[发明专利]一种移动机器人系统及其自主充电方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种移动机器人的充电技术，尤其涉及一种对该移动机器人进行自主充电的移动机器人及其移动机器人系统。

背景技术

随着传感器、智能控制以及能源等方面技术日新月异的发展，越来越多的服务机器人已逐渐使用于不同的服务场合。由于人们希望服务机器人能够尽可能地延长现场作业的时间，实现相当长的一段时间内的自主工作，故而补充服务机器人的动力源成为一个亟待解决的问题。例如，当前的一些移动机器人往往使用可充电电池(rechargeablebattery)来给自身供电，但是一般只能维持几个小时，一旦电池中的存储电量耗尽或小于预设阈值，就必须采用人工干预方式对移动机器人重新充电，而这将无法满足移动机器人的智能化设计要求。

在现有技术中，移动机器人的自主充电技术大多通过直接插电源适配器或通过接触式的充电桩进行充电，并借助激光测距仪、视觉传感器或红外探测器与充电适配器进行对接。一般来说，现有的接触式充电桩主要有三种充电方式：上置式接触充电、下置式接触充电以及侧面式接触充电。对于上述三种方式，移动机器人上的充电接触触点都是固定不动的，充电桩上的接触触点存在一定的弹性。如此一来，上置式接触充电要求充电桩的高度必须与移动机器人的高度相匹配，局限性很大。下置式接触充电则对移动机器人的底盘距地面的距离要求很高，如果距离地面太近，机器人能跨越的障碍就非常有限；如果距离地面过高，充电桩上的充电接触触点就很难碰触并可靠连接至机器人上的接触触点，对设计造成很大的影响。对于侧面式接触充电来说，机器人的接触触点与充电桩的接触触点相互靠得很近，机器人在对接的时候很容易造成错位，导致充电效率较差。

此外，现有的移动机器人在进行充电时也面临着十分严峻的安全问题。举例来说，由于机器人上的充电触点位置固定不变，使得充电触点本身需要一直裸露在外面，容易发生磨损、氧化、接触不良等情形。而且，裸露充电触点在使用上也会存在明显的安全隐患。再者，现有的充电触点与充电桩上的接触触点对接时的接触面积都不是很大，容易产生位置对准的困扰，这对于大功率充电时的充电效率将产生较大的不利影响。

有鉴于此，如何设计一种可自主充电的移动机器人架构，以克服现有技术中的上述缺陷或不足，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。

发明内容

针对现有技术的移动机器人通过接触式充电桩进行自主充电所存在的上述缺陷，本发明提供了一种移动机器人系统及其自主充电方法。

依据本发明的一个方面，提供了一种可自动充电的移动机器人系统，该移动机器人系统包括机器人本体和充电适配器，其中，

所述机器人本体包括：充电触点，被配置为可伸缩地伸长至所述机器人本体的外部或缩回到所述机器人本体的内部；储能模块，用于存储来自所述充电适配器的充电功率所转化的电能，从而提供所述机器人本体正常运行时的续航能力；主控模块，与所述储能模块相连接，用于监测所述机器人本体的充电电流、充电电压以及所述储能模块的实时电流、实时电压；以及

所述充电适配器包括：传感识别模块，用于接收来自所述机器人本体的位置信号，并向所述机器人本体回传一反馈信号从而使所述机器人本体获得所述充电适配器的位置信息；分控模块，与所述主控模块进行通信，用于监测所述机器人本体的充电电流和充电电压，其中，当所述机器人本体处于充电状态时，所述充电触点伸长至所述机器人本体的外部且与所述充电适配器接触；当所述机器人本体停止充电时，所述充电触点缩回所述机器人本体的内部。

在其中的一实施例，所述机器人本体还包括一触点控制单元，固定连接至所述充电触点且控制所述充电触点沿直线方向或沿螺旋形方向伸长至所述机器人本体的外部。

在其中的一实施例，所述充电适配器还包括一充电底座，且充电底座的充电接触盘与所述机器人本体的充电触点一一对应。

在其中的一实施例，所述充电接触盘的面积大于所述充电触点的有效面积。

在其中的一实施例，当所述机器人本体的充电触点与所述充电适配器的充电接触盘贴合时，所述主控模块与所述分控模块以电力载波方式、单总线方式或无线方式进行通信。

在其中的一实施例，当所述主控模块与所述分控模块之间的通信发生故障时，所述机器人本体调节所述充电触点的位置或主动轮的位置。

在其中的一实施例，所述机器人本体还包括一位置传感器，用于发出所述位置信号以及接收来自所述传感识别模块的反馈信号，所述机器人本体根据所述反馈信号获得所述充电适配器的位置信息。

在其中的一实施例，所述储能模块为电池组或超级电容组。