接近开关对应，充电触头与接触式充电装置对应。

进一步的，所述可伸缩接触式充电装置包括电动机，电动机上的电动机转动轴依次连接有第一连杆，第二连杆，装置箱,所述第一连杆与第二连杆螺纹连接，第二连杆与装置箱固定连接，连接头从装置箱的另一端引出并且穿过接触板中心，接触板上装有两个突出的固定块，固定块分别对称设置在连接头两边。

进一步的，所述充电触头一侧设置有接触板槽，接触板槽中心开设有充电触头槽，充电触头设置在充电触头槽内，接触板槽内设有两个固定槽，固定槽对称设置在电触头槽两边。

进一步的，所述接触板与接触板槽适配，固定块与固定槽适配。

可伸缩接触式充电装置是通过电动机驱动，使第一连杆和第二连杆通过转动收缩，连接头的两边设置有固定块，当连接头插入充电触头槽并与充电触头连接时，接触板与接触板槽刚好适配，固定块与固定槽也刚好适配固定，这样使充电连接更加稳固，也更加安全。

本实用新型的有益效果为：

1.通过控制中心模块调度最近的巡检机器人互相充电，充分利用资源，使机器人工作效率提高。

2.本实用新型解决了巡检机器人在电量过低时达不到无线充电桩充电范围的问题，尤其是在近几年，变电站趋于无人化管理，能够在无人值守变电站内得到有效应用。

3.通过使用接触式充电装置充电使电能损耗减少，提高了电能利用率，节约电能。

附图说明

图1为本实用新型系统整体示意图；

图2为本实用新型中巡检机器人充放电模块连接示意图；

图3为本实用新型方案工作流程图；

图4为可伸缩接触式充电装置；

图5为充电触头示意图。

图4-5中的附图标记为：

1-电动机，2-第一连杆，3-第二连杆，4-装置箱，5-连接头，6-接触板，7- 固定块，8-电动机转动轴，9-固定槽，10-充电触头槽，11-接触板槽。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

实施例1

一种巡检机器人自动续航系统，包括至少2个巡检机器人和控制中心模块，巡检机器人包括需要充电的巡检机器人A和电量充足的巡检机器人B，巡检机器人包括机器人控制模块，与机器人控制模块连接的电池信息检测模块，激光定位模块，电源控制模块，第一无线通信模块，GPS定位模块，第二无线通信模块，金属接近开关和RFID阅读器，电源控制模块连接有接触式充电装置，电池信息检测模块、充电触头和接触式充电装置与机器人电池模块相连，巡检机器人还包括金属接近头，巡检机器人均有RFID电子标签。

第一无线通信模块采用3G或4G无线通讯模块；

第二无线通信模块采用蓝牙通信模块；

激光定位模块采用的型号为Z-LASER激光器ZM18；

电池信息检测模块采用的型号为BM-56；

金属接近开关采用的型号为TB0802-N。

巡检机器人A中设置的电池信息检测模块采集到电池电量信息反馈给机器人控制模块，机器人控制模块收到电池电量信息后通过第一无线通信模块将需要充电的信息传输给控制中心模块处理。

控制中心模块将巡检机器人A附近电量充足的巡检机器人B的位置信息发送给巡检机器人A，同时将巡检机器人A的RFID电子标签发送给巡检机器人B。

巡检机器人A通过第一无线通信模块收到位置信息后传输给机器人控制模块，机器人控制模块通过控制GPS定位模块向巡检机器人B移动。

巡检机器人A到达巡检机器人B附近，通过巡检机器人B上的金属接近头启动巡检机器人A上的金属接近开关，巡检机器人A的机器人控制模块收到金属接近开关的信息后控制巡检机器人A停下。

巡检机器人A的机器人控制模块通过第二无线通信模块向巡检机器人B发送充电请求，巡检机器人B通过第二无线通信模块获取到充电请求并传输给的巡检机器人B的机器人控制模块，巡检机器人B的RFID阅读器读取巡检机器人 A的RFID电子标签传输给机器人控制模块，并与收到控制中心模块发来的RFID 电子标签对比，对比成功后，机器人控制模块通过第二无线通信模块发送确认信息给巡检机器人A。

巡检机器人B通过机器人控制模块控制激光定位模块定位巡检机器人A的充电触头的位置，位置确认好后，机器人控制模块给电源控制模块发送充电信息，电源控制模块收到信息并控制接触式充电装置去接触巡检机器人A的充电触头给巡检机器人A充电。

巡检机器人A中的电池信息检测模块采集到电池电量反馈给机器人控制模块，机器人控制模块确认充电完成，通过第二无线通信模块发送充电完成信息给巡检机器人B，巡检机器人B通过第二无线通信模块将充电完成信息发送到机器人控制模块，机器人控制模块收到信息后发送断开充电信息给电源控制模块，电源控制模块收到信息后控制接触式充电装置断开充电。

