CN106451663A - 轮式机器人自动充电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种轮式机器人自动充电装置，充电座包含电源、控制模块、检测模块、两个第一电极，两个第一电极设置在安装板上，检测模块能够检测机器人上的电池电量是否充满，控制模块能够控制电源为机器人上的电池充电，充电头包含两个第二电极，两个第二电极安装在机器人的底盘上，由于第一电极的宽度大于第二电极的宽度，所以当机器人充电时充电头容易与充电座接触，对机器人的对准精度要求不高，降低了控制难度，因此本发明的轮式机器人自动充电装置不仅在机器人充电时充电电极与充电座对准精度要求不高，容易自动对接充电，而且结构简单、成本低。

Description

轮式机器人自动充电装置
技术领域
本发明属于自动充电技术领域，具体涉及一种轮式机器人自动充电装置。
背景技术
现有的移动轮式机器人采用的是锂电池供电，当机器人的电池电量低或者无电的时候，需要及时进行充电，才能重新工作，然而人工进行充电非常麻烦，无法达到机器人自动控制工作的目的。
现有的机器人自动充电技术大多采用的是两组电极片***到两组电极座里的，这种充电装置需要机器人在准备自动充电时与充电座的直线和角度误差不能太大，否则机器人的电极片与电机座里的电极片无法接触好，不能完成正常充电；一些机器人利用视觉，磁条等定位方式来辅助定位，这样机器人需要增加相应的装置，因此结构将会变的复杂，成本也会加大。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种机器人充电时充电电极与充电座对准精度要求不高，容易自动对接充电，且结构简单、成本低的轮式机器人自动充电装置。
本发明提供了一种轮式机器人自动充电装置，其特征在于，包括：充电座，包含：外壳、安装在外壳内的电源、安装在外壳内且与电源电路连接的控制模块、与控制模块和充电电路相连接的检测模块、以及安装在外壳的外部且与充电电路连接的两个第一电极；
充电头，包含：安装在机器人的底盘上的两个第二电极，两个第二电极分别与机器人的电池电路连接，
其中，第一电极的宽度大于第二电极的宽度，且两个第一电极中心线之间的距离与两个第二电极中心线之间的距离相等。
进一步，在本发明提供的轮式机器人自动充电装置中，还可以具有这样的特征：其中，两个第一电极分别与电源的正极和负极连接。
进一步，在本发明提供的轮式机器人自动充电装置中，还可以具有这样的特征：其中，第一电极和第二电极为铜电极。
进一步，在本发明提供的轮式机器人自动充电装置中，还可以具有这样的特征：其中，外壳上设置有“L”形的安装板，两个第一电极安装在安装板上，安装板由电木板制成。
进一步，在本发明提供的轮式机器人自动充电装置中，还可以具有这样的特征：其中，第一电极的宽度大于两倍的第二电极的宽度。
进一步，在本发明提供的轮式机器人自动充电装置中，还可以具有这样的特征：其中，充电头还包含：安装在底盘上的两组安装组件，两个第二电极分别安装在两组安装组件上，所述第二电极能够相对所述机器人的底盘转动。
进一步，在本发明提供的轮式机器人自动充电装置中，还可以具有这样的特征：其中，每组安装组件均包含：至少一个扭簧、固定轴、两个压紧块、安装块、固定块、紧固件，安装块沿厚度方向设置有第一通孔，安装块相对的两侧壁上均设置有第一凹槽，两个第一凹槽上均设置有第二凹槽，固定轴的两端与第二凹槽相匹配，第二电极的宽度小于所述第一通孔的宽度，长度小于第一通孔的长度，第二电极沿长度方向的一端设置有贯穿宽度的第二通孔，第二电极被第二通孔贯穿的两侧设置有第三凹槽，扭簧安装在第三凹槽内，固定轴穿设过扭簧和第二通孔后，固定轴的两端分别放置在第二凹槽内，两个压紧块分别放置在第一凹槽内，将固定轴固定，使得固定轴不能转动，安装块夹设在固定块与压紧块之间，扭簧的一自由端固定在固定块上，另一自由端悬空，紧固件依次将压紧块、安装块和固定块固定，第三凹槽使得所述扭簧在自由状态时，所述第二电极相对于所述安装块的表面倾斜，第一凹槽的深度，使得第二电极安装好后，扭簧处于自由状态时，第二电极的接触面的最低点高于安装块的表面，当第二电极与第一电极接触，第二电极绕固定轴转动，扭簧为第二电极提供复位弹力。
