[發明專利]一種移動機器人自動充電系統及方法

在審

• 申請號: 202210853999.9
• 申請日: 2022-07-13
• 公開（公告）號: CN115016505A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 陳友東;郭家賀
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;H02J7/00
• 代理公司: 北京天匯航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11987
• 代理人: 高永

一種移動機器人自動充電系統及方法。包括，充電樁，所述充電樁包括第一至第三發射器；移動機器人，所述移動機器人上安裝有沿周向間隔布置的第一至第四接收器；對接方法為三個階段，第一階段通過自轉一圈或以上，不斷判斷任一接收器的接收狀態，實現移動機器人的初始定位；第二和第三階段采用繞弧的方式，微調移動機器人的當前位姿，保證移動機器人受電接線觸頭與充電樁供電接線觸頭的朝向精準對齊。該自動充電系統及對接方法更加快速全面，可以顯著提高移動機器人對接效率。

技術領域

本發明涉及移動機器人技術領域，尤其涉及一種移動機器人自動充電系統及方法。

背景技術

隨著移動機器人技術在工業生產、醫療衛生、民用生活、國防軍事等領域的廣泛應用，移動機器人的自動充電能力也成為了評價其整體性能的一項重要指標。在實際應用中，移動機器人需要在低電量時通過定位導航至充電樁附近進行充電，借以保證移動機器人在無人值守的情況下依然擁有長時間持續作業的能力。

在實際應用中，移動機器人在找尋充電樁時對與充電樁接口對接的精度要求很高，現實環境中充電樁可能發生一定程度的偏移或者旋轉，而傳統意義上的定位導航只能將移動機器人粗略定位在充電樁附近，無法滿足充電接頭的精準對接，因此可能出現移動機器人因無法正確找到充電樁輸出觸點而導致自動充電失敗的情況。

發明內容

為了為克服現有技術的不足，本發明旨在提出一種移動機器人自動充電系統，可以提高移動機器人自動充電對接的成功率，還提出一種移動機器人自動充電的對接方法。

本申請的一種移動機器人自動充電系統，包括：充電樁，所述充電樁包括第一至第三發射器，三個發射器成“一”字型間隔排列，三個發射器外部被黑色吸光材料的遮光件部分遮擋，使得三個發射器各自覆蓋的信號區無交叉，第一發射器發射的信號形成扇形的第一發射區，第二發射器發射的信號形成圓柱狀狹長的第二發射區，第三發射器發射的信號形成扇形的第三發射區，所述第二發射區的軸線方向為充電樁供電接線觸頭的引出方向。

移動機器人，所述移動機器人上安裝有沿周向間隔布置的第一至第四接收器，所述第一至第四接收器的安裝高度與所述充電樁第一至第三發射器的安裝高度相同，所述第二、第三接收器之間被黑色吸光材料的阻隔件隔開，形成兩塊獨立的扇形接收區，所述阻隔件的對稱軸線方向為移動機器人受電接線觸頭的引出方向。

所述充電樁上還安裝有控制所述第一至第三發射器發射狀態的發射控制器，所述移動機器人上還安裝有控制所述第一至第四接收器接收狀態的接收控制器，用于分析和處理接收到的所述第一至第三發射器的發射信號，所述移動機器人上還安裝有用于控制移動機器人移動等命令的運動控制器。

根據本申請的一種移動機器人自動充電系統，通過在充電樁的三個發射器表面安裝黑色吸光材料的遮光件，將信號發射區域劃分成獨立互不影響的第一至第三發射區，并結合移動機器人兩塊獨立扇形接收區中第一至第四接收器接收狀態的不同，進而判斷移動機器人與充電樁之間準確的位置關系，引導移動機器人受電接線觸頭與充電樁供電接線觸頭的精準對接，提高自動充電的成功率。

本申請的移動機器人還包括：碰撞檢測裝置。所述碰撞檢測裝置安裝在移動機器人受電接線觸頭的正下方，當移動機器人在自動充電對接過程中，移動機器人受電接線觸頭與充電樁供電接線觸頭尚未對正、但移動機器人與充電樁已經發生刮碰的情況下，移動機器人將緊急制動并報告運動控制器，重新規劃自動充電作業。

根據本申請的應用于一種移動機器人自動充電系統的對接方法，包括：

第一階段，所述第一階段是指所述移動機器人需要在低電量時首先通過定位導航算法粗略定位導航至充電樁附近，并在至少原地自轉一圈的情況下，所述接收控制器不斷查詢并獲取第一至第四接收器中的任一接收器接收到的來自所述第一至第三發射器發出的信號，借以粗略判斷自身是否處在第一至第三發射區的某一位置，并根據所處位置的不同做出相應的控制動作，控制所述移動機器人在不同位置時均能移動到第二發射區，且保證在此之后的所述移動機器人的朝向與所述充電樁的朝向大致相對。