CN108832397B - 移动机器人及其移动机器人充电机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动机器人充电机构，包括充电触头模块；充电触头模块包括充电触头盒和用于对移动机器人本体进行充电的充电触头单元，充电触头盒设有前端开口的安装槽，充电触头单元设于安装槽中；充电触头单元包括充电触块和用于推动充电触块复位的第一调整弹性件，充电触块能够相对于充电触头盒在预设范围内移动。在移动机器人本体上的充电单元与充电触块接触的过程中，第一调整弹性件可以配合移动机器人本体改变充电触块的状态以调整并消除该偏差，使充电单元与充电触块相贴合，保证移动机器人自主充电的效果。本发明还公开了一种包括上述移动机器人充电机构的移动机器人，其充电机构可自动调整移动机器人本体自动充电偏差。
Description
技术领域
本发明涉及移动机器人领域，特别涉及一种移动机器人充电机构。此外，本发明还涉及一种包括上述移动机器人充电机构的移动机器人。
背景技术
近年来，随着移动机器人技术的飞速发展，其应用的领域也越来越广泛，且人们希望移动机器人能够尽可能地延长现场自主作业的时间。目前的移动机器人往往使用可充电电池作为自身的动力源，一般只能持续工作几个小时，因此，如何为移动机器人可靠安全并快速地补充能源是非常重要的问题。
以往的手动充电方式严重降低了移动机器人自主运行能力，因此移动机器人的自主充电是保证机器人智能性的重要基础。但是，由于目前移动机器人的定位精度并不是非常高，通常会产生一定的角度、位移等偏差，例如，移动机器人本体上的充电单元相对于充电桩上的充电接触面经常会形成一个张角，导致充电单元与充电桩接触不良，而现有的移动机器人无法对该偏差进行调整，从而影响了对移动机器人本体的充电效果。
因此，如何提供一种可以自动调整移动机器人本体自动充电偏差的充电机构，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种移动机器人充电机构，可以自动调整移动机器人本体自动充电偏差。本发明的另一目的是提供一种包括上述移动机器人充电机构的移动机器人，其充电机构可以自动调整移动机器人本体自动充电偏差。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种移动机器人充电机构，包括用于设置在充电桩上的充电触头模块；所述充电触头模块包括充电触头盒和用于对移动机器人本体进行充电的充电触头单元，所述充电触头盒设有前端开口的安装槽，所述充电触头单元设于所述安装槽中；所述充电触头单元包括充电触块和用于推动所述充电触块复位的第一调整弹性件，所述充电触块能够相对于所述充电触头盒在预设范围内移动。
优选地，所述充电触块可沿前后方向伸缩且可摆动地设于所述充电触头盒中。
优选地，所述充电触头单元还包括固定设于所述安装槽的前端开口处的充电安装块，所述充电安装块上设有前后贯通的安装孔，所述充电触块对应插设于所述安装孔中且所述充电触块与所述安装孔之间设有用于配合所述第一调整弹性件对所述充电触块的移动进行导向的导向部。
优选地，所述导向部包括设于所述安装孔的孔壁上的导向块和设于所述充电触块上的用于与所述导向块相配合的导向槽，所述导向槽能够相对于所述导向块前后伸缩与摆动。
优选地，所述第一调整弹性件设于所述充电触块的后端与所述安装槽的槽底之间。
优选地，还包括用于设置在移动机器人的充电桩上的充电缓冲单元，所述充电缓冲单元包括：
充电缓冲盒，所述充电触头模块设于所述充电缓冲盒中，所述充电触头模块能够从所述充电缓冲盒的前端开口伸出；
用于推动所述充电触头模块复位的第二调整弹性件，所述第二调整弹性件设于所述充电触头模块与所述充电缓冲盒之间。
优选地，还包括设于所述充电触头盒与所述充电缓冲盒之间的沿前后方向延伸的支柱，所述第二调整弹性件套设于所述支柱上。