进一步，在本发明提供的轮式机器人自动充电装置中，还可以具有这样的特征：其中，第三凹槽的具有两个侧面：第一侧面和与第一侧面相交的第二侧面，第一侧面与第二电极的接触面不平行，第二侧面位于第一侧面接近接触面的一端，两个侧面之间的夹角等于扭簧的两个自由端之间的夹角。
进一步，在本发明提供的轮式机器人自动充电装置中，还可以具有这样的特征：其中，固定轴的两端为半圆形，第二凹槽为半圆形，固定轴的半圆形面与第二凹槽相接触，固定轴的两端与固定轴轴线平行的平面，与第一凹槽的底面形成一个完整的平面。
进一步，在本发明提供的轮式机器人自动充电装置中，还可以具有这样的特征：其中，安装块与机器人的底盘一体成型。
本发明具有如下优点：
根据本发明所涉及的轮式机器人自动充电装置，充电座包含电源、控制模块、检测模块、两个第一电极，两个第一电极设置在安装板上，检测模块能够检测机器人上的电池电量是否充满，控制模块能够控制电源为机器人上的电池充电，充电头包含两个第二电极，两个第二电极安装在机器人的底盘上，由于第一电极的宽度大于第二电极的宽度，所以当机器人充电时充电头容易与充电座接触，对机器人的对准精度要求不高，降低了控制难度，因此本发明的轮式机器人自动充电装置不仅在机器人充电时充电电极与充电座对准精度要求不高，容易自动对接充电，而且结构简单、成本低。
附图说明
图1是本发明的实施例中轮式机器人自动充电装置的主视图；
图2是本发明的实施例中图1的A-A剖视图；
图3是本发明的实施例中充电头的主视图；
图4是本发明的实施例中充电头未充电时的B-B剖视图；
图5是本发明的实施例中充电头充电时的B-B剖视图；
图6是本发明的实施例中充电头的***示意图；
图7是本发明的实施例中第二电极的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的轮式机器人自动充电装置作具体阐述。
轮式机器人自动充电装置100在机器人需要充电时，方便充电电极与充电座对接，对准精度要求比较低，降低对控制***难度的要求，而且结构简单，成本低。
如图1、图2所示，轮式机器人自动充电装置100包含：充电座10和充电头20。充电头20安装在机器人的底盘200上，充电座10与充电头20接触，为机器人电池充电。
充电座10包含：外壳11、电源(图中未显示)、检测模块(图中未显示)、控制模块(图中未显示)和两个第一电极13。电源安装在外壳11内。检测模块与控制模块和充电电路连接，用于检测机器人的电池是否充满。控制模块安装在外壳11内，且与电源通过电路连接，用于控制电源是否为机器人电池充电。两个第一电极13安装外壳11的外部，两个第一电极13连接在充电电路上，其中一个第一电极连接正极，另一个第一电极连接负极。
在本实施例中，充电座10还包含安装板，安装板12为“L”形，安装板12的一个折面固定在外壳11上，两个第一电极13固定在安装板12的另一个折面上，安装板12由电木板制成，避免了两个第一电极13之间相互短路。第一电极13为铜电极，不仅导电性良好，价格也低廉。
充电头20包含：两个第二电极21，两个第二电极21均安装在机器人的底盘200上，两个第二电极21之间的距离使得一个第二电极21在对应的第一电极13上任何位置时，另一个第二电极21都与另一个第一电极13接触。在本实施例中，两个第二电极21的中心线之间的距离与两个第一电极13的中心线之间的距离相等。充电时，两个第二电极21分别与各自对应的两个第一电极13面接触，避免充电时产生火花。
第一电极13的宽度大于第二电极21的宽度，最优的，第一电极13的宽度大于两倍的第二电极21的宽度，使得第二电极21与第一电极接触充电时，对准的范围更大，对精确度要求降低。
最优的，第二电极21为铜电极，不仅导电性良好，价格也低廉。
在本实施例中，充电头20还包含：两组安装组件22，两组安装组件22安装在机器人的底盘200上，两个第二电极21分别安装在两组安装组件22上，并且通过安装组件22安装在机器人的底盘200上。安装组件22使得第二电极21能够相对底盘200转动，并且在第二电极21相对于底盘200转动后为第二电极21提供与转动方向相反的力，从而使得第二电极21与第一电极13紧密接触。
每组安装组件22均包含：至少一个扭簧221、一个安装块222、一个固定轴223、两个压紧块224、一个固定块225和一组紧固件226。在本实施例中，扭簧221为两个。
