CN106100081A - 一种皮带巷巡检机器人无线充电***及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种皮带巷巡检机器人无线充电***及其实现方法，属于自动化及工业机器人技术领域；解决的技术问题为：提供一种非接触短距离的矿井下皮带巷巡检机器人电能传输装置***及其实现方法；采用的技术方案为：一种皮带巷巡检机器人无线充电***及其实现方法，包括工字钢轨道、基站、巡检机器人和行程开关；所述基站和巡检机器人运行在工字钢轨道下方；所述行程开关固定在工字钢轨道上，并靠近基站；基站包括电源管理单元和电磁感应电能传输发射单元；巡检机器人包括电磁感应电能传输接收单元和锂电池组；本发明为矿井下皮带巷巡检机器人提供电能补给，延长机器人的工作时间。
Description
技术领域
本发明一种皮带巷巡检机器人无线充电***及其实现方法，属于自动化及工业机器人技术领域。
背景技术
一种矿井皮带巷巡检机器人工作在矿井皮带巷架设的轨道上，利用机器人装载的摄像和声音采集设备对皮带输送机及相关设施进行故障巡检。
由于矿井皮带巷道內有大量的甲烷，粉尘等易燃易爆的气体，袒露在空气中的金属接头，在对接充电时容易产生火花，可能造成***，还有机械结构在机器行走中对接比较困难。
另外根据《煤矿安全规程》矿井下充电需建充电硐室，还有建立独立的通风***。因此，皮带巷巡检机器人需要采用无线充电方式。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种非接触短距离的矿井下皮带巷巡检机器人电能传输装置***及其实现方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种皮带巷巡检机器人无线充电***及其实现方法，包括工字钢轨道、基站、巡检机器人和行程开关；所述基站和巡检机器人运行在工字钢轨道下方；所述行程开关固定在工字钢轨道上，并靠近基站。
所述基站包括电源管理单元和电磁感应电能传输发射单元。
所述的巡检机器人包括电磁感应电能传输接收单元和锂电池组。
所述的电磁感应电能传输发射单元包括阻抗匹配电路、高频信号产生及放大电路、无线充电控制发射IC和一次线圈。
所述的电磁感应电能传输接收单元包括全桥式整流电路、无线充电控制接收IC、安全保护电路、充电电路和二次线圈。
所述基站为隔爆型无线充电基站。
所述一次线圈和二次线圈轴线重合，两线圈间隔距离小于等于3.5cm。
一种利用皮带巷巡检机器人无线充电***的实现方法，包括以下步骤：电源管理单元把AC127V电压转换成DC24V，当巡检机器人运行到预定位置触动行程开关时，行程开关控制基站，通过电磁感应电能传输发射单元与电磁感应电能传输接收单元，将磁场耦合接收到电能转换成可供锂电池组充电的电能，并将电能以非接触方式传送给巡检机器人，实现巡检机器人的矿井下安全充电。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明是一种非接触短距离电能传输装置，该非接触短距离电能传输装置用于矿井下皮带巷巡检机器人的电能补给，延长机器人的工作时间，适用于矿井皮带巷巡检机器人。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1为皮带巷巡检机器人无线充电***框图。
图2为皮带巷巡检机器人无线充电***电磁感应电能传输设备结构示意图。
图3为皮带巷巡检机器人无线充电***电磁感应线圈的示意图。
图1中1工字钢轨道，2基站，3巡检机器人，4行程开关，5电磁感应电能传输发射单元，6电磁感应电能传输接收单元，7锂电池组，8电源管理单元。
图2中9阻抗匹配电路，10高频信号产生及放大电路，11无线充电控制发射IC，12全桥式整流电路，13无线充电控制接收IC，14安全保护电路，15充电电路，101一次线圈，102二次线圈。
具体实施方式
如图1所示，一种皮带巷巡检机器人无线充电***及其实现方法，包括工字钢轨道1、基站2、巡检机器人3和行程开关4；具体地，所述基站2为隔爆型无线充电基站。
所述基站2运行在工字钢轨道1下方，该基站2包括电源管理单元8和电磁感应电能传输发射单元5。
所述巡检机器人3运行在工字钢轨道1下，该巡检机器人3包括电磁感应电能传输接收单元6和锂电池组7。
所述行程开关4固定在工字钢轨道1上，并靠近基站2，当巡检机器人运行到预定位置触动行程开关4时，行程开关4控制基站2通过电磁感应方式将能量以非接触方式传送给巡检机器人3，实现巡检机器人3的矿井下安全充电。
