[发明专利]一种防爆型巡检机器人无线充电系统及方法

权利要求书

1.一种防爆型巡检机器人无线充电系统，包括巡检机器人和充电桩（5），其特征在于：所述巡检机器人上设置有工控机、激光雷达（1）、后视摄像机（2）、超声波传感器（3）、深度相机（4）、编码器和无线充电接收端（6），所述编码器设置于巡检机器人的驱动轮电机转轴上，所述激光雷达（1）、后视摄像机（2）、超声波传感器（3）、深度相机（4）、编码器均与工控机通信连接；

所述超声波传感器（3）设置有两个且分别对称分布于无线充电接收端（6）的正下方，两个超声波传感器（3）的间距小于充电桩（5）宽度；

所述充电桩（5）上设置有无线充电发射端（8）和机械爪扣（7），所述机械爪扣（7）可转动地设置于无线充电发射端（8）周侧，通过转动闭合以固定无线充电接收端（6）；

所述无线充电发射端（8）和无线充电接收端（6）的中心点位于同一高度，所述深度相机（4）设置于无线充电接收端（6）的正上方，所述深度相机（4）的中轴线与无线充电接收端（6）的中轴线重合；

所述深度相机（4）内部设有可见光图像采集摄像头和距离传感器，深度相机（4）中的距离传感器能够准确地比较无线充电发射端（8）在同一水平线上两端边缘点的距离，如果两点与相机距离一致，则认为无线充电接收端（6）与无线充电发射端（8）是平行的；在深度相机4内形成的可见光图像中预先设置无线充电发射端（8）的中心标定位置，如果实时采集的无线充电发射端（8）的中心点与中心标定位置相匹配，则认为无线充电接收端（6）与无线充电发射端（8）的水平位移误差消除。

2.根据权利要求1所述的一种防爆型巡检机器人无线充电系统，其特征在于：所述无线充电发射端与充电桩之间设有压弹感应器（10），所述压弹感应器与工控机通信连接。

3.根据权利要求2所述的一种防爆型巡检机器人无线充电系统，其特征在于：所述压弹感应器（10）的长度设置为20mm。

4.根据权利要求1所述的一种防爆型巡检机器人无线充电系统，其特征在于：所述巡检机器人于无线充电接收端（6）的周侧设置有与机械爪扣（7）相适配的锁紧凹槽（9）。

5.根据权利要求1所述的一种防爆型巡检机器人无线充电系统，其特征在于：所述激光雷达（1）为多线激光雷达扫描仪。

6.一种防爆型巡检机器人无线充电方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、在充电桩（5）位置前设置巡检任务点，将充电桩（5）前50cm处定义为充电姿态调整起始位；

S2、当机器人剩余电量不足或接收到“充电”指令后，采用与巡检任务同样的导航方式进行实时定位与路径规划，行驶至充电姿态调整起始位；

S3、通过激光雷达（1）与编码器调整机器人姿态，使无线充电接收端（6）正对充电桩（5）；

S4、开启深度相机（4），在从充电起始位置至充电桩（5）行进的过程中，通过深度相机（4）修正两个误差：机器人上无线充电接收端（6）中心与充电桩（5）上无线充电发射中心的水平位移误差，以及无线充电接收端（6）与无线充电发射端（8）两个平面的夹角误差；

S5、当S4中的两个误差值被消除或者误差值降低到阈值范围内，即误差在机器人当前位置至充电桩（5）的距离内不足以被放大到影响充电对接准确度时，锁定机器人驱动轮的转向，使机器人保持直线行驶；

S6、当机器人与充电桩（5）的距离小于深度相机（4）的最佳视距时，从深度相机（4）切换为超声波传感器（3）测量机器人与充电桩（5）的距离；

S7、当机器人行驶至充电桩（5）的充电范围内时，机器人暂停移动，触发机械爪扣（7），无线充电发射端（8）与无线充电接收端（6）闭锁固定，机器人停止运动，启动充电功能。