CN108964288A - 机器人水平移动非接触式无线充电装置及其无线充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人水平移动非接触式无线充电装置及其无线充电方法，机器人水平移动非接触式无线充电装置包括监测器，监测器监测电池电量，电池电量低于设定值时利用充电站感应器与接收端感应器确认最优位置并启动无线充电；放大器将输入的直流电转换成可控高频交流电后，经发射线圈转换为宽频电磁波，接收线圈接收该宽频电磁波并转换为可控高频交流电，而后通过整流模块与稳压转换分流器对可控高频交流电进行稳压整流，对电池进行无线充电。利用宽频率线圈提高电能传输效率，智能化控制***提高整体传输效率；放大器中引入宽频器件，保证无线充电效率；在不稳定的状况下提供稳定输出，实现了非对准情况下电能高效率传输。

Description

机器人水平移动非接触式无线充电装置及其无线充电方法

技术领域

本发明属于无线充电技术领域，涉及一种机器人水平移动非接触式无线充电装置及其无线充电方法。

背景技术

近些年来，无线充电设备有了突飞猛进的发展。机器人、电动汽车等这种处于水平移动的设备的无线充电分为接触式充电和非接触式充电两种。接触式充电方式现在来看，劣势比较明显，受环境制约影响比较大。

非接触式充电方式，分为水平移动式的无线充电以及垂直移动式的无线充电。水平移动式的无线充电可以适用于电动汽车及机器人充电。水平移动式的无线充电设备，现有的技术通常是在地面以下埋设发射板，发射板一般为多个圆形或矩形线圈排布的线圈阵列；然后在水平移动设备上设置接收板，当水平移动设备经过时，对接匹配发送板与接收板位置，发送板就会给接收板传输能量，这种充电方式属于窄带充电技术。窄带充电技术需要进行精准位置对接匹配，精准位置对接匹配难度较大、影响因素较多，很难达到预期效果，又因窄带技术无线充电穿透性有限，使得接收到的能量不稳定且能量传输损耗严重，导致充电效率低、充电时间长。

发明内容

为了达到上述目的，本发明提供一种机器人水平移动非接触式无线充电装置及其无线充电方法，解决了现有无线充电技术中充电时需要进行精准位置对接匹配，充电效率低、充电时间长的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是，机器人水平移动非接触式无线充电装置，由无线充电站与机器人接收端组成；

