[發(fā)明專利]一種充電適配器及其移動機器人系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN105743194A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設計）人: 徐磁;伍勇強;吳文蘇;李志中;李中華;程偉;趙青澤;潘幫輝;陳士凱;李宇翔;林凌;劉義春;黃玨珅
• 申請（專利權(quán)）人: 上海思嵐科技有限公司
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02;H02J50/10
• 代理公司: 上海百一領御專利代理事務所(普通合伙) 31243
• 代理人: 甘章乖;馬育麟

技術領域

本發(fā)明涉及一種自主充電的移動機器人，尤其涉及一種對該移動機器人進行自主充電的充電適配器及其移動機器人系統(tǒng)。

背景技術

隨著傳感器、智能控制以及能源等方面技術日新月異的發(fā)展，越來越多的服務機器人已逐漸使用于不同的服務場合。由于人們希望服務機器人能夠盡可能地延長現(xiàn)場作業(yè)的時間，實現(xiàn)相當長的一段時間內(nèi)的自主工作，故而補充服務機器人的動力源成為一個亟待解決的問題。例如，當前的一些移動機器人往往使用可充電電池(rechargeablebattery)來給自身供電，但是一般只能維持幾個小時，一旦電池中的存儲電量耗盡或小于預設閾值，必須采用人工干預方式對移動機器人重新充電，而這將無法滿足移動機器人的智能化設計要求。

在現(xiàn)有技術中，移動機器人的自主充電技術大多采用接觸式充電，并借助激光測距儀、視覺傳感器或紅外探測器與充電適配器進行對接。然而，接觸式充電方案存在以下問題：首先，移動機器人從當前位置移動到充電座需要導航行為，受到定位誤差的限制，導航精度較低；其次，移動機器人與充電適配器的觸點對接需要較高的精確性，這增加了設計的復雜性和控制的難度，同時對接操作過程非常復雜，耗時較長；再者，由于結(jié)構(gòu)設計等方面的諸多因素，移動機器人和充電觸點之間一旦連接便無法自動脫離，頻繁對接容易對系統(tǒng)的可靠性帶來影響，比如多次插拔對接操作會引起機械磨損，導致接觸松動而無法有效傳輸電能，又如，連接部件出現(xiàn)污物時，會導致接觸不良或電連接失敗。此外，現(xiàn)有的移動機器人在進行充電時也面臨著十分嚴峻的安全問題，舉例來說，充電觸點本身裸露在外面，使用上存在明顯的安全隱患，且充電觸點與移動機器人之間的位置對準亦較難控制，這對于大功率充電時的充電效率將產(chǎn)生較大的不利影響。

有鑒于此，如何設計一種通過非接觸方式對移動機器人進行無線充電和精確位置對準的技術方案，以克服現(xiàn)有技術中的上述缺陷或不足，是業(yè)內(nèi)相關技術人員亟待解決的一項課題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術的移動機器人在自主充電時所存在的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種用于移動機器人的充電適配器以及包含該充電適配器的移動機器人系統(tǒng)。

依據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于無線充電技術的移動機器人系統(tǒng)，其包括移動機器人和充電適配器，其中，

移動機器人包括：機器人主體；多個主動輪，安裝于所述機器人主體的底部，每對主動輪相對于所述機器人主體的中軸線對稱地設置；功率接收模塊，設置于所述機器人主體上，所述功率接收模塊用于接收來自所述充電適配器發(fā)射的充電功率；儲能模塊，與所述功率接收模塊電性耦接，所述儲能模塊用于存儲來自所述功率接收模塊的充電功率所轉(zhuǎn)化的電能，從而提供所述移動機器人正常運行時的續(xù)航能力；以及

充電適配器包括：功率發(fā)射模塊，用于向所述功率接收模塊以無線方式發(fā)射所述充電功率；多個定位槽，設置于所述充電適配器的底座，所述定位槽的數(shù)目與所述主動輪的數(shù)目一一對應，當所述主動輪陷入所述定位槽時，所述充電適配器與所述移動機器人之間實現(xiàn)毫米級的位置對準，從而提升所述移動機器人系統(tǒng)的充電效率。

在其中的一實施例，所述移動機器人還包括定位模塊，用于實現(xiàn)所述移動機器人與所述充電適配器之間的厘米級位置對準。

在其中的一實施例，所述定位模塊為雷達地圖構(gòu)建模塊、超寬帶(UltraWideband，UWB)定位模塊或紅外定位模塊。

在其中的一實施例，所述定位槽為梯形或類球形。

在其中的一實施例，所述儲能模塊為電池組或超級電容組。

在其中的一實施例，所述移動機器人運行于頂部充電模式，所述功率接收模塊設置于所述機器人本體的頂部，所述功率發(fā)射模塊設置于所述充電適配器的定位柱，且所述定位柱位于所述充電適配器的頂部。

在其中的一實施例，所述移動機器人運行于側(cè)面充電模式，所述功率接收模塊設置于所述機器人本體的側(cè)面，所述功率發(fā)射模塊設置于所述充電適配器的側(cè)面，所述功率接收模塊與所述功率發(fā)射模塊均為弧形表面，使得所述功率接收模塊上的各點在水平方向上與所述功率發(fā)射模塊上的對應點之間的距離相等。

在其中的一實施例，所述移動機器人運行于底部充電模式，所述功率接收模塊設置于所述機器人本體的底部，所述功率發(fā)射模塊設置于所述充電適配器的底座且位于每對所述定位槽之間的中心位置。

在其中的一實施例，所述充電適配器還包括一液晶顯示屏，當所述移動機器人進行無線充電時，所述液晶顯示屏用于實時地顯示所述移動機器人的充電進度。