优选地，所述充电缓冲盒的后端固定设有后弹性件架板，所述支柱的前端固定于所述充电触头盒上且后端插设于所述后弹性件架板的插孔中，所述第二调整弹性件的前端抵住所述充电触头盒且后端抵住所述后弹性件架板，所述充电缓冲盒的前端开口处内翻形成限位挡块，所述充电触头盒的外周面上设有用于与所述限位挡块配合以避免所述充电触头模块向前脱出所述充电缓冲盒的限位凸台。
优选地，还包括用于设置在移动机器人本体上的充电单元，所述充电单元包括用于固定于移动机器人本体上的充电座和固定设于所述充电座上的充电条，在平行于所述充电条的外表面且垂直于所述充电触块摆轴的方向上，所述充电条的长度大于所述充电触块的长度。
一种移动机器人，包括移动机器人本体和充电桩，还包括如上述任一种所述的移动机器人充电机构。
本发明提供的移动机器人充电机构包括充电触头模块，该充电触头模块包括充电触头盒和用于对移动机器人本体进行充电的充电触头单元，充电触头盒设有前端开口的安装槽，充电触头单元设于安装槽中。充电触头单元包括充电触块和用于推动充电触块复位的第一调整弹性件，充电触块能够相对于充电触头盒在预设范围内移动。
在移动机器人本体需要进行充电时，移动机器人本体移动到充电桩位置；移动机器人本体的充电单元与充电桩的充电触头模块接触充电；在移动机器人本体的充电单元与充电触块接触的过程中，若充电单元与充电触块存在偏差，第一调整弹性件的存在可以对充电触块在充电触头盒中的状态进行相应调整，充电触块会相对于充电触头盒进行移动，使充电单元与充电触块良好接触；充电完成后，移动机器人本体离开充电桩，第一调整弹性件带动充电触头反向移动复位。
此种移动机器人充电机构中，通过第一调整弹性件对充电触块的控制来使充电触块相对于充电触头盒可移动，在移动机器人本体上的充电单元与充电触块接触的过程中，第一调整弹性件可以配合移动机器人本体改变充电触块的状态以调整并消除该偏差，使移动机器人本体的充电单元与充电触块相贴合，从而保证充电桩与移动机器人本体上的充电单元接触良好，以保证移动机器人自主充电的效果。
本发明提供的包括上述移动机器人充电机构的移动机器人，其充电机构可以自动调整移动机器人本体自动充电偏差。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供移动机器人充电机构在移动机器人本体自主运行到充电桩位置时的侧视图；
图2为本发明所提供移动机器人充电机构的三维示意图；
图3为本发明所提供移动机器人充电机构的内部结构示意图；
图4为本发明所提供移移动机器人充电机构中充电单元的示意图。
图1至图4中，1-充电单元，11-充电座，12-充电条，2-充电触头模块，21-充电触头盒，211-限位凸台，212-安装槽，22-充电触头单元，221-充电触块，2211-导向槽，222-充电安装块，2221-安装孔，2222-导向块，223-第一调整弹性件，23-第二调整弹性件，24-支柱，25-前弹性件架板，26-后弹性件定位块，27-前弹性件定位块，3-充电缓冲单元，31-充电缓冲盒，311-限位挡块，32-后弹性件架板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种移动机器人充电机构，可以自动调整移动机器人本体自动充电偏差。本发明的另一核心是提供一种包括上述移动机器人充电机构的移动机器人，其充电机构可以自动调整移动机器人本体自动充电偏差。
本发明所提供移动机器人充电机构的一种具体实施例中，包括用于设置在充电桩上的充电触头模块2。该充电触头模块2具体包括充电触头盒21和充电触头单元22，其中，充电触头单元22用于对移动机器人本体进行充电。优选地，充电触头盒21可以设置为绝缘盒。充电触头盒21上设有前端开口的安装槽212，充电触头单元22设置在该安装槽212中。充电触头单元22具体包括充电触块221和第一调整弹性件223，充电触块221能够相对于充电触头盒21在预设范围内移动。第一调整弹性件223能够推动充电触块221复位，第一调整弹性件223优选为弹簧。
