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      一種機(jī)器人自動(dòng)充電對(duì)準(zhǔn)裝置的制作方法

      文檔序號(hào):12264951閱讀:327來(lái)源:國(guó)知局
      一種機(jī)器人自動(dòng)充電對(duì)準(zhǔn)裝置的制作方法

      本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人自動(dòng)充電對(duì)準(zhǔn)裝置。



      背景技術(shù):

      目前,已有越來(lái)越多的機(jī)器人產(chǎn)品被應(yīng)用于生活服務(wù)領(lǐng)域。在這些機(jī)器人產(chǎn)品中,很大一部分是使用充電電池作為動(dòng)力源。在充電電池的電量不足時(shí),需要用戶將充電電池與外部電源連接,完成充電。這不僅會(huì)增加用戶的工作量,而且,在人手緊缺的工作環(huán)境下,一旦由于充電電池電量不足而未能及時(shí)發(fā)現(xiàn),會(huì)造成機(jī)器人停止工作,從而影響工作效率。其次,目前市場(chǎng)機(jī)器人充電都是通過(guò)磁導(dǎo)航或者其他類(lèi)型充電對(duì)準(zhǔn)方式,在實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)上會(huì)增加地磁線等約束使用的條件,對(duì)使用環(huán)境局限性較大。



      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

      本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種機(jī)器人自動(dòng)充電裝置及其自動(dòng)充電方,在充電電池的電量不足時(shí),使機(jī)器人能迅速地自動(dòng)發(fā)現(xiàn)外部電源并完成充電。

      為解決上述問(wèn)題,本實(shí)用新型提供了一種機(jī)器人自動(dòng)充電對(duì)準(zhǔn)裝置,包括機(jī)器人對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)和充電樁對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)。所述機(jī)器人對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)包括工控機(jī)主控板、下位機(jī)控制板和視覺(jué)采集器,所述下位機(jī)控制板、視覺(jué)采集器分別于工控機(jī)主控板通過(guò)控制線連接。所述充電樁對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)包括充電樁主控板和視覺(jué)標(biāo)識(shí),所述充電樁主控板通過(guò)控制線連接視覺(jué)標(biāo)識(shí)。

      作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn),所述下位機(jī)控制板包括機(jī)器人通斷繼電器、電量采集器、紅外遙控編碼接收器、電壓電流采集器;所述機(jī)器人通斷繼電器為 兩個(gè)繼電器,與下位機(jī)控制板通過(guò)控制線連接,所述電量采集器通過(guò)數(shù)據(jù)總線與下位機(jī)控制板連接,所述紅外遙控編碼接收器與充電樁對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)連接,所述電壓電流采集器與下位機(jī)控制板通過(guò)控制線連接。

      作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn),所述視覺(jué)采集器為紅外攝像頭,其安裝高度與充電樁上的視覺(jué)標(biāo)識(shí)高度基本一致,能保證采集到的充電樁上的視覺(jué)標(biāo)識(shí)。

      作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn),所述充電樁主控板上設(shè)有通過(guò)控制線連接的充電樁通斷電繼電器、充電樁光電檢測(cè)器、電磁鐵開(kāi)關(guān)控制器和紅外遙控編碼發(fā)射器。

      作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn),所述視覺(jué)標(biāo)識(shí)為紅外十字型非對(duì)稱標(biāo)記的信標(biāo),所述信標(biāo)的安裝高度與機(jī)器人上的視覺(jué)采集器高度基本一致,能保證采集到的充電樁上的視覺(jué)標(biāo)識(shí)。

      作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn),所述機(jī)器人自動(dòng)充電對(duì)準(zhǔn)裝置還包括對(duì)準(zhǔn)鎖定機(jī)構(gòu),對(duì)準(zhǔn)鎖定機(jī)構(gòu)包括電磁門(mén)鎖和電磁鐵開(kāi)關(guān)控制器,所述電磁門(mén)鎖的電磁吸片一部分安裝在機(jī)器人本體的骨架上,另一部分安裝在充電樁本體上,兩者安裝高度一致,電磁鐵開(kāi)關(guān)控制器與充電樁主控板通過(guò)控制線連接。

      本實(shí)用新型的有益效果是:

      機(jī)器人在充電電池的電量不足時(shí),無(wú)需人工干預(yù),就能通過(guò)視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)自動(dòng)完成充電,實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無(wú)人值守機(jī)器人系統(tǒng)。并且,本實(shí)用新型適合于現(xiàn)有的任何類(lèi)型機(jī)器人使用,只要有交流電源插座,使得機(jī)器人只要在能夠提供交流電的區(qū)域就能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無(wú)人值守自動(dòng)充電。

      附圖說(shuō)明

      為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例描述中 所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見(jiàn)地,下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖,其中:

      圖1是本實(shí)用新型框圖;

      圖2是本實(shí)用新型的紅外十字型非對(duì)稱標(biāo)記的紅外發(fā)射管布局圖。

      具體實(shí)施方式

      下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖,對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例,都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

