[发明专利]机器人自动充电系统及其充电方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种自动充电系统及其充电方法，尤其涉及一种机器人自动充电系统及充电方法。

背景技术

目前，机器人在各个行业的应用越来越普遍，给人们的生活带来了很大的便利。现有的机器人产品中，大部分采用可充电电池作为动力源。因而，当充电电池电量不足时，机器人能够自动回到充电位置，与充电电源可靠的连接，自主的完成充电过程就变得非常重要。

现有的机器人大都采用直流充电的方式，其方法为：在机器人充电位置安装一个充电器和静态充电座，当机器人控制系统感知到电池电量不足的时候，自动回到该充电位置，通过电机控制机器人上的动态触头运动，或者控制机器人运动使得动态触头与充电座对接，从而实现自动充电。这种充电方法需要外置直流整流装置，因而系统结构通常比较复杂；而且该充电方式通常使用电压等级较低的直流电压充电，对大功率的机器人电池充电时，充电电流非常大，因而不适用于大功率机器人电池充电。如国家知识产权局公布的实用新型专利（申请号：201220137985.9）变电站巡检机器人自动充电机构提到了一种动态触头的实现方法，该机构使用电机带动充电极片与充电座对接，机械结构和控制系统比较复杂；另外由于充电极片尺寸有限，因而对机器人停靠精度要求非常高，机器人停靠位置或者停靠姿态稍有偏差就可能导致充电失败。另外，如国家知识产权局公布的发明专利（申请号：201010149969.7）机器人系统及其机器人与充电座的对接方法提到了一种使用红外传感器引导机器人充电的方法，该方法机器人定位精度有限，而且该方法使用机器人前部与充电座接触进行充电，不适用于闭合路径行驶的机器人；如该发明所述，该发明采用的充电方法比较适用于充电电流较小、室内运行的机器人，如智能玩具机器人、娱乐机器人、室内清扫机器人等，不能应用于大功率的机器人充电。

另外，现有充电方法中，外置的充电座均处于带电状态，机器人通过对接后比较充电触点上的电压状态来判断是否良好接触，错误的对接可能对充电座造成严重的损害，因而安全性较低。

专利名称为变电站巡检机器人自动充电机构，申请号为201220137985.9的专利，该充电机构充电的原理如下：该机器人为磁导航机器人，当机器人需要充电时，机器人会循着磁导航线路回到停到充电座的位置，然后机器人本体从侧面伸出充电极片，与充电座对接，实现充电。该充电方法的缺点如下：由于充电极片伸出的长度是一定的，因而对机器人停靠位置的要求非常高，如果机器人停的左右有偏差或者姿态不正，都可能导致无法充电；该方法使用直流30V左右充电（专利中未提及），共有两个电源，其中一个用于充电，一个用于充电时为机器人供电。其中充电电流为5~6A，供电电流4A左右，总电流10A左右。大电流工作对充电极片和充电座的对接可靠性要求很高；该方法有两个电源，所以需要三个充电极片；因为需要转变为直流充电，所以需要外置充电箱将交流电压整流为直流；该充电机构由电机驱动，控制复杂。同时如上所述，如果停靠偏近，会导致电机堵转而损坏；充电座一直处于带电状态（专利中未提及），对接后通过判断充电极片上是否有电压来判断对接是否正常，判断不准确。

发明名称为机器人系统及其机器人与充电座的对接方法，申请号为201010149969.7；发明名称为一种机器人自动充电方法及其自动充电装置，申请号为200610048955.X；发明名称为智能机器人系统及其充电对接方法，申请号为201010290492.4，这三个专利比较相似，但是侧重点不同，这三个专利的共同特点是应用领域相同，均应用于室内清扫机器人，智能玩具机器人，娱乐机器人等小型家用服务型机器人；充电方式相同：充电触头均位于机器人前部，均需要一个充电座，机器人通过前部与充电座对接。因而，该方法不能用于闭合路径工作的机器人，对接方式的压紧力有限；均使用红外线引导机器人，精度有限；充电电源均为直流电源，并且充电座始终带电，检测不准确。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种机器人充电系统及其充电方法，它具有提高了机器人充电的可靠性和安全性优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种机器人自动充电系统，它包括安装在充电室内的导轨和充电极片，导轨上设有导向轮，导向轮指引机器人车轮的移动，每个导轨上还安装相应交流充电座，交流充电座与交流市电的零线和火线连接，充电极片安装在机器人底盘及机器人车轮内侧，所述充电极片依次与充电控制模块、整流模块、充电电池连接，