一种机器人自动对位充电的充电系统及充电方法技术方案

本发明专利技术公开了一种机器人自动对位充电的充电系统及充电方法，机器人检测到自身需要充电后，移动到充电桩前；通过两个测距传感器测得其上的充电接收模块与充电桩的充电发射模块的距离值，并根据测得距离值计算得到二者之间的角度偏差；据此将机器人的充电接收模块调整到与充电桩的充电发射模块平行状态；并运动至最优充电距离；充电桩控制盒检测所述机器人的充电接收模块与所述充电桩的充电发射模块是否对正，若未对正，则控制X向调整组件调整所述充电桩本体在所述X向上的位置直至二者对正。本发明专利技术可以实现机器人与充电桩之间的自动对位，对位精准，方便后续充电，保证充电效率最优。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人自动对位充电的充电系统及充电方法
本专利技术涉及机器人设备
，尤其涉及一种实现自动对位的充电系统及充电方法。
技术介绍
随着机器人技术的发展，各种类型的机器人产品融入各行各业，替代人工进行工作和服务。配套机器人必不可少的就是充电桩，它为机器人电池充入电能，保证机器人持续工作。而机器人要充电，必须要先移动到充电桩的位置，机器人车载端定位装置如激光雷达、GPS等能引导机器人到达充电桩前，但是存在对位误差，在结构设计上有的厂家会把充电桩做的比车载充电模块更宽，使其能容错机器人本身的定位精度，或者在水平和绕充电桩中心方向设置弹簧装置，使其有一定容错率，这种被动式定位方式在一定程度上能解决充电定位的问题，但是充电桩整体尺寸会做的更大，机器人在充电桩附近需要频繁调整姿态，直到车载充电模块与充电桩对位合适。由于对位精度不高，充电效率不高，对位过程中频繁撞击会造成对机器人及内部元器件振动，影响整体稳定性。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术针对上述不足，提出了一种更快捷的对位方式的可自动对位充电桩及充电方法，机器人相对笨重，调整姿态会更麻烦，相反的，充电桩移动起来会更灵活，配合上传感器定位，能精准的将充电桩与机器人进行对位，方便后续充电，保证充电效率最优。技术方案：一种机器人自动对位充电的充电系统，包括充电桩及机器人；所述机器人包括安装在所述机器人充电位置的充电接收模块以及安装在所述充电接收模块两侧并用于测量机器人的充电接收模块与充电桩的充电发射模块之间距离的测距传感器；所述机器人根据两个所述测距传感器测得的距离确定其充电接收模块与所述充电桩的充电发射模块之间的角度偏差，并据此运动至其充电接收模块与所述充电桩的充电发射模块平行状态；所述机器人的充电接收模块与所述充电桩的充电发射模块在Y向上的距离，并运动至最优充电距离；所述充电桩包括固定安装的X向调整组件以及固定安装在所述X向调整组件上并可由所述X向调整组件控制在X方向上移动的充电桩本体；所述充电桩本体包括安装在X方向上的充电发射模块以及检测判断所述机器人的充电接收模块与所述充电桩的充电发射模块是否对正的充电桩控制盒，所述充电桩控制盒与所述X向调整组件通信连接，在前述判断未对正情况下，控制所述X向调整组件调整所述充电桩本体在所述X方向上的位置，直至所述机器人的充电接收模块与所述充电桩的充电发射模块对正。在所述充电桩位于所述充电发射模块一侧安装有与所述充电桩控制盒通信连接的接近传感器，在所述机器人充电位置相应位置上设置有一凸起；所述充电桩控制盒通过所述接近传感器是否检测到所述机器人上凸起的信号确定所述机器人的充电接收模块与所述充电桩的充电发射模块是否对正；所述接近传感器的检测距离设为0～15mm之间。所述机器人上的充电接收模块采用的是无线充电接收模块，所述充电桩上的充电发射模块采用的无线充电发射模块；所述无线充电发射模块和所述无线充电接收模块之间通过磁谐振技术传递能量；所述充电控制盒与所述无线充电发射模块通信连接，读取所述无线充电发射模块的谐振电压，并根据谐振电压是否趋近于典型值判断所述机器人的充电接收模块与所述充电桩的充电发射模块是否对正。所述机器人和所述充电桩之间通过其内设置的无线通讯模块进行通信；所述机器人需要充电时发送充电请求至所述充电桩，所述充电桩的所述充电控制盒控制所述无线充电发射模块开启，并进行对正检测；并将对正信息发送给所述机器人。所述机器人实时监测其内电池信息，并获取其无线充电接收模块的谐振电压；在充电完成时发送信息至所述充电桩。所述X向调整组件包括X向驱动组件及X向滑动组件，所述充电桩本体固定安装在所述X向驱动组件及X向滑动组件上，并在所述X向驱动组件驱动下沿X方向运动。