所述无线充电站包括：

主电源转换分流器，用于将供电电压转换成放大器所需的直流电压和无线充电站各部件所需的工作电压；

充电站处理器，用于监测并控制与其连接的主电源转换分流器、充电站无线通信模块、放大器、充电站智能调整模块及充电站感应器，以保证能量传输的高效安全；

放大器，用于对直流电进行两级放大，将直流电转换成所需的可控高频交流电并传输给充电站智能调整模块；

充电站智能调整模块，用于调整发射线圈参数，使发射线圈与接收线圈进行匹配；

发射线圈，用于将可控高频交流能量高效率转化为宽频电磁波；

充电站感应器，用于检测无线充电站内部所有电流和电压的数值，使充电站处理器在非正常工作的情况下做出正确指示；

充电站无线通信模块，用于联通机器人接收端；

所述机器人接收端包括：

接收端处理器，用于监测并控制与其连接的接收端无线通信模块、接收端感应器、接收端智能调整模块、稳压转换分流器及监测器，保证能量传输高效安全；

接收端感应器，用于协助自动对准发射线圈和判断最优传输距离；

接收线圈，用于将宽频电磁波高效转化为可控高频交流电；

接收端智能调整模块，用于与无线充电站联动，对接收线圈参数进行微调；

整流模块，用于将可控高频交流电转变为可用直流电；

稳压转换分流器，用于对整流后的直流电做稳压处理，给电池充电，并为机器人接收端各部件提供工作电压；

监测器，用于监测电池充电及电量状态，根据情况发出指示讯号；

接收端无线通信模块，用于联通无线充电站。

进一步的，工作频率为1-50MHz。

进一步的，所述放大器为高频放大模块，内部电路分电源管理电路和功率放大电路两部分；

所述电源管理电路包括电源管理器和准低压降线性稳压器；

所述功率放大电路包括可控晶振、控制模块、振荡模块和宽频匹配模块；

所述电源管理器，用于对外接直流电进行DC-DC转换，转换为所需的电压值；

所述准低压降线性稳压器，用于对电源管理器输出的直流电进行线性降压，并输出低压直流信号；

所述可控晶振，用于根据其引脚1输入的由充电站处理器发出的控制信号，对低压直流信号做DC-AC变换，产生并输出交流信号；

所述控制模块，用于对可控晶振输出的交流信号进行一级放大；

所述振荡模块，用于对控制模块输出的交流信号进行二级放大，并输出高频交流信号；振荡模块为宽频率功放管；

所述宽频匹配模块，用于对高频交流信号进行宽频带匹配，输出可控高频交流电。

进一步的，所述电源管理器的引脚3串联电容C1后接地；电源管理器的引脚1分别连接电阻R1一端和电阻R2一端，电阻R2另一端接地；电阻R1另一端分别连接电源管理器的引脚2、准低压降线性稳压器的引脚3和并联电容C2、C3一端，并联电容C2、C3另一端接地；准低压降线性稳压器的引脚2接地；准低压降线性稳压器的引脚1串联并联的电容C4、C5后接地；

所述可控晶振的引脚1连接外部信号，可控晶振的引脚2接地，可控晶振的引脚4连接电容C15一端，电容C15另一端接地；可控晶振的引脚3串联电阻R6后连接控制模块的引脚6；控制模块的引脚4、引脚5接地，控制模块的引脚1串联并联的电容C23、C24后接地，控制模块分别通过电阻R5和电阻R4连接振荡模块的栅极G；振荡模块的源极S接地；振荡模块的漏极D分别连接电感L1一端、电感L2一端和并联的电容C16、C17、C18一端；电感L1另一端连接并联的电容C6、C7一端，并联的电容C6、C7另一端以及并联的电容C16、C17、C18另一端接地；电感L2另一端连接并联的电容C8、C9、C14一端；

所述宽频匹配模块包括电感L3，电感L3一端分别连接并联的电容C8、C9、C14另一端、并联的电容C10、C11一端和并联的电容C19、C21一端，并联的电容C10、C11另一端连接并联的电容C12、C13一端后接地，并联的电容C19、C21另一端连接并联的电容C20、C22一端后接地；电感L3另一端分别连接并联的电容C12、C13和并联的电容C20、C22另一端并引出输出管脚RFOUT；

电源管理器的引脚3串联R7后连接电感L1另一端，电源管理器的引脚2连接控制模块的引脚1，准低压降线性稳压器的引脚1串联电阻R3后连接可控晶振的引脚4；

其中，电容C1～C24，用于稳压，均为稳压电容；电阻R1～R7，用于控制各个支路的电流值，均为限流电阻。

进一步的，所述发射线圈与接收线圈，线圈形状可变，线圈能以方、圆或立体的形状成形。

进一步的，所述接收端感应器，由红外感应器、磁性开关及wifi蓝牙组成。

本发明所采用的另一技术方案是，机器人水平移动非接触式无线充电装置的无线充电方法，具体包括以下步骤：

步骤一：电池监测：监测器监测电池的电量并反馈给接收端处理器，在接收端处理器判断电池电量低于设定值时，机器人选择最近的无线充电站为目标去充电；

步骤二：机器人通过导航***靠近目标无线充电站，并驶入充电站感应器监测范围内时，打开任意短距离无线协议，与无线充电站建立通信联系，唤醒无线充电站；

步骤三：进场请求：20米范围内通过充电站感应器和接收端感应器的RSSI信号确定双方相对位置，机器人主机发射信息，调整机器人姿势和位置，进入充电平台十米范围内；然后使用红外感应器进行精度定位与调整，在最后10cm使用磁性开关判定是否为最优位置；

步骤四：充电许可：机器人进入最优充电区域后，通过接收端无线通信模块和充电站无线通信模块通信，向无线充电站发出位置信息；充电站处理器接收该位置信息并进行数据处理计算，获得相应控制数据将其传送至充电站智能调整模块并且传送至接收端智能调整模块进行统一联动位置及参数调整；其后接收端处理器将充电信号和监测器反馈的电池的信息发送至充电站处理器，充电站处理器控制主电源转换分流器传送大功率直流电给放大器，放大器将大功率直流电转换成所需的可控高频交流电，并通过发射线圈转换为宽频电磁波；

