室內移動機器人無線供電技術的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種室內移動機器人無線供電技術。特別是涉及一種具有結構簡單、高可靠性、電磁兼容性佳的室內移動機器人無線供電技術。
【背景技術】
[0002]1959年，第一臺工業(yè)機器人誕生。它的誕生為人類的發(fā)展注入了新的活力。自此以后，機器人的技術不斷的更新?lián)Q代。越來越多的場合開始出現(xiàn)機器人的身影，機器人的種類也越來越多。但是對于一些室內機器人供電或者充電都是通過導線直接接觸進行傳輸?shù)摹ｋ姽ぴO備的充電一般是通過插頭和插座來進行，但是在進行大功率充電時，這種充電方式存在高壓觸電的危險。且由于存在摩擦和磨損，系統(tǒng)的安全性、可靠性及使用壽命較低，特別是在化工、采礦等一些易燃、易爆領域，極易引發(fā)大的事故。新型無線電能傳輸系統(tǒng)采用電磁感應原理、電力電子技術以及控制理論相結合，實現(xiàn)了電能的無線傳輸，完全克服了以上限制。
[0003]本發(fā)明旨在克服傳統(tǒng)上移動機器人對電線的依賴性看，提出了給室內移動機器人無線供電的設計理念，設計了一種結構簡單、高可靠性、電磁兼容性佳的室內移動機器人自主無線供電系統(tǒng)。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是，提出了室內移動機器人無線供電技術，該技術具有結構簡單、高可靠性、電磁兼容性佳的特點。
[0005]本發(fā)明所采用的技術方案是:一種室內移動機器人無線供電技術，包括:電能與信號發(fā)射系統(tǒng)、發(fā)射端中繼系統(tǒng)、接收端中繼系統(tǒng)和電能與信號接收系統(tǒng)。
[0006]所述的中繼與電能與信號發(fā)射系統(tǒng)和發(fā)射端中繼系統(tǒng)是室內移動機器人無線供電系統(tǒng)的核心部分之一，包括:發(fā)射端無線通信模塊、發(fā)射端DSP控制系統(tǒng)、DDS信號源、寬帶線性功放、發(fā)射端匹配網(wǎng)路、電磁發(fā)射部分、發(fā)射端功率檢測模塊、發(fā)射端中繼線圈(中繼線圈可以有η個，η為正整數(shù))。
[0007]所述的電能與信號接收系統(tǒng)和接收端中繼系統(tǒng)是室內移動機器人無線供電系統(tǒng)的核心部分之一，包括:電磁接收部分、接收端匹配電路、整流濾波電路、DC/DC換壓電路、接收端無線通信模塊，接收端DSP控制系統(tǒng)和接收端功率檢測模塊、接收端中繼線圈(中繼線圈可以有η個，η為正整數(shù))。
[0008]所述的發(fā)射端無線通信模塊，接收端通信模塊用于信號的發(fā)送和接收。
[0009]所述的電磁發(fā)射部分和電磁接收部分用于能量在空間以磁場耦合的方式傳播。
[0010]所述的發(fā)射端DSP控制系統(tǒng)和接收端DSP控制系統(tǒng)用于命令的解釋、執(zhí)行、狀態(tài)檢測和控制等。
[0011]所述的發(fā)射端匹配網(wǎng)絡和接收端匹配網(wǎng)絡用于整個無線電能傳輸系統(tǒng)的諧振匹配，實現(xiàn)功率傳輸?shù)淖畲蠡?br>[0012]所述的DDS信號源用于產生高頻的小功率正弦信號。
[0013]所述的寬帶線性功放用于將DDS信號源產生的高頻小功率信號進行功率放大。
[0014]所述的發(fā)射端功率檢測模塊和接收端功率檢測模塊用于進行功率的實時監(jiān)測。
[0015]所述的整流濾波電路用于將接收端匹配電路接收到的電能進行整流，并濾除雜波。
[0016]所述的DC/DC換壓電路用于將整流濾波后的能量進行電壓轉換，得到適合負載使用的電能。
[0017]所述的發(fā)射端中繼線圈和接收端中繼線圈用于無線電能傳輸過程中能量的中繼，從而能夠增大電能傳輸?shù)木嚯x。
