[发明专利]一种用于变电室巡检机器人的自动充电系统和方法

权利要求书

1.一种用于变电室巡检机器人的自动充电系统，其特征在于，包括自动充电座和巡检机器人；

所述自动充电座包含充电电极、U型挡板和定位装置，实现巡检机器人的充电与定位；

所述巡检机器人配置二维图像传感器、激光测距传感器和机器人充电电极，分别用于实现巡检机器人充电过程中的图像采集、测距和巡检机器人充电；

当巡检机器人在自动充电座内时，构建XOY坐标系；

当巡检机器人离开自动充电座后，并且运行一段时间后，需要进行充电时，构建XOY’坐标系；

在二维图像传感器的内部坐标系下得到XOY坐标系与XOY’坐标系的转换关系；

利用激光测距传感器测量二维图像传感器与天花板的距离，得到巡检机器人当前位置与自动充电座间的位置和角度关系；

巡检机器人根据获得的位置和角度误差进行调整，直至XOY坐标系与XOY’坐标系重合，此时巡检机器人已经进入自动充电座中，而后发送命令给无线通讯装置，控制关闭红色、绿色、蓝色三色投射灯，同时打开充电电极继电器，使得巡检机器人开始充电，当机器人充满后，关闭充电电极的继电器；

所述当巡检机器人在自动充电座内时，构建XOY坐标系，包括：

当巡检机器人在自动充电座内时，巡检机器人利用二维图像传感器采集天花板图像P1，然后巡检机器人发送命令给无线通讯装置，该装置控制红色、绿色、蓝色三色投射灯投射光斑至天花板上；

利用二维图像传感器采集天花板图像P2；

通过图像P1和P2利用差分算法提取天花板上的光斑的边缘，并拟合光斑的圆心位置；

根据光斑的颜色区别光斑，将红色光斑定义为q1点，绿色光斑定义为q2点，蓝色光斑定义为q3点；

巡检机器人利用自身携带的惯性传感器获得机器人本体与地面的夹角，并利用该角度校正q1、q2、q3点的坐标；

以q2点作为坐标系的原点，以q2与q1间的向量作为x轴，以q2与q3间的向量作为y轴，构建XOY坐标系。

2.根据权利要求1所述的一种用于变电室巡检机器人的自动充电系统，其特征在于，所述自动充电座的充电电极横向安装在U型挡板的后侧面，U型挡板的底面与地面成2°斜坡，当巡检机器人在平面上时，由于重力作用，巡检机器人的重力有向后的分力，使得巡检机器人电极始终与自动充电座的充电电极连接，为保障巡检机器人容易进入U型挡板，U型挡板的底面前端为60°斜坡；

所述U型挡板的左右两侧挡板保证电极正确连接；

所述定位装置用于巡检机器人的数据通讯与定位。

3.根据权利要求1所述的一种用于变电室巡检机器人的自动充电系统，其特征在于，所述定位装置包含无线通讯装置、红色投射灯、绿色投射灯和蓝色投射灯；

所述无线通讯装置能够与巡检机器人进行数据交互，并能够利用继电器控制充电电极的通断电，保证设备的用电安全；

所述无线通讯装置，控制红色、绿色、蓝色三色投射灯开关状态，所述红色、绿色、蓝色三色投射灯投射光斑至天花板，经二维图像传感器采集后用于自动充电座和巡检机器人的定位。