[实用新型]移动机器人自动充电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及智能移动机器人技术领域，尤其是涉及一种移动机器人自动充电装置。

背景技术

在移动机器人自动充电领域，已有的充电装置的技术类型可以概括为：上置式自动充电模式，即自动充电的连接触点位于移动机器人本体上方；侧置式自动充电模式，即自动充电的连接接触点位于机器人的侧面；下置式自动充电模式，即自动充电连接点位于机器人本体下部。具体来讲，北京航空航天大学张晶等提出一种基于红外对接的移动机器人自动充电方法，山东省电力特种机器人工程实验室提出一种基于磁轨道和RFID定位的自动充电设计，山东电力集团电力科学研究院栾贻青等设计了一种安装在机械导轨上的自动充电系统，中国矿业大学赵世杰等针对煤矿救灾机器人设计了一种基于定位矫正功能的自动充电系统，上海交通大学王景川等设计了一种基于传感器感应的轨道式移动机器人自动充电装置，哈尔滨工业大学赵杰等设计了一种带有定位导头和可控运动充电插头的机器人自动充电系统；日本富士通公司开发的基于无接触感应供电的机器人自动充电系统等。

上述机器人充电装置存在的缺点包括：（1）自充电装置复杂，需要附着在机械导轨上进行充电或设计其他复杂机构进行辅助充电；（2）自动充电系统容错能力差，鲁棒性不够强，只适用于较小的机器人导航误差情况；（3）自动充电状态检测灵敏度低、准确程度有待提高；（4）自动充电系统占用空间较大，需要专门的机器人自动充电泊位，总体成本高；（5）基于无接触感应供电设计的自动充电系统以及普通的机器人充电器模块充电效率低、充电时间长、安全性差。

导致缺点（1）出现的原因在于应用该装置的移动机器人本身就是在机械轨道上进行运动，因此自动充电系统不能脱离机械轨道的约束，需要冗余辅助设备进行自动充电。

导致缺点（2）出现的原因在于自动充电系统的设计为独立的设计，没有结合实际应用装置的机器人的导航精度和误差进行协同设计。

导致缺点（3）出现的原因在于自动充电状态的检测方式，目前一类是利用检测电压是否增加的方式辨识电量是否在增加，即机器人是否已经在充电，这种方式受充电时电压变化时间以及电压ADC采样灵敏度的约束，难以在充电的瞬时检测出机器人已经在充电；另一类检测方式为基于位置的检测方法，即通过RFID或其他对接定位传感器检测机器人是否到达指定充电位置进而判断机器人是否已经开始充电，这种方式的弊端在于RFID或其他对接定位传感器本身带有定位误差，另一方面，RFID或其他对接定位装置只是在检测机器人位置是否到达充电位置而没有检测机器人姿态是否到达了合适的自动充电姿态，因此会导致机器人因为充电插头与充电插座没接触而不充电的后果和机器人因为没有以准确的位姿进行充电对自充电插座产生机械撞击的后果。

导致缺点（4）出现的原因在于现有技术为保证机器人自动充电过程不受干扰而设置特殊的充电泊位、特殊自动充电插座、机器人自动充电定位装置等附加装置，因此占用了较大的空间，使得总体成本高。

导致缺点（5）出现的原因在于无接触供电技术属于利用电磁感应原理通过非接触耦合的方式进行供电，这种技术在感应耦合设计时会不可避免的浪费掉很大部分的电能，因此终端能够用于充电的电能仅仅是一小部分，导致充电时间过长的问题；普通的机器人自动充电充电器模块则是长期处于接通状态，难以实现节能目的。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种低成本、高性能的移动机器人自动充电系统，具体而言包括：设计机器人电量检测模块，能够实时在线检测机器人电池电量的多少，同时能够将检测到的电量信息反馈给机器人控制模块；设计移动机器人自动充电检测模块以检测机器人是否正在处于充电状态，并将该信息反馈给机器人控制模块；设计与机器人导航精度误差相结合的、具有容错能力强、自适应程度高、鲁棒性等优势的移动机器人自动充电插头/插座；设计移动机器人智能充电器模块，以实现智能充电、节约能源、提高充电效率的目的。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种移动机器人自动充电装置，包括与供电电源电连接的智能充电器模块以及设于机器人本体上的机器人电池、电源电量检测模块、自动充电检测模块、机器人控制模块和自动充电插头，自动充电插头与机器人电池电连接，所述智能充电器模块设有与所述自动充电插头配合的自动充电插座，所述自动充电插座包括外支架、带电弧形铜片和支撑弹簧，带电弧形铜片设于外支架的内部，支撑弹簧的两端分别与外支架和带电弧形铜片相抵。