[發明專利]一種機器人充電裝置及其實現方法

有效

• 申請號: 201710111243.6
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106863302B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 洪澤全;于兆勤;劉建群;鄧信能;張誠釗;謝曉鍵;王一帆;陳子平;符柱成;張锏;冼杰鏗
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J11/00
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 杜鵬飛;楊曉松

1.一種機器人充電裝置，其特征在于，包括機器人、機械手模塊、傳感器模塊，內部電源模塊、控制系統和外部充電模塊，所述機械手模塊、傳感器模塊和內部電源模塊分別與所述控制系統相連接；所述機器人包括頭部、軀干和手部，所述機械手模塊設置在機器人的手部，所述傳感器模塊包括雙攝像頭傳感器和超聲波傳感器，所述雙攝像頭傳感器設置在機器人的頭部，所述超聲波傳感器設置在機械手模塊上，所述內部電源模塊和控制系統設置在機器人的軀干內，所述外部充電模塊設置在外接的插座電源上；

所述機械手模塊模擬人手的外觀造型和內部結構，包括腕部、掌部、拇指、食指、中指、無名指、尾指、舵機一、舵機二、舵機三、舵機四、舵機五、舵機六、舵機七、舵機八和牽引線，其中，所述腕部包括屈伸部和旋轉部；所述掌部設有兩個關節；所述拇指設有兩個關節，所述食指、中指、無名指和尾指設有三個關節；所述舵機一與腕部的屈伸部通過所述牽引線相連接，所述舵機二與拇指通過所述牽引線相連接，所述舵機三與食指通過所述牽引線相連接，所述舵機四與中指通過所述牽引線相連接，所述舵機五與無名指通過所述牽引線相連接，所述舵機六與尾指通過所述牽引線相連接，所述舵機七與掌部通過所述牽引線相連接，所述舵機八與腕部的旋轉部相連接；所述食指和中指的指尖設有充電電極；所述舵機一、舵機二、舵機三、舵機四、舵機五、舵機六、舵機七和舵機八分別與所述控制系統相連接；所述超聲波傳感器設置在所述機械手的掌部；

所述內部電源模塊包括蓄電池、配電元件和電線，所述蓄電池與配電元件通過所述電線相連接，所述機械手食指和中指指尖的充電電極與所述配電元件通過所述電線相連接；

所述外部充電模塊包括外殼、電源適配器、接口和超聲波探測區，所述電源適配器封裝在所述外殼內，所述接口和超聲波探測區設置在所述外殼上，所述接口與電源適配器相連接，所述超聲波探測區設置在接口上方，所述接口設有兩個，與所述機械手的食指和中指指尖的充電電極相對應配合設置；

所述控制系統包括單片機；

所述內部電源模塊的配電元件包括穩壓電路板和驅動電路板；

所述機械手模塊包括機械手左手和機械手右手。

2.根據權利要求1所述的機器人充電裝置，其特征在于，所述機械手的結構框架采用ABS材料經3D打印制成。

3.根據權利要求1所述的機器人充電裝置，其特征在于，所述雙攝像頭傳感器設置在機器人頭部眼睛的位置上。

4.根據權利要求1所述的機器人充電裝置，其特征在于，所述設置在機械手掌部的超聲波傳感器為HC-SR04型號的超聲波傳感器。

5.根據權利要求1所述的機器人充電裝置，其特征在于，所述外部充電模塊的外殼由ABS材料經3D打印制成。

6.一種由權利要求1～5任一項所述的機器人充電裝置的實現方法，其特征在于，包括下述步驟：

(1)外部充電模塊與插座電源相連接，機器人的控制系統內置電源電量檢測程序，在內部電源模塊的蓄電池的電量下降到標準值附近時，機器人的控制系統自動向操作者發送通知，并同時控制機械手向外部充電模塊靠近；

(2)在機械手到達外部充電模塊附近時，機器人的控制系統在機械手掌心處用于測距的超聲波傳感器模塊的配合下，控制機械手內各舵機相互配合進行角度微調以實現機械手的姿態微調，從而使機械手掌部抬起，進而使機械手掌部平面向前與外部充電模塊的超聲波探測區相平行，并緩慢、平穩地接近外部充電模塊，直到兩者的相對距離進入指定距離范圍內；

(3)機械手移動到指定位置后，機器人的控制系統控制舵機一工作，進而控制腕部的屈伸部使機械手掌部放下變為水平狀態，此時機械手的食指、中指、無名指和尾指都處于水平狀態，控制系統控制舵機五和舵機六工作，進而控制無名指和尾指彎曲；在機器人頭部的雙攝像頭傳感器的配合下，機械手的食指和中指緩慢、平穩地接近外部充電模塊的接口，直至機械手的食指和中指指尖上的充電電極插入外部充電模塊的接口內并與接口相連接，此時內部電源模塊的蓄電池與插座電源相連接，對蓄電池進行充電；

(4)當控制系統內置的電源電量檢測程序檢測到內部電源模塊的蓄電池的電量充滿時，控制系統驅動機械手的相關舵機工作，使機械手的食指和中指從外部充電模塊的接口內拔出，從而實現內部電源模塊的蓄電池與插座電源斷開，完成充電，機器人恢復到正常使用狀態。