[發明專利]帶有無線充電設備的電纜隧道巡檢機器人及充電方法

在審

• 申請號: 201611200711.9
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106787233A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 王軍華;蔡昌松;李國城;胡妹林;方支劍;余揚
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;H02J50/90
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 胡艷

技術領域

本發明主要涉及射頻身份識別技術RFID和無線電能傳輸技術，具體涉及一種帶有無線充電設備的電纜隧道巡檢機器人及充電方法。

背景技術

無線供電技術（無線傳能）裝置不需要用電纜將設備與供電系統連接， 便可以直接對其進行快速充電。加之非接觸快速充電能夠布置在多種場所，又可以為各種類型的設備提供充電服務，使隨時隨地充電變為可能。

無線傳能技術目前主要采用電磁共振耦合技術，電磁共振耦合技術主要由電源、電力輸出、電力接收、整流器等主要器件實現。與電磁感應充電方式不同之處在于，磁共振方式加裝了一個高頻驅動電源，采用兼備線圈和電容器的LC共振電路，而并非由簡單線圈構成送電和接收兩個單元。共振頻率的數值，會隨送電與接收單元之間距離的變化而改變。當傳送距離發生改變時，傳輸效率也會像電磁感應一樣迅速降低。為此，可通過控制電路調整共振頻率，使送電單元和接收單元的電路發生共振。

RFID是一種射頻識別技術，接受器通過無線電信號，識別對象和讀寫數據，其廣泛應用于工業制造、商品管理、公共交通管理、安全身份識別等領域。其環境適應能力較強，對工作環境要求低，全天候自動識別，快速響應，可穿透非金屬物體，抗干擾、抗沖突能力較強。

在室內外定位系統技術中，中國的北斗雙星全球定位技術、歐盟的伽利略全球定位技術、美國的GPS全球定位技術等已得到廣泛應用。但在地下電纜隧道中，它們容易受到外界因素的干擾和吸收，導致定位誤差很大，甚至不能對目標物體跟蹤定位。自上世紀九十年代以來，RFID定位技術得到快速發展，應用RFID定位技術可大大提高管理和運作效率、較低成本。

發明內容

本發明的目的是提供一種使用便捷、運行可靠、維護成本低、安全高效的帶有無線充電設備的電纜隧道巡檢機器人及充電方法。

本發明采用的技術方案是：

一、帶有無線充電設備的電纜隧道巡檢機器人，所述的無線充電設備包括發射單元、接收單元和ZigBee通信模塊，接收單元安裝于電纜隧道巡檢機器人上，其中：

發射單元進一步包括整流器、高頻逆變器、第一補償電路、發射線圈、第一電流采集模塊、第一控制器、PWM驅動器和功率控制模塊，整流器、高頻逆變器、第一補償電路、發射線圈依次相連；第一電流采集模塊用來采集發射線圈電流，功率控制模塊用來控制整流器的輸出功率；第一電流采集模塊和功率控制模塊均連接第一控制器，第一控制器通過PWM驅動器控制高頻逆變器；所述的發射線圈為4個設于同一平面的相互串聯的等大圓形線圈，各圓形線圈的圓心圍成正方形，且各圓形線圈彼此部分交疊；

接收單元進一步包括接收線圈、第二補償電路、高頻整流器、充電電池、第二電流采集模塊、電壓采集模塊、電量管理單元和第二控制器；接收線圈、第二補償電路、高頻整流器、充電電池依次相連，第二電流采集模塊和電壓采集模塊分別用來采集充電電流和充電電壓，第二電流采集模塊和電壓采集模塊連接電量管理單元，電量管理單元連接第二控制器；充電電池用來給電纜隧道巡檢機器人提供電能；

第一控制器和第二控制器通過ZigBee通信模塊進行無線連接。

二、帶有無線充電設備的電纜隧道巡檢機器人的充電方法，適用于雙纜索導軌式電纜隧道巡檢機器人，包括：

電纜隧道巡檢機器人上安裝RFID閱讀器，電纜隧道巡檢機器人設置工作速度模式和定位速度模式，巡檢時采用工作速度模式，定位時采用定位速度模式，定位速度模式下的速度低于工作速度模式下的速度；

根據發射單元所在位置在雙纜索導軌設置充電點和預充電區，充點電處設置第二RFID電子標簽，預充電區兩端分別設置第一RFID電子標簽和第三RFID電子標簽，第一RFID電子標簽和第三RFID電子標簽分設于第二RFID電子標簽兩側，且與第二RFID電子標簽距離相等；

需要充電時，開啟RFID閱讀器，當RFID閱讀器讀取到第一RFID電子標簽或第三RFID電子標簽時，電纜隧道巡檢機器人切換到定位速度模式；當RFID閱讀器讀取到第二RFID電子標簽時，電纜隧道巡檢機器人停止并開始充電；

充電完成后，電纜隧道巡檢機器人在定位速度模式通過預充電區，直至讀取到第一RFID電子標簽或第三RFID電子標簽，電纜隧道巡檢機器人切換為工作速度模式，并關閉RFID閱讀器。

進一步的，預充電區長度為60cm~80cm。