KR20070119132A - 로봇 자동 충전용 무접점 충전 시스템 - Google Patents

로봇 자동 충전용 무접점 충전 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 로봇 자동 충전용 무접점 충전시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 로봇 자동 충전용 무접점 충전 시스템은, 소정의 AC 전압을 입력받아 AC/DC로 전압을 변환하고 무선 충전을 제공하기 위한 무선 충전 스테이션; 및 로봇에 연결되며, 상기 무선 충전 스테이션의 1차측 회로로부터 무선으로 유도기전력을 수신받아 정류하여 배터리를 충전하기 위한 로봇의 본체에 내장된 2차측 배터리 팩의 회로를 포함한다. 따라서, 무선 충전 스테이션에 1차측 유도기전력 발생부를 두고, 로봇에 2차측으로 유기된 에너지를 받을 수 있는 수신회로에 의해 비접촉으로 1차측의 에너지를 2차측으로 전달하는 인덕티스 커플링을 구성하여 로봇의 충전단자를 외부로 돌출하지 않고 배터리를 충전하도록 무선전력 전송기술을 이용한 비접촉 충전을 제공한다.
로봇, 자동 충전, 무접점 충전 시스템

Description

로봇 자동 충전용 무접점 충전 시스템{Auto Charging system using Non-contact Charging system for Robot}
도 1은 본 발명에 따른 무접점 충전기를 이용한 로봇 충전 시스템 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 로봇 본체에 내장된 2차측 배터리 팩의 회로 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 충전 스테이션의 1차측 회로 101: AC 어댑터
102: AC/DC 컨버터부 103: 무선 충전기
104: 제어부 105: 구동부
106: C-L, C-L-C 공진부 107: 보호회로부
200: 로봇 본체에 내장된 2차측 배터리 팩의 회로 구성도.
201: 유도기전력 수신부(L부) 202: 정류부
203: 제어부 204: 충전부
205: 스마트 회로부 206: 보호회로부
207: 배터리 300: 로봇
본 발명은 로봇 자동 충전용 무접점 충전시스템에 관한 것으로, 특히 무선 충전 스테이션에 1차측 유도기전력 발생부를 두고, 로봇에 2차측으로 유기된 에너지를 받을 수 있는 수신회로에 의해 비접촉으로 1차측의 에너지를 2차측으로 전달하는 인덕티스 커플링을 구성하여 로봇의 충전단자를 외부로 돌출하지 않고 배터리를 충전하도록 무선전력 전송기술을 이용한 비접촉 충전을 제공하기 위한, 로봇 자동 충전용 무접점 충전시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 로봇(Robot)은 현재까지 접촉식 충전방식을 이용하여 충전을 해왔다. 여기서, 로봇이라고 명칭 하는 것은 가정용 자동 로봇 청소기, 가정의 보안을 담당하는 로봇, 아이들의 교육과 놀이를 담당하는 교육 로봇, 환자나 불편한 사람들을 보조하는 서비스 로봇, 심부름이나 짐을 운반하는 로봇 등 다양한 로봇이 현실생활에서 활용되고 있으며, 앞으로 그 쓰임새가 확대되리라고 전망한다. 하지만, 기존 로봇의 경우 접촉식 플러그 또는 충전 스테이션을 사용하여 배터리를 충전해왔다.
그러나, 로봇은 접촉단자의 부식과 이물질 등으로 인한 충전 불량현상이 발생되며, 충전단자가 외부로 돌출되어 있기 때문에 단락에 노출되어 있으며 높은 습도로 인한 전기적인 쇼트의 위험성을 내포하고 있다. 또한, 로봇은 충전단자로 인해 로봇을 완전 방수를 할 수가 없기 때문에 물이나 커피를 엎질렀을 때 전기적인 쇼크가 발생될 수 있는 위험에 항상 노출되어 있는 문제점이 있었다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 무선 충전 스테이션에 1차측 유도기전력 발생부를 두고, 로봇에 2차측으로 유기된 에너지를 받을 수 있는 수신회로에 의해 비접촉으로 1차측의 에너지를 2차측으로 전달하는 인덕티스 커플링을 구성하여 로봇의 충전단자를 외부로 돌출하지 않고 배터리를 충전하도록 무선전력 전송기술을 이용한 비접촉 충전을 제공하기 위한, 로봇 자동 충전용 무접점 충전시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 로봇 자동 충전용 무접점 충전 시스템은, 소정의 AC 전압을 입력받아 AC/DC로 전압을 변환하고 무선 충전을 제공하기 위한 무선 충전 스테이션; 및 로봇에 연결되며, 상기 무선 충전 스테이션의 1차측 회로로부터 무선으로 유도 기전력을 수신받아 정류하여 배터리를 충전하기 위한 로봇의 본체에 내장된 2차측 배터리 팩의 회로를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 로봇 자동 충전용 무접점 충전 시스템은, 상기 무선 충전 스테이션의 1차 측 회로는, 소정의 AC 전압을 입력하기 위한 AC 어댑터; 상기 AC 어댑터의 출력을 이용하여 컨트롤 보드의 전원을 공급하기 위한 