[實用新型]機器人自主充電系統

有效

• 申請號: 201721053849.0
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN207264196U
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 盧秋紅;張國偉;顧怡;盧飛宏
• 申請（專利權）人: 上海合時智能科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 上海浦東良風專利代理有限責任公司31113
• 代理人: 陸盛菊

技術領域

本實用新型涉及一種機器人充電領域，特別是公開一種機器人自主充電系統。

背景技術

現如今，自主移動機器人的快速發展，使得其功能在不斷增多，應用范圍在不斷增大。但移動機器人一般使用機載蓄電池作為動力源，通常只能提供數小時的運行時間，如何實現長時間地、有效地供電成為了機器人產業化必須面對和解決的問題。當機器人電量不足時，能夠自動地返回充電站進行充電是現有機器人的一個實用功能，因而可以說自主充電技術是解決機器人自主性的關鍵。

在國外，Cassini等人設計了一種通過光線束引導機器人與充電站進行自主充電的方法，但該方法只適合在室內光強影響較小的環境。韓國的irobot利用圖像識別來實現自主充電，但這需要高精度的視頻獲取和識別系統，識別時間長，運行成本高。在國內，哈爾濱工業大學使用“Pioneer 3 DX”于室內對自主充電技術展開研發。該機器人為輪式機器人，使用鉛酸蓄電池作為能源，自身配有全方位云臺的彩色攝像頭、里程計及激光傳感器，通過使用這些設備來實現自主充電功能，但沒有進行充電裝置設計，對接容忍度過小，容易導致充電失敗。

綜上所述，如今的機器人自主充電技術還是有著不少不足之處的，比如容錯及其糾錯能力不足，引導裝置不夠可靠，充電站結構的對接容忍度依舊不夠，沒有環境的普遍適應性，這些問題都是需要去認真思考和解決的。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術中存在的缺陷，提供一種可實現機器人與充電樁的快速自主對接，定位精確、穩定性好、效率高的機器人自主充電系統。

本實用新型是這樣實現的：一種機器人自主充電系統，其特征在于：包括機器人主體、充電樁，所述機器人主體包括控制主板、電機驅動模塊、行進機構、電量檢測模塊、充電模塊、SLAM導航模塊、紅色激光接收模塊、無線收發模塊，所述控制主板包括微控制器、障礙物檢測模塊、路徑規劃模塊；所述控制主板的微控制器分別與所述電機驅動模塊、電量檢測模塊、障礙物檢測模塊、路徑規劃模塊、紅色激光接收模塊、無線收發模塊相連；所述行進機構與所述電機驅動模塊相連，所述充電模塊與所述電量檢測模塊相連，所述SLAM導航模塊分別與所述障礙物檢測模塊、路徑規劃模塊相連，所述充電模塊上連有充電端口；

所述充電樁包括：充電樁主控制器、充電控制模塊、AC-DC轉換電路、紅色激光發射器、電源管理器；所述充電樁主控制器分別與所述充電控制模塊、AC-DC轉換電路、紅色激光發射器、電源管理器相連，所述AC-DC轉換電路與所述充電控制模塊相連；

所述微控制器通過所述電量檢測模塊實時檢測充電模塊的電量，所述微控制器通過所述路徑規劃模塊和障礙物檢測模塊獲取所述SLAM導航模塊的數據進行定位；當所述電量檢測模塊檢測到電量低于設定值時，所述微控制器控制所述紅色激光接收模塊進入接收信號狀態；所述紅色激光接收模塊進入接收信號狀態后，接收來自所述充電樁的紅色激光發射器的激光信號，所述微控制器根據紅色激光接收模塊接收到的激光信號的位置、通過所述電機驅動模塊控制行進機構調整機器人主體與充電樁之間的位置，使充電模塊與所述充電控制模塊通過充電端口相連；所述AC-DC轉換電路將工頻交流電轉換成直流電；所述電源管理器用于檢測所述充電樁的負載情況。

所述紅色激光接收器包括10~256個水平排列的紅色激光接收管，優選32~64個；所述紅色激光發射器發射與單個所述紅色激光接收管相匹配的激光光束，所述微控制器通過判斷所述紅色激光接收管的接收激光光束的情況、來判斷機器人主體與充電樁之間的相對位置。

所述控制主板還包括與所述微控制器相連的異常檢測模塊，所述異常檢測模塊實時監測環境異常信息，并將環境異常信息發送至所述微控制器。

所述障礙物檢測模塊檢測外部障礙物與機器人主體之間的距離，并將距離信號發送至所述微控制器。

所述行進機構包括分別與所述電機驅動模塊相連的驅動輪機構和萬向輪機構。

一種如上所述的機器人自主充電系統的充電方法，包括如下步驟：

1）尋找充電樁模式：SLAM導航模塊實時記錄機器人主體的位置及方向，電量檢測模塊監測機器人主體的電源電壓，當電源電壓低于設定值時，微控制器通過電機驅動模塊控制機器人主體沿最近路徑返回充電樁位置，進入尋找充電樁模式；

2）定位機器人主體與充電樁相對位置：通過充電樁的紅色激光發射器發射紅色激光，紅色激光接收模塊接收紅色激光信號，以定位機器人主體相對于充電樁的相對位置范圍；