[发明专利]基于锂电池无线充电技术的移动机器人自主充电系统

权利要求书

1.基于锂电池无线充电技术的移动机器人自主充电系统，其特征在于，包括充电桩(1)、红外信号接收电路(2)、工控机(3)、无线充电接收电路(4)、恒流电路(5)、恒压电路(6)、切换电路(7)和电量检测电路(8)，红外信号接收电路(2)、工控机(3)、无线充电接收电路(4)、恒流电路(5)、恒压电路(6)、切换电路(7)和电量检测电路(8)均位于移动机器人内部；

充电桩(1)用于将220V市电转换为低压直流电，并将低压直流电能通过无线传输方式发送至无线充电接收电路(4)中，无线充电接收电路(4)的电能输出端分别连接恒流电路(5)和恒压电路(6)的电能输入端，恒流电路(5)的电流输出端和恒压电路(6)的电压输出端均通过切换电路(7)为移动机器人内部的锂电池(9)充电，电量检测电路(8)用于采集锂电池(9)当前电量并将采集到的电量值发送至工控机(3)，切换电路(7)用于切换恒流电路(5)或恒压电路(6)为锂电池(9)充电，

充电桩(1)还用于发射红外引导信号，红外信号接收电路(2)采集充电桩(1)发射的红外引导信号，并将该信号发送至工控机(3)，

工控机(3)内嵌有如下软件实现的单元：

远程路径搜索单元：搜索指定路径，并驱动移动机器人按照指定路径移动，所述指定路径为用户设定的移动机器人向充电桩位置移动的路径，

近程对接单元：当红外信号接收电路(2)采集到红外引导信号时，根据红外引导信号判断移动机器人与充电桩(1)的相对位置关系，并驱动移动机器人调整姿态向充电桩移动直至与充电桩建立物理电气连接，

避障单元：在移动机器人移动过程中，通过激光雷达判断指定路径中是否存在障碍物，当存在障碍物时，利用激光雷达进行避障，

电量检测单元：根据电量检测电路(8)采集的电量值判断锂电池(9)当前的电量状态，当电量低于预设最低电量时，启动远程路径搜索单元，当电量达到预设最高电量时，切断恒流电路(5)或恒压电路(6)与锂电池(9)之间的连接，完成自主充电。

2.根据权利要求1所述的基于锂电池无线充电技术的移动机器人自主充电系统，其特征在于，充电桩(1)包括：变压器(11)、整流桥(12)、降压电路(13)、红外引导信号发射电路(14)和无线充电发射电路(15)；

变压器(11)用于将220V市电转换为低压交流电，变压器(11)的电压输出端连接整流桥(12)的电压输入端，整流桥(12)的电压输出端分别连接降压电路(13)的电压输入端和无线充电发射电路(15)的电压输入端，降压电路(13)的电压输出端连接红外引导信号发射电路(14)的电压输入端，

红外引导信号发射电路(14)用于发射红外引导信号，无线充电发射电路(15)用于将低压直流电能通过无线传输方式发送至无线充电接收电路(4)中。

3.根据权利要求1所述的基于锂电池无线充电技术的移动机器人自主充电系统，其特征在于，切换电路(7)包括：继电器和比较器，

继电器的一个常开触点串联在恒流电路(5)与锂电池(9)的通路上，继电器的另一个常开触点串联在恒压电路(6)与锂电池(9)的通路上，

比较器采集锂电池(9)的当前电量K，并与电量阈值x进行比较，其中x＝95％Q，Q表示锂电池总电量，

当K＜x时，驱动继电器串联在恒流电路(5)与锂电池(9)通路上的常开触点闭合，

当K≥x时，驱动继电器串联在恒压电路(6)与锂电池(9)通路上的常开触点闭合，

当K＝Q时，驱动继电器的常开触点全部断开。

4.根据权利要求1所述的基于锂电池无线充电技术的移动机器人自主充电系统，其特征在于，红外信号接收电路(2)采用两个夹角呈90°的红外接收头(26)，

所述近程对接单元具体包括以下子单元：

实时采集红外引导信号的单元，

当一个红外接收头(26)采集到了红外引导信号时，驱动移动机器人向接收到信号的红外接收头(26)侧旋转，直至两个红外接收头(26)均采集到红外引导信号时停止旋转的单元，

当两个红外接收头(26)均采集到了红外引导信号时，驱动移动机器人沿当前方向前进，直至移动机器人与充电桩建立电气连接的单元。