一种充电适配器及其移动机器人系统技术方案

本发明专利技术提供一种充电适配器及其移动机器人系统。该系统包括移动机器人和充电适配器。移动机器人包括：机器人主体；多个主动轮，安装于机器人主体的底部；功率接收模块，用于接收充电适配器发射的充电功率；储能模块，用于存储上述充电功率转化的电能。充电适配器包括：功率发射模块，用于发射充电功率；多个定位槽，设置于充电适配器的底座。当主动轮陷入定位槽时，充电适配器与移动机器人之间实现毫米级的位置对准，从而提升系统的充电效率。相比于现有技术，本发明专利技术利用主动轮与定位槽之间的精确位置对准，使功率发射模块与功率接收模块充分吻合，从而解决无线充电时定位不准所导致的充电效率低下的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种自主充电的移动机器人，尤其涉及一种对该移动机器人进行自主充电的充电适配器及其移动机器人系统。
技术介绍
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，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采用接触式充电，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。然而，接触式充电方案存在以下问题：首先，移动机器人从当前位置移动到充电座需要导航行为，受到定位误差的限制，导航精度较低；其次，移动机器人与充电适配器的触点对接需要较高的精确性，这增加了设计的复杂性和控制的难度，同时对接操作过程非常复杂，耗时较长；再者，由于结构设计等方面的诸多因素，移动机器人和充电触点之间一旦连接便无法自动脱离，频繁对接容易对系统的可靠性带来影响，比如多次插拔对接操作会引起机械磨损，导致接触松动而无法有效传输电能，又如，连接部件出现污物时，会导致接触不良或电连接失败。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，充电触点本身裸露在外面，使用上存在明显的安全隐患，且充电触点与移动机器人之间的位置对准亦较难控制，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，如何设计一种通过非接触方式对移动机器人进行无线充电和精确位置对准的技术方案，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。
技术实现思路
针对现有技术的移动机器人在自主充电时所存在的上述缺陷，本专利技术提供了一种用于移动机器人的充电适配器以及包含该充电适配器的移动机器人系统。依据本专利技术的一个方面，提供了一种基于无线充电技术的移动机器人系统，其包括移动机器人和充电适配器，其中，移动机器人包括：机器人主体；多个主动轮，安装于所述机器人主体的底部，每对主动轮相对于所述机器人主体的中轴线对称地设置；功率接收模块，设置于所述机器人主体上，所述功率接收模块用于接收来自所述充电适配器发射的充电功率；储能模块，与所述功率接收模块电性耦接，所述储能模块用于存储来自所述功率接收模块的充电功率所转化的电能，从而提供所述移动机器人正常运行时的续航能力；以及充电适配器包括：功率发射模块，用于向所述功率接收模块以无线方式发射所述充电功率；多个定位槽，设置于所述充电适配器的底座，所述定位槽的数目与所述主动轮的数目一一对应，当所述主动轮陷入所述定位槽时，所述充电适配器与所述移动机器人之间实现毫米级的位置对准，从而提升所述移动机器人系统的充电效率。在其中的一实施例，所述移动机器人还包括定位模块，用于实现所述移动机器人与所述充电适配器之间的厘米级位置对准。在其中的一实施例，所述定位模块为雷达地图构建模块、超宽带(UltraWideband，UWB)定位模块或红外定位模块。在其中的一实施例，所述定位槽为梯形或类球形。在其中的一实施例，所述储能模块为电池组或超级电容组。在其中的一实施例，所述移动机器人运行于顶部充电模式，所述功率接收模块设置于所述机器人本体的顶部，所述功率发射模块设置于所述充电适配器的定位柱，且所述定位柱位于所述充电适配器的顶部。在其中的一实施例，所述移动机器人运行于侧面充电模式，所述功率接收模块设置于所述机器人本体的侧面，所述功率发射模块设置于所述充电适配器的侧面，所述功率接收模块与所述功率发射模块均为弧形表面，使得所述功率接收模块上的各点在水平方向上与所述功率发射模块上的对应点之间的距离相等。在其中的一实施例，所述移动机器人运行于底部充电模式，所述功率接收模块设置于所述机器人本体的底部，所述功率发射模块设置于所述充电适配器的底座且位于每对所述定位槽之间的中心位置。在其中的一实施例，所述充电适配器还包括一液晶显示屏，当所述移动机器人进行无线充电时，所述液晶显示屏用于实时地显示所述移动机器人的充电进度。依据本专利技术的另一个方面，提供了一种基于无线充电技术的充电适配器，适于对一移动机器人进行大功率无线充电，所述移动机器人包括机器人主体、安装于所述机器人主体的底部的多个主动轮、设置于所述机器人主体的功率接收模块、用于存储来自所述功率接收模块的充电功率所转化的电能的储能模块，其中充电适配器包括：功率发射模块，用于向所述功率接收模块以无线方式发射所述充电功率；以及多个定位槽，设置于所述充电适配器的底座，所述定位槽的数目与所述主动轮的数目一一对应，当所述主动轮陷入所述定位槽时，所述充电适配器与所述移动机器人之间实现毫米级的位置对准，从而提升所述移动机器人的充电效率。在其中的一实施例，所述定位槽为梯形或类球形。在其中的一实施例，所述功率发射模块设置于所述充电适配器的定位柱，且所述定位柱位于所述充电适配器的顶部。在其中的一实施例，所述功率发射模块位于所述充电适配器的侧面，且所述功率发射模块的表面为内凹的弧状，使得所述功率接收模块上的各点在水平方向上与所述功率发射模块上的对应点之间的距离相等。在其中的一实施例，所述功率发射模块位于所述充电适配器的底座，且位于每对所述定位槽之间的中心位置。在其中的一实施例，所述充电适配器还包括一液晶显示屏，当所述移动机器人进行充电时，所述液晶显示屏用于实时地显示所述移动机器人的充电进度。采用本专利技术的充电适配器及其移动机器人系统，该系统包括移动机器人和充电适配器。移动机器人包括机器人主体、多个主动轮、功率接收模块和储能模块，充电适配器包括功率发射模块和多个定位槽。主动轮安装于机器人主体的底部，每对主动轮相对于机器人主体的中轴线对称地设置。功率接收模块用于接收来自充电适配器发射的充电功率。储能模块用于存储来自功率接收模块的充电功率所转化的电能。功率发射模块用于向功率接收模块以无线方式发射充电功率。多个定位槽设置于充电适配器的底座，当主动轮陷入定位槽时，充电适配器与移动机器人之间实现毫米级的位置对准，从而提升移动机器人系统的充电效率。相比于现有技术，本专利技术利用移动机器人的主动轮陷入充电适配器的定位槽来实现毫米级的位置对准，使功率发射模块与功率接收模块充分吻合，从而解决无线充电时功率发射模块与功率接收模块定位不准确所导致的充电效率低下的问题。此外，由于移动机器人与充电适配器之间的定位精准，功率发射模块发射的电磁波绝大部分被功率接收模块所接收，从而可最大程度减少对周围环境的影响。再者，本专利技术的非接触充电方式无需线缆和人工插拔，简单方便，安全实用。附图说明读者在参照附图阅读了本专利技术的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本专利技术的各个方面。其中，...

