移動(dòng)機(jī)器人自主無線充電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種移動(dòng)機(jī)器人自主無線充電系統(tǒng)。特別是涉及一種具有結(jié)構(gòu)簡單、高可靠性、電磁兼容性佳的移動(dòng)機(jī)器人自主無線充電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]自從1959年第一臺工業(yè)機(jī)器人誕生以來，機(jī)器人技術(shù)不斷的更新與提高。機(jī)器人的種類也越來越多。但是對于一些機(jī)器人的供電或者充電還是由導(dǎo)線直接接觸進(jìn)行傳輸?shù)摹ｋ姽ぴO(shè)備的充電一般是通過插頭和插座來進(jìn)行，但是在進(jìn)行大功率充電時(shí)，這種充電方式存在高壓觸電的危險(xiǎn)。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(lǐng)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(yīng)原理、電力電子技術(shù)以及控制理論相結(jié)合，實(shí)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(dòng)機(jī)器人對電線的依賴性看，提出了給移動(dòng)機(jī)器人無線充電的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡單、高可靠性、電磁兼容性佳的移動(dòng)機(jī)器人自主無線充電系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提出了移動(dòng)機(jī)器人自主無線充電系統(tǒng)，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、高可靠性、電磁兼容性佳的特點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種移動(dòng)機(jī)器人自主無線充電系統(tǒng)，包括:電源、電能與信號發(fā)射系統(tǒng)、電能與信號接收系統(tǒng)和移動(dòng)機(jī)器人。
[0006]所述的電能與信號發(fā)射系統(tǒng)是移動(dòng)機(jī)器人自主無線充電系統(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。
[0007]所述的電能與信號接收系統(tǒng)是移動(dòng)機(jī)器人自主無線充電系統(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。
[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親合的方式傳播。
[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(luò)和接收端匹配網(wǎng)絡(luò)用于整個(gè)無線電能傳輸系統(tǒng)的諧振匹配，實(shí)現(xiàn)功率傳輸?shù)淖畲蠡?br>[0012]所述的DDS信號源用于產(chǎn)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(chǎn)生的高頻小功率信號進(jìn)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(jìn)行功率的實(shí)時(shí)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(jìn)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(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，得到適合負(fù)載使用的電能。
[0017]本發(fā)明的移動(dòng)機(jī)器人自主無線充電系統(tǒng)，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、高可靠性、電磁兼容性佳的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0018]圖1是設(shè)計(jì)系統(tǒng)的整體框圖；
[0019]圖2是電能與信號發(fā)射系統(tǒng)框圖；
[0020]圖3是電能與信號接收系統(tǒng)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、高可靠性、電磁兼容性佳的移動(dòng)機(jī)器人自主無線充電系統(tǒng)。下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明的移動(dòng)機(jī)器人自主無線充電系統(tǒng)做出詳細(xì)說明。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明的移動(dòng)機(jī)器人自主無線充電系統(tǒng)，包括:電源、電能與信號發(fā)射系統(tǒng)、電能與信號接收系統(tǒng)和移動(dòng)機(jī)器人。其特征在于:電源給電能和信號發(fā)射系統(tǒng)提供電能，信號通過信號發(fā)射系統(tǒng)供給。電能和信號發(fā)射系統(tǒng)與電能和信號接收系統(tǒng)采用了防電磁干擾的模塊化設(shè)計(jì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了電能和信號傳輸。電能和信號發(fā)射系統(tǒng)根據(jù)電能和接收系統(tǒng)的反饋信息實(shí)時(shí)控制發(fā)射的電能。電能和信號接收系統(tǒng)通過空間磁場耦合接收來自電能和信號發(fā)射系統(tǒng)的能量，然后為移動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)供電，并不斷檢測接收的功率，然后實(shí)時(shí)反饋給能量和信號發(fā)射系統(tǒng)。