[0018]本發(fā)明的室內移動機器人無線供電技術，該技術具有結構簡單、高可靠性、電磁兼容性佳的特點。
【附圖說明】
[0019]圖1是設計系統(tǒng)的整體框圖；
[0020]圖2是中繼與電能信號發(fā)射系統(tǒng)框圖；
[0021]圖3是中繼與電能信號接收系統(tǒng)框圖。
【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明提供一種結構簡單、高可靠性、電磁兼容性佳的室內移動機器人無線供電技術。下面結合實施例和附圖對本發(fā)明做出詳細說明。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明所采用的技術方案是:一種室內移動機器人無線供電技術，包括:電能與信號發(fā)射系統(tǒng)、發(fā)射端中繼系統(tǒng)、接收端中繼系統(tǒng)和電能與信號接收系統(tǒng)。其特征在于:電能與信號發(fā)射系統(tǒng)提供電能，發(fā)射端中繼線圈與接收端中繼線圈進行能量的中繼傳遞，電能與信號接收系統(tǒng)來自中繼與電能信號發(fā)射系統(tǒng)的能量，然后為室內移動機器人實時供電，并不斷檢測接收的功率，然后實時反饋給中繼與能量信號發(fā)射系統(tǒng)。
[0024]如圖2所示，所述的電能與信號發(fā)射系統(tǒng)和發(fā)射端中繼系統(tǒng)是室內移動機器人無線供電系統(tǒng)的核心部分之一，包括:發(fā)射端無線通信模塊、發(fā)射端DSP控制系統(tǒng)、DDS信號源、寬帶線性功放、發(fā)射端匹配網(wǎng)路、電磁發(fā)射部分、發(fā)射端功率檢測模塊、中繼線圈(中繼線圈可以有η個，η為正整數(shù))。其特征在于:DDS信號源給寬帶線性功放輸入一定功率和頻率的正弦信號，該信號經過寬帶線性功放放大后，然后再輸入到發(fā)射端匹配網(wǎng)絡，經過匹配后，再輸入到電磁發(fā)射部分，然后能量再通過中繼線圈以電磁波的形式傳送。發(fā)射端無線通信模塊根據(jù)中繼與電能信號接收系統(tǒng)反饋的信息和發(fā)射端功率檢測模塊對寬帶線性功放的功率檢測，然后輸出控制信號給DDS信號源使其輸出新的正弦信號。
[0025]如圖3所示，所述的電能與信號接收系統(tǒng)和接收端中繼系統(tǒng)是室內移動機器人無線供電系統(tǒng)的核心部分之一，包括:電磁接收部分、接收端匹配電路、整流濾波電路、DC/DC換壓電路、接收端無線通信模塊，接收端DSP控制系統(tǒng)和接收端功率檢測模塊、中繼線圈(中繼線圈可以有η個，η為正整數(shù))。其特征在于:中繼線圈通過空間磁場耦合獲得的從中繼與電能信號發(fā)射系統(tǒng)的電磁能，然后再通過空間耦合傳送給電磁接收部分，電磁接收部分通過空間磁場耦合接收來自電能和信號發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射的電能，然后將電能輸入到接收端匹配電路，經過匹配后再輸入到整流濾波電路，整流濾波后的電能在經過DC/DC換壓電路得到適合室內移動機器人使用的電能。接收端功率檢測模塊實時檢測電磁接收部分得到的功率，然后將檢測結果提供給接收端DSP控制系統(tǒng)，接收端DSP控制系統(tǒng)將收到的功率結果經過分析，然后將控制接收端無線通信模塊將反饋信息發(fā)送給電能和信號發(fā)射系統(tǒng)。
