本发明专利技术属于电器控制领域，提供一种用于轮式机器人自主充电的电源自动对接装置，包括悬挂的馈电装置和车载的受电装置，所述馈电装置包括电动机、丝杠、滑块、滑轨、左限位开关、右限位开关、电线悬挂杆、悬挂环、电源线、特制电源插座、悬挂弹簧、悬挂钢丝和无线控制器，所述受电装置包括电动机、丝杠、滑块、滑轨、支撑座、梳状机械手、电极插槽、前限位开关、后限位开关、对接控制器。本发明专利技术自动对接装置自主操作过程模拟人的电源对接行为，适应性强，准确且可靠性高，只要轮式机器人停泊在指定区域，尽管可能存在前后、左右以及高度偏差，均能实现电极抓取、插入和拔出的准确控制，完成电源自动对接——分离的完整过程。
【技术实现步骤摘要】
—种用于轮式机器人自主充电的电源自动对接装置
[0001 ] 本专利技术属于电器控制领域，具体涉及一种用于轮式机器人自主充电的电源自动对接装置。
技术介绍
在20世纪40年代末，Grey Walter开发第一个名为Tortoises的自主充电移动机器人。这种机器人具有在神经学意义上的向着光线走动的行为能力。Walter还专利技术了一个当作充电站的小橱，橱中设有能够发射光束的装置和充电器。通过光线束的引导，机器人Tortoises自动来到橱前通过接触进行自主充电。这个系统能够将电池与充电器进行具有一定准确性的对接。1998年，日本Tsukuba大学成功开发出了一款可以自动充电的名为Yalnabico-Liv的导游机器人。通过使用导航系统，该机器人能够利用地图自主导航绕越实验室的环境到达充电站，通过充电站上一些特殊的装置的作用，实现自主充电。美国卡内基梅隆大学的机器人研究中心也开发出了一种叫做Sage的导游机器人，该机器人从卡内基梅隆历史博物馆所使用的导游机器人Nomad XR4000改进而来。机器人Sage通过其所携带的CXD摄像头对标识环境的三维路标等进行识别和处理，从而自主地寻找充电站实现自动充电。一个特殊的路标直接放于充电站插座的正上方，通过它的引导，实现机器人可靠地停靠在预设的充电位置处，从而实现自主充电。这种电源自动对接装置大约每隔9天就需要人为地进行一些精度校正。目前，市场上出售的扫地机器人能够通过红外线信号自主寻找特制的电源插座并进行自动充电，但充电功率很小。轮式机器人由于行程和载重需要，一般均配置较大容量的蓄电池，充电电流较大，因此要求电源对接装置的电极接触面大且具有较大的压力，同时还要求能在机器人停泊位置具有较大误差的情况下实现准确对接。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术的不足之处，而提供一种用于轮式机器人自主充电的电源自动对接装置，它能够实现轮式机器人自主进行电极的抓取、插入和拔出准确控制，完成电源自动对接-分离的完整过程。本专利技术的目的是通过如下技术措施来实现的:一种用于轮式机器人自主充电的电源自动对接装置，包括悬挂的馈电装置和车载的受电装置，所述馈电装置包括电动机、丝杠、滑块、滑轨、左限位开关、右限位开关、电线悬挂杆、悬挂环、电源线、特制电源插座、悬挂弹簧、悬挂钢丝和无线控制器，所述电动机输出端与丝杠相连，电动机输入端与无线控制器相连，滑块设于丝杠和滑轨上，滑块经悬挂弹簧、悬挂钢丝与特制电源插座相连，特制电源插座与电源线相连，同时电源线的水平段通过悬挂环挂在悬挂杆上；所述受电装置包括电动机、丝杠、滑块、滑轨、支撑座、梳状机械手、电极插槽、前限位开关、后限位开关、对接控制器，所述电动机输出端与丝杠相连，电动机输入端与对接控制器相连，滑块设于丝杠和滑轨上，滑块与梳状机械手相连，梳状机械手上布置有能够感应特制电源插座的触觉传感器，触觉传感器的输出端与对接控制器相连，在滑轨端部设有与特制电源插座相应的电极插槽。