移动至充电桩进行充电的移动机器人本体若相对于充电桩有偏差，在移动机器人本体上的充电单元1与充电触块221接触的过程中，会推动充电触块221移动以自动调整并消除该偏差，使移动机器人本体的充电单元1与充电触块221相贴合，从而保证充电桩与移动机器人本体上的充电单元1接触良好，以保证移动机器人自主充电的效果。
优选地，充电触块221可以可沿前后方向伸缩且可摆动地设于充电触头盒21中，即充电触块221与充电触头盒21之间的可移动方式包括充电触块221相对于充电触头盒21的前后移动以及充电触块221相对于充电触头盒21的摆动。
由于在移动机器人本体移动至预设充电位置的过程中，除了角度偏差外，还可能存在位移偏差。即，移动机器人本体上的充电单元相对于充电触块221的表面形成一个张角，和/或，移动机器人本体相对于预设充电位置向前多走了一些或者没有移动到预设充电位置就停止前进了。通过将充电触块221设置为能够相对于充电触头盒21前后伸缩和摆动，可以消除移动机器人本体的充电单元1与充电桩之间的位移偏差与角度偏差，使移动机器人本体与充电触块221之间的角度偏差与位移偏差能够分别被平衡掉。此时，第一调整弹性件可以实现充电触块221与移动机器人本体之间的接触充分以及位置角度容错
需要说明的是，在第一调整弹性件223处于原位的状态下，充电触块221的运动范围应与移动机器人本体的位移偏差极值相对应，移动机器人本体的充电单元1可能停止运动的位置应均在充电触块221相对于充电触头盒21可伸缩的最靠前位置与最靠后位置之间。
对于充电触块221能够相对于充电触头盒21的摆动可以由多种方式实现，例如，可以将充电触块221通过转轴铰接于充电触头盒21来实现，则充电触块221能够相对于与充电触头盒21之间的转轴进行摆动。又或者，可以将充电触块221通过球铰链铰接于充电触头盒21，过该球铰链选取一垂直于沿前后方向延伸的直线的预设平面，则充电触块221相对于该预设平面可以向上、下、左、右任一方向进行摆动。
为实现充电触块221能够相对于充电触头盒21在预设范围内摆动且能够相对于充电触头盒21伸缩，具体地，可以将充电触块221铰接于一个滑块上，将该滑块滑动连接于充电触头盒21，充电触块221与滑块之间的连接可以实现充电触块221相对于充电触头盒21的摆动，滑块与充电触头盒21之间的连接可以实现充电触块221相对于充电触头盒21的伸缩。
又或者，为实现充电触块221相对于充电触头盒21的移动，在一种更优选地实施例中，请参考2和图3，充电触头单元22还可以包括充电安装块222，该充电安装块222固定设置在安装槽212的前端开口处。充电安装块222上可以设置前后贯通的安装孔2221，充电触块221对应插设在安装孔2221中且充电触块221与安装孔2221之间设置有导向部，该导向部可以配合对第一调整弹性件223对充电触块221的移动进行导向。由于充电触块221通常可能不会只设置一个，在安装槽212与充电触块221之间设置充电安装块222进行连接，直接根据需要在充电安装块222上加工对应数量的安装孔2221即可，便于加工。
进一步地，该导向部可以包括设置在安装孔2221的孔壁上的导向块2222以及设置在充电触块221上的导向槽2211，导向槽2211可以设有用于与导向块2222相配合，导向槽2211能够相对于导向块2222前后伸缩与摆动。导向块2222与导向槽2211的配合可以同时实现充电触块221相对于充电触头盒21的摆动与伸缩，对充电触块221的位移偏差与角度偏差的调整一步到位，调整较为快捷，且充电触头模块2结构简单紧凑。应当理解，为保证充电触块221能够在安装孔2221中摆动，安装孔2221的截面面积应大于充电触块221的截面面积，尤其是在垂直于充电触块221摆轴方向上，充电触块221的截面面积应小于安装孔2221的截面面积。