[0026]以上示意性的對本發(fā)明及其實施方式進行了描述，該描述沒有局限性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實施方式之一。所以如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，采用其它形式的同類部件或其它形式的各部件布局方式，不經創(chuàng)造性的設計出與該技術方案相似的技術方案與實施例，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種室內移動機器人無線供電技術，包括電能與信號發(fā)射系統(tǒng)(I)、發(fā)射端中繼系統(tǒng)(2)、接收端中繼系統(tǒng)(3)和電能與信號接收系統(tǒng)(4);其特征在于，電能與信號發(fā)射系統(tǒng)(I)與發(fā)射中繼系統(tǒng)⑵相連。接收中繼系統(tǒng)⑶與電能與信號接收系統(tǒng)⑷相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的電能與信號發(fā)射系統(tǒng)和發(fā)射端中繼系統(tǒng)包括發(fā)射端無線通信模塊(11)、發(fā)射端DSP控制系統(tǒng)(12)、DDS信號源(13)、寬帶線性功放(14)、發(fā)射端匹配網(wǎng)路(15)、電磁發(fā)射部分(16)、發(fā)射端功率檢測模塊(17)、中繼線圈(2)(中繼線圈可以有η個，η為正整數(shù))；其特征在于，DDS信號源(13)與寬帶線性功放(14)相連，寬帶線性功放(14)與發(fā)射端匹配網(wǎng)絡(15)相連，發(fā)射端匹配網(wǎng)絡(15)與電磁發(fā)射部分(16)相連，電磁發(fā)射部分與發(fā)射端中繼線圈(2)(發(fā)射端中繼線圈可以有η個，η為正整數(shù))相連，DDS信號源(13)又與發(fā)射端DSP控制系統(tǒng)(12)相連，發(fā)射端無線通信模塊(11)與發(fā)射端DSP控制系統(tǒng)(12)相連，發(fā)射端DSP控制系統(tǒng)(12)又與發(fā)射端功率檢測模塊(17)相連，發(fā)射端功率檢測模塊(17)又與發(fā)射端線性功放(14)相連。
3.根據(jù)權利要求1所述的接收端中繼系統(tǒng)和電能與信號接收系統(tǒng)包括電磁接收部分(41)、接收端匹配電路(42)、整流濾波電路(43)、DC/DC換壓電路(44)、接收端無線通信模塊(45)，接收端DSP控制系統(tǒng)(46)和接收端功率檢測模塊(47)、室內移動機器人(48)和接收端中繼線圈(3)(接收端中繼線圈可以有η個，η為正整數(shù))；其特征在于，某一接收端中繼線圈(3)(接收端中繼線圈可以有η個，η為正整數(shù))與電磁接收部分(41)相連，電磁接收部分(41)與接收端匹配電路(42)相連，接收端匹配電路(42)與整流濾波電路(43)相連，整流濾波電路(43)與DC/DC換壓電路(44)相連，DC/DC換壓電路(44)與室內移動機器人(48)相連，電磁接收部分(41)又與接收端功率檢測模塊(47)相連，接收端功率檢測模塊(47)又與接收端DSP控制系統(tǒng)(46)相連，接收端DSP控制系統(tǒng)(46)又與接收端無線通信模塊(45)相連。
【專利摘要】本發(fā)明是一種室內移動機器人無線供電技術的設計，主要包括電源、中繼與能量信號發(fā)射系統(tǒng)、中繼與能量信號接收系統(tǒng)、室內移動機器人四部分。該系統(tǒng)屬于高頻電磁理論工程與信號傳輸應用前沿交叉領域，解決了室內移動機器人無線供電的問題。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)上室內移動機器人供電過程中對電線的依賴，提高了室內移動機器人的可靠性和靈活性，是一種具有結構簡單、電磁兼容性佳的裝置，具有巨大的應用前景。
【IPC分類】H02J7-00, H02J17-00
【公開號】CN104852479
【申請?zhí)枴緾N201510304243
【發(fā)明人】李陽, 何亞偉, 楊慶新, 張獻, 楊曉博, 張雅希, 薛明
【申請人】天津工業(yè)大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月28日