在上述技术方案中，所述梳状机械手包括机械手臂、梳状板和触觉传感器，梳状板上分布有多个圆弧状的梳孔，梳状板与水平面呈一定角度，梳孔之间的连接处为圆弧，每个梳孔均布有触觉传感器，当特制电源插座被拉入梳状板的任意梳孔时，特制电源插座与三个触觉传感器接触形成两个通路使对接控制器检测到两路电信号。在上述技术方案中，所述特制电源插座，包括铝合金圆锥外壳，绝缘支座，铜管电极、铜环电极、钢丝绳固定扣和绝缘垫片，所述铝合金圆锥外壳上段为内空的圆锥体，下段为有内螺纹的圆柱体；绝缘支座为用绝缘材料制成的与铝合金圆锥外壳配合的带有外螺纹的圆柱体，顶端带有圆柱体凸台，中心有下段直径大上段直径小的轴向通孔，该绝缘支座下端面还刻有环形槽，在环形槽上布置四个对称的轴向通孔，铜管电极用铜棒制成，上段直径小且顶端有螺纹成为接线柱之一、下段直径大且中心有电极插孔，铜环电极由下铜环、上铜环和四个铜螺钉构成，下铜环上四个固定孔带螺纹且螺孔不贯穿，上铜环的四个固定通孔无螺纹，四个铜螺钉中的三个可用普通铜螺钉，另一个为带接线柱的特制铜螺钉，钢丝绳固定扣与悬挂钢丝绳相连；绝缘垫片为带穿线孔的绝缘材料圆片，电源线穿过绝缘垫片与铜管电极的接线柱相连；所述铜环电极的下铜环嵌入绝缘支座下端面的环形槽内，四个铜螺钉穿过环形槽上布置的四个对称的轴向通孔，套上上铜环后由螺栓固定，所述铜管电极套设在绝缘支座的中心轴向通孔内，绝缘支座与铝合金圆锥外壳通过螺纹连接固定。在上述技术方案中，所述电极插槽，包括插槽，插头，电动推杆，槽位限位开关，插入限位开关，所述插槽是U型不锈钢凹槽，槽口为喇叭口，插头设于插槽下方，插头底部与电动推杆相连，插头中间是针形电极，外围为环形电极，两电极与特制电源插座的铜管电极、铜环电极相匹配，槽位限位开关用于感应特制电源插座入槽状态，插入限位开关用于感应插头插入状态。在上述技术方案中，所述对接控制器以微处理器作为控制核心，该微处理器与机械手触觉感应器、机械手前后限位开关、槽位限位开关和插入限位开关相连，具有无线电通信接口，并有控制机械手伸缩和电动推杆运动的控制输出接口。在上述技术方案中，所述无线控制器以微处理器作为控制核心，该微处理器与能够检测馈电装置滑块的左右限位开关相连，具有无线电通信接口，并有控制滑块左右移动的控制输出接口和控制馈电电源开关分合闸的输出接口。当轮式机器人需要充电而自动停泊在指定的区域时，对接控制器控制梳状机械手向后伸出，随后发出无线电信号控制馈电装置滑块带着电源线和特制电源插座向左移动，当特制电源插座被拉入梳状机械手的任意一个半圆环中并使触觉传感器感知，对接控制器向馈电装置发出停止移动信号，接着梳状机械手向前缩回，将特制电源插座引至并插入电极插槽，电动推杆推出插头接通电路，对接控制器再发出无线电信号使馈电装置合上电源开关，机器人即处于充电状态。充电完成后，对接控制器发出无线电信号使馈电装置断开电源开关，电动推杆缩回拔出插头，随后梳状机械手拔出特制电源插座并带着电源线及特制电源插座向后伸出，接着对接控制器发出无线电信号使馈电装置带着电源线和特制电源插座向右移动离开并回到原位。如此，只要轮式机器人停泊在指定区域，尽管每次停泊可能存在前后、左右偏差以及由于轮胎气压变化引起的机械手离地面高度偏差，均能实现电极抓取、插入和拔出的准确控制，完成机器人自主充电电源自动对接一分离的完整过程。本专利技术用于轮式机器人自主充电的电源自动对接装置自主操作过程模拟人的电源对接行为，适应性强，准确且可靠性高，只要轮式机器人停泊在指定区域，尽管可能存在前后、左右以及高度偏差，均能实现电极抓取、插入和拔出的准确控制，完成电源自动对接一一分离的完整过程。【附图说明】图1为本专利技术中馈电装置的结构示意图。图2为本专利技术中受电装置的结构示意图。