水下全角度无线充电机器人及水下无线充电系统技术方案

本发明专利技术提供了水下全角度无线充电机器人及水下无线充电系统，该水下全角度无线充电机器人包括机器人本体，机器人本体上设置有：发射模块，发射模块包括电性连接的第一供电单元和多个发射线圈，第一供电单元输出多相交流电，发射线圈的数量与第一供电单元的相位数量相等且一一对应，多个发射线圈在机器人本体内部交叉形成球状立体结构；推进模块，用于驱使机器人本体在水下移动。根据本发明专利技术提供的水下全角度无线充电机器人及水下无线充电系统，解决了为水下不便移动的设施充电的问题，而且降低了复杂海况下机器人本体的定位难度。

Underwater full angle wireless charging robot and underwater wireless charging system

The invention provides an underwater all-angle wireless charging robot and an underwater wireless charging system. The underwater all-angle wireless charging robot comprises a robot body, and the robot body is provided with a transmitting module, which comprises a first power supply unit electrically connected and a plurality of transmitting coils, and the first power supply unit outputs a plurality of phases. In alternating current, the number of transmitting coils is equal to and one-to-one correspondence with the number of phases of the first power supply unit, and multiple transmitting coils cross inside the robot body to form a spherical three-dimensional structure; the propulsion module is used to drive the robot body underwater movement. According to the underwater all-angle wireless charging robot and underwater wireless charging system provided by the invention, the problem of charging the underwater facilities which are inconvenient to move is solved, and the difficulty of positioning the robot body under complicated sea conditions is reduced.

