[發(fā)明專利]一種機器魚的無線充電系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810908056.5
• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN109038838B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪明;張燕魯;董慧芳;張仁昊;王雁
• 申請（專利權(quán)）人: 山東建筑大學(xué)
• 主分類號: H02J50/00
• 分類號: H02J50/00;H02J7/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

1.一種機器魚的無線充電系統(tǒng)，其特征在于，包括：充電站、處理器和基站；所述處理器采集機器魚的位置信息，并通過基站向機器魚發(fā)送控制信號；機器魚根據(jù)接收到的處理器的控制信號驅(qū)動機器魚的游動方向并以設(shè)定的角度與充電站進行對接；

所述充電站包括爪型連桿，機器魚根據(jù)自身位置以及電池電量情況控制爪型連桿的開閉狀態(tài)；

所述爪型連桿的開閉狀態(tài)包括：

完全打開：機器魚電池充電電量達到設(shè)定值a％以上時，向充電站發(fā)出完全打開命令，控制爪型連桿完全打開，釋放機器魚；

半打開：機器魚到達設(shè)定位置A1時，向充電站發(fā)出半打開命令，控制爪型連桿的其中一只爪關(guān)閉，以限制機器魚游動；

關(guān)閉：機器魚到達設(shè)定充電位置A2時，向充電站發(fā)出關(guān)閉命令，控制爪型連桿的另外一只爪關(guān)閉，以固定機器魚；

預(yù)先設(shè)定P1至P6六個航點，在當(dāng)前電量大于充電之前電量時，機器魚與充電站準(zhǔn)確對接，充電成功；如果當(dāng)前電量小于充電之前電量，說明機器魚對接失敗，需要重新游回到起點P1，當(dāng)機器魚達到P4時，控制器將“半打開”命令發(fā)送到充電站，將機器魚位置固定，避免通過充電站，當(dāng)機器魚到達P5時，控制器將關(guān)閉命令發(fā)送到充電站，在關(guān)閉命令期間，航點P6被用于在第二只爪關(guān)閉期間防止機器魚向后滑動。

2.如權(quán)利要求1所述的一種機器魚的無線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述充電站還包括：電源端子，所述電源端子在爪型連桿完全關(guān)閉時，與機器魚的電池端子電連接，使機器魚進行內(nèi)部電池的充電。

3.如權(quán)利要求2所述的一種機器魚的無線充電系統(tǒng)，其特征在于，在所述電源端子兩端設(shè)置磁鐵，使電池與電源端子吸合，以輔助電池和電源端子之間的連接，進而連接到充電站進行充電。

4.如權(quán)利要求1所述的一種機器魚的無線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述充電站還包括：伺服電機，所述伺服電機接收外部控制指令以驅(qū)動爪型連桿的開閉。

5.如權(quán)利要求1所述的一種機器魚的無線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述機器魚的魚身內(nèi)設(shè)置有微控制器，驅(qū)動模塊和充電電池；充電電池與微控制器連接，用于給機器魚提供電能，驅(qū)動模塊包括四個舵機，分別為第一舵機、第二舵機，第三舵機和第四舵機，舵機之間耦合連接形成四個關(guān)節(jié)，控制機器魚頭部以后的動作，使機器魚協(xié)調(diào)游動，魚尾部分制成尾鰭結(jié)構(gòu)，利于機器魚運動。

6.如權(quán)利要求1所述的一種機器魚的無線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述機器魚包括用于檢測電池電量的高阻抗分壓器；

進一步地，當(dāng)檢測到電池電量小于設(shè)定值b％時，控制機器魚以設(shè)定的路徑與充電站進行對接。

7.如權(quán)利要求6所述的一種機器魚的無線充電系統(tǒng)，其特征在于，機器魚與充電站進行對接的過程中，不斷檢測機器魚的位置信息，根據(jù)所述位置信息，利用PID控制方法控制機器魚的游動方向。

8.一種機器魚的無線充電方法，其特征在于，包括：

當(dāng)機器魚的電量低于設(shè)定值b％時，機器魚啟動與充電站的對接；

機器魚順次沿預(yù)先設(shè)定的若干航點向充電站游動；所述航點的設(shè)置能夠保證機器魚沿設(shè)定的角度與充電站進行對接；

機器魚到達設(shè)定的位置A1時，向充電站發(fā)出半打開命令，控制爪型連桿的其中一只爪關(guān)閉，以限制機器魚游動；

機器魚到達設(shè)定充電位置A2時，向充電站發(fā)出關(guān)閉命令，控制爪型連桿的另外一只爪關(guān)閉，以固定機器魚；

當(dāng)機器魚電池充電電量達到設(shè)定值a％以上時，向充電站發(fā)出完全打開命令，控制爪型連桿完全打開，釋放機器魚；

預(yù)先設(shè)定P1至P6六個航點，在當(dāng)前電量大于充電之前電量時，機器魚與充電站準(zhǔn)確對接，充電成功；如果當(dāng)前電量小于充電之前電量，說明機器魚對接失敗，需要重新游回到起點P1，當(dāng)機器魚達到P4時，控制器將“半打開”命令發(fā)送到充電站，將機器魚位置固定，避免通過充電站，當(dāng)機器魚到達P5時，控制器將關(guān)閉命令發(fā)送到充電站，在關(guān)閉命令期間，航點P6被用于在第二只爪關(guān)閉期間防止機器魚向后滑動。

9.如權(quán)利要求8所述的一種機器魚的無線充電方法，其特征在于，預(yù)先設(shè)定P1至P6六個航點，其中，P1航點和P2航點用于引導(dǎo)機器魚以準(zhǔn)備對接，P3航點和P4航點用于調(diào)整機器魚進入充電站的角度，P5航點和P6航點用于確定機器魚充電的位置。