      參閱圖1至圖2,本實(shí)用新型的機(jī)器人自動(dòng)充電對(duì)準(zhǔn)裝置,包括機(jī)器人對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)、充電樁對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)和對(duì)準(zhǔn)鎖定機(jī)構(gòu)。所述機(jī)器人對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)包括工控機(jī)主控板、下位機(jī)控制板和視覺(jué)采集器,所述下位機(jī)控制板、視覺(jué)采集器分別與工控機(jī)主控板通過(guò)控制線連接。所述對(duì)準(zhǔn)鎖定機(jī)構(gòu)包括電磁門(mén)鎖和電磁鐵開(kāi)關(guān)控制器。

      具體的:

      工控機(jī)主控板為中央處理單元,收集各傳感器采集到的各類(lèi)外界信息,經(jīng)過(guò)一系列處理后,發(fā)出相關(guān)的執(zhí)行命令到執(zhí)行機(jī)構(gòu),從而使機(jī)器人實(shí)現(xiàn)各種功能。機(jī)器人下位機(jī)控制板將采集到的傳感器數(shù)據(jù),通過(guò)數(shù)據(jù)總線與工控機(jī)主控板傳輸,同時(shí)接收工控機(jī)主控板的命令,驅(qū)動(dòng)連接在機(jī)器人下位機(jī)控制板上的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

      下位機(jī)控制板包括包括機(jī)器人通斷繼電器、電量采集器、紅外遙控編碼接收 器、電壓電流采集器。機(jī)器人通斷繼電器為兩個(gè)繼電器,一個(gè)開(kāi)關(guān)充電電源的正極,另一個(gè)開(kāi)關(guān)充電電源的負(fù)極。機(jī)器人非充電狀態(tài)下,此繼電器為關(guān)閉狀態(tài),主要是為了讓充電片上不帶電,安全,防止機(jī)器人外部將電源短接。充電對(duì)準(zhǔn)前,其關(guān)閉,機(jī)器人采集接觸片上的電壓,通過(guò)在充點(diǎn)回路中串聯(lián)康銅絲,下位機(jī)控制板上接比較器檢測(cè)其電流有無(wú),使用其來(lái)處理機(jī)器人自動(dòng)充電對(duì)準(zhǔn)充電回路當(dāng)中的異常的判斷和處理。電池電流采集部分將當(dāng)前電量信息經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)總線傳輸給機(jī)器人下位機(jī)控制板,紅外遙控編碼接收器采用標(biāo)準(zhǔn)的遙控器編碼形式或者藍(lán)牙傳輸形式與充電樁系統(tǒng)進(jìn)行傳輸,本實(shí)施例中采用紅外遙控編碼接收模塊,紅外發(fā)射管。電壓電流采集器將充電電壓用導(dǎo)線連接至機(jī)器人下位機(jī)控制板。對(duì)于電壓的采集,本實(shí)施例中將充電壓線連接至機(jī)器人下位機(jī)控制板,利用電阻分壓,到單片機(jī)IO端口,AD轉(zhuǎn)換采集電壓。電流采集方式利用在充電回路中串聯(lián)康銅絲,采集其兩端的電壓降,經(jīng)過(guò)比較器輸出高低電平用以判斷充電電流的有無(wú)。

      視覺(jué)采集器為4個(gè)高度一致的紅外網(wǎng)絡(luò)攝像頭,分前后左右四個(gè)方位安裝在機(jī)器人本體上,其安裝高度與充電樁紅外十字型非對(duì)稱標(biāo)記一樣的高度,為機(jī)器人在尋找充電樁、對(duì)準(zhǔn)充電樁提供視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)信號(hào)。本實(shí)施例中的紅外網(wǎng)絡(luò)攝像頭與機(jī)器人充電板在一條垂直線上,即紅外網(wǎng)絡(luò)攝像頭的圓心于充電板的中心線在垂直地心的方向上,在一條線上。在電量低于設(shè)定電量的情況下,利用4個(gè)間距90度的紅外網(wǎng)絡(luò)攝像頭查找充電樁上紅外十字型非對(duì)稱標(biāo)記,當(dāng)紅外網(wǎng)絡(luò)攝像頭找到后,機(jī)器人依據(jù)對(duì)準(zhǔn)算法,使機(jī)器人的紅外網(wǎng)絡(luò)攝像頭找到充電樁上的紅外十字型非對(duì)稱標(biāo)記,然后機(jī)器人根據(jù)紅外網(wǎng)絡(luò)攝像頭采集到的信號(hào)調(diào)整到機(jī)器人自身姿態(tài),實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與充電樁之間的充電精確對(duì)準(zhǔn)。

      所述充電樁對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)包括充電樁主控板和視覺(jué)標(biāo)識(shí),所述充電樁主控板通過(guò)控制線連接視覺(jué)標(biāo)識(shí)。

      充電樁主控板上設(shè)有通過(guò)控制線連接的充電樁通斷電繼電器、充電樁光電檢測(cè)器、電磁鐵開(kāi)關(guān)控制器和紅外遙控編碼發(fā)射器。視覺(jué)標(biāo)識(shí)為紅外十字型非對(duì)稱標(biāo)記的信標(biāo),所述信標(biāo)的安裝高度與機(jī)器人上的視覺(jué)采集器高度一致。

