[发明专利]一种移动机器人自动充电系统及方法

权利要求书

1.一种移动机器人自动充电系统，包括充电桩，移动机器人，其特征在于：

充电桩，所述充电桩包括第一至第三发射器和控制所述第一至第三发射器发射状态的发射控制器；第一至第三发射器呈现“一”字型间隔排列，三个发射器外部均被黑色吸光材料的遮光件部分遮挡，使得三个发射器各自覆盖形成的信号区无交叉，第一发射器发射的信号形成扇形的第一发射区S1，第二发射器发射的信号形成圆柱状狭长的第二发射区S2，第三发射器发射的信号形成扇形的第三发射区S3，所述第二发射区的中心轴线方向为充电桩供电接线触头的引出方向；

移动机器人，所述移动机器人上安装有沿周向间隔布置的第一至第四接收器，用于控制第一至第四接收器接收状态并分析和处理所接收到的发射信号的接收控制器，用于控制移动机器人移动的运动控制器；所述第一至第四接收器的安装高度与所述充电桩第一至第三发射器的安装高度大致相同，能够接收三个发射器在发射区相向发出的信号，所述第二、第三接收器之间被黑色吸光材料的阻隔件隔开，形成分别由第一第二接收器和第三第四接收器形成的扇形接收区，所述阻隔件的对称轴线方向为移动机器人受电接线触头的引出方向；

移动机器人两块独立扇形接收区中第一至第四接收器接收状态的不同，进行机器人与充电桩之间准确的位置关系的对应，引导移动机器人受电接线触头与充电桩供电接线触头的精准对接。

2.根据权利要求1所述的移动机器人自动充电系统，其特征在于，还包括碰撞检测装置，该碰撞检测装置安装在移动机器人受电接线触头的正下方，当移动机器人受电接线触头与充电桩供电接线触头尚未对正、但移动机器人与充电桩已经发生刮碰的情况下，移动机器人运动控制器进行紧急制动并后撤一段距离，重新规划自动充电作业。

3.根据权利要求1所述的移动机器人自动充电系统，其特征在于，发射器和接收器包括但不限于光电传感器，红外传感器，声波传感器，超声传感器。

4.一种移动机器人自动充电方法，该自动充电方法实现根据权利要求1-3所述的一种移动机器人自动充电系统的充电过程，其特征在于包含以下三个阶段：

第一阶段：低电量状态下，所述移动机器人借助定位导航算法粗略定位与充电桩附近，并至少原地自转一圈，所述接收控制器不断查询并获取第一至第四接收器中的任一接收器接收到的来自所述第一至第三发射器发出的信号，判断是否处在第一至第三发射区S1-S3的某一位置，并根据所处位置的不同做出相应的控制动作，控制所述移动机器人在不同位置时均能移动到第二发射区S2，且所述移动机器人的朝向与所述充电桩的朝向大致相对，在此过程中，运动控制器将计算并记录转过的角度值；

第二阶段：此时机器人已经移动到第二发射区S2，自转微调所述移动机器人的朝向，将所述移动机器人受电接线触头的引出方向与所述充电桩供电接线触头的引出方向精准对齐，在此过程中，运动控制器将计算并记录转过的角度值；

第三阶段，此时移动机器人受电接线触头的引出方向与所述充电桩供电接线触头的引出方向精准对齐，通过所述运动控制器控制移动机器人沿当前朝向前进，期间不断查询和判断第二和第三接收器的接收状态，根据第二和第三接收器接收状态的不同，不断微调和修正所述移动机器人的前进路线，直到所述移动机器人受电接线触头与所述充电桩供电接线触头完全接触，接线触头检测有充电电流流过，至此对接作业完成，在此过程中，运动控制器将计算并记录转过的角度值。

5.根据权利要求4所述的移动机器人自动充电方法，其特征在于，

第一阶段中：当第一至第四接收器中的任一接收器接收到来自第一发射器的信号时，认为所述移动机器人处在第一发射区S1；进行自转，并不断判断与自转方向同侧的所述第二或第三接收器的接收状态；当与自转方向同侧的第二或第三接收器的接收状态由无接收跳变至接收到来自第一发射器的信号时，所述移动机器人停止自转，沿着当前朝向直线移动，期间继续查询所述第一或第四接收器的接收状态；当所述第一或第四接收器接收到来自第二发射器的信号时，所述移动机器人会立即停止前进，此时可认为所述移动机器人处在第二发射区S2，且所述移动机器人的朝向与所述充电桩朝向大致相对。