[发明专利]一种基于磁场共振的巡检机器人无线充电装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于磁场共振的巡检机器人无线充电装置及方法。该装置包括无线充电模块、无线充电位和远程控制终端。方法为：当无线充电位中的检测模块检测到巡检机器人到达后，向远程控制终端发送查询信息；确认巡检机器人位于无线充电位后，打开无线充电模块中的电能接收匹配模块和无线充电位中的电能发射匹配模块进行匹配，无线充电位开启无线电能发射模块，对巡检机器人进行充电；当电压电流监控模块检测可充电电池电压达到设定值后，巡检机器人向远程控制终端发送信息，控制无线充电位断电，同时无线充电模块与无线充电位断开连接，完成充电过程。本发明增加了巡检机器人的安全性以及适用性范围，提高了巡检机器人充电的灵活性。

技术领域

本发明属于充电控制技术领域，特别是一种基于磁场共振的巡检机器人无线充电装置及方法。

背景技术

随着智能电网系统的发展，变电站、电力线的覆盖范围越来越广，在给人们的生活带来便利的同时也为设备的检修维护带来了新的问题。在日常的维护中，若是采用传统的人工巡检方式，不仅会耗费大量的人力，还会造成工作效率低下的情况，同时巡检的覆盖率、及时性以及准确性也无法得到保证。针对人工巡检可能带来的这些问题，利用变电站巡检机器人来代替人工巡检逐渐成为一种趋势。

目前绝大多数巡检机器人都是利用自身携带电池的方案提供机器人的动力，因此如何安全合理、方便快捷地对电池进行充电就成为了关键点。对于轮式机器人，目前通用的方案是利用一对金属电极，通过控制机器人运动，使机器人上的充电插口与供电的金属电极对接，完成充电的工作，但这样的设计会带来以下几个问题：

1)机器人外壳上必然会留有接口，封闭性不足，对于强干扰或易燃易爆场合的适应性不足；

2)充电装置设置在室内，为了避免雨水、粉尘等对充电装置的安全性产生影响，建设成本较高；

3)需要精确的定位系统以完成充电插口和充电极的对接工作，系统鲁棒性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗干扰性强、环境适应性好的基于磁场共振的巡检机器人无线充电装置及方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于磁场共振的巡检机器人无线充电装置，包括无线充电模块、无线充电位和远程控制终端；

所述无线充电模块位于巡检机器人上，包括无线电能接收模块、电源调理模块、可充电电池、电压电流监控模块、无线通信模块、散热模块和电能接收匹配模块；

所述无线充电位包括电能发射匹配模块、有线通信模块、检测模块、无线电能发射模块和无线充电位外壳；

所述远程控制终端位于巡检站上位机上，与无线充电模块中的无线通信模块以及无线充电位中的有线通信模块相连；

当收到来自远程控制终端的充电许可后，无线充电模块中的电能接收匹配模块和无线充电位中的电能发射匹配模块相互匹配，建立连接进行充电。

进一步地，所述无线充电模块中的无线电能接收模块，由一组位于巡检机器人底盘的线圈组成，将来自所述无线电能发射模块的磁场能量转化为电能储存到可充电电池中；所述电源调理模块连接无线电能接收模块中线圈的两端，将来自线圈的电信号调理为平稳的电压电流信号，输出到可充电电池两端；所述电压电流监控模块利用霍尔元件，检测电源调理模块输出的电压电流，同时对可充电电池的电压进行检测，记录充电进程；所述散热模块，位于无线电能接收模块与底盘之间，用于将能量转换时产生的热能通过外壳发散到环境中，保护机器人内部电路。

进一步地，所述无线充电位外壳采用方形或圆形的外壳，且埋于地下以保护无线充电位内的各个模块；所述无线电能发射模块位于外壳下部，由一组能与无线充电模块中线圈相匹配的线圈所组成，通过电磁感应将电能转化为空间中的磁能；所述检测模块位于充电位的边缘，由一组压力传感器组成，用于检测巡检机器人到达的信息。