进一步地，第一调整弹性件223可以设置在充电触块221的后端与安装槽212的槽底之间，使第一调整弹性件223的延伸方向基本上是沿前后方向的，有利于提高充电触块221的复位速度。其中，安装槽212的槽底指的是与安装槽212的前端开口正对的壁面。优选地，安装槽212的槽底设有定位凹槽，第一调整弹性件223的一端插设于定位凹槽中且另一端伸入安装孔2221中并连接于充电触块221的后端，以保证第一调整弹性件223移动的稳定性。
若移动机器人本体的充电单元1相对于充电桩仅存在位移偏差，导向槽2211相对于导向块2222向充电触头盒21内部回缩，第一调整弹性件223压缩变形并向移动机器人本体的充电单元1压紧充电触块221；若移动机器人本体的充电单元1相对于充电桩仅存在角度偏差，导向槽2211相对于导向块2222摆动，第一调整弹性件223在一定程度上会压缩变形并向移动机器人本体的充电单元1压紧充电触块221；若移动机器人本体的充电单元1相对于充电桩既存在位移偏差又存在角度偏差，导向槽2211相对于导向块2222摆动一定角度并向充电触头盒21内部回缩，第一调整弹性件223压缩变形并向移动机器人本体的充电单元1压紧充电触块221。
可选地，两个导向块2222在安装孔2221的孔壁上可以正对设置，以保证导向槽2211与导向块2222的配合效果。请参考图3，以该图所示方位为例，两个导向块2222在安装孔2221的孔壁上上下正对设置，形成沿上下方向延伸的摆轴，导向槽2211可以绕该摆轴稳定地进行摆动。
可选地，导向块2222可以为圆柱体，导向块2222***导向槽2211中，导向槽2211的两个相对槽壁平行设置且与导向块2222的周面相外切，从而可以保证导向槽2211相对于导向块2222运动的稳定性。
可选地，充电触块221上位于导向槽2211的后端可以设有用于与导向块2222相配合的挡条，通过该挡条的设置来避免充电触块221向前脱出于充电安装块222之外。
在上述任一实施例的基础上，该移动机器人充电机构还可以包括用于设置在移动机器人的充电桩上的充电缓冲单元3。该充电缓冲单元3具体可以包括充电缓冲盒31和第二调整弹性件23。其中，充电触头模块2设置在充电缓冲盒31中，充电触头模块2通过充电缓冲盒31连接在充电桩上，充电缓冲盒31具体可以连接在充电桩底座上，充电触头模块2能够从充电缓冲盒31的前端开口伸出。第二调整弹性件23用于推动充电触头模块2复位，第二调整弹性件23设置在充电触头模块2与充电缓冲盒31之间。充电缓冲单元3设置在充电触头模块2与充电桩之间，第二调整弹性件23可以起到撞击缓冲的作用，同时，也可以平衡掉移动机器人本体相对于充电桩的一部分或全部位移偏差。第二调整弹性件23优选设置为弹簧。
在移动机器人本体自主充电时，移动机器人本体移动到充电桩位置；移动机器人本体的充电单元1与充电桩的充电触头模块2接触充电；在移动机器人本体的充电单元1与充电桩充电触块221进行接触充电，在接触过程中，第二调整弹性件23被压缩，起到缓冲作用，能够保护移动机器人本体以及充电桩，同时，若充电单元1与充电桩接触时存在角度偏差，第一调整弹性件223的存在可以对充电触块221在充电触头盒21中的角度进行相应调整，充电触块221会相对于充电触头盒21进行摆动，使充电单元1与充电触块221良好接触；充电完成后，移动机器人本体离开充电桩，充电桩中的第二调整弹性件23带动充电触头模块2缓冲复位。
