[發明專利]一種機器魚的無線充電系統及方法

有效

• 申請號: 201810908056.5
• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN109038838B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 汪明;張燕魯;董慧芳;張仁昊;王雁
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學
• 主分類號: H02J50/00
• 分類號: H02J50/00;H02J7/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發明公開了一種機器魚的無線充電系統及方法，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送控制信號；機器魚根據接收到的處理器的控制信號驅動機器魚的游動方向并以設定的角度與充電站進行對接；充電站包括爪型連桿，機器魚根據自身位置以及電池電量情況控制爪型連桿的開閉狀態。本發明有益效果：通過設置航點位置引導機器魚沿設定的路徑以及合適的角度進入充電站，能夠對充電站位置進行定位，實現與充電站的自動對接，提高了機器魚與充電站的對接成功率。

技術領域

本發明屬于機器魚技術領域，特別涉及一種機器魚的無線充電系統及方法。

背景技術

近年來，隨著陸地資源的日益枯竭，人們逐漸將目光轉向資源豐富并具有巨大開發價值的海洋。由于原有的水下檢測、作業、運載裝置難以滿足復雜水下作業任務的需求，因此加速了水下機器人的研發工作。仿生機器魚作為魚類推進機理和機器人技術的結合點，為研制新型的水下航行器提供了一種新思路，具有重要的研究價值和應用前景。

機器魚的使用通常受到嚴格的功率限制，且內部電路易受腐蝕，加上水下流體運動的復雜性，使水下獨立充電特別具有挑戰性。水下航行器自主充電的主要解決方案一般是直接接觸，還有通過光學激光，太陽能電池板等非直接接觸的充電方法。通常首選的充電方法是直接接觸充電，該方法能夠快速有效地向自主水下航行器供電。然而，直接接觸的可行性是以有效解決泄漏和腐蝕為代價的。此外，與無線充電相關的主要技術障礙是機器人在充電站內的精確定位。當電池電量低時，控制器使用高架攝像機反饋的視頻命令機器魚接近充電站進行對接。因此，在機器魚無線充電技術中，如何選取機器魚到達充電站的接近角度，實現機器魚與充電裝置的精準對接，以提高充電的成功率成為一個急需解決的問題。

發明內容

為解決現有技術存在的不足，本發明提供一種機器魚的無線充電系統，解決了現有機器魚水下無線充電技術中泄漏和腐蝕的問題。

在一個或多個實施方式中公開的一種機器魚的無線充電系統，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送控制信號；機器魚根據接收到的處理器的控制信號驅動機器魚的游動方向并以設定的角度與充電站進行對接；

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

進一步地，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閉時，與機器魚的電池端子電連接，使機器魚進行內部電池的充電。

進一步地，在所述電源端子的兩端設置磁鐵，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。

進一步地，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動爪型連桿的開閉。

進一步地，所述爪型連桿的開閉狀態包括：

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

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

關閉：機器魚到達設定充電位置A2時，向充電站發出關閉命令，控制爪型連桿的另外一只爪關閉，以固定機器魚。

進一步地，所述機器魚的魚身內設置有微控制器，驅動模塊和充電電池；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節。通過四個舵機控制機器魚頭部以后的動作，使機器魚協調游動。

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