步骤五：机器人无线充电：接收线圈接收发射线圈发射的宽频电磁波并将其转换为可控高频交流电后，通过整流模块转变为可用直流电，再通过稳压转换分流器对整流后的直流电做稳压处理，对电池进行充电，并为机器人接收端各部件提供工作电压；与此同时，监测器持续严密观察电池充电及电量状态，并经接收端处理器传送至充电站处理器，充电站处理器合理控制直流电压并不断调整传输功率，保持最优传输效率；

步骤六：充电结束：充电完成后，机器人接收端发出充电完成讯号，充电站处理器关闭无线充电站，并通知机器人自行待机或离开充电站。

进一步的，采用宽频率共振式无线能量传输技术。

进一步的，所述充电站无线通信模块与接收端无线通信模块采用GSM，3G，4G，LTE，H+，Wi-Fi，蓝牙，ZigBee国际通用协议。

进一步的，所述步骤四中放大器将直流电转换成所需的可控高频交流电实现过程如下：

步骤1：直流电通过电源管理器进行电流电压控制后，经两个并联电容C2、C3稳压进入准低压降线性稳压器，进行线性降压，并输出低压直流信号；

步骤2：可控晶振根据充电站处理器发送的控制信号，对低压直流信号进行DC-AC变换，产生交流信号并输出；

步骤3：交流信号经电阻R6限流进入控制模块进行一级放大后，由控制模块的串联电阻R5的引脚2和串联电阻R4的引脚3再进入振荡模块进行二级放大，并输出高频交流信号；

步骤4：高频交流信号经三个并联的稳压电容C16、C17、C18稳压、线圈L2匹配阻抗后，进入宽频匹配模块进行宽频带匹配，并由RFOUT输出管脚输出稳定的可控高频交流信号。

本发明的有益效果是：利用宽频率线圈提高电能传输效率，智能化控制***提高整体传输效率；设置高频放大器，将输入的直流电转换成发射线圈所需的可控高频交流电，将宽频器件引入了放大器内部，使放大器内部形成具备宽频特性的控制模块、振荡模块和宽频匹配模块，不仅解决了传统E类放大器工作带宽窄，输入反射纹波大的问题，并且根据处理器的需要调整输出交流点电的频率，保证无线充电的整体效率；在不稳定的状况下提供稳定输出，实现了非对准情况下电能高效率传输，穿透性强；有效解决了现有无线充电技术充电时需要进行精准位置对接匹配、充电效率低、充电时间长的问题。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明无线充电电路***简图；

图2是机器人水平移动过程中无线充电效率变化图；

图3是本发明无线充电线圈强穿透效果图；

图4是充电过程中机器人和无线充电站的信息和控制数据传输过程图；

图5是本发明放大器电路原理图。

图中，1.主电源转换分流器，2.充电站处理器，3.充电站无线通信模块，4.放大器，4-1.电源管理器，4-2.准低压降线性稳压器，4-3.可控晶振，4-4.控制模块，4-5.振荡模块，4-6.宽频匹配模块，5.充电站智能调整模块，6.发射线圈，7.充电站感应器，8.接收端处理器，9.接收端无线通信模块，10.接收端感应器，11.接收线圈，12.接收端智能调整模块，13.整流模块，14.稳压转换分流器，15.监测器，16.电池。

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。

机器人主要模块有主机、电池、感应器、驱动、马达、导航***和行进轮。这些东西一般都集成在机器人后下方或基盘底部。主机里有机器人的各种程序，电池存有电能以驱动马达来转动轮子以让机器人进行预先载入的工作内容。而机器人充电***则一般是包含电源转换、整流、稳压、监控和反馈。在充电站，常规有线充电就必须先手动停机，再把充电线插上，在预估的充电时间后再拆卸充电线，机器人方可继续工作。

机器人水平移动非接触式无线充电装置，由无线充电站与机器人接收端组成，如图1所示；无线充电站包括主电源转换分流器1、充电站处理器2、充电站无线通信模块3、放大器4、充电站智能调整模块5、发射线圈6、充电站感应器7；机器人接收端包括接收端处理器8、接收端无线通信模块9、接收端感应器10、接收线圈11、接收端智能调整模块12、整流模块13、稳压转换分流模块14、监测器15及电池16。