进一步地，该移动机器人充电机构还可以包括设置在充电触头盒21与充电缓冲盒31之间的支柱24，该支柱24沿前后方向延伸，第二调整弹性件23套设在该支柱24上。该支柱24可以对第二调整弹性件23的形变运动起到导向作用，使第二调整弹性件23能够稳定地带动充电触头模块2沿着前后方向定向移动。其中，该支柱24优选设置为圆柱形支柱24。
进一步地，充电缓冲盒31的后端可以固定设有后弹性件架板32，支柱24的前端固定于充电触头盒21上且后端插设于后弹性件架板32的插孔中，第二调整弹性件23的前端抵住充电触头盒21且后端抵住后弹性件架板32。充电触头盒21伸缩的过程中，支柱24可以相对于后弹性件架板32上插孔伸出或回缩，而第二调整弹性件23可以随着后弹性件架板32与充电触头盒21之间的间距变化而相应形变。充电缓冲盒31的前端开口处内翻形成限位挡块311，充电触头盒21的外周面上设有用于与限位挡块311配合以避免充电触头模块2向前脱出充电缓冲盒31的限位凸台211。通过本实施例的设置有利于使移动机器人充电机构结构简单紧凑，可减少占用空间。
更具体地，充电触头盒21可以包括前弹性件架板25和相对设置的两个触头盒立板，两个触头盒立板上可以设置向后开口的凹槽，前弹性件架板25的两个对边分别固定连接于两个触头盒立板的凹槽中，支柱24的前端具体可以固定连接在该前弹性件架板25上，第二调整弹性件23的前端抵住该前弹性件架板25。另外，充电缓冲盒31可以包括相对设置的两个缓冲盒立板，两个缓冲盒立板上可以设置向后开口的凹槽，后弹性件架板32的两个对边分别固定连接于两个缓冲盒立板的凹槽上。可选地，支柱24上可以套设有后弹性件定位块26和前弹性件定位块27，第二调整弹性件23的两端分别固定在后弹性件定位块26和前弹性件定位块27上。
在上述任一实施例的基础上，请参考图1和图4，该移动机器人充电机构还包括用于设置在移动机器人本体上的充电单元1。充电单元1包括用于固定于移动机器人本体上的充电座11和固定设于充电座11上的充电条12，在平行于充电条12的外表面且垂直于充电触块2摆轴的方向上，充电条12的长度大于充电触块221的长度。其中，摆轴方向由充电触块2对应于充电触头盒21的可摆动方向，例如，充电触块2相对于充电触头盒21在任一方向均可摆动，则在任意方向上，充电条12外表面的长度对应大于充电触块221的长度；又或者，充电触块2相对于充电触头盒21在仅能够左右摆动，此时摆轴垂直于左右方向，充电条12的外表面上沿左右方向的长度对应大于充电触块221的长度。由于充电触块221相比于充电单元1的整体长度要小，故可允许移动机器人本体具有较大的位移偏差，充电触块221在充电条12外表面上的可充电位置沿垂直于充电触块摆轴的方向上具有一段可选的范围，而并非为一个特定位置点。
其中，充电座11上充电条12的数量应根据实际需要进行设置。例如，以图4所示方位为例，充电座11上可以由上至下平行设有三个充电条12，相应地，在充电触头模块2中可以由上至下设置三个充电触块221，各充电触块221在充电安装块222上一一对应设有安装孔2221。
除了上述移动机器人充电机构，本发明还提供了一种包括上述实施例公开的移动机器人充电机构的移动机器人。该移动机器人具体包括移动机器人本体和充电桩，移动机器人充电机构可以按照上述任一实施例中提供的方式设置在移动机器人中。该移动机器人由于采用了上述移动机器人充电机构，其充电机构可以自动调整移动机器人本体自动充电角度偏差。该移动机器人的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的移动机器人及其移动机器人充电机构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种移动机器人充电机构，其特征在于，包括用于设置在充电桩上的充电触头模块(2)；所述充电触头模块(2)包括充电触头盒(21)和用于对移动机器人本体进行充电的充电触头单元(22)，所述充电触头盒(21)设有前端开口的安装槽(212)，所述充电触头单元(22)设于所述安装槽(212)中；所述充电触头单元(22)包括充电触块(221)和用于推动所述充电触块(221)复位的第一调整弹性件(223)，所述充电触块(221)能够相对于所述充电触头盒(21)在预设范围内移动；