在本实施例中，第二电极21为长方体。以图4、图5中的方向看，第二电极21的接触面为顶面。如图4、图5、图6所示，第二电极21沿长度方向的一端设置有贯穿宽度的第二通孔211。第二电极21的接触面的对面，以图4、图5中的方向看，第二电极21的接触面的对面即为第二电极21的底面，第二电极21的底面设置有螺纹孔212，螺纹孔212位于第二电极21的第二通孔211端。螺纹孔212用于内设导线与机器人的电池相连接。
参见图7，第二电极21相对的两侧面设置有第三凹槽213，该两侧面为第二通孔211贯穿的两侧面。第三凹槽213能够容纳自由状态的扭簧221，并且当轮式机器人自动充电装置100没有充电时，即扭簧221处于自由状态时，扭簧221使得第二电极21的接触面相对于安装块222的表面倾斜设置，如图4所示。
在本实施例中，第三凹槽213有两个侧面，第一侧面和第二侧面，第二侧面与第一侧面相交，第一侧面和第二侧面之间的夹角等于扭簧221的两个自由端之间的夹角。以图6中的方向看，第一侧面为上侧面，第二侧面为右侧面。
第二侧面位于第二电极21上设置有第二通孔211的一端，第一侧面与第二电极21的顶面不平行，以图4和图5的方向看，第三凹槽213的第一侧面远离第二通孔211的一端距离第二电极21的顶面较远。
在本实施例中，扭簧221的两个自由端呈90°夹角，第一侧面和第二侧面之间的角度与自由状态时的扭簧221的两个自由端形成的角度相同，也为90°。
两个扭簧221分别放置在第二电极21的两个第二凹槽213内，扭簧221的两个自由端分别与第一侧面和第二侧面相接触。
第二电极21设置两个第三凹槽213，安装两个扭簧221，使得第二电极21在绕固定轴223转动时受力均匀。
当然，扭簧221也可以为1个，能使得第二电极21在绕固定轴223转动时给第二电极21施加与第二电极21转动方向相反的力即可。当扭簧221为1个时，第三凹槽213也为一个。
安装块222在厚度方向上设置有长方形的第一通孔2221，第一通孔2221的宽度大于第二电极21的宽度，第一通孔2221的长度大于第二电极21的长度。安装块222在第一通孔2221的宽度方向上的两侧分别设置有一个第一凹槽2222，每个第一凹槽2222上均设置有第二凹槽2223。两个第一凹槽2222的深度，使得第二电极21安装后，扭簧221处于自由状态时，第二电极21的接触面的最低点高于安装块222的表面。
在本实施例中，安装块222与机器人的底盘200一体成型。
固定轴223为圆柱状，与第二通孔211间隙配合。当固定轴223穿设过第二通孔211后，固定轴223与第二电极21能够相对转动。固定轴223的两端为固定端，与第二凹槽2223相匹配。
固定轴223穿设过两个扭簧221和第二通孔211后，放置在安装块222上，且固定轴224的两端分别位于两个第二凹槽2223内，用于使得第二电极21位于安装块222的第一通孔2221内，且使得第二电极21能够相对于安装块222转动。
两个压紧块224分别与两个第一凹槽2222相匹配，放置在第一凹槽2222内，用于将固定轴223固定，使得固定轴223不会转动。
本实施例中，参考图6，固定轴223的两端为半圆柱形，第二凹槽2223为与固定轴223的两端相匹配的半圆形凹槽。固定轴223放置在安装块222上的第二凹槽2223时，固定轴223的两端的半圆形面与第二凹槽2223相接触，固定轴223的两端与固定轴223轴线平行的平面与第一凹槽2222的底面形成一个完整的平面，从而当压紧块224放置在第一凹槽2222内时，能够将固定轴223固定住。
安装块222夹设在固定块225与压紧块224之间，以图6中的方向看，压紧块224位于安装块222的上方，固定块225位于安装块222的下方。扭簧221朝下的自由端固定在固定块225上，在本实施例中，扭簧221朝下的自由端***固定块225内，与固定块225固定连接。因此扭簧221的另一自由端能够随着第二电极21的转动产生扭矩，对第二电极21产生复位弹力，使得第二电极21与第一电极13紧密接触。
紧固件226将压紧块224、安装块222和固定块225固定在一起。在本实施例中，紧固件27包含螺钉和螺母。螺钉顺次穿过压紧块224、安装块222和固定块225，螺母套装在螺钉上将三者固定在一起。