AC/DC 컨버터부(공진형 컨버터); 무선으로 배터리 충전을 제공하는 무선 충전기(Wireless Charger); 공진형 컨버터와 2차측 모듈과 ID 통신과 배터리 충전상태를 감시하고 제어하기 위한 제어부; 공진형 컨버터를 구동하기 위한 구동부; 공진을 하기 위한 C-L, C-L-C 공진부; 및 공진부의 온도와 과전류로 인한 회로를 보호하기 위한 보호회로부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 로봇 자동 충전용 무접점 충전 시스템은, 상기 로봇의 본체에 내장된 2차 측 배터리 팩의 회로는, 유도기전력을 수신하기 위한 유도기전력 수신부(L부); AC를 DC로 정류하기 위한 정류부; 1차측 공진부에 배터리의 상태 및 ID를 송수신하기 위한 제어부; 배터리를 충전하기 위한 충전부; 상기 배터리의 전력관리를 위한 스마트 회로부; 및 배터리를 과전류, 과충전, 과방전, 과열, 단락 등으로부터 보호하기 위한 보호회로부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 로봇 자동 충전용 무접점 충전 시스템은, 상기 로봇의 배터리의 충전 필요시, 상기 무선 충전 스테이션에 일정한 거리로 접근하여 비첩촉으로 추진 방향만 일정하게 일치시켜 스테이션에 근접하기만 하면 쉽게 자동 충전되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 무접점 충전기를 이용한 로봇 충전 시스템 구성도이다.
본 발명은 무선 충전 스테이션에 1차측 유도기전력 발생부를 두고, 2차측에 유기된 에너지를 받을 수 있는 수신회로를 만들어서 비접촉으로 1차 측의 에너지를 2차 측으로 전달하는 인덕티스 커플링을 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 무접점 충전기를 이용한 로봇 충전 시스템은 소정의 AC 전압을 입력받아 AC/DC로 전압을 변환하고 무선 충전을 제공하기 위한 무선 충전 스테이션(100); 및 로봇(300)에 연결되며, 상기 무선 충전 스테이션(100)의 1차측 회로로부터 무선으로 유도 기전력을 수신받아 정류하여 배터리를 충전하기 위한 로봇의 본체에 내장된 2차 측 배터리 팩의 회로(200)를 포함한다.
상기 무선 충전 스테이션의 1차 측 회로(100)는 소정의 AC 전압을 입력하기 위한 AC 어댑터(101), 상기 AC 어댑터(101)의 출력을 이용하여 컨트롤 보드의 전원을 공급하기 위한 AC/DC 컨버터부(공진형 컨버터)(102), 무선으로 배터리 충전을 제공하는 무선 충전기(Wireless Charger)(103), 공진형 컨버터와 2차측 모듈과 ID 통신과 배터리 충전상태를 감시하고 제어하기 위한 제어부(104), 공진형 컨버터를 구동하기 위한 구동부(105), 공진을 하기 위한 C-L, C-L-C 공진부(106), 공진부의 온도와 과전류로 인한 회로를 보호하기 위한 보호회로부(107)를 포함한다.
도 2는 본 발명에 따른 로봇 본체에 내장된 2차측 배터리 팩의 회로 구성도 이다.
또한, 로봇의 본체에 내장된 2차 측 배터리 팩의 회로(200)는 유도기전력을 수신하기 위한 유도기전력 수신부(L부)(201), AC를 DC로 정류하기 위한 정류부(202), 1차 측 공진부에 배터리의 상태 및 ID를 송수신하기 위한 제어부(203), 배터리(207)를 충전하기 위한 충전부(204), 상기 배터리(207)의 전력관리를 위한 스마트 회로부(205), 배터리를 과전류, 과충전, 과방전, 과열, 단락 등으로부터 보호하기 위한 보호회로부(206)를 포함한다.
상기 로봇(300)의 사용으로 인해 배터리(207)가 소모되어 배터리의 잔량이 얼마 남지 않았을 때 상기 무선 충전 스테이션(100)에 자동 접근하여 비첩촉으로 충전하는 자동충전시스템을 로봇에 구현할 수 있다. 기존 접촉방식을 사용하여 충전할 경우 스테이션에 정확히 안착하기 위해 복잡한 알고리즘이 구현되어야 하며 안착이 잘 되어야만 충전이 가능하지만, 무접점 충전 스테이션을 사용할 경우 추진 방향만 일정하게 일치시켜 스테이션에 근접하기만 하면 충전기 가능하기 때문에 쉽게 자동 충전이 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 ㅍ로봇 자동 충전용 무접점 충전 시스템은 무선 충전 스테이션에 1차측 유도기전력 발생부를 두고, 로봇에 2차측으로 유기된 에너지를 받을 수 있는 수신회로에 의해 비접촉으로 1차측의 에너지를 2차 측으로 전달하는 인덕티스 커플링을 구성하여 로봇의 충전단자를 외부로 돌출하지 않고 배터리를 충전하도록 무선전력 전송기술을 이용한 비접촉 충전을 제공하는 효과가 있다.
또한, 로봇의 사용으로 인해 배터리가 소모되어 배터리의 잔량이 얼마 남지 않았을 때 무선 충전 스테이션에 자동 접근하여 비첩촉으로 충전하는 자동충전시스템을 로봇에 구현할 수 있다. 무접점 충전 스테이션을 사용할 경우 추진 방향만 일정하게 일치시켜 스테이션에 근접하기만 하면 충전기 가능하기 때문에 쉽게 자동 충전이 가능하다.

