[发明专利]一种变电站巡检机器人无线充电系统及方法

说明书

本公开提供了一种变电站巡检机器人无线充电系统及方法，属于机器人无线充电技术领域，所述无线充电系统包括机器人本体、供电结构和受电结构；所述受电结构设置在机器人本体的底部，至少包括铝制外壳、铁氧体磁芯和机载耦合线圈，所述机载耦合线圈设置在铝制外壳的内部，所述机载耦合线圈的中心位置设有铁氧体磁芯；所述供电结构至少包括三层结构，第一层的发射线圈为圆角方形螺旋耦合线圈，第二层的磁屏蔽板包括至少一个磁芯片，第三层为钢化玻璃；实现了变电站巡检机器人运动状态下安全可靠、快速高效的连续充电，大大节省巡检时间，提升了巡检效率，最大限度地发挥巡检机器人的优势，为变电站的安全可靠运行提供保障。

技术领域

本公开涉及机器人无线充电技术领域，特别设计一种变电站巡检机器人无线充电系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

随着变电站自动化水平的提高以及无人值守的普及，人工巡检已经越来越满足不了智能化变电站安全运行的需求，根据中国电力科学研究院电网运行报告统计，因变电设备漏检、误检造成的经济损失达到每年26亿元以上，采用机器人代替人工巡检是智能电网发展的必然趋势，而充电问题是制约变电站巡检机器人发展和普及应用的重要因素之一。

现有的变电站巡检机器人能量补充大多是采用接触式充电方式，通常借助激光传感器、视觉传感器或红外探测器与充电设备进行对接，存在以下问题：(1)机器人与接触式充电触点对接需要较高的定位与导航精确度，这增加了设计的复杂性和控制的难度，同时对接操作过程复杂、耗时；(2)接触式充电设备充电触头易磨损、松动、接触不良，存在一定的充电安全隐患，且需要安装在专门的充电房间，不能露天布置；(3)接触式充电触点电阻较大，电流通过能力较弱，无法实现机器人的大电流充电；(4)受充电方式的限制，机器人充电室需要采用半封闭方式，半封闭方式存在占地面积大、利用率低、遮挡视线等问题。

相比于接触式充电方式，无线充电技术充电装置和设备之间没有电气连接和外漏的接口，无接触火花和磨损老化等问题；发射线圈埋在地下，占用空间较少；在恶劣环境中也能安全稳定运行。

本公开发明人发现，尽管无线充电具备传统电源线供电技术所未有的独特优势，但是现有的机器人无线充电技术至少存在如下问题：(1)线圈对位不准确的问题，即无线充电端与机器人搭载的无线受电端之间无法实现高度耦合，导致充电效率较低以及资源的浪费；(2)充电过程异物混入磁场耦合区的安全问题，即无线充电端混入异物带来的机器人充电安全和行走安全问题以及机器人面对异物时的避障问题；(3)机器人无线充电状态下的路径规划和导航能力差的问题，即巡检机器人工作于高压变电站的环境下，对无线充电系统会产生较大的负面影响，在变电站的复杂环境中巡检机器人的路径规划能力和导航能力较差，无法适应变电站巡检的快速化和高效化的需求。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种变电站巡检机器人无线充电系统及方法，能够实现巡检机器人的运动充电、轨迹导航和异物识别，且能够减少高压环境下对充电系统的影响，提高无线充电系统的充电效率。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开第一方面提供了一种无线供电结构。

一种无线供电结构，至少包括三层结构，依次为钢化玻璃、磁屏蔽板和发射线圈；

第一层的发射线圈为圆角方形螺旋耦合线圈，第二层的磁屏蔽板包括至少一个磁芯片，第三层为钢化玻璃。

作为可能的一些实现方式，所述磁芯片设置在磁屏蔽板上对应于发射线圈阵列中心点的位置。

作为可能的一些实现方式，所述圆角方形螺旋耦合线圈按双层阵列的矩阵式方式排列，线圈阵列之间的连接导线采用磁环或者磁珠进行磁屏蔽保护。

本公开第二方面提供了一种变电站巡检机器人无线充电系统。