【技术保护点】
一种基于无线充电技术的移动机器人系统，其特征在于，所述移动机器人系统包括移动机器人和充电适配器，其中，所述移动机器人包括：机器人主体；多个主动轮，安装于所述机器人主体的底部，每对主动轮相对于所述机器人主体的中轴线对称地设置；功率接收模块，设置于所述机器人主体上，所述功率接收模块用于接收来自所述充电适配器发射的充电功率；储能模块，与所述功率接收模块电性耦接，所述储能模块用于存储来自所述功率接收模块的充电功率所转化的电能，从而提供所述移动机器人正常运行时的续航能力；以及所述充电适配器包括：功率发射模块，用于向所述功率接收模块以无线方式发射所述充电功率；多个定位槽，设置于所述充电适配器的底座，所述定位槽的数目与所述主动轮的数目一一对应，当所述主动轮陷入所述定位槽时，所述充电适配器与所述移动机器人之间实现毫米级的位置对准，从而提升所述移动机器人系统的充电效率。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线充电技术的移动机器人系统，其特征在于，
所述移动机器人系统包括移动机器人和充电适配器，其中，
所述移动机器人包括：机器人主体；多个主动轮，安装于所
述机器人主体的底部，每对主动轮相对于所述机器人主体的中轴
线对称地设置；功率接收模块，设置于所述机器人主体上，所述
功率接收模块用于接收来自所述充电适配器发射的充电功率；储
能模块，与所述功率接收模块电性耦接，所述储能模块用于存储
来自所述功率接收模块的充电功率所转化的电能，从而提供所述
移动机器人正常运行时的续航能力；以及
所述充电适配器包括：功率发射模块，用于向所述功率接收
模块以无线方式发射所述充电功率；多个定位槽，设置于所述充
电适配器的底座，所述定位槽的数目与所述主动轮的数目一一对
应，当所述主动轮陷入所述定位槽时，所述充电适配器与所述移
动机器人之间实现毫米级的位置对准，从而提升所述移动机器人
系统的充电效率。
2.根据权利要求1所述的移动机器人系统，其特征在于，所
述移动机器人还包括定位模块，用于实现所述移动机器人与所述
充电适配器之间的厘米级位置对准。
3.根据权利要求2所述的移动机器人系统，其特征在于，所
述定位模块为雷达地图构建模块、超宽带(UltraWideband，UWB)

\t定位模块或红外定位模块。
4.根据权利要求1所述的移动机器人系统，其特征在于，所
述定位槽为梯形或类球形。
5.根据权利要求1所述的移动机器人系统，其特征在于，所
述储能模块为电池组或超级电容组。
6.根据权利要求1所述的移动机器人系统，其特征在于，所
述移动机器人运行于顶部充电模式，所述功率接收模块设置于所
述机器人本体的顶部，所述功率发射模块设置于所述充电适配器
的定位柱，且所述定位柱位于所述充电适配器的顶部。
7.根据权利要求1所述的移动机器人系统，其特征在于，所
述移动机器人运行于侧面充电模式，所述功率接收模块设置于所
述机器人本体的侧面，所述功率发射模块设置于所述充电适配器
的侧面，所述功率接收模块与所述功率发射模块均为弧形表面，
使得所述功率接收模块上的各点在水平方向上与所述功率发射模<...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐磁，伍勇强，吴文苏，李志中，李中华，程伟，赵青泽，潘帮辉，陈士凯，李宇翔，林凌，刘义春，黄珏珅，
申请(专利权)人：上海思岚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31