[發明專利]防輻射移動機器人非接觸無線充電裝置及充電方法

在審

• 申請號: 201710926923.3
• 申請日: 2017-10-08
• 公開（公告）號: CN107612163A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 張紅;王干
• 申請（專利權）人: 王干
• 主分類號: H02J50/90
• 分類號: H02J50/90;H02J50/10;H05K9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及無線電能傳輸、移動機器人技術領域，具體涉及一種防輻射移動機器人非接觸無線充電裝置及充電方法。

背景技術

隨著機器人產業持續升溫，中國機器人市場需求不斷擴大，安保服務機器人逐漸 走進人們的視野中。安保服務機器人，可實現音視頻對講、室內無線導航、人機交互、人臉識 別等各項功能。白天它可以是“客服人員”。夜間，可實現自主監控巡邏、異常聲音報警、夜間 值守等安保功能，秒變“安保人員”。安保服務機器人可廣泛應用于銀行、商業中心、政府、社 區等場所。

現有的移動機器人自動充電技術大多是采用接觸式充電方式，通常借助激光測距儀、 視覺傳感器或紅外探測器與充電設備進行對接，但存在以下問題：首先，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，機器人與充 電座觸點的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，消耗時間較長。再者，由于結構設計等方面原因，機器人和充電座觸點之 間一旦連接便無法自動脫離，頻繁對接也容易對系統的可靠性帶來影響，比如多次插拔對 接操作會引起機械磨損，導致接觸松動，接觸電阻增大，電能傳輸效率低下，甚至可能過熱發生危險；如果連接部件出現污物，將 會導致接觸不良或者電連接失??；若在潮濕或存在導電介質的環境，也極容易引起電路短路?？梢姡箼C器人同時滿足高導航精度，高速定位，高可靠性對接的充電要求是十分 困難的。因此，非接觸無線充電是一種有效的充電方法。但是機器人無線充電方案中，電磁耦合無線充電是一種常用方法，發射線 圈通常固定于地面，接收線圈安裝在機器人底盤下方，相距約10cm～15cm，這樣在電磁耦合充電過程中會有大量的漏磁產生，這樣既產生了電磁污染有降低了充電效率，還有可能造成電磁干擾，甚至使附近工作的機器人無法正常工作；同時，耦合線圈的相對垂直距離和橫向偏移都會直接影響充電的性能和效率。要想使機器人高效、安全、無電磁污染的非接觸無線充電，以上問題亟待解決。

發明內容

本發明的主要目的在于提出防輻射移動機器人非接觸無線充電裝置及充電方法，旨在解決現 有機器人無線充電方案中存在的電磁污染問題及精準定位問題，以實現安全、高效充電。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案防輻射移動機器人非接觸無線充電裝置及充電方法， 包括：機器人，電磁防護罩，電磁耦合充電單元，固定充電座，移動充電盤，定位槽，控制模塊，導航模塊，定位模塊，充電模塊。所述的電磁耦合充電單元由固定充電座和移動充電盤構成，移動充電盤在機器人的底部，移動充電盤外傳是電磁防護罩，所述的導航模塊設置于移動充電盤上，所述的定位模塊也設置于移動充電盤上，控制模塊分別與導航模塊、定位模塊無線信息聯通，機器人需要充電時，控制模塊發出充電指令，導航模塊啟動，機器人移動至固定充電座并歸位于定位槽上，控制模塊發出指令，定位模塊啟動，固定充電座與移動充電盤的原副線圈正對，移動充電盤的移動輪上縮，電磁防護罩下移，控制模塊啟動充電模塊，機器人開始充電。

所述的電磁防護罩，其特征在于電磁防護罩是一個圓形的或方形的與移動充電盤外形一致的筒狀物，設置于移動充電盤的底部，電磁防護罩可進行上下移動，機器人移動時，電磁防護罩縮回移動充電盤內，機器人充電時，電磁防護罩伸出移動充電盤并籠罩住固定充電座，屏蔽掉電磁耦合充電時輻射出去的電磁波。

所述的電磁防護罩，其特征在于電磁防護罩材質金屬材質或塑料材質中的一種，選取塑料材質的電磁防護罩，電磁防護罩的內壁噴涂一層石墨烯防電磁涂料，或者選取摻雜石墨烯的防電磁塑料。

所述的電磁耦合充電單元，其特征在于電磁耦合充電單元由固定充電座及移動充電盤構成，固定充電座由充電基座、原邊線圈、原邊線圈聚磁鐵芯和原邊線圈控制電路構成，移動充電盤由副邊線圈、副邊線圈聚磁鐵芯、充電控制電路及移動機座、移動輪構成；原邊線圈纏繞在原邊線圈聚磁鐵芯上，并密封于固定充電基座內，原邊線圈接線端子分別與原邊線圈控制電路相連，固定充電基座的上表面設置定位槽，定位槽與移動機座上的移動輪一一對應；副邊線圈纏繞在副邊聚磁鐵芯上，并密封于移動機座內，副邊線圈接線端子與充電電路相連并構成移動充電盤，移動充電盤底部有移動輪，移動輪驅動機器人按照控制模塊的指令定向移動。

所述的移動輪，其特征在于移動輪的輪軸固定在移動機座底部的橫梁的支撐件上，支撐件有位移卡槽，橫梁與位移電機和電磁屏蔽罩相連，控制模塊發出指令驅動位移電機動作，位移電機動作調整橫梁位置，從而調整移動輪的伸縮。