Claims (4)

  1. 로봇 자동 충전용 무접점 충전 시스템에 있어서,
    소정의 AC 전압을 입력받아 AC/DC로 전압을 변환하고 무선 충전을 제공하기 위한 무선 충전 스테이션; 및
    로봇에 연결되며, 상기 무선 충전 스테이션의 1차측 회로로부터 무선으로 유도 기전력을 수신받아 정류하여 배터리를 충전하기 위한 로봇의 본체에 내장된 2차측 배터리 팩의 회로;
    를 포함하는 로봇 자동 충전용 무접점 충전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선 충전 스테이션의 1차 측 회로는,
    소정의 AC 전압을 입력하기 위한 AC 어댑터;
    상기 AC 어댑터의 출력을 이용하여 컨트롤 보드의 전원을 공급하기 위한 AC/DC 컨버터부(공진형 컨버터);
    무선으로 배터리 충전을 제공하는 무선 충전기(Wireless Charger);
    공진형 컨버터와 2차 측 모듈과 ID 통신과 배터리 충전상태를 감시하고 제어하기 위한 제어부;
    공진형 컨버터를 구동하기 위한 구동부;
    공진을 하기 위한 C-L, C-L-C 공진부; 및
    공진부의 온도와 과전류로 인한 회로를 보호하기 위한 보호회로부
    를 포함하는 로봇 자동 충전용 무접점 충전 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 로봇의 본체에 내장된 2차측 배터리 팩의 회로는,
    유도기전력을 수신하기 위한 유도기전력 수신부(L부);
    AC를 DC로 정류하기 위한 정류부;
    1차 측 공진부에 배터리의 상태 및 ID를 송수신하기 위한 제어부;
    배터리를 충전하기 위한 충전부;
    상기 배터리의 전력관리를 위한 스마트 회로부; 및
    배터리를 과전류, 과충전, 과방전, 과열, 단락 등으로부터 보호하기 위한 보호회로부
    를 포함하는 로봇 자동 충전용 무접점 충전 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 로봇의 배터리의 충전 필요시, 상기 무선 충전 스테이션에 일정한 거리로 접근하여 비첩촉으로 추진 방향만 일정하게 일치시켜 근접시키면 배터리로 자동 충전되는 것을 특징으로 하는 로봇 자동 충전용 무접점 충전 시스템.
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