[发明专利]一种防爆型巡检机器人无线充电系统及方法

说明书

本发明公开了一种防爆型巡检机器人无线充电系统，包括巡检机器人和充电桩，巡检机器人上设有工控机、激光雷达、后视摄像机、超声波传感器、深度相机、编码器和无线充电接收端，激光雷达、后视摄像机、超声波传感器、深度相机、编码器均与工控机通信连接。超声波传感器设置有两个且分别对称分布于无线充电接收端的正下方，两个超声波传感器的间距小于充电桩宽度。充电桩上设有无线充电发射端和机械爪扣，机械爪扣转动连接于无线充电发射端周侧。本发明还公开了一种防爆型巡检机器人无线充电方法，通过多种传感器数据信息融合，依靠精确度级联触发，互为验证，形成流程闭环，层级反馈，保证了充电对齐的准确度。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种防爆型巡检机器人无线充电系统及方法。

背景技术

随着科学技术的发展，石油化工企业也得到了快速的发展，与此同时，石化装置造成的隐患与事故也不断发生，如何避免由此引发的事故成为当前面临的一大难题。目前，对于石油化工厂区的检测大部分还是通过人工进行巡检，显然这种方法不能保证巡检的及时性。而且，由于石油、化工企业的特殊性，厂区环境中还会带有一定的化学气味，严重影响了厂区工作人员的身体健康。或者是现有的一些企业，也会在厂区内使用机器人来进行巡检，但大多采用的是人工遥控或者是磁导航方式，该方式又需要在厂区内进行基础设施的改造，机器人的巡检效率低下，不能给厂区带来明显的经济效益。由于生产环境特殊，普通的巡检机器人由于自身的携带的传感器与驱动设备无法满足防护要求，在大型的石油开采、冶金冶炼企业以及一些特殊场合运用特种机器人越来越多。

防爆巡检机器人的用户可以通过管理平台给机器人下发巡检任务，当防爆机器人接收到巡检任务时，就可以根据管理平台下发的任务，利用激光雷达自主导航至目标区域进行巡检，完成巡检任务。显然，通过这样的方法，不仅可以避免人工进入目标区域进行巡检所带来的危害，同时，也可以保证巡检的及时性，而且，防爆机器人可以直接在管理平台上查看巡检信息，不需要再去人工比对数据，极大地提高了巡检的效率，同时也提高了厂区的经济效益。

防爆机器人作为特种机器人中的一种，在高危场所的工作中发挥着重要作用。防爆机器人采用车载蓄电池组为其提供运行能量，但防爆机器人各部件由于经过防爆材料包裹，自重大、移动速度降低，蓄电池组耗电快，这就需要定时给蓄电池组补充电能。当防爆机器人在易燃、易爆的环境下需要充电时，充电过程需要满足国家ⅡC防爆要求。目前，防爆机器人一般采用的是在安全区域的非防爆手动充电形式，这就限制了防爆机器人的智能化程度。

而无线充电技术可以解决许多有线供电中存在的问题，如灵活方便性较差、导体接触部分容易磨损、容易产生火花、供电线外露可能带来的安全隐患等问题。在众多无线能量传输技术方案中，电磁共振方案被认为是最具潜力与实用性。电磁共振无线充电技术是基于“电磁感应”原理，分为能量发射端和接收端，发射端和接收端之间无需物理连接。发射端利用电能转换装置将市电转换成高频交流电，高频交流电产生变化的磁场，通过空气等介质将能量发射出去；接收端放置于发射端的磁场中，根据“电磁感应”原理，会感应出电流，然后通过电能转换装置转换成终端设备所需要的电能。通俗来讲就是，发射端是“电转磁”，接收端是“磁转电”，通过“电磁电”转换，从而实现了能量的无线传输。发射端包含发射主机和发射盘；接收端包括接收主机和接收盘。接收主机置于机器人内部与电源、主控连接，发射主机与市电连接。需要充电时机器人到充电位位置，发射主机与接收主机建立通讯后实现充电。采用平衡线圈金属检测技术自动检测异物，充电距离感应检测、负载变化自调节技术，适合移动机器人非接触式充电，能实现电池充电过程的完全自动化，使用便捷，维护简单。由于其高效、安全、可控、无辐射等诸多优点而在多领域有着广泛的应用。但是现有的无线充电装置大多是对手机、平板等移动终端进行充电，充电功率小，效率低；应用在防爆机器人领域的无线充电装置则较少。