主电源转换分流器1，用于将240V/120V电压转换成放大器4所需的直流电压及无线充电站各部件(充电站处理器2、充电站无线通信模块3、充电站智能调整模块5)所需的工作电压。

充电站处理器2，用于监测并控制与其连接的各个部件(主电源转换分流器1、充电站无线通信模块3、放大器4、充电站智能调整模块5及充电站感应器7)，以保证能量传输达到高效安全的标准。根据性能需求，可以是微处理器、微控制器、单片机等等的计算机芯片。充电站处理器2从充电站感应器7和充电站无线通信模块3读取内容，以应变各种如传讯、调校、充电、待机或冬眠等的情况。

充电站无线通信模块3，用于联通机器人及机器人接收端，一般是GSM，3G，4G，LTE，H+，Wi-Fi，蓝牙，ZigBee等的国际通用协议。

充电站感应器7，用于检测无线充电站内部所有电流和电压的数值，使充电站处理器2在非正常工作的情况下做出正确指示。

放大器4，用于将直流电转换成所需的可控高频交流电并传输给充电站智能调整模块5；针对宽频无线电能传输技术，相较于传统E类放大器，本发明将宽频器件引入了控制模块、振荡模块和匹配模块，形成具备宽频特性的控制模块4-4、振荡模块4-5和宽频匹配模块4-6，这样不仅解决了传统E类放大器工作带宽窄，输入反射纹波大的问题，并且根据充电站处理器2的需要调整输出交流点电的频率，保证无线充电的整体效率；该放大器4布板空间灵活方便，同时该电路具有使能控制功能。

放大器4为高频放大模块，内部电路分电源管理电路和功率放大电路两部分；

电源管理电路包括电源管理器4-1和准低压降线性稳压器4-2；

功率放大电路包括可控晶振4-3、控制模块4-4、振荡模块4-5和宽频匹配模块4-6；

电源管理器4-1，用于对外接直流电进行DC-DC转换，转换为所需的电压值；

准低压降线性稳压器4-2，用于对电源管理器4-1输出的直流电进行线性降压，并输出低压直流信号；

可控晶振4-3，用于根据其引脚1输入的由充电站处理器2发出的控制信号，对低压直流信号做DC-AC变换，产生并输出交流信号；

控制模块4-4，用于对可控晶振4-3输出的交流信号进行一级放大；

振荡模块4-5，用于对控制模块4-4输出的交流信号进行二级放大，并输出高频交流信号；振荡模块4-5为宽频率功放管；

宽频匹配模块4-6，用于对高频交流信号进行宽频带匹配，输出可控高频交流电。

电源管理器4-1的引脚3串联电容C1后接地；电源管理器4-1的引脚1分别连接电阻R1一端和电阻R2一端，电阻R2另一端接地；电阻R1另一端分别连接电源管理器4-1的引脚2、准低压降线性稳压器4-2的引脚3和并联电容C2、C3一端，并联电容C2、C3另一端接地；准低压降线性稳压器4-2的引脚2接地；准低压降线性稳压器4-2的引脚1串联并联的电容C4、C5后接地；

可控晶振4-3的引脚1连接外部信号，可控晶振4-3的引脚2接地，可控晶振4-3的引脚4连接电容C15一端，电容C15另一端接地；可控晶振4-3的引脚3串联电阻R6后连接控制模块4-4的引脚6；控制模块4-4的引脚4、引脚5接地，控制模块4-4的引脚1串联并联的电容C23、C24后接地，控制模块4-4分别通过电阻R5和电阻R4连接振荡模块4-5的栅极G；振荡模块4-5的源极S接地；振荡模块4-5的漏极D分别连接电感L1一端、电感L2一端和并联的电容C16、C17、C18一端；电感L1另一端连接并联的电容C6、C7一端，并联的电容C6、C7另一端以及并联的电容C16、C17、C18另一端接地；电感L2另一端连接并联的电容C8、C9、C14一端；

