CN108321866B - 一种移动机器人自主充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动机器人自主充电装置，该自主充电装置包括充电触片和自主充电座，充电触片包括正极触片、检测触片和负极触片，正极触片、检测触片和负极触片按上中下排列固定安装在移动机器人左边或右边同一侧的外表面上。自主充电座包括缓冲机构、伸缩机构和固定机构。其中，缓冲机构包括充电座触头、充电座触头安装块、弹簧、弹簧安装座等部件；伸缩机构包括直线推杆电机、导向块等部件；固定机构包括安装固定座等部件。该移动机器人自主充电装置，能够从根本上消除充电桩被撞坏的隐患；避免因为相对滑动而带来的磨损，消除充电触片对接时产生的冲击力；增大实际接触面积，提高充电电流；提高检测精度，确保触片接触良好后再开始充电。

Description

一种移动机器人自主充电装置

技术领域

本发明涉及移动机器人辅助装置领域，尤其涉及一种移动机器人自主充电装置。

背景技术

目前，移动机器人主要通过自带可充电电池以提供电能，从而在一定区域范围内实现巡检、搬运等任务。当需要对机器人电池进行充电时，以往都是通过人工进行充电。但是由于人工操作需要有专人值班，人力投入较大，且在某些特殊场合人工操作危险性大，故自主充电桩应运而生。

现有的自主充电方案是将自主充电桩布置在机器人的行驶路径上，机器人按照预设路径行驶而与自主充电桩实现对接，进而实现机器人的自主充电。如公告号为CN106329646A的专利就公布了一种用于移动机器人自动充电的装置，该自主充电装置通过将自主充电桩布置在机器人的行驶路径上，并通过识别充电桩上的标记以完成对接，进而实现机器人的自主充电；但由于充电桩位于机器人的行驶路径上，当机器人因定位不准而出现冲击过度时，存在将自主充电桩撞坏的隐患。基于此，公告号为CN106230047A的专利提出了一种改进方案；该方案通过将自主充电座置于机器人下方，并使用带有浮动功能的充电触头，有效避免了自主充电座被撞坏的隐患。但是，将自主充电座置于机器人下方的方案对于大部分底盘较低的机器人并不适用；同时，机器人充电触头与充电座触头需要经过较长距离的挤压才能对接，不仅难以保证实际接触面积足够大，还给对接表面造成了较大的磨损。而且，当机器人停车位置偏移时，实际接触面积较小，既不适宜于大电流充电，其检测精度也比较差。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种充电时避免撞坏充电桩、充电触头接触充分且无磨损、检测精度高的自主充电装置。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是从根本上消除充电桩被撞坏的隐患；避免因为相对滑动而带来的磨损，消除充电触片对接时产生的冲击力；增大实际接触面积，提高充电电流；提高检测精度，确保触片接触良好后再开始充电。为实现上述目的，本发明提供了一种移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述自主充电装置包括充电触片和自主充电座，所述充电触片固定安装在移动机器人左边或右边同一侧的外表面上；所述自主充电座包括充电座触头、缓冲机构、伸缩机构和固定机构，其中，所述充电座触头固定安装在所述缓冲机构上并且可与其相对滑动，所述缓冲机构安装在所述固定机构内并且可以与其相对滑动，所述伸缩机构与所述缓冲机构固定连接，所述伸缩机构伸缩运动时可带动所述缓冲机构缩进和伸出，进而使得所述充电座触头与所述充电触片贴合或分离，实现对移动机器人进行充电。

进一步地，所述缓冲机构包括充电座触头安装块、弹簧和弹簧安装座，所述充电座触头安装块上设有与所述充电座触头相配合的通孔，所述充电座触头可以在所述充电座触头安装块的通孔内滑动；所述充电座触头置于所述充电座触头安装块的通孔内并与所述弹簧的一端固定连接；所述弹簧的另一端与所述弹簧安装座固定连接；所述充电座触头安装块与所述弹簧安装座固定连接。