所述充电触头单元(22)还包括固定设于所述安装槽(212)的前端开口处的充电安装块(222)，所述充电安装块(222)上设有前后贯通的安装孔(2221)，所述充电触块(221)对应插设于所述安装孔(2221)中且所述充电触块(221)与所述安装孔(2221)之间设有用于配合所述第一调整弹性件(223)对所述充电触块(221)的移动进行导向的导向部，所述第一调整弹性件(223)设于所述充电触块(221)的后端与所述安装槽(212)的槽底之间；
所述安装槽(212)的槽底与所述充电触头单元(22)的后端之间具有间隙，所述安装槽(212)的槽底设有定位凹槽，所述第一调整弹性件(223)的一端插设于定位凹槽中，中部经过所述间隙后，另一端伸入安装孔(2221)中并连接于所述充电触块(221)的后端。
2.根据权利要求1所述的移动机器人充电机构，其特征在于，所述充电触块(221)可沿前后方向伸缩且可摆动地设于所述充电触头盒(21)中。
3.根据权利要求1所述的移动机器人充电机构，其特征在于，所述导向部包括设于所述安装孔(2221)的孔壁上的导向块(2222)和设于所述充电触块(221)上的用于与所述导向块(2222)相配合的导向槽(2211)，所述导向槽(2211)能够相对于所述导向块(2222)前后伸缩与摆动。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的移动机器人充电机构，其特征在于，还包括用于设置在移动机器人的充电桩上的充电缓冲单元(3)，所述充电缓冲单元(3)包括：
充电缓冲盒(31)，所述充电触头模块(2)设于所述充电缓冲盒(31)中，所述充电触头模块(2)能够从所述充电缓冲盒(31)的前端开口伸出；
用于推动所述充电触头模块(2)复位的第二调整弹性件(23)，所述第二调整弹性件(23)设于所述充电触头模块(2)与所述充电缓冲盒(31)之间。
5.根据权利要求4所述的移动机器人充电机构，其特征在于，还包括设于所述充电触头盒(21)与所述充电缓冲盒(31)之间的沿前后方向延伸的支柱(24)，所述第二调整弹性件(23)套设于所述支柱(24)上。
6.根据权利要求5所述的移动机器人充电机构，其特征在于，所述充电缓冲盒(31)的后端固定设有后弹性件架板(32)，所述支柱(24)的前端固定于所述充电触头盒(21)上且后端插设于所述后弹性件架板(32)的插孔中，所述第二调整弹性件(23)的前端抵住所述充电触头盒(21)且后端抵住所述后弹性件架板(32)，所述充电缓冲盒(31)的前端开口处内翻形成限位挡块(311)，所述充电触头盒(21)的外周面上设有用于与所述限位挡块(311)配合以避免所述充电触头模块(2)向前脱出所述充电缓冲盒(31)的限位凸台(211)。
7.根据权利要求2所述的移动机器人充电机构，其特征在于，还包括用于设置在移动机器人本体上的充电单元(1)，所述充电单元(1)包括用于固定于移动机器人本体上的充电座(11)和固定设于所述充电座(11)上的充电条(12)，在平行于所述充电条(12)的外表面且垂直于所述充电触块(2)摆轴的方向上，所述充电条(12)的长度大于所述充电触块(221)的长度。
8.一种移动机器人，包括移动机器人本体和充电桩，其特征在于，还包括权利要求1至7任意一项所述的移动机器人充电机构。
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