巡检机器人B通过第一无线通信模块发送充电完成信号给控制中心模块。

工作原理如下：

巡检机器人A中的电池信息检测模块检测到电池电量发送给机器人控制模块，机器人控制模块通过第一无线通信模块和GPS定位模块发送充电请求、电量信息和位置信息给控制中心模块，控制中心模块收到巡检机器人A的充电信息和位置信息后判断出无法达到最近的无线充电桩覆盖范围内，并且找出离巡检机器人A最近且电量充足的巡检机器人B，并把巡检机器人B的位置信息发送给巡检机器人A，同时通知巡检机器人B不要移动并将巡检机器人A的RFID电子标签信息发送给巡检机器人B。

巡检机器人A收到控制中心模块发出的信息后，通过GPS定位模块向巡检机器人B移动，当巡检机器人A和巡检机器人B位置合适时，通过巡检机器人B 上的金属接近头启动巡检机器人A上的金属接近开关，金属接近开关给机器人控制模块一个中断信息，机器人控制模块控制巡检机器人A停下，巡检机器人A 通过第二无线通信模块发送充电请求给巡检机器人B，巡检机器人B通过RFID 阅读器读取巡检机器人A的RFID电子标签，并与收到控制中心模块发来的RFID 电子标签对比是否一致，核对完成后，巡检机器人B通过第二无线通信模块发送答应请求给巡检机器人A，巡检机器人B控制激光定位模块定位巡检机器人A 的充电触头，然后发送确认信息到电源控制模块，电源控制模块控制接触式充电装置与巡检机器人A的充电触头接触，并开始充电。

巡检机器人A中的电池信息检测模块检测到的电量信息发送给机器人控制模块，机器人控制模块认为电量足够时，通过第二无线通信模块发送充电完成信息给巡检机器人B，巡检机器人B的机器人控制模块发送断开充电信息给电源控制模块，电源控制模块控制接触式充电装置断开充电，充电完成，巡检机器人B通过第一无线通信模块发送充电完成信息给控制中心模块，整个充电过程完成。

实施例2

本实施例是基于实施例1的另一种实施方式。

工作原理如下：

巡检机器人A中的电池信息检测模块检测到电池电量发送给机器人控制模块，机器人控制模块通过第一无线通信模块和GPS定位模块发送充电请求、电量信息和位置信息给控制中心模块，控制中心模块收到巡检机器人A的充电信息和位置信息后判断出无法达到最近的无线充电桩覆盖范围内，也无法到达离他最近且电量充足的巡检机器人B处，控制中心模块把巡检机器人A的位置信息发送给巡检机器人B，同时通知巡检机器人A不要移动并将巡检机器人B的 RFID电子标签信息发送给巡检机器人A。

巡检机器人B收到控制中心模块发出的信息后，通过GPS定位模块向巡检机器人A移动，当巡检机器人A和巡检机器人B位置合适时，通过巡检机器人A 上的金属接近头启动巡检机器人B上的金属接近开关，金属接近开关给机器人控制模块一个中断信息，机器人控制模块控制巡检机器人B停下，巡检机器人B 通过第二无线通信模块发送充电请求给巡检机器人A，巡检机器人A通过RFID 阅读器读取巡检机器人B的RFID电子标签，并与收到控制中心模块发来的RFID 电子标签对比是否一致，核对完成后，巡检机器人A通过第二无线通信模块发送答应请求给巡检机器人B，巡检机器人B控制激光定位模块定位巡检机器人A 的充电触头，然后发送确认信息到电源控制模块，电源控制模块控制接触式充电装置与巡检机器人A的充电触头接触，并开始充电。

巡检机器人A中的电池信息检测模块检测到的电量信息发送给机器人控制模块，机器人控制模块认为电量足够时，通过第二无线通信模块发送充电完成信息给巡检机器人B，巡检机器人B的机器人控制模块发送断开充电信息给电源控制模块，电源控制模块控制接触式充电装置断开充电，充电完成，巡检机器人B通过第一无线通信模块发送充电完成信息给控制中心模块，整个充电过程完成。

实施例3

本实施例是基于实施例1的基础上进一步的，所述可伸缩接触式充电装置包括电动机1，电动机1上的电动机转动轴8依次连接有第一连杆2，第二连杆 3，装置箱4,所述第一连杆2与第二连杆3螺纹连接，第二连杆3与装置箱4固定连接，连接头5从装置箱4的另一端引出并且穿过接触板6中心，接触板6 上装有两个突出的固定块7，固定块7分别对称设置在连接头5两边。

进一步的，充电触头一侧设置有接触板槽11，接触板槽11中心开设有充电触头槽10，充电触头设置在充电触头槽10内，接触板槽11内设有两个固定槽 9，固定槽9对称设置在电触头槽10两边。

