一种电磁轨道式移动机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种电磁轨道式移动机器人，包括移动机器人本体、转向组件、行走驱动组件、能量发射系统、能量接收系统以及车载控制器，转向组件和行走驱动组件安装于移动机器人本体上，能量发射系统与能量接收系统组成了移动机器人的供电系统，能量发射系统包括发射电路、发射控制系统以及沿着机器人移动轨迹依次铺设的一个以上的发射线圈，能量接收系统包括安装于移动机器人本体上的接收线圈，发射电路和发射线圈将直流信号逆变为高频交流信号并以电磁波能量发射出去，接收线圈用来接收电磁波能量并由车载控制器中的电源管理模块处理之后给转向组件、行走驱动组件供电。本发明专利技术具有结构简单紧凑、续航时间长、定位可靠等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及到移动机器人领域，特指一种采用电磁轨道式移动机器人。
技术介绍
目前，在移动机器人的众多应用领域中，有一类是由机器人代替人类完成固定区域内的重复工作，如工厂设备巡检、公共场所安全监视等。此类机器人一般沿预定的轨迹移动，其能量主要依靠机器人携带的电池或安装的内燃机来提供。采用电池供能的方式简单、方便，但电池本身会增加移动机器人的体积和重量，且续航能力有限，需要定期充电，不利于机器人进行大范围、全时段的作业。采用内燃机供能的方式虽然续航能力得以提高，但一般需人工添加燃料，且存在燃料成本、废气排放、噪音等不利因素，其应用受到很大限制。进而，有从业者提到了一种移动机器人的滑线供电方法，其实现形式是在机器人的运行轨道上设有连接外接电源的滑线，在移动机器人的底盘下表面连接有集电器，通过集电器在滑线上的滑行为机器人供电。这种滑线供电方法建立在有地面轨道的基础上，还需另外铺设相当于轨道长度的滑线，工程成本较高，而且在复杂的室外环境，其供电安全性也存在问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种结构简单紧凑、续航时间长、定位可靠的电磁轨道式移动机器人。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案:一种电磁轨道式移动机器人，包括移动机器人本体、转向组件、行走驱动组件、能量发射系统、能量接收系统以及车载控制器，所述转向组件和行走驱动组件安装于移动机器人本体上，所述能量发射系统与能量接收系统组成了移动机器人的供电系统，所述能量发射系统包括发射电路、发射控制系统以及沿着机器人移动轨迹依次铺设的一个以上的发射线圈，所述能量接收系统包括安装于移动机器人本体上的接收线圈，所述发射电路和发射线圈将直流信号逆变为高频交流信号并以电磁波能量发射出去，所述接收线圈用来接收电磁波能量并由车载控制器中的电源管理模块处理之后给转向组件、行走驱动组件供电。作为本专利技术的进一步改进:所述发射线圈和接收线圈的能量交换模式为磁耦合谐振式。所述发射线圈和接收线圈分别加入电容补偿结构，设置两者具有相同的固有频率。所述移动机器人本体上安装有自动导航系统，所述移动机器人本体上安装有自动导航系统，所述自动导航系统包括一组以上由寻迹感应线圈和基准感应线圈构成的线圈组以及寻迹控制器，在移动机器人本体的移动过程中所述寻迹感应线圈和基准感应线圈将会产生两路不同的感应电压，所述感应电压可以反映出移动机器人本体的偏移方向和偏移距离；将所述两路感应电压输入到寻迹控制器中，由寻迹控制器处理之后输出一个转向信号到转向组件。所述线圈组为两组，分别安装在移动机器人本体的车前和车尾，所述基准感应线圈平行于发射线圈的平面放置，所述寻迹感应线圈垂直于发射线圈平面且平行于发射线圈的边界放置。所述发射控制系统包括发射控制器、功率检测电路以及开关切换电路，所述功率检测电路用来实时监测发射电路的输出功率，所述发射控制器根据发射电路的实时输出功率控制开关切换电路进行切换，实时切换为对应的发射线圈进行供电。所述转向组件为转向电动机，所述行走驱动组件为行走电动机。与现有技术相比，本专利技术的优点在于:1、持续供电。本专利技术可实现移动机器人的持续供电，解决了常规移动机器人需携带电池或内燃机，不能持续供能的难题。2、结构简单，减轻重量。本专利技术所提出的移动机器人只需要携带一个接收线圈和一个整流稳压模块即可实现供电，不仅结构简单，成本低，而且减轻了移动机器人本体的重量，进一步降低了机器人功耗。3、无轨寻迹。本专利技术所提出的移动机器人可以自适应寻迹，节省了地面铺设轨道的工程量和投资成本。4、易于定位。由于线圈是轮流充电，每次只有一个线圈有电，因此能够很容易地确定机器人移动的准确位置，无需GPS或其他方式的定位装置。附图说明图1是本专利技术移动机器人的侧视结构示意图。图2是本专利技术移动机器人的俯视结构示意图。图3是本专利技术在具体应用实例中发射线圈的一种铺设示意图。