      充電樁主控板安裝在充電樁本體內(nèi),主要起采集目前各種傳感器的狀態(tài),比如:檢測(cè)充電樁充電片與機(jī)器人對(duì)準(zhǔn)前與對(duì)準(zhǔn)后的狀態(tài),控制電磁門(mén)鎖的通電與斷電,控制充電樁充電片充電電源的開(kāi)啟與關(guān)閉,控制充電樁上紅外十字型非對(duì)稱標(biāo)記的發(fā)射與關(guān)閉。

      充電樁通斷電繼電器的主要功能為開(kāi)通與關(guān)閉充電電源,充電樁未接收到機(jī)器人經(jīng)紅外發(fā)射模塊發(fā)來(lái)的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)或者機(jī)器人充電異常斷開(kāi)和充電完成時(shí),充電樁通過(guò)此模塊開(kāi)通與關(guān)閉充電電源。同時(shí)出于安全考慮,是充電樁在非對(duì)準(zhǔn)充電狀態(tài)下,關(guān)閉充電樁充電片上的電源,防止觸電。

      充電樁光電檢測(cè)器的主要功能為檢測(cè)機(jī)器人充電片與充電樁充電片的接觸情況,只有當(dāng)接觸到位后,壓緊狀態(tài)后,紅外收發(fā)模塊來(lái)通知機(jī)器人,自動(dòng)充電對(duì)準(zhǔn)已經(jīng)到位,同時(shí)機(jī)器人停止前進(jìn),自鎖電機(jī),等待充電樁已開(kāi)電磁鐵的消息,檢測(cè)充電電流,同時(shí)關(guān)電機(jī)的自鎖。充電樁關(guān)閉紅外十字型非對(duì)稱標(biāo)記紅外線的發(fā)射,防止機(jī)器人與機(jī)器人爭(zhēng)搶充電樁,開(kāi)啟充電樁電磁鐵。當(dāng)充電樁充電片松開(kāi)后,充電樁開(kāi)啟紅外十字型非對(duì)稱標(biāo)記紅外信號(hào)的發(fā)射,關(guān)閉充電樁充電電源,關(guān)閉電磁鐵電源,開(kāi)啟充電樁重新對(duì)準(zhǔn)模式。異常情況也同上述處理。

      紅外遙控編碼發(fā)射器采用標(biāo)準(zhǔn)的遙控器編碼。

      紅外十字型非對(duì)稱標(biāo)記安裝的高度與紅外網(wǎng)絡(luò)攝像頭一致,本實(shí)施例中采用 紅外發(fā)射管1。按照如圖2的十字形標(biāo)記裝配而成。紅外十字型非對(duì)稱標(biāo)記與充電樁充電板在一條垂直的線上,即紅外十字型非對(duì)稱標(biāo)記的圓心于充電樁充電片中心線,在垂直地心的方向上,在一條線上。當(dāng)開(kāi)啟紅外十字型非對(duì)稱標(biāo)記上的紅外發(fā)射管1時(shí),往外發(fā)射紅外線引導(dǎo)機(jī)器人發(fā)現(xiàn)充電樁,紅外十字型非對(duì)稱標(biāo)記用于實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)。

      對(duì)準(zhǔn)鎖定機(jī)構(gòu)包括電磁門(mén)鎖和電磁鐵開(kāi)關(guān)控制器,其目的是機(jī)器人與充電樁對(duì)準(zhǔn)后,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與充電樁的相互固定。電磁門(mén)鎖的電磁吸片一部分安裝在機(jī)器人本體的骨架上,另一部分安裝在充電樁本體上,兩者安裝高度一致,電磁鐵開(kāi)關(guān)控制器與充電樁主控板通過(guò)控制線連接。電磁鐵開(kāi)關(guān)控制器采用暗裝磁力鎖,保證在較大直線拉力下不至于松開(kāi),可以使用三極管和繼電器的模式來(lái)控制其開(kāi)通與關(guān)閉,開(kāi)啟后,與其配套的吸片安裝在機(jī)器人上。在機(jī)器人本體上安裝有電磁門(mén)鎖的安裝片,安裝片連接到機(jī)器人的骨架上,當(dāng)機(jī)器人與充電樁對(duì)準(zhǔn)后,充電樁打開(kāi)電磁鐵,機(jī)器人被充電樁吸住。

      本實(shí)用新型的有益效果是:

      機(jī)器人在充電電池的電量不足時(shí),無(wú)需人工干預(yù),就能通過(guò)視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)自動(dòng)完成充電,實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無(wú)人值守機(jī)器人系統(tǒng)。并且,本實(shí)用新型適合于現(xiàn)有的任何類(lèi)型機(jī)器人使用,只要有交流電源插座,使得機(jī)器人只要在能夠提供交流電的區(qū)域就能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無(wú)人值守自動(dòng)充電。

      以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已,并不用于限制本實(shí)用新型,對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō),本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。

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