[实用新型]自主充电系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及数据通信、自动控制等相关领域，具体涉及移动机器人的自主充电系统。

背景技术

21世纪以来，随着人工智能和传感器技术的显著进步，自主式移动机器人在娱乐、家政、公共场合等领域都扮演着越来越重要的角色。然而受到电池容量的限制，移动机器人的连续工作时间往往只有几个小时，达不到长时间自主工作的效果，需要人的手动参与为其充电，影响了其工作效率，也增加了人为负担。因此人们希望移动机器人具备自主充电的能力。

目前，在充电方式上主要有接触式充电和非接触式充电。其中接触式充电往往采用传统的接触器，充电设备和蓄电池直接接触，但由于其导线裸露在外面，连接时易产生火花，容易引发爆炸；对人来说也存在触电隐患，安全性得不到保障。非接触式充电利用电磁感应原理的耦合方式进行能量传输，当机器人到达固定充电源位置时，就可以无接触地接受充电源的能量，感应充电，保障了充电的安全性，但受到传输功率和传输效率的影响，在充电时间和能源利用率方面均受到了制约。

公开文献“自主移动机器人的非接触充电模式，上海第二工业大学学报，2016年第2期”介绍了一种采用固定激励电源频率与动态调节电路无功器件参数相结合的方法进行自适应调谐的无接触充电方法，但该技术的充电效率不高，且存在着一定的电磁辐射。

申请号为201310563037.0的实用新型专利申请公开了一种自动充电系统，主要采用了激光与红外相结合的融合导航算法，实现粗定位与精定位。但该系统无法克服对接过程中由于机器人与充电桩出现相对位置和角度偏差时带来无法顺利交接的问题。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型目的在于提供一种能使移动机器人快速、准确、稳定地进行自主充电的自主充电系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种自主充电系统，包括：充电桩，在所述充电桩上导柱；第一充电模块，第一通信模块及第一继电器，所述第一充电模块，所述第一通信模块及所述第一继电器设置在所述导柱上，所述第一充电模块及所述第一通信模块位于所述导柱的侧部；所述第一充电模块，所述第一通信模块及所述第一继电器相互连接；机器人底座，在所述机器人底座上间隔设置两块导块，两块所述导块之间形成导槽，所述导槽的形状与所述导柱的形状相匹配；第二充电模块，第二通信模块及第二继电器，所述第二充电模块，所述第二通信模块及所述第二继电器设置在所述导块上，所述第二充电模块及所述第二通信模块位于所述导块的侧部；所述第二充电模块，所述第二通信模块及所述第二继电器相互连接；所述第一通信模块与所述第二通信模块通信对应，所述第一充电模块与所述第二充电模块通信对应。

优选地，所述第二充电模块及所述第二通信模块通过弹簧固定在所述导块上。

优选地，在所述充电桩上设有导向轴承。

优选地，在所述充电桩上设有显示屏。

优选地，所述第一通信模块及所述第二通信模块均采用RS232串口通讯接口。

一种自主充电系统的工作方法，包括如下步骤：

步骤1，机器人进行全局定位，使机器人靠近充电桩；

步骤2，机器人进行局部定位，对机器人进行导航；

步骤3，完成机器人底座与机器人的对接，进行充电。

优选地，所述步骤1，机器人通过事先SLAM建立的地图找到充电桩的位置，并用激光传感器进行全局定位与路径规划，将机器人导航到充电桩的附近位置。

优选地，所述步骤2，机器人利用激光传感器对已知形状和尺寸的人工路标进行识别，并用ICP算法进行解算，从而完成机器人与充电桩之间的相对定位，进行精确导航，使机器人到达充电桩位置。

优选地，所述步骤3，完成机器人底座与机器人的对接，第一通信模块与第二通信模块通信，第一继电器及第二继电器打开，形成充电回路，对机器人进行充电。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1)通过导向轴承和导向轮的设计，能克服机器人在充电对接过程中由于出现角度和位置偏差时带来的误差问题，从而保证机器人能顺利地与充电桩完成对接，保证充电的可靠性。

2)通过充电桩与机器人底座的通信模块的设计，用通信模块来控制各自系统的控制器，通过继电器的形式去控制相应电路的通断电，极大地保障了接触式充电的安全性，可避免人不小心接触充电桩的充电模块时的触电问题，同时也克服了非接触式充电效率不高的问题。