[发明专利]防辐射移动机器人非接触无线充电装置及充电方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线电能传输、移动机器人技术领域，具体涉及一种防辐射移动机器人非接触无线充电装置及充电方法。

背景技术

随着机器人产业持续升温，中国机器人市场需求不断扩大，安保服务机器人逐渐 走进人们的视野中。安保服务机器人，可实现音视频对讲、室内无线导航、人机交互、人脸识 别等各项功能。白天它可以是“客服人员”。夜间，可实现自主监控巡逻、异常声音报警、夜间 值守等安保功能，秒变“安保人员”。安保服务机器人可广泛应用于银行、商业中心、政府、社 区等场所。

现有的移动机器人自动充电技术大多是采用接触式充电方式，通常借助激光测距仪、 视觉传感器或红外探测器与充电设备进行对接，但存在以下问题：首先，机器人从当前位 置移动到充电座需要导航行为，受到定位误差的限制，导航精度较低。其次，机器人与充 电座触点的对接需要较高的精确性，这增加了设计的复杂性和控制的难度，同时对接操作 过程非常复杂，消耗时间较长。再者，由于结构设计等方面原因，机器人和充电座触点之 间一旦连接便无法自动脱离，频繁对接也容易对系统的可靠性带来影响，比如多次插拔对 接操作会引起机械磨损，导致接触松动，接触电阻增大，电能传输效率低下，甚至可能过热发生危险；如果连接部件出现污物，将 会导致接触不良或者电连接失败；若在潮湿或存在导电介质的环境，也极容易引起电路短路。可见，要使机器人同时满足高导航精度，高速定位，高可靠性对接的充电要求是十分 困难的。因此，非接触无线充电是一种有效的充电方法。但是机器人无线充电方案中，电磁耦合无线充电是一种常用方法，发射线 圈通常固定于地面，接收线圈安装在机器人底盘下方，相距约10cm～15cm，这样在电磁耦合充电过程中会有大量的漏磁产生，这样既产生了电磁污染有降低了充电效率，还有可能造成电磁干扰，甚至使附近工作的机器人无法正常工作；同时，耦合线圈的相对垂直距离和横向偏移都会直接影响充电的性能和效率。要想使机器人高效、安全、无电磁污染的非接触无线充电，以上问题亟待解决。

发明内容

本发明的主要目的在于提出防辐射移动机器人非接触无线充电装置及充电方法，旨在解决现 有机器人无线充电方案中存在的电磁污染问题及精准定位问题，以实现安全、高效充电。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案防辐射移动机器人非接触无线充电装置及充电方法， 包括：机器人，电磁防护罩，电磁耦合充电单元，固定充电座，移动充电盘，定位槽，控制模块，导航模块，定位模块，充电模块。所述的电磁耦合充电单元由固定充电座和移动充电盘构成，移动充电盘在机器人的底部，移动充电盘外传是电磁防护罩，所述的导航模块设置于移动充电盘上，所述的定位模块也设置于移动充电盘上，控制模块分别与导航模块、定位模块无线信息联通，机器人需要充电时，控制模块发出充电指令，导航模块启动，机器人移动至固定充电座并归位于定位槽上，控制模块发出指令，定位模块启动，固定充电座与移动充电盘的原副线圈正对，移动充电盘的移动轮上缩，电磁防护罩下移，控制模块启动充电模块，机器人开始充电。

所述的电磁防护罩，其特征在于电磁防护罩是一个圆形的或方形的与移动充电盘外形一致的筒状物，设置于移动充电盘的底部，电磁防护罩可进行上下移动，机器人移动时，电磁防护罩缩回移动充电盘内，机器人充电时，电磁防护罩伸出移动充电盘并笼罩住固定充电座，屏蔽掉电磁耦合充电时辐射出去的电磁波。

所述的电磁防护罩，其特征在于电磁防护罩材质金属材质或塑料材质中的一种，选取塑料材质的电磁防护罩，电磁防护罩的内壁喷涂一层石墨烯防电磁涂料，或者选取掺杂石墨烯的防电磁塑料。

所述的电磁耦合充电单元，其特征在于电磁耦合充电单元由固定充电座及移动充电盘构成，固定充电座由充电基座、原边线圈、原边线圈聚磁铁芯和原边线圈控制电路构成，移动充电盘由副边线圈、副边线圈聚磁铁芯、充电控制电路及移动机座、移动轮构成；原边线圈缠绕在原边线圈聚磁铁芯上，并密封于固定充电基座内，原边线圈接线端子分别与原边线圈控制电路相连，固定充电基座的上表面设置定位槽，定位槽与移动机座上的移动轮一一对应；副边线圈缠绕在副边聚磁铁芯上，并密封于移动机座内，副边线圈接线端子与充电电路相连并构成移动充电盘，移动充电盘底部有移动轮，移动轮驱动机器人按照控制模块的指令定向移动。

所述的移动轮，其特征在于移动轮的轮轴固定在移动机座底部的横梁的支撑件上，支撑件有位移卡槽，横梁与位移电机和电磁屏蔽罩相连，控制模块发出指令驱动位移电机动作，位移电机动作调整横梁位置，从而调整移动轮的伸缩。