[發明專利]一種用于室內安保機器人的電池自動更換裝置

無效

• 申請號: 201110009568.6
• 申請日: 2011-01-18
• 公開（公告）號: CN102176626A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 宋光明;孟田華;王輝;牛艷鵬;張軍;張繼梅
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M2/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及安保機器人的電池跟換裝置，特別涉及需要長時間連續工作的移動安保機器人的電池跟換裝置。

背景技術

家用安保機器人在室內無人的情況下，能夠進行自主巡邏，主人可隨時從電腦或手機客戶端遠程觀察家中情況。當機器人巡邏發現室內有異常情況時，第一時間記錄并上傳到網絡客戶端，同時通過其他手段進行報警。目前的家用安保機器人基本能完成自主行走、主動巡視、自動避障和路徑規劃以及多途徑報警功能，但影響安保機器人的發展而需亟待解決的一個問題是-——機器人因電量有限，致使正常工作時間過短，無法滿足長時間連續移動監控工作的需要。傳統的延長機器人工作時間有以下兩種方法：第一，加大電池電壓，可是高容量電池的大體積和大重量都會降低機器人活動的靈活性，而且增大了機器人的能耗，該方法收效甚微；第二，采取機器人自主充電法，當機器人電力不足時，尋找充電器自主充電。然而在長時間的充電過程中，機器人仍不能執行安保工作，其正常工作時間還是大打折扣，問題得不到根本解決。本發明提出了一種新方法來解決這個問題：設計一種新型的可自動更換電池的充電座，當機器人電力不足返回充電座時，充電座卸下機器人低電量電池放入充電座進行充電，以備后用；然后給機器人更換上飽和電池，讓其繼續正常工作，一舉兩得。對比之下，這種方法明顯優于前兩者，延長了安保機器人持續工作時間，保證了安保機器人活動的靈活性，發揮了機器人的最大工作效能。

發明內容

本發明目的是針對現有技術存在的缺陷克服家用安保機器人自帶電池供電時間有限，導致機器人持續工作時間短的問題，提供一種用于室內安保機器人的電池自動更換裝置。

本發明為實現上述目的，采用如下技術方案：

本發明一種用于室內安保機器人的電池自動更換裝置，包括支撐機構、電源模塊、通信控制單元、傳感單元、驅動模塊和執行模塊，傳感單元包括紅外測距模塊、電子羅盤模塊和紅外探測電路模塊，通信控制單元由微控制器分別與存儲器和無線收發模塊連接構成，執行模塊包括助定位機構、推拉機構、裝卸機構、充電機構和電池置換機構，電源模塊為通信控制單元、傳感單元、驅動模塊和執行模塊供電，紅外測距模塊和電子羅盤模塊采集待充電機器人實時的位置信息，紅外探測電路模塊采集待充電機器人實時的充電情況；通信控制單元發送控制指令至執行模塊和接收傳感單元采集的信息；支撐機構支撐整個自動更換裝置，且承載系統工作時向外作用的機械力；助定位機構用來輔助機器人在充電座正前方的定位，其雙臂鉤住機器人；推拉機構和裝卸機構配合工作，前者負責將飽和電池送至機器人身上或者將低電量電池送至充電座的電池盒卡槽上，后者是唯一與機器人有直接接觸的機構，負責從機器人身上或者充電座上卸載、安裝電池，這兩個機構在一次工作過程中被四次啟動；電池置換機構負責將機器人正前方的低電量電池置換為飽和電池，等待裝卸機構執行回放電池的工作。

所述助定位機構由左鉤臂、右鉤臂、軸承、右齒輪、左齒輪、盤齒輪、連軸桿、助定位驅動舵機和驅動齒輪組組成，驅動齒輪組在舵機的帶動下旋轉；盤齒輪與從驅動齒輪被同軸固定在連軸桿上，其在從驅動齒輪的帶動下旋轉；右齒輪與盤齒輪嚙合轉動；左齒輪在右齒輪的作用下也轉動；而左右齒輪分別固定在左鉤臂和右鉤臂上，左右鉤臂也會旋轉，伸出電池盒卡槽與機器人對接；兩只鉤臂同時旋轉拉住機器人，使機器人正對著自動更換裝置。

所述推拉機構由推拉絲桿、推拉螺母、懸梁軸、推拉齒輪組和推拉驅動電機組成，電機驅動齒輪轉動；齒輪固定在絲桿上，絲桿也發生轉動；螺母一側被懸梁軸固定不能自由轉動，螺母的內螺紋與絲桿的外螺紋咬合，螺母沿著絲桿前進即旋轉運動轉化成直線運動。

所述裝卸機構由抓柄、抓柄轉盤、裝卸驅動舵機和舵機架組成，抓柄固定于抓柄轉盤上，抓柄轉盤與裝卸驅動舵機旋轉連接，裝卸驅動舵機固定于舵機架上。

所述電池置換機構由置換絲杠、減速齒輪組、減速電機、置換螺母、支撐座和支撐軸組成，減速電機和齒輪組組合成電池置換機構的驅動機構；長度不小于電池盒卡槽寬度的三倍的置換絲杠，在齒輪組的帶動下等速轉動；帶有內螺紋的螺母發生左右移動，推動支撐座和電池盒卡槽左右滑動。

所述充電機構由絕緣電池盒卡槽、兩片電極、兩只簧片組成，兩個電池盒卡槽分別放置一個飽和電池盒和一個待充電的低電量電池盒，電池盒外殼成半框形左右兩面上的長弧形窗口用來綁定電池盒；兩片簧片具有彈性和導電性。

本發明具有如下有益效果：

（1）本發明在傳統充電座的基礎上，增加了主動更換電池的功能，使這一充電座更智能化，實用性更強。