[发明专利]移动机器人自主充电装置及其自主充电方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人技术，特别是涉及一种移动机器人自主充电装置及其自主充电方法的技术。

背景技术

很多服务型移动机器人的任务是在家庭和办公室环境中执行清扫、垃圾收集、包裹递送、做饭、配送饮料、监控等事务。这些移动机器人能够将人类从繁重的劳动中解脱出来，这些移动机器人通常都配置有自主充电装置，机器人通过自主充电装置能定期地自动为体内电池充电，从而能完全自动化的运作而不需要人工介入。

移动机器人的自主充电装置主要由充电站，及安装在机器人上的接收器构成，其中的充电站固定在落地物（墙面、地面）上，充电站持续的发射对接信号，机器人通过接收器来接收充电站发射的对接信号，进而找到充电站的具体位置，实现与充电站的自动对接，现有移动机器人的自主充电装置所采用的充电站自主对接方法具有众多缺陷。

比如，iRobot公司生产的Roomba真空除尘机器人在充电站及机器人分别装有360度红外发射/接收器，机器人通过360度的红外接收器来接收充电站的红外对接信号，进而找到充电站的具体位置，实现与充电站的自动对接，这种采用360度红外发射/接收器实现自主对接的方法必须将360度红外发射/接收器分置于充电站及机器人的顶端位置，对机器人及充电站的结构设计有限制，只能用于特定的机器人，其通用性较差。

又如，WowWee公司的Rovio远端临场机器人在充电站上装有红外发射器，充电站利用红外发射器将红外光斑投射到天花板上，机器人装备的接收器利用三角法来测量位置和朝向，进而找到充电站的具体位置，实现与充电站的自动对接。但是在家庭和办公室环境中经常有椅子，桌子或者其它家具遮挡住机器人看向天花板的视线，这种情况下机器人无法找到充电站位置，其使用可靠性较差。

又如，ActiveMedia公司的Pioneer机器人采用激光扫描仪识别充电站的形状来找到充电站的具体位置，实现与充电站的自动对接，这种自主对接方法中的对接信号识别需要繁重的计算，激光扫描的运行功率也较高，其软硬件成本较高。

又如，Silverman等人采用视觉方法来辅助Pioneer2-DX机器人实现与充电站的自动对接。该方法需要在充电站上方的墙上张贴彩色纸张，并在机器人上安装一个PTZ摄像机用来寻找充电站。与之类似，Willow Garage公司开发了一个远端临场机器人，名为Texas机器人，该机器人采用彩色摄像机来寻找充电站，在充电站上放置有一系列的彩色圆环。这种采用视觉方法实现与充电站的自动对接需要稳定的光照条件以实现色彩模态的可靠识别，其使用可靠性较差。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种实现成本低，且安装高度可任意调节，受环境因素影响小，从而具有较好通用性及使用可靠性的移动机器人自主充电装置及其自主充电方法。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种移动机器人自主充电装置，涉及内置有电池的移动机器人，该装置包括固定在落地物上的充电基座，及固定在移动机器人上的伴侣基座，其特征在于：

所述充电基座具有一红外发射腔，所述红外发射腔在朝前方向及左右方向上均对红外线开放，且红外发射腔的上下两侧腔壁均能隔断红外线，红外发射腔内固定有一竖置的发射端红外隔离板，该发射端红外隔离板将红外发射腔分隔成左右各一个发射子腔，该两个发射子腔内各置有一个红外发射器；

所述充电基座上置有红外信号发射电路，所述红外信号发射电路具有两个能输出相异信号的红外信号输出端口，该两个红外信号输出端口分别连接两个红外发射器；

所述伴侣基座具有一红外接收腔，所述红外接收腔在左、前、右三个方向上对红外线开放，且在上、下、后三个方向上能隔断红外线，红外接收腔内固定有一竖置的接收端红外隔离板，该接收端红外隔离板将红外接收腔分隔成左右各一个接收子腔，该两个接收子腔内各置有至少一个红外接收器；

所述伴侣基座上置有红外信号接收电路，所述红外信号接收电路具有多个红外信号接收端口，红外信号接收电路的各个红外信号输出端口分别连接各个红外接收器；

所述充电基座及伴侣基座上分置有能以水平向插拔方式分合的充电插头、充电插座。

进一步的，所述伴侣基座的前端置有三个按键能触碰到充电基座的微动开关，该三个微动开关从左至右弧形间隔布设。

进一步的，所述充电插头固定在充电基座上，充电插座则安装在伴侣基座上，充电插头的上下两端面上各固定有一个导电触片；