所述X向驱动组件采用丝杠驱动方式、皮带传动、直线电机或齿轮齿条方式，所述X向滑动组件采用导轨滑块结构方式或导轴与直线轴承结构方式。在所述充电桩本体上还设有Z向调整组件，所述Z向调整组件包括：Z向导轨，安装在所述充电桩本体上位于充电发射模块左右两侧位置；Z向滑块，滑动安装在所述Z轴滑块上，并用于固定安装所述充电发射模块；Z向调节块，与所述充电发射模块固定连接，在其内设有竖直方向上的内螺纹；Z向调节螺钉，上端转动安装在所述充电桩本体上，下端与所述Z向调节块通过螺纹配合连接。一种机器人自动对位充电的充电方法，包括步骤：(1)所述机器人检测到自身需要充电后，利用其导航规划地图，规划运动路径并移动到充电桩前；通过机器人上的两个测距传感器测得机器人上的充电接收模块与充电桩的充电发射模块的距离值，并根据测得距离值计算得到机器人的充电接收模块与充电桩的充电发射模块之间的角度偏差；(2)机器人依据步骤(1)计算得到的角度偏差规划机器人运动路径，将机器人的充电接收模块调整到与充电桩的充电发射模块平行状态；(3)机器人根据测距传感器测得所述机器人的充电接收模块与所述充电桩的充电发射模块在Y向上的距离，并运动至最优充电距离；(4)充电桩控制盒根据充电发射模块的谐振电压或接近传感器采集的信号，判断所述机器人的充电接收模块与所述充电桩的充电发射模块是否对正，若未对正，则控制所述X向调整组件调整所述充电桩本体在所述X方向上的位置，直至所述机器人的充电接收模块与所述充电桩的充电发射模块对正。通过所述机器人上的测距传感器检测所述机器人的充电接收模块与所述充电桩的充电发射模块在Y方向上距离值是否满足最优充电距离，所述最优充电距离为0～10mm；若不满足最优充电距离时，所述机器人根据其之间的距离与最优充电距离之间的距离差规划所述机器人在Y方向上移动的距离，并控制其本身向所述充电桩方向运动，直至达到最优充电距离。有益效果：本专利技术通过读取机器人进行无线充电时的充电谐振电压或电流判断机器人与充电桩在X方向上是否对正，并且判断是否达到了二者之间的最佳充电距离，并根据判断结果控制充电桩在X向上左右运动，从而使得机器人与充电桩对正，从而实现机器人与充电桩之间的自动对位，对位精准，方便后续充电，保证充电效率最优。附图说明图1是本专利技术的立体示意图。图2是机器人立体示意图。图3是充电桩爆炸图。图4是系统控制框图图5是机器人充电对位流程图图6是工作流程一示意图。图7是工作流程二示意图。图8是工作流程三示意图。图9是工作流程四示意图。图中，1.机器人，2.充电桩，3.机器人控制系统，4.测距传感器支架，5.测距传感器，6.无线充电接收模块，7.上壳，8.Z向调节螺钉，9.Z向调节块，10.无线充电发射模块，11.Z向导轨，12.Z向滑块，13.Z向连接板，14.电机固定法兰，15.电机，16.底壳，17.X向滑块连接板，18.X向滑块，19.X向导轨，20.丝杠螺母连接板，21.丝杠螺母，22.丝杠，23.充电桩控制盒，24.侧壳。具体实施方式下面结合附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人自动对位充电的充电系统，其特征在于：包括充电桩(2)及机器人(1)；/n所述机器人(1)包括安装在所述机器人(1)充电位置的充电接收模块以及安装在所述充电接收模块两侧并用于测量机器人(1)的充电接收模块与充电桩(2)的充电发射模块之间距离的测距传感器(5)；/n所述机器人(1)根据两个所述测距传感器(5)测得的距离确定其充电接收模块与所述充电桩(2)的充电发射模块之间的角度偏差，并据此运动至其充电接收模块与所述充电桩(2)的充电发射模块平行状态；再根据测距传感器(5)测得所述机器人(1)的充电接收模块与所述充电桩(2)的充电发射模块在Y向上的距离，并运动至最优充电距离；/n所述充电桩(2)包括固定安装的X向调整组件以及固定安装在所述X向调整组件上并可由所述X向调整组件控制在X方向上移动的充电桩本体；所述充电桩本体包括安装在X方向上的充电发射模块以及检测判断所述机器人(1)的充电接收模块与所述充电桩(2)的充电发射模块是否对正的充电桩控制盒(23)，所述充电桩控制盒(23)与所述X向调整组件通信连接，在前述判断未对正情况下，控制所述X向调整组件调整所述充电桩本体在所述X方向上的位置，直至所述机器人(1)的充电接收模块与所述充电桩(2)的充电发射模块对正。/n...