进一步的，接触板6与接触板槽11适配，固定块7与固定槽9适配。

如上述描述，电源控制模块控制电动机1驱动，使第一连杆2和第二连杆3 通过转动收缩，连接头5的两边设置有固定块，当连接头5插入充电触头槽10 并与充电触头连接时，接触板6与接触板槽11刚好适配，固定块7与固定槽9 也刚好适配固定，这样使充电连接更加稳固，也更加安全。

Claims (8)

1.一种巡检机器人自动续航系统，包括至少2个巡检机器人和控制中心模块，其特征在于，所述巡检机器人包括需要充电的巡检机器人A和电量充足的巡检机器人B，所述巡检机器人包括机器人控制模块，与机器人控制模块连接的电池信息检测模块，激光定位模块，电源控制模块，第一无线通信模块，GPS定位模块，第二无线通信模块，金属接近开关和RFID阅读器，所述电源控制模块连接有接触式充电装置，所述电池信息检测模块、充电触头和接触式充电装置与机器人电池模块相连，所述巡检机器人还包括金属接近头，所述巡检机器人均有RFID电子标签；

所述巡检机器人A中设置的电池信息检测模块将采集到的电池电量信息反馈给机器人控制模块，机器人控制模块收到电池电量信息后通过第一无线通信模块将需要充电的信息传输给控制中心模块处理；

所述控制中心模块将巡检机器人A附近电量充足的巡检机器人B的位置信息发送给巡检机器人A，同时将巡检机器人A的RFID电子标签信息发送给巡检机器人B；

所述巡检机器人A通过第一无线通信模块收到位置信息后传输给机器人控制模块，机器人控制模块通过控制GPS定位模块向巡检机器人B移动；

所述巡检机器人A到达巡检机器人B附近，通过巡检机器人B上的金属接近头启动巡检机器人A上的金属接近开关，巡检机器人A的机器人控制模块收到金属接近开关的信息后控制巡检机器人A停下；

所述巡检机器人A的机器人控制模块通过第二无线通信模块向巡检机器人B发送充电请求，巡检机器人B通过第二无线通信模块获取到充电请求并传输给巡检机器人B的机器人控制模块，巡检机器人B的RFID阅读器读取巡检机器人A的RFID电子标签并传输给机器人控制模块，并与收到控制中心模块发来的RFID电子标签对比，对比结果为相同后，机器人控制模块通过第二无线通信模块发送确认信息给巡检机器人A；

所述巡检机器人B通过机器人控制模块控制激光定位模块定位巡检机器人A的充电触头的位置，位置确认好后，机器人控制模块给电源控制模块发送充电信息，电源控制模块收到信息并控制接触式充电装置去接触巡检机器人A的充电触头，给巡检机器人A充电；

所述检机器人A中的电池信息检测模块采集到电池电量后反馈给机器人控制模块，机器人控制模块确认充电完成，通过第二无线通信模块发送充电完成信息给巡检机器人B，巡检机器人B通过第二无线通信模块将充电完成信息发送到机器人控制模块，机器人控制模块收到信息后发送断开充电信息给电源控制模块，电源控制模块收到信息后控制接触式充电装置断开充电；

所述巡检机器人B通过第一无线通信模块发送充电完成信号给控制中心模块。

2.根据权利要求1所述的一种巡检机器人自动续航系统，其特征在于，所述接触式充电装置为可伸缩接触式充电装置。

3.根据权利要求1所述的一种巡检机器人自动续航系统，其特征在于，所述金属接近开关与接触式充电装置竖直设置。

4.根据权利要求1所述的一种巡检机器人自动续航系统，其特征在于，所述金属接近头与充电触头竖直设置。

5.根据权利要求1所述的一种巡检机器人自动续航系统，其特征在于，所述金属接近头与充电触头的距离与金属接近开关与接触式充电装置的距离相同，并且设置在巡检机器人的同侧，金属接近头与金属接近开关对应，充电触头与接触式充电装置对应。

6.根据权利要求2所述的一种巡检机器人自动续航系统，其特征在于，所述可伸缩接触式充电装置包括电动机(1)，电动机(1)上的电动机转动轴(8)依次连接有第一连杆(2)，第二连杆(3)，装置箱(4),所述第一连杆(2)与第二连杆(3)螺纹连接，第二连杆(3)与装置箱(4)固定连接，连接头(5)从装置箱(4)的另一端引出并且穿过接触板(6)中心，接触板(6)上装有两个突出的固定块(7)，固定块(7)分别对称设置在连接头(5)两边。

7.根据权利要求1所述的一种巡检机器人自动续航系统，其特征在于，所述充电触头一侧设置有接触板槽(11)，接触板槽(11)中心开设有充电触头槽(10)，充电触头设置在充电触头槽(10)内，接触板槽(11)内设有两个固定槽(9)，固定槽(9)对称设置在充电触头槽(10)两边。

8.根据权利要求6所述的一种巡检机器人自动续航系统，其特征在于，所述接触板(6)与接触板槽(11)适配，固定块(7)与固定槽(9)适配。

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