进一步地，所述充电座触头安装块与所述弹簧安装座通过螺栓固定连接。

进一步地，所述伸缩机构包括直线推杆电机和导向块，所述导向块中心设有通孔，所述导向块固定在所述固定机构上；所述直线推杆电机的推杆穿过所述导向块中心的通孔与所述缓冲机构固定连接。

进一步地，所述导向块通过螺钉固定安装在所述固定机构上。

进一步地，所述固定机构包括安装固定座，所述安装固定座为一体成型的箱型结构且与所述缓冲机构相配合。

进一步地，所述安装固定座的左右两侧设有加强筋板。

进一步地，所述充电触片包括正极触片、检测触片和负极触片，所述正极触片、检测触片和负极触片按上中下排列固定安装在移动机器人左边或右边同一侧的外表面上；所述充电座触头包括充电座正极触头、充电座检测触头和充电座负极触头；所述充电座正极触头、充电座检测触头和充电座负极触头与所述正极触片、检测触片和负极触片分别对应布置。

进一步地，所述正极触片置于上排，所述检测触片置于中排，所述负极触片置于下排。

进一步地，所述充电座检测触头的数目仅为1片且置于该排的中间位置，所述充电座正极触头和所述充电座负极触头的数目均为多片。

本发明的有益效果是：

将充电座的位置布置在移动机器人行驶路径的侧面，从根本上消除了因移动机器人定位不准确而撞坏充电座的隐患；充电座的缓冲结构在移动机器人完全停止后，才由伸缩机构推出与移动机器人充电触头接触，既可以降低充电座触头对于机器人触头的冲击，又可以有效减少因相对滑动而引起的充电座触头磨损；单片充电座检测触片与多片充电座正负极触片的组合方式，既可以保证位置检测精度，又可以提高充电电流；各充电座触片所接弹簧可压缩长度的相互独立，可有效降低停车位置偏移对于充电触片实际接触面积的影响。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明所涉及充电座的俯视图；

图3是本发明所涉及充电座触头的布局图；

图4是本发明所涉及充电座沿A-A方向的剖视图。

其中，1为机器人，2为充电座，3为正极触片，4为检测触片，5为负极触片，6为充电座触头安装块，7为弹簧，8为弹簧安装座，9为安装固定座，10为充电座正极触头，11为充电座检测触头，12为充电座负极触头，13为导向块，14为直线推杆电机。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1示出了本发明涉及一种充电桩的立体结构示意图。该实施方式中，包括了充电座2、正极触片3、检测触片4、负极触片5；其中，正极触片3、检测触片4、负极触片5均安装在移动机器人1上，且正极触片3、负极触片5均比检测触片4偏长。

图2为本发明所涉及充电座的俯视图，图3为本发明所涉及充电座触头的布局图。本发明所涉及充电座触头包括充电座正极触头10、充电座检测触头11、充电座负极触头12；其中，充电座检测触头11只包括1个充电触片，充电座正极触头10、充电座负极触头12均由n个充电触片组成(n≥3)。充电座正极触头10、充电座检测触头11、充电座负极触头12呈上中下三层排列，且触片均为矩形。

图4为本发明所涉及充电座沿A-A方向的剖视图。其中，直线推杆电机14通过与弹簧安装座8相连接，可带动充电座触头安装块6、弹簧7、弹簧安装座8、充电座正极触头10、充电座检测触头11、充电座负极触头12等部件一起做往复直线运动；导向块13为带有中心孔结构的零件，通过与安装固定座9相连接，可保证直线推杆电机做往复运动时沿直线运动。充电座正极触头10、充电座检测触头11、充电座负极触头12的每个触片均通过弹簧7与弹簧安装座8相连接，且均可以与充电座触头安装块6之间产生相对滑动，以保证充电座正极触头10与正极触片3对接时，弹簧7的压缩量相互独立。