【技术特征摘要】
1.一种机器人自动对位充电的充电系统，其特征在于：包括充电桩(2)及机器人(1)；
所述机器人(1)包括安装在所述机器人(1)充电位置的充电接收模块以及安装在所述充电接收模块两侧并用于测量机器人(1)的充电接收模块与充电桩(2)的充电发射模块之间距离的测距传感器(5)；
所述机器人(1)根据两个所述测距传感器(5)测得的距离确定其充电接收模块与所述充电桩(2)的充电发射模块之间的角度偏差，并据此运动至其充电接收模块与所述充电桩(2)的充电发射模块平行状态；再根据测距传感器(5)测得所述机器人(1)的充电接收模块与所述充电桩(2)的充电发射模块在Y向上的距离，并运动至最优充电距离；
所述充电桩(2)包括固定安装的X向调整组件以及固定安装在所述X向调整组件上并可由所述X向调整组件控制在X方向上移动的充电桩本体；所述充电桩本体包括安装在X方向上的充电发射模块以及检测判断所述机器人(1)的充电接收模块与所述充电桩(2)的充电发射模块是否对正的充电桩控制盒(23)，所述充电桩控制盒(23)与所述X向调整组件通信连接，在前述判断未对正情况下，控制所述X向调整组件调整所述充电桩本体在所述X方向上的位置，直至所述机器人(1)的充电接收模块与所述充电桩(2)的充电发射模块对正。


2.根据权利要求1所述的机器人自动对位充电的充电系统，其特征在于：在所述充电桩(2)位于所述充电发射模块一侧安装有与所述充电桩控制盒(23)通信连接的接近传感器，在所述机器人(1)充电位置相应位置上设置有一凸起；所述充电桩控制盒(23)通过所述接近传感器是否检测到所述机器人(1)上凸起的信号确定所述机器人(1)的充电接收模块与所述充电桩(2)的充电发射模块是否对正；所述接近传感器的检测距离设为0～15mm之间。


3.根据权利要求1所述的机器人自动对位充电的充电系统，其特征在于：所述机器人(1)上的充电接收模块采用的是无线充电接收模块(6)，所述充电桩(2)上的充电发射模块采用的无线充电发射模块(10)；所述无线充电发射模块(10)和所述无线充电接收模块(6)之间通过磁谐振技术传递能量；
所述充电控制盒(23)与所述无线充电发射模块(10)通信连接，读取所述无线充电发射模块(10)的谐振电压，并根据谐振电压是否趋近于典型值判断所述机器人(1)的充电接收模块与所述充电桩(2)的充电发射模块是否对正。


4.根据权利要求3所述的机器人自动对位充电的充电系统，其特征在于：所述机器人(1)和所述充电桩(2)之间通过其内设置的无线通讯模块进行通信；所述机器人(1)需要充电时发送充电请求至所述充电桩(2)，所述充电桩(2)的所述充电控制盒(23)控制所述无线充电发射模块(10)开启，并进行对正检测；并将对正信息发送给所述机器人(1)。


5.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：程敏，祁宏伟，王彬，郑黎达，
申请(专利权)人：广东亿嘉和科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44