宽频匹配模块4-6包括电感L3，电感L3一端分别连接并联的电容C8、C9、C14另一端、并联的电容C10、C11一端和并联的电容C19、C21一端，并联的电容C10、C11另一端连接并联的电容C12、C13一端后接地，并联的电容C19、C21另一端连接并联的电容C20、C22一端后接地；电感L3另一端分别连接并联的电容C12、C13和并联的电容C20、C22另一端并引出输出管脚RFOUT；

电源管理器4-1的引脚3串联R7后连接电感L1另一端，电源管理器4-1的引脚2连接控制模块4-4的引脚1，准低压降线性稳压器4-2的引脚1串联电阻R3后连接可控晶振4-3的引脚4；

其中，电容C1～C24，用于稳压，均为稳压电容；电阻R1～R7，用于控制各个支路的电流值，均为限流电阻。

放大器4内部电路原理图如图5所示，直流电由电源管理器4-1的引脚3进入，经电流电压控制后，转换成***所需的电压值并由其引脚2输出；经两个并联电容C2、C3稳压后进入准低压降线性稳压器4-2的引脚3，进行线性降压，由其引脚1输出低压直流信号至可控晶振4-3引脚4；充电站处理器2向可控晶振4-3引脚1发出控制信号，对可控晶振4-3引脚4的低压信号进行DC-AC变换，产生交流信号经其引脚3输出；交流信号经电阻R6限流进入控制模块4-4进行一级放大后，由控制模块4-4的串联电阻R5的引脚2和串联电阻R4的引脚3再进入振荡模块4-5，对交流信号进行二级放大，并输出高频交流信号；高频交流信号经三个并联的稳压电容C16、C17、C18稳压和线圈L2匹配阻抗，然后进入宽频匹配模块4-6进行宽频带匹配，并由RFOUT输出稳定的可控高频交流信号。

充电站智能调整模块5，用于调整发射线圈6参数，使发射线圈6与接收线圈11进行匹配。

发射线圈6，用于将可控高频交流能量高效率转化为宽频电磁波；线圈能以方、圆，甚至立体的形状成形，再进行各种电磁性能优化以便在各种应用场景工作。

充电站无线通信模块3，用于联通接收端。

接收端处理器8，用于监测并控制接收端无线通信模块9、接收端感应器10、接收端智能调整模块12、稳压转换分流器14及监测器15，保证能量传输高效安全。

接收端感应器10，由红外感应器及磁性开关组成，用于协助自动对准线圈和判断最优传输距离。

接收线圈11，用于将宽频电磁波高效率转化为可控高频交流能量。

接收端智能调整模块12，用于与无线充电站联动，进行接收线圈11参数微调，提高接收效率；接收端处理器8收集接收端感应器10数据并传送至充电站处理器2进行数据处理计算，获得相应控制数据将其传送至充电站智能调整模块5，并传送至接收端智能调整模块12，进行统一联动调整，做到无线充电站与机器人接收端的同步联动，保证最佳传输效率。

整流模块13，将可控高频交流能量转变为可用直流电。

稳压转换分流器14，对整流后的直流电做稳压处理，给电池16充电，并为机器人接收端各部件(接收端处理器8、接收端无线充电模块9、接收端感应器10和接收端智能调整模块12、检测器15)提供工作电压。

监测器15，用于监测电池16充电及电量状态，根据情况发出指示讯号。

电池16，包含国际市场常用的智能电池芯片。

本发明的机器人水平移动非接触无线充电装置，采用宽频率共振式无线能量传输技术，工作频率位于1-50MHz，工作频率远大于基于电磁感应的无线能量传输技术，而且无需磁芯等材料提高传输效率，简化了结构体积和制作工序；而特有的宽频特性提供了高稳定性、高效率、长距离电能传输及强穿透性等特点。添加了高频放大模块和小型化轻薄线圈取代原有的有线***，机器人只需自行到达无线充电站上端或前端，即可进行充电。本发明中的智能化无线充电拥有更上一层的监控、控制和通信协议。

机器人水平移动非接触无线充电装置的无线充电方法，具体包括以下步骤：

步骤一：电池监测：监测器15监测电池16的电量并反馈给接收端处理器8，在接收端处理器8判断机器人电池16电量低于设定值时，机器人选择最近的无线充电站为目标去充电；