[0023]如圖2所示，所述的電能與信號發(fā)射系統(tǒng)2是移動(dòng)機(jī)器人自主無線充電系統(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。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(jīng)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(luò)，經(jīng)過匹配后，再輸入到電磁發(fā)射部分。發(fā)射端無線通信模塊根據(jù)電能與信號接收系統(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。其連接方式如下面介紹(具體的連接方式見說明書附件圖):DDS信號源與寬帶線性功放相連，DDS信號源又與發(fā)射端DSP控制系統(tǒng)相連，寬帶線性功放與發(fā)射端匹配網(wǎng)絡(luò)、發(fā)射端功率檢測模塊相連，發(fā)射端匹配網(wǎng)絡(luò)與電磁發(fā)射部分相連，發(fā)射端無線通信模塊與發(fā)射端DSP控制系統(tǒng)相連，發(fā)射端DSP控制系統(tǒng)與發(fā)射端功率檢測模塊相連。
[0024]如圖3所示，所述的電能與信號接收系統(tǒng)3是移動(dòng)機(jī)器人自主無線充電系統(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。其特征在于: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(jīng)過匹配后再輸入到整流濾波電路，整流濾波后的電能在經(jīng)過DC/DC換壓電路得到適合移動(dòng)機(jī)器人使用的電能。接收端功率檢測模塊實(shí)時(shí)檢測電磁接收部分得到的功率，然后將檢測結(jié)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(jié)果經(jīng)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)。其連接方式如下面介紹(具體的連接方式見說明書附件圖):電磁接收部分與接收端匹配電路相連，接收端匹配電路又與整流濾波電路相連，整流濾波電路與DC/DC換壓電路相連，DC/DC換壓電路又與移動(dòng)機(jī)器人相連。電磁接收部分還與接收端功率檢測模塊相連，接收端功率檢測模塊與接收端DSP控制系統(tǒng)相連，接收端DSP控制系統(tǒng)與接收端無線通信模塊相連。
[0025]以上示意性的對本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)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(shí)施方式之一。所以如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)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(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的技術(shù)方案與實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種移動(dòng)機(jī)器人自主無線充電系統(tǒng)，包括電源(1)、電能與信號發(fā)射系統(tǒng)(2)、電能與信號接收系統(tǒng)(3)移動(dòng)機(jī)器人(4);其特征在于，電源(1)與電能和信號發(fā)射系統(tǒng)相連(2)，電能與信號接收系統(tǒng)(3)與移動(dòng)機(jī)器人(4)相連；電源(1)給電能和信號發(fā)射系統(tǒng)(2)提供能量，電能和信號發(fā)射系統(tǒng)(2)與電能和信號接收系統(tǒng)(3)以無線方式進(jìn)行電能和信號傳輸，電能和信號發(fā)射系統(tǒng)(2)與電能和信號接收系統(tǒng)(3)實(shí)現(xiàn)電能和信號同時(shí)傳輸?shù)募稍O(shè)計(jì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)機(jī)器人自主無線充電系統(tǒng)，其中，所述電能和信號發(fā)射系統(tǒng)包括發(fā)射端無線通信模塊(21)、發(fā)射端DSP控制系統(tǒng)(22)、DDS信號源(23)、寬帶線性功放(24)、發(fā)射端匹配網(wǎng)路(25)、電磁發(fā)射部分(26)、發(fā)射端功率檢測模塊(27);其特征在于，DDS信號源(23)與寬帶線性功放(24)相連，DDS信號源又與發(fā)射端DSP控制系統(tǒng)相連(22)，寬帶線性功放(24)又與發(fā)射端匹配網(wǎng)絡(luò)(25)相連，寬帶線性功放(24)又與發(fā)射端功率檢測模塊相連，發(fā)射端匹配網(wǎng)絡(luò)(25)又與電磁發(fā)射部分(26)相連，發(fā)射端無線通信模塊(21)與發(fā)射端DSP控制系統(tǒng)(22)相連，發(fā)射端DSP控制系統(tǒng)(22)與發(fā)射端功率檢測模塊(27)相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)機(jī)器人自主無線充電系統(tǒng)，其中，所述電能和接收系統(tǒng)包括電磁接收部分(31)、接收端匹配電路(32)、整流濾波電路(33)、DC/DC換壓電路(34)、接收端無線通信模塊(35)，接收端DSP控制系統(tǒng)(36)和接收端功率檢測模塊(37);其特征在于，電磁接收部分(31)與接收端匹配電路(32)相連，接收端匹配電路(32)又與整流濾波電路(33)相連，整流濾波電路(33)又與DC/DC換壓電路(34)相連，DC/DC換壓電路(34)又與移動(dòng)機(jī)器人⑷相連，電磁接收部分(31)與接收端功率檢測模塊(37)相連，接收端功率檢測模塊(37)與接收端DSP控制系統(tǒng)(36)相連，接收端DSP控制系統(tǒng)(36)與接收端無線通信模塊(35)相連。
【專利摘要】本實(shí)用新型是一種移動(dòng)機(jī)器人自主無線充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要包括電源、能量與信號發(fā)射系統(tǒng)、能量與信號接收系統(tǒng)、移動(dòng)機(jī)器人單元四部分。該系統(tǒng)屬于高頻電磁理論工程與信號傳輸應(yīng)用前沿交叉領(lǐng)域，解決了移動(dòng)機(jī)器人自主無線充電的問題。本實(shí)用新型克服了傳統(tǒng)上移動(dòng)機(jī)器人充電或供電過程中對電線的依賴，提高了移動(dòng)機(jī)器人的可靠性和靈活性，是一種具有結(jié)構(gòu)簡單、電磁兼容性佳的裝置，具有巨大的應(yīng)用前景。
【IPC分類】H02J50/00, H02J7/00
【公開號】CN205160102
【申請?zhí)枴緾N201520383589
【發(fā)明人】何亞偉, 李陽, 楊慶新, 張獻(xiàn)
【申請人】天津工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年5月28日