【技术实现步骤摘要】
水下全角度无线充电机器人及水下无线充电系统
本专利技术涉及水下充电
，具体而言，涉及水下全角度无线充电机器人及水下无线充电系统。
技术介绍
海洋工程在海洋科学探索、深海资源开发和国土安全等方面具有十分重要的作用，因此对其工程中所依赖的水下传感器网络的研究意义重大。水下传感器网络具有观察和预测海洋的能力。装有水下传感器的无人或自主水下机器人(AUV)可以在勘探自然水下资源和搜集科学数据的联合监控任务中得到应用，当水下装置间可以相互通信时，这些潜在的应用将成为可能。在海洋资源开发和科研活动中，通常需要水下机器人以及水下传感器等机电设备的支持，而能量是限制这些设备使用时间以及活动范围的重要因素。无线传感器网络一般由数量庞大的传感器节点组成，并散布于一定区域内，通常采用电池提供能量。但是，由于受到节点体积设计的限制，所配置的电池能够提供的能量是非常有限的。同时由于传感器节点经常部署于人员不能到达的环境中，加上所涉及的范围很大，因此无法为每一个节点换上新电池。传统上对自治水下机器人(AUV)以及传感器电池进行充电的方法，通常需要湿插拔输电接口连接水下装置与电源来进行充电。湿插拔接口技术虽然相对成熟，但同时也存在着诸多弊端，不仅对接机制比较复杂、存在安全隐患、维护困难、寿命短，而且比较昂贵。无线能量传输(WPT)是能量由电源馈向非电气直接接触用电设备的技术。无线能量传输技术的出现，为上述有线充电存在的问题找到了有效的解决方案，得到了越来越多研究者的重视。但现阶段的水下无线充电技术主要用于给能够自主移动的水下机器人充电，目前还缺乏给固定在水下的设施无线充电的产品，例如给水下传感器网络无线充电。而且，现有水下无线充电采用二维平面的充电方式，在恶劣环境下可能因为定位不准确而发生充电效率降低的问题，且定位技术本身存在局限。且现有充电系统的充电结构、移动结构等直接设计在现有的AUV上安装，并未充分考虑水体阻力、水体流动性、水下衰减等因素，导致存在充电效率低、耗能较高、水下位置稳定存在困难等问题，未充分适应水下需要。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了水下全角度无线充电机器人、水下无线充电系统。具体地，其技术方案如下：一种水下全角度无线充电机器人，包括机器人本体，所述机器人本体上设置有：发射模块，所述发射模块包括电性连接的第一供电单元和多个发射线圈，所述第一供电单元输出多相交流电，所述发射线圈的数量与所述第一供电单元的相位数量相等且一一对应，多个所述发射线圈在所述机器人本体内部交叉形成球状立体结构；推进模块，用于驱使所述机器人本体在水下移动。在一些优选的实施方式中，还包括定位模块和控制模块，所述定位模块用于确定所述机器人本体和待充电装置的接收模块之间的相对位置，所述控制模块用于根据所述定位模块反馈的位置信息控制所述推进模块的运行状态和多个所述发射线圈的馈电相位。在一些优选的实施方式中，所述发射线圈的数量为三个，三个所述发射线圈正交形成球状立体结构。在一些优选的实施方式中，所述机器人本体呈球体状结构，所述机器人本体具有贯穿其球体状结构的多个水流通道，所述推进模块包括设置在所述水流通道内的螺旋推进器。在一些优选的实施方式中，所述水流通道的数量为四个，四个所述水流通道之间等间距均匀分布。在一些优选的实施方式中，所述机器人本体内具有浮力舱。在一些优选的实施方式中，所述机器人本体内具有动力电池舱或者用于安装其它设备的设备舱。在一些优选的实施方式中，所述机器人本体呈筒状结构，所述发射线圈埋设在所述机器人本体下端面内侧。一种水下无线充电系统，包括：前述任一技术方案所述的水下全角度无线充电机器人；接收端，所述接收端具有接收线圈。在一些优选的实施方式中，所述接收端具有适于所述机器人本体滚动的盘体，所述接收线圈埋设在所述盘体内在一些优选的实施方式中，还包括用于给所述水下全角度无线充电机器人无线充电的对接站；优选地，所述接收端与水下传感器网络电性连接，用于给所述水下传感器网络供电；优选地，还包括水面供电端或者岸基供电端，所述水面供电端和所述岸基供电端分别与所述对接站之间由缆线电性连接；优选地，所述接收端还包括阻抗匹配单元、高频整流单元和第二供电单元。本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术提供了一种水下全角度无线充电机器人，该水下全角度无线充电机器人能够在水下充当移动电源使用，可自主移动到水下传感器网络等待充电结构的附近对这些设施进行无线充电，解决了为水下不便移动的设施充电的问题。而且，发射模块包括电性连接的第一供电单元和多个发射线圈，第一供电单元输出多相交流电，发射线圈的数量与第一供电单元的相位数量相等且一一对应，多个发射线圈在机器人本体内部交叉形成球状立体结构，由此，当将该水下全角度无线充电机器人用于给接收端无线充电时，与平面线圈相比，多个发射线圈在机器人本体内部交叉形成球状立体结构后，可通过调整发射线圈的馈电相位来适应机器人本体与接收端之间的相对位置，降低了复杂海况下机器人本体的定位难度。而且，多个发射线圈在机器人本体内部交叉形成球状立体结构，使得充电结构与机器人本体结构形状相适应，有利于提高充电效率及利于水下移动定位。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是本专利技术实施例中水下全角度无线充电机器人的实体结构主视图；图2是本专利技术实施例中水下全角度无线充电机器人的实体结构俯视图；图3是本专利技术实施例中控制模块与其它模块的控制关系示意图；图4是本专利技术实施例中各单元的交互示意图；图5是本专利技术实施例中水下无线充电系统的示意图；图6是本专利技术实施例中接收端的示意图；图7是本专利技术实施例中机器人本体位于接收端时的示意图。主要元件符号说明：10-水下全角度无线充电机器人；101-机器人本体；102-水流通道；103-浮力舱；104-螺旋推进器；105-发射模块；106-设备舱；1051-第一发射线圈；1052-第二发射线圈；1053-第三发射线圈；107-推进模块；108-控制模块；109-定位模块；20-接收端；30-对接站；40-水面供电端；50-水声通道。具体实施方式在下文中，将更全面地描述本专利技术的各种实施例。本专利技术可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本专利技术的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本专利技术理解为涵盖落入本专利技术的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。在下文中，可在本专利技术的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本专利技术的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下全角度无线充电机器人，其特征在于，包括机器人本体，所述机器人本体上设置有：发射模块，所述发射模块包括电性连接的第一供电单元和多个发射线圈，所述第一供电单元输出多相交流电，所述发射线圈的数量与所述第一供电单元的相位数量相等且一一对应，多个所述发射线圈在所述机器人本体内部交叉形成球状立体结构；推进模块，用于驱使所述机器人本体在水下移动。

【技术特征摘要】
2018.03.09 CN 20181019558891.一种水下全角度无线充电机器人，其特征在于，包括机器人本体，所述机器人本体上设置有：发射模块，所述发射模块包括电性连接的第一供电单元和多个发射线圈，所述第一供电单元输出多相交流电，所述发射线圈的数量与所述第一供电单元的相位数量相等且一一对应，多个所述发射线圈在所述机器人本体内部交叉形成球状立体结构；推进模块，用于驱使所述机器人本体在水下移动。2.据权利要求1所述的水下全角度无线充电机器人，其特征在于，还包括定位模块和控制模块，所述定位模块用于确定所述机器人本体和待充电装置的接收模块之间的相对位置，所述控制模块用于根据所述定位模块反馈的位置信息控制所述推进模块的运行状态和多个所述发射线圈的馈电相位。3.据权利要求1所述的水下全角度无线充电机器人，其特征在于，所述发射线圈的数量为三个，三个所述发射线圈正交形成球状立体结构。4.根据权利要求1所述的水下全角度无线充电机器人，其特征在于，所述机器人本体呈球体状结构，所述机器人本体具有贯穿其球体状结构的多个水流通道，所述推进模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪洋，徐欣，刘浩洋，刘露平，丁丽琴，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44