步骤二：机器人通过导航***靠近目标无线充电站，并驶入充电站感应器7监测范围内时，打开任意短距离无线协议，与无线充电站建立通信联系，唤醒无线充电站；

步骤三：进场请求：20米范围内通过充电站感应器7和接收端感应器10的RSSI信号确定双方相对位置，机器人主机发射信息，调整机器人姿势和位置，进入充电平台十米范围内；然后使用红外感应器进行精度定位与调整，在最后10cm使用磁性开关判定是否为最优位置；

步骤四：充电许可：机器人进入最优充电区域后，通过接收端无线通信模块9和充电站无线通信模块3通信，向无线充电站发出位置信息；充电站处理器2接收该位置信息并进行数据处理计算，获得相应控制数据将其传送至充电站智能调整模块5并且传送至接收端智能调整模块12进行统一参数联动调整；其后接收端处理器8将充电信号和监测器15反馈的电池16的信息发送至充电站处理器2，充电站处理器2控制主电源转换分流器1传送大功率直流电给放大器4，放大器4将大功率直流电转换成所需的可控高频交流电，并通过发射线圈6转换为宽频电磁波；

步骤五：机器人无线充电：接收线圈11接收发射线圈6发射的宽频电磁波并将其转换为可控高频交流能量后，通过整流模块13转变为可用直流电，再通过稳压转换分流器14对整流后的直流电做稳压处理后，对电池16进行充电，并为接收端处理器8、接收端感应器10和接收端智能调整模块12提供工作所需电压；与此同时，监测器15持续严密观察电池16充电及电量状态与接收端各部件状态，并经接收端处理器8传送至充电站处理器2，充电站处理器2合理控制直流电压并不断调整传输功率，保持最优传输效率；

步骤六：充电结束：充电完成后，机器人接收端发出充电完成讯号，充电站处理器2关闭无线充电站，并通知机器人自行待机或离开充电站。

充电过程中机器人和无线充电站的信息和控制数据传输过程如图4所示。

图2是机器人进行水平移动后中心错开的距离，该距离越远充电效率就越低，这是一般的物理现象。在本发明中，在相同设定下，通过各***的工作以上各距离充电效率有较大提高，在机器人移动一定距离的情况下(0-50CM)，整体传输比例仍然高于90％，对比现有有线充电和无线充电技术，本发明对于机器人的移动充电和自主自动充电有巨大优势。

图3是机器人进行无线充电时，机器人接收端和无线充电站之间的电磁场环境，可以看出能量被约束在传输中心20厘米直径的范围内，并且绝大部分能量在机器人接收端和无线充电站之间，这就造成了本发明中的无线电能传输具备宽频率线圈提高电能无线传输效率、智能化控制***提高整体传输效率、非对准情况高效率传输及对各种材料的高穿透性的优点。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.机器人水平移动非接触式无线充电装置，其特征在于，由无线充电站与机器人接收端组成；

所述无线充电站包括：

主电源转换分流器(1)，用于将供电电压转换成放大器(4)所需的直流电压和无线充电站各部件所需的工作电压；

充电站处理器(2)，用于监测并控制与其连接的主电源转换分流器(1)、充电站无线通信模块(3)、放大器(4)、充电站智能调整模块(5)及充电站感应器(7)，以保证能量传输的高效安全；

放大器(4)，用于对直流电进行两级放大，将直流电转换成所需的可控高频交流电并传输给充电站智能调整模块(5)；

充电站智能调整模块(5)，用于调整发射线圈(6)参数，使发射线圈(6)与接收线圈(11)进行匹配；

发射线圈(6)，用于将可控高频交流能量高效率转化为宽频电磁波；

充电站感应器(7)，用于检测无线充电站内部所有电流和电压的数值，使充电站处理器(2)在非正常工作的情况下做出正确指示；

充电站无线通信模块(3)，用于联通机器人接收端；

所述机器人接收端包括：

接收端处理器(8)，用于监测并控制与其连接的接收端无线通信模块(9)、接收端感应器(10)、接收端智能调整模块(12)、稳压转换分流器(14)及监测器(15)，保证能量传输高效安全；