图4是本专利技术在具体应用实例中能量发射系统的框架结构示意图。图5是本专利技术在具体应用实例中能量接收系统的框架结构示意图。图6是本专利技术所采用的自动寻迹原理的原理分析示意图；其中图6(a)为角度参数的前视分析示意图；图6(b)为角度参数的俯视分析示意图；图6(c)为距离参数的前视分析示意图。图例说明:1、移动机器人本体；2、接收线圈；3、寻迹感应线圈；4、基准感应线圈；5、发射线圈；6、转向电动机；7、车载控制器；71、电源管理模块；72、寻迹控制器；73、主控器；8、行走电动机；9、发射控制系统；91、发射控制器；92、功率检测电路；93、开关切换电路；10、发射电路；11、电容补偿结构。具体实施例方式以下将结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。如图1和图2所示，本专利技术的电磁轨道式移动机器人，包括移动机器人本体1、转向组件、行走驱动组件、能量发射系统、能量接收系统以及车载控制器7，转向组件和行走驱动组件安装于移动机器人本体I上用来完成移动机器人本体I的转向和行走驱动，其可以根据实际需要采用前桥转向、后桥驱动方式，或者其他方式；驱动能量采用电能，转向组件采用转向电动机6，行走驱动组件采用行走电动机8。能量发射系统与能量接收系统一道组成了移动机器人的供电系统，该能量发射系统包括发射电路10、发射控制系统9以及沿着机器人移动轨迹依次铺设的一个以上的发射线圈5，该能量接收系统包括安装于移动机器人本体I上的接收线圈2，发射电路10和发射线圈5把直流信号逆变为高频交流信号并以电磁波能量发射出去，接收线圈2用来接收电磁波能量并由车载控制器7中的电源管理模块71完成整流滤波稳压之后给移动机器人供电。在具体实施例中，如图3所示为发射线圈5的一种铺设方法，它由多个发射线圈5依次相接的排列方式，该排列方式是按机器人预设的行走路线铺设，并铺设在地面下，即形成行车路径。其中，发射线圈5和接收线圈2的能量交换模式为磁耦合谐振式，进行无线供电。发射线圈5设置为窄长型结构，每一个发射线圈5独立连接到发射电路10，进行能量发射。接收线圈2固定于移动机器人本体1，设置为与发射线圈5同等宽度，长度尺寸小于发射线圈5，接收线圈2连接到车载控制器7，进行能量接收并输入车载控制器7中的主控器73进行处理；并且发射线圈5和接收线圈2均为单匝线圈，都加入了电容补偿结构11，按式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁轨道式移动机器人，其特征在于：包括移动机器人本体(1)、转向组件、行走驱动组件、能量发射系统、能量接收系统以及车载控制器(7)，所述转向组件和行走驱动组件安装于移动机器人本体(1)上，所述能量发射系统与能量接收系统组成了移动机器人的供电系统，所述能量发射系统包括发射电路(10)、发射控制系统(9)以及沿着机器人移动轨迹依次铺设的一个以上的发射线圈(5)，所述能量接收系统包括安装于移动机器人本体(1)上的接收线圈(2)，所述发射电路(10)和发射线圈(5)将直流信号逆变为高频交流信号并以电磁波能量发射出去，所述接收线圈(2)用来接收电磁波能量并由车载控制器(7)中的电源管理模块(71)处理之后给转向组件、行走驱动组件供电。

【技术特征摘要】
1.一种电磁轨道式移动机器人,其特征在于:包括移动机器人本体(I)、转向组件、行走驱动组件、能量发射系统、能量接收系统以及车载控制器(7)，所述转向组件和行走驱动组件安装于移动机器人本体(I)上，所述能量发射系统与能量接收系统组成了移动机器人的供电系统，所述能量发射系统包括发射电路(10)、发射控制系统(9)以及沿着机器人移动轨迹依次铺设的一个以上的发射线圈(5)，所述能量接收系统包括安装于移动机器人本体(I)上的接收线圈(2)，所述发射电路(10)和发射线圈(5)将直流信号逆变为高频交流信号并以电磁波能量发射出去，所述接收线圈(2)用来接收电磁波能量并由车载控制器(7)中的电源管理模块(71)处理之后给转向组件、行走驱动组件供电。2.根据权利要求1所述的电磁轨道式移动机器人，其特征在于:所述发射线圈(5)和接收线圈(2)的能量交换模式为磁耦合谐振式。3.根据权利要求2所述的电磁轨道式移动机器人，其特征在于:所述发射线圈(5)和接收线圈(2)分别加入电容补偿结构(11)，设置两者具有相同的固有频率。4.根据权利要求1或2或3所述的电磁轨道式移动机器人，其特征在于:所述移动机器人本体(I)上安装有自动导航系统，所述自动导航系统包括一组以上由寻迹感应线圈(...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊绍胜，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：