当机器人需要充电时，机器人沿预定路径朝充电座移动；当机器人通过激光导航到达预定充电位置后，机器人停止移动；之后，直线推杆电机14带动充电座触头安装块6、弹簧7、弹簧安装座8、充电座正极触头10、充电座检测触头11、充电座负极触头12等部件向前伸出；当充电座正极触头10、充电座检测触头11、充电座负极触头12分别与机器人正极触片3、机器人检测触片4、机器人负极触片5对接后，弹簧7被压缩，以消除充电座正极触头10等部件对于机器人正极触片3等部件的冲击；当直线推杆电机14所受到的阻力达到预设值后，直线推杆电机14停止推出；若此时检测回路导通，则表明充电座检测触头11与机器人检测触片4接触良好，也表明充电座正极触头10与机器人正极触片3、充电座负极触头12与机器人负极触片5接触良好，则打开充电回路，机器人开始充电；即使机器人因定位不准而导致方向偏移，由于弹簧7的压缩量相互独立，各充电触头可通过自动调节弹簧7的压缩量实现与机器人正极触片3、机器人负极触片5的良好对接。充电完成后，首先断开充电回路，进而通过直线推杆电机14带动充电座触头安装块6、弹簧7、弹簧安装座8、充电座正极触头10、充电座检测触头11、充电座负极触头12等部件向后缩回，充电座正极触头10、充电座检测触头11、充电座负极触头12分别与机器人正极触片3、机器人检测触片4、机器人负极触片5实现脱离。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述自主充电装置包括充电触片和自主充电座，所述充电触片固定安装在移动机器人左边或右边同一侧的外表面上；所述自主充电座包括充电座触头、缓冲机构、伸缩机构和固定机构，其中，所述充电座触头固定安装在所述缓冲机构上并且可与其相对滑动，所述缓冲机构安装在所述固定机构内并且可以与其相对滑动，所述伸缩机构与所述缓冲机构固定连接，所述伸缩机构伸缩运动时可带动所述缓冲机构缩进和伸出，进而使得所述充电座触头与所述充电触片贴合或分离，实现对移动机器人进行充电；

所述充电触片包括正极触片、检测触片和负极触片，所述正极触片、检测触片和负极触片按上中下排列固定安装在移动机器人左边或右边同一侧的外表面上；所述充电座触头包括充电座正极触头、充电座检测触头和充电座负极触头；所述充电座正极触头、充电座检测触头和充电座负极触头与所述正极触片、检测触片和负极触片分别对应布置；

所述充电座检测触头的数目仅为1片且置于所述充电座检测触头所在排的中间位置，所述充电座正极触头和所述充电座负极触头的数目均为多片；

所述充电座正极触头、所述充电座检测触头、所述充电座负极触头的每个触片均通过弹簧与弹簧安装座相连接，且均可以与充电座触头安装块之间产生相对滑动，以保证所述充电座正极触头与所述正极触片对接时，弹簧的压缩量相互独立；

所述正极触片、负极触片均比检测触片偏长，所述触片均为矩形；

所述伸缩机构包括直线推杆电机和导向块，所述导向块中心设有通孔，所述导向块固定在所述固定机构上；所述直线推杆电机的推杆穿过所述导向块中心的通孔与所述缓冲机构固定连接；

所述直线推杆电机所受到的阻力达到预设值后，所述直线推杆电机停止推出。

2.如权利要求1所述的移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述缓冲机构包括充电座触头安装块、弹簧和弹簧安装座，所述充电座触头安装块上设有与所述充电座触头相配合的通孔，所述充电座触头可以在所述充电座触头安装块的通孔内滑动；所述充电座触头置于所述充电座触头安装块的通孔内并与所述弹簧的一端固定连接；所述弹簧的另一端与所述弹簧安装座固定连接；所述充电座触头安装块与所述弹簧安装座固定连接。

3.如权利要求2所述的移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述充电座触头安装块与所述弹簧安装座通过螺栓固定连接。

4.如权利要求1所述的移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述导向块通过螺钉固定安装在所述固定机构上。

5.如权利要求1所述的移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述固定机构包括安装固定座，所述安装固定座为一体成型的箱型结构且与所述缓冲机构相配合。

6.如权利要求5所述的移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述安装固定座的左右两侧设有加强筋板。

7.如权利要求1所述的移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述正极触片置于上排，所述检测触片置于中排，所述负极触片置于下排。

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