接收端感应器(10)，用于协助自动对准发射线圈(6)和判断最优传输距离；

接收线圈(11)，用于将宽频电磁波高效转化为可控高频交流电；

接收端智能调整模块(12)，用于与无线充电站联动，对接收线圈(11)参数进行微调；

整流模块(13)，用于将可控高频交流电转变为可用直流电；

稳压转换分流器(14)，用于对整流后的直流电做稳压处理，给电池(16)充电，并为机器人接收端各部件提供工作电压；

监测器(15)，用于监测电池(16)充电及电量状态，根据情况发出指示讯号；

接收端无线通信模块(9)，用于联通无线充电站。

2.根据权利要求1所述的机器人水平移动非接触式无线充电装置，其特征在于，工作频率为1-50MHz。

3.根据权利要求1所述的机器人水平移动非接触式无线充电装置，其特征在于，所述放大器(4)为高频放大模块，内部电路分电源管理电路和功率放大电路两部分；

所述电源管理电路包括电源管理器(4-1)和准低压降线性稳压器(4-2)；

所述功率放大电路包括可控晶振(4-3)、控制模块(4-4)、振荡模块(4-5)和宽频匹配模块(4-6)；

所述电源管理器(4-1)，用于对外接直流电进行DC-DC转换，转换为所需的电压值；

所述准低压降线性稳压器(4-2)，用于对电源管理器(4-1)输出的直流电进行线性降压，并输出低压直流信号；

所述可控晶振(4-3)，用于根据其引脚1输入的由充电站处理器(2)发出的控制信号，对低压直流信号做DC-AC变换，产生并输出交流信号；

所述控制模块(4-4)，用于对可控晶振(4-3)输出的交流信号进行一级放大；

所述振荡模块(4-5)，用于对控制模块(4-4)输出的交流信号进行二级放大，并输出高频交流信号；振荡模块(4-5)为宽频率功放管；

所述宽频匹配模块(4-6)，用于对高频交流信号进行宽频带匹配，输出可控高频交流电。

4.根据权利要求3所述的机器人水平移动非接触式无线充电装置，其特征在于，

所述电源管理器(4-1)的引脚3串联电容C1后接地；电源管理器(4-1)的引脚1分别连接电阻R1一端和电阻R2一端，电阻R2另一端接地；电阻R1另一端分别连接电源管理器(4-1)的引脚2、准低压降线性稳压器(4-2)的引脚3和并联电容C2、C3一端，并联电容C2、C3另一端接地；准低压降线性稳压器(4-2)的引脚2接地；准低压降线性稳压器(4-2)的引脚1串联并联的电容C4、C5后接地；

所述可控晶振(4-3)的引脚1连接外部信号，可控晶振(4-3)的引脚2接地，可控晶振(4-3)的引脚4连接电容C15一端，电容C15另一端接地；可控晶振(4-3)的引脚3串联电阻R6后连接控制模块(4-4)的引脚6；控制模块(4-4)的引脚4、引脚5接地，控制模块(4-4)的引脚1串联并联的电容C23、C24后接地，控制模块(4-4)分别通过电阻R5和电阻R4连接振荡模块(4-5)的栅极G；振荡模块(4-5)的源极S接地；振荡模块(4-5)的漏极D分别连接电感L1一端、电感L2一端和并联的电容C16、C17、C18一端；电感L1另一端连接并联的电容C6、C7一端，并联的电容C6、C7另一端以及并联的电容C16、C17、C18另一端接地；电感L2另一端连接并联的电容C8、C9、C14一端；

所述宽频匹配模块(4-6)包括电感L3，电感L3一端分别连接并联的电容C8、C9、C14另一端、并联的电容C10、C11一端和并联的电容C19、C21一端，并联的电容C10、C11另一端连接并联的电容C12、C13一端后接地，并联的电容C19、C21另一端连接并联的电容C20、C22一端后接地；电感L3另一端分别连接并联的电容C12、C13和并联的电容C20、C22另一端并引出输出管脚RFOUT；

电源管理器(4-1)的引脚3串联R7后连接电感L1另一端，电源管理器(4-1)的引脚2连接控制模块(4-4)的引脚1，准低压降线性稳压器(4-2)的引脚1串联电阻R3后连接可控晶振(4-3)的引脚4；