图3为本专利技术中梳状机械手的结构示意图。图4为本专利技术中特制电源插座的外观结构图。图5为本专利技术中特制电源插座的铝合金圆锥外壳部分的结构示意图。图6为本专利技术中特制电源插座的绝缘支座部分的结构示意图。图7为本专利技术中特制电源插座的铜管电极的结构示意图。图8为本专利技术中特制电源插座的铜环电极的结构示意图。图9为本专利技术中特制电源插座的整体装配示意图。图10为本专利技术中电极插槽的插槽部分的结构示意本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于轮式机器人自主充电的电源自动对接装置，包括悬挂的馈电装置和车载的受电装置，其特征是：所述馈电装置包括电动机、丝杠、滑块、滑轨、滑轨两端设置的左限位开关和右限位开关、电线悬挂杆、悬挂环、电源线、特制电源插座、悬挂弹簧、悬挂钢丝和无线控制器，所述电动机输出端与丝杠相连，电动机输入端与无线控制器相连，滑块设于丝杠和滑轨上，滑块经悬挂弹簧、悬挂钢丝与特制电源插座相连，特制电源插座与电源线相连，同时电源线的水平段通过悬挂环挂在悬挂杆上；所述受电装置包括电动机、丝杠、滑块、滑轨、支撑座、梳状机械手、电极插槽、滑轨两端设置的前限位开关和后限位开关、对接控制器，所述电动机输出端与丝杠相连，电动机输入端与对接控制器相连，滑块设于丝杠和滑轨上，滑块与梳状机械手相连，梳状机械手上布置有能够感应特制电源插座的触觉传感器，触觉传感器的输出端与对接控制器相连，在滑轨端部设有与特制电源插座相应的电极插槽。
【技术特征摘要】
1.一种用于轮式机器人自主充电的电源自动对接装置，包括悬挂的馈电装置和车载的受电装置，其特征是:所述馈电装置包括电动机、丝杠、滑块、滑轨、滑轨两端设置的左限位开关和右限位开关、电线悬挂杆、悬挂环、电源线、特制电源插座、悬挂弹簧、悬挂钢丝和无线控制器，所述电动机输出端与丝杠相连，电动机输入端与无线控制器相连，滑块设于丝杠和滑轨上，滑块经悬挂弹簧、悬挂钢丝与特制电源插座相连，特制电源插座与电源线相连，同时电源线的水平段通过悬挂环挂在悬挂杆上；所述受电装置包括电动机、丝杠、滑块、滑轨、支撑座、梳状机械手、电极插槽、滑轨两端设置的前限位开关和后限位开关、对接控制器，所述电动机输出端与丝杠相连，电动机输入端与对接控制器相连，滑块设于丝杠和滑轨上，滑块与梳状机械手相连，梳状机械手上布置有能够感应特制电源插座的触觉传感器，触觉传感器的输出端与对接控制器相连，在滑轨端部设有与特制电源插座相应的电极插槽。2.根据权利要求1所述的用于轮式机器人自主充电的电源自动对接装置，其特征是:所述梳状机械手包括机械手臂、梳状板和触觉传感器，梳状板上分布有多个圆弧状的梳孔，梳状板与水平面呈一定角度，梳孔之间的连接处为圆弧，每个梳孔均布有触觉传感器，当特制电源插座被拉入梳状板的任意梳孔时，特制电源插座与三个触觉传感器接触形成两个通路使对接控制器检测到两路电信号。3.根据权利要求1所述的用于轮式机器人自主充电的电源自动对接装置，其特征是:所述特制电源插座，包括铝合金圆锥外壳，绝缘支座，铜管电极、铜环电极、钢丝绳固定扣和绝缘垫片，所述铝合金圆锥外壳上段为内空的圆锥体，下段为有内螺纹的圆柱体；绝缘支座为用绝缘材料制成的与铝合金圆锥外壳配合的带有外螺纹的圆柱体，顶端带有圆柱体凸台，中心有下段直径大上段直径小的轴向通孔，该绝缘支座下端面还刻有...
【专利技术属性】
技术研发人员：柳斐，蔡德华，郑倩倩，谭健聪，刘卓明，汪为，徐平，马承志，李哲超，杨玺，郭素梅，高镇，王少荣，
申请(专利权)人：华中科技大学，广东电网公司江门供电局，
类型：发明
国别省市：
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