机器人需要充电时，机器人将底盘200上的充电头20对准充电座10，由于第一电极13的宽度大于第二电极21宽度，因此对充电头20与充电座10的对准精度要求不高，降低了机器人的控制难度。当第一电极13与第二电极21接触时，第二电极21受力使得第二电极21绕固定轴24转动，第一电极13与第二电极21面面接触，充电座10内的控制模块控制电源为机器人的电池充电，当检测模块检测到机器人的电池充满时，控制模块控制电源停止为机器人充电，机器人离开，充电头20与充电座10分离，完成自动充电，第二电极21由于受到扭簧221的复位弹力作用，回到起始位置，扭簧221恢复自由状态。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种轮式机器人自动充电装置，其特征在于，包括：
充电座，包含：外壳、安装在所述外壳内的电源、安装在所述外壳内且与所述电源电路连接的控制模块、与所述控制模块和充电电路相连接的检测模块、以及安装在所述外壳的外部且与所述充电电路连接的两个第一电极；
充电头，包含：安装在机器人的底盘上的两个第二电极，两个所述第二电极分别与机器人的电池电路连接，
其中，所述第一电极的宽度大于所述第二电极的宽度，且两个第一电极中心线之间的距离与两个第二电极中心线之间的距离相等。
2.根据权利要求1所述的轮式机器人自动充电装置，其特征在于：
两个所述第一电极分别与所述电源的正极和负极连接。
3.根据权利要求1所述的轮式机器人自动充电装置，其特征在于：
所述第一电极和所述第二电极为铜电极。
4.根据权利要求1所述的轮式机器人自动充电装置，其特征在于：
所述外壳上设置有“L”形的安装板，两个所述第一电极安装在所述安装板上，所述安装板由电木板制成。
5.根据权利要求1所述的轮式机器人自动充电装置，其特征在于：
所述第一电极的宽度大于两倍的所述第二电极的宽度。
6.根据权利要求1所述的轮式机器人自动充电装置，其特征在于：
所述充电头还包含：安装在所述底盘上的两组安装组件，两个所述第二电极分别安装在两组所述安装组件上，所述第二电极能够相对所述机器人的底盘转动。
7.根据权利要求6所述的轮式机器人自动充电装置，其特征在于：
每组所述安装组件均包含：至少一个扭簧、固定轴、两个压紧块、安装块、固定块、紧固件，
所述安装块沿厚度方向设置有第一通孔，所述安装块相对的两侧壁上均设置有第一凹槽，两个所述第一凹槽上均设置有第二凹槽，所述固定轴的两端与所述第二凹槽相匹配，
所述第二电极的宽度小于所述第一通孔的宽度，长度小于所述第一通孔的长度，所述第二电极沿长度方向的一端设置有贯穿宽度的第二通孔，所述第二电极被所述第二通孔贯穿的两侧设置有第三凹槽，
所述扭簧安装在所述第三凹槽内，所述固定轴穿设过所述扭簧和所述第二通孔后，所述固定轴的两端分别放置在所述第二凹槽内，两个所述压紧块分别放置在所述第一凹槽内，将所述固定轴固定，使得所述固定轴不能转动，
所述安装块夹设在所述固定块与所述压紧块之间，所述扭簧的一自由端固定在所述固定块上，另一自由端悬空，所述紧固件依次将所述压紧块、所述安装块和所述固定块固定，
所述第三凹槽使得所述扭簧在自由状态时，所述第二电极相对于所述安装块的表面倾斜，
所述第一凹槽的深度，使得所述第二电极安装好后，所述扭簧处于自由状态时，所述第二电极的接触面的最低点高于所述安装块的表面，
当所述第二电极与所述第一电极接触，所述第二电极绕所述固定轴转动，所述扭簧为所述第二电极提供复位弹力。
8.根据权利要求7所述的轮式机器人自动充电装置，其特征在于：
所述第三凹槽的具有两个侧面：第一侧面和与所述第一侧面相交的第二侧面，所述第一侧面与所述第二电极的接触面不平行，所述第二侧面位于所述第一侧面接近所述接触面的一端，两个侧面之间的夹角等于所述扭簧的两个自由端之间的夹角。
9.根据权利要求7所述的轮式机器人自动充电装置，其特征在于：
所述固定轴的两端为半圆形，所述第二凹槽为半圆形，所述固定轴的半圆形面与所述第二凹槽相接触，所述固定轴的的两端与固定轴轴线平行的平面，和所述第一凹槽的底面形成一个完整的平面。
10.根据权利要求7所述的轮式机器人自动充电装置，其特征在于：
所述安装块与所述机器人的底盘一体成型。
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