如图2所示，电磁感应电能传输设备包括电磁感应电能传输发射单元5、电磁感应电能传输接收单元6和电源管理单元8。所述的电磁感应电能传输发射单元5包括阻抗匹配电路9、高频信号产生及放大电路10、无线充电控制发射IC13和一次线圈101。所述的电磁感应电能传输接收单元6包括全桥式整流电路12、无线充电控制接收IC13、安全保护电路14、充电电路15和二次线圈102。所述的电源管理单元8将AC127V电压转换成DC24V，24V稳压输入高频信号产生及放大电路10，利用电源管理单元8输出的电能，通过无线充电控制发射IC11控制高频信号产生和放大电路10产生10KHz振荡信号，经由阻抗匹配电路9传送给一次线圈101产生交变磁场，利用磁场耦合的方式将能量进行非接触传输，并将磁场耦合接收到电能转换成可供锂电池组7充电的电能。
其中阻抗匹配电路9用于匹配阻抗，由于高频信号产生及放大电路10输出振荡信号的频率比较高，必须考虑阻抗匹配，使得能量最大形式以磁场方式从一次线圈101辐射出去。
如图3所示，一次线圈101与二次线圈102均为直径5mm的铜线制成。其中一次线圈101与二次线圈102形状与尺寸相同，均为平面阿基米德螺线结构，共8圈，內径15mm，外径80mm。所述一次线圈101和二次线圈102轴线重合，两线圈间隔距离小于等于3.5cm时开始充电。流经来自阻抗匹配电路9的高频电流在一次线圈101周围产生交变磁场，由于一次线圈101与二次线圈102距离较近，二者磁场耦合，二次线圈102感应一次线圈101产生的交变磁场，通过无线充电控制接收IC13控制全桥式整流电路12和充电电路15调理成可为锂电池组7充电的电能。
其中无线充电控制发射IC11与无线充电控制接收IC13具有高频振荡频率监控，线圈中间有金属异物保护，线圈能量控制。由于无线充电时中间有金属异物，线圈会快速发热。
Claims (8)
1.一种皮带巷巡检机器人无线充电***及其实现方法，包括工字钢轨道（1）、基站（2）、巡检机器人（3）和行程开关（4）；
所述基站（2）和巡检机器人（3）运行在工字钢轨道（1）下方；所述行程开关（4）固定在工字钢轨道（1）上，并靠近基站（2）。
2.根据权利要求1所述的一种皮带巷巡检机器人无线充电***及其实现方法，其特征在于：所述基站（2）包括电源管理单元（8）和电磁感应电能传输发射单元（5）。
3.根据权利要求1所述的一种皮带巷巡检机器人无线充电***及其实现方法，其特征在于：所述的巡检机器人（3）包括电磁感应电能传输接收单元（6）和锂电池组（7）。
4.根据权利要求2所述的一种皮带巷巡检机器人无线充电***及其实现方法，其特征在于：所述的电磁感应电能传输发射单元（5）包括阻抗匹配电路（9）、高频信号产生及放大电路（10）、无线充电控制发射IC（13）和一次线圈（101）。
5.根据权利要求3所述的一种皮带巷巡检机器人无线充电***及其实现方法，其特征在于：所述的电磁感应电能传输接收单元（6）包括全桥式整流电路（12）、无线充电控制接收IC（13）、安全保护电路（14）、充电电路（15）和二次线圈（102）。
6.根据权利要求1所述的一种皮带巷巡检机器人无线充电***及其实现方法，其特征在于：所述基站（2）为隔爆型无线充电基站。
7.根据权利要求4、5所述的一种皮带巷巡检机器人无线充电***及其实现方法，其特征在于：所述一次线圈（101）和二次线圈（102）轴线重合，两线圈间隔距离小于等于3.5cm。
8.一种利用如权利要求1至7中任一所述的皮带巷巡检机器人无线充电***的实现方法，其特征在于：包括以下步骤：电源管理单元（8）把AC127V电压转换成DC24V，当巡检机器人（3）运行到预定位置触动行程开关（4）时，行程开关（4）控制基站（2），通过电磁感应电能传输发射单元（5）与电磁感应电能传输接收单元（6），将磁场耦合接收到电能转换成可供锂电池组（7）充电的电能，并将电能以非接触方式传送给巡检机器人（3），实现巡检机器人的矿井下安全充电。
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|---|---|---|---|---|
| CN107733104A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-02-23 | 西北工业大学 | 一种基于d类功率放大器的无线电能传输装置 |
| CN110111579A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-08-09 | 山东交通学院 | 一种无人值守高速公路自动巡检***及使用方法 |
| CN113725969A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-11-30 | 南京双京电博特种机器人产业研究院有限公司 | 用于煤矿井下皮带巡检机器人的充电安全屋及无线充电方法 |
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