[发明专利]一种移动机器人自动充电系统及方法

说明书

一种移动机器人自动充电系统及方法。包括，充电桩，所述充电桩包括第一至第三发射器；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；对接方法为三个阶段，第一阶段通过自转一圈或以上，不断判断任一接收器的接收状态，实现移动机器人的初始定位；第二和第三阶段采用绕弧的方式，微调移动机器人的当前位姿，保证移动机器人受电接线触头与充电桩供电接线触头的朝向精准对齐。该自动充电系统及对接方法更加快速全面，可以显著提高移动机器人对接效率。

技术领域

本发明涉及移动机器人技术领域，尤其涉及一种移动机器人自动充电系统及方法。

背景技术

随着移动机器人技术在工业生产、医疗卫生、民用生活、国防军事等领域的广泛应用，移动机器人的自动充电能力也成为了评价其整体性能的一项重要指标。在实际应用中，移动机器人需要在低电量时通过定位导航至充电桩附近进行充电，借以保证移动机器人在无人值守的情况下依然拥有长时间持续作业的能力。

在实际应用中，移动机器人在找寻充电桩时对与充电桩接口对接的精度要求很高，现实环境中充电桩可能发生一定程度的偏移或者旋转，而传统意义上的定位导航只能将移动机器人粗略定位在充电桩附近，无法满足充电接头的精准对接，因此可能出现移动机器人因无法正确找到充电桩输出触点而导致自动充电失败的情况。

发明内容

为了为克服现有技术的不足，本发明旨在提出一种移动机器人自动充电系统，可以提高移动机器人自动充电对接的成功率，还提出一种移动机器人自动充电的对接方法。

本申请的一种移动机器人自动充电系统，包括：充电桩，所述充电桩包括第一至第三发射器，三个发射器成“一”字型间隔排列，三个发射器外部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，第二发射器发射的信号形成圆柱状狭长的第二发射区，第三发射器发射的信号形成扇形的第三发射区，所述第二发射区的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，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相同，所述第二、第三接收器之间被黑色吸光材料的阻隔件隔开，形成两块独立的扇形接收区，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。

所述充电桩上还安装有控制所述第一至第三发射器发射状态的发射控制器，所述移动机器人上还安装有控制所述第一至第四接收器接收状态的接收控制器，用于分析和处理接收到的所述第一至第三发射器的发射信号，所述移动机器人上还安装有用于控制移动机器人移动等命令的运动控制器。

根据本申请的一种移动机器人自动充电系统，通过在充电桩的三个发射器表面安装黑色吸光材料的遮光件，将信号发射区域划分成独立互不影响的第一至第三发射区，并结合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，进而判断移动机器人与充电桩之间准确的位置关系，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，提高自动充电的成功率。

本申请的移动机器人还包括：碰撞检测装置。所述碰撞检测装置安装在移动机器人受电接线触头的正下方，当移动机器人在自动充电对接过程中，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，移动机器人将紧急制动并报告运动控制器，重新规划自动充电作业。

根据本申请的应用于一种移动机器人自动充电系统的对接方法，包括：

第一阶段，所述第一阶段是指所述移动机器人需要在低电量时首先通过定位导航算法粗略定位导航至充电桩附近，并在至少原地自转一圈的情况下，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，借以粗略判断自身是否处在第一至第三发射区的某一位置，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，且保证在此之后的所述移动机器人的朝向与所述充电桩的朝向大致相对。