其中，电容C1～C24，用于稳压，均为稳压电容；电阻R1～R7，用于控制各个支路的电流值，均为限流电阻。

5.根据权利要求1所述的机器人水平移动非接触式无线充电装置，其特征在于，所述发射线圈(6)与接收线圈(11)，线圈形状可变，线圈能以方、圆或立体的形状成形。

6.根据权利要求1所述的机器人水平移动非接触式无线充电装置，其特征在于，所述接收端感应器(10)，由红外感应器、磁性开关及wifi蓝牙组成。

7.如权利要求1～6任一项所述机器人水平移动非接触式无线充电装置的无线充电方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一：电池监测：监测器(15)监测电池(16)的电量并反馈给接收端处理器(8)，在接收端处理器(8)判断电池(16)电量低于设定值时，机器人选择最近的无线充电站为目标去充电；

步骤二：机器人通过导航***靠近目标无线充电站，并驶入充电站感应器(7)监测范围内时，打开任意短距离无线协议，与无线充电站建立通信联系，唤醒无线充电站；

步骤三：进场请求：20米范围内通过充电站感应器(7)和接收端感应器(10)的RSSI信号确定双方相对位置，机器人主机发射信息，调整机器人姿势和位置，进入充电平台十米范围内；然后使用红外感应器进行精度定位与调整，在最后10cm使用磁性开关判定是否为最优位置；

步骤四：充电许可：机器人进入最优充电区域后，通过接收端无线通信模块(9)和充电站无线通信模块(3)通信，向无线充电站发出位置信息；充电站处理器(2)接收该位置信息并进行数据处理计算，获得相应控制数据将其传送至充电站智能调整模块(5)并且传送至接收端智能调整模块(12)进行统一联动位置及参数调整；其后接收端处理器(8)将充电信号和监测器(15)反馈的电池(16)的信息发送至充电站处理器(2)，充电站处理器(2)控制主电源转换分流器(1)传送大功率直流电给放大器(4)，放大器(4)将大功率直流电转换成所需的可控高频交流电，并通过发射线圈(6)转换为宽频电磁波；

步骤五：机器人无线充电：接收线圈(11)接收发射线圈(6)发射的宽频电磁波并将其转换为可控高频交流电后，通过整流模块(13)转变为可用直流电，再通过稳压转换分流器(14)对整流后的直流电做稳压处理，对电池(16)进行充电，并为机器人接收端各部件提供工作电压；与此同时，监测器(15)持续严密观察电池(16)充电及电量状态，并经接收端处理器(8)传送至充电站处理器(2)，充电站处理器(2)合理控制直流电压并不断调整传输功率，保持最优传输效率；

步骤六：充电结束：充电完成后，机器人接收端发出充电完成讯号，充电站处理器(2)关闭无线充电站，并通知机器人自行待机或离开充电站。

8.根据权利要求7所述的机器人水平移动非接触式无线充电装置的无线充电方法，其特征在于，采用宽频率共振式无线能量传输技术。

9.根据权利要求7所述的机器人水平移动非接触式无线充电装置的无线充电方法，其特征在于，所述充电站无线通信模块(3)与接收端无线通信模块(9)采用GSM，3G，4G，LTE，H+，Wi-Fi，蓝牙，ZigBee国际通用协议。

10.根据权利要求7所述的机器人水平移动非接触式无线充电装置的无线充电方法，其特征在于，所述步骤四中放大器(4)将直流电转换成所需的可控高频交流电实现过程如下：

步骤1：直流电通过电源管理器(4-1)进行电流电压控制后，经两个并联电容C2、C3稳压进入准低压降线性稳压器(4-2)，进行线性降压，并输出低压直流信号；

步骤2：可控晶振(4-3)根据充电站处理器(2)发送的控制信号，对低压直流信号进行DC-AC变换，产生交流信号并输出；

步骤3：交流信号经电阻R6限流进入控制模块(4-4)进行一级放大后，由控制模块(4-4)的串联电阻R5的引脚2和串联电阻R4的引脚3再进入振荡模块(4-5)进行二级放大，并输出高频交流信号；

步骤4：高频交流信号经三个并联的稳压电容C16、C17、C18稳压、线圈L2匹配阻抗后，进入宽频匹配模块(4-6)进行宽频带匹配，并由RFOUT输出管脚输出稳定的可控高频交流信号。