CN112104027A - 一种自主式无线充电***和工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自主式无线充电***，充电站包括算法控制***、多个充电基座和多个移动充电器，充电基座对移动充电器进行充电，算法控制***、移动充电器中都设有通信模块，算法控制***通过通信模块控制移动充电器向充电优先级最高的机器人移动并靠近并充电，充满后控制移动充电器回到充电站。本发明还提供了自主式无线充电***的工作方法。本发明能够主动寻找工作场所中需要充电的机器人等运动设备，然后与贴近该设备，并与其同步运动，而后对其进行无线充电。在这个过程中，该机器人不需要专门为充电而停止工作，提高机器人的工作效率和充电过程效率。所有工作机器人处于有足够电能的状态，保证机器人不中断工作，从而提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明属于无线充电领域，涉及一种无线充电站和工作方法，特别涉及一种自主式无线充电***和工作方法。
背景技术
无线电能传输技术，一般由发射装置和接收装置组成，即通过电场和磁场的相互转换来实现能量的无线传输。因无需物理接触所而带来的便利性和安全性使得该技术得到广泛应用。
当前的无线电能传输应用中，一般发射装置相对固定，而接收装置与用电设备相连。如具有无线充电功能的手机是一个接收装置。当手机无线充电时，需要人为将其放置在无线发射装置上，而后者相对固定的，如放置在桌上。
换言之，发射装置不会自主运动。而用电设备，即接收装置需要电能时，该接收装置通过主动或被动的方式，进入到发射装置的工作区域内，才能实现能量的传输。
这种工作方式并不具备普遍适用性。尤其在一些工业场景，如果发射端（以下简称充电站）固定在某处，当工作场所内的用电设备，如机器人需要充电，则必须脱离工作状态，经过一定距离的运动后返回充电站。这不是一个理想的充电过程，将不可避免地造成如下不足（但不限于）：
（1）机器人不可避免的将一部分续航能力用于充电的往返路程；
（2）机器人不可避免地牺牲正常的工作时间来进行充电；
（3）充电区域不仅占用场地，而且必须满足一定要求，如符合安全要求，多机器人同时充电要求等；
（4）充电区域利用效率和后期可扩展性都不高。
发明内容
1、所要解决的技术问题：
现有的无线充电站在机器人需要充电，则机器人必须脱离工作状态，经过一定距离的运动后返回充电站，存在一部分续航能力用于充电的往返路程和牺牲正常的工作时间来进行充电等问题，而且充电区域不仅占用场地而且要求高，且无法满足多机器人同时充电要求，充电区域利用效率和后期可扩展性能不高。
2、技术方案：
为了解决以上问题，本发明提供了一种自主式无线充电***，包括充电站和机器人，所述充电站给机器人充电，所述充电站包括算法控制***、多个充电基座和多个移动充电器，所述充电基座对移动充电器进行充电，所述算法控制***、移动充电器中都设有通信模块，算法控制***通过所述通信模块接收机器人的电量信息和算法控制***中预设的电量信息进行对比，比预设的少，算法控制***通过通信模块发送指令到其中一个移动充电器向电量缺少的机器人移动并靠近，对机器人开始充电，机器人电量充满后，算法控制***接收到电量已满的信息，将移动充电器召回到充电站，通过充电基座对移动充电器进行充电。
所述充电基座中设有无线发射端，所述移动充电器中设有无线接收端，所述充电基座通过无线充电的方式给移动充电器充电。
每个所述移动充电器中都设有无线发射端，所述机器人中设有无线接收端，所述移动充电器通过无线充电的方式给机器人充电。
本发明还提供了所述的自主式无线充电***的工作方法。
3、有益效果：
本发明提出的自主式无线充电站和工作方法，能够主动寻找工作场所中需要充电的机器人等运动设备，然后与贴近该设备，并与其同步运动，而后对其进行无线充电。在这个过程中，该机器人不需要专门为充电而停止工作，更不需要移动到其他位置后静态充电，极大提高机器人的工作效率和充电过程效率。工作区域内的所有工作机器人处于有足够电能的状态，保证机器人不中断工作，从而提高了工作效率。
附图说明
图1为实施例1中充电站的无线充电流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1所示，本发明还同了所述的自主式无线充电***的工作方法，包括以下步骤：步骤1-1：无线充电***启动，步骤1-2：充电站自检，判断移动充电器自身电量是否不足，如果判断为是，进入步骤1-12，如果判断为否，进入步骤1-3，步骤1-12：向其他充电基座发出消息，告知其处于充电状态；步骤1-3：发出无线充电诉求，与区域内的机器人建立无线连接；步骤1-4：判断无线网络是否组网成功，如果判断为否，则返回到步骤1-3，如果判断为是，进入到步骤1-5；判断在某个时间段内，是否有机器人发出充电申请，如果判断为否，返回步骤1-3；如果判断为是，进入到步骤1-6，移动充电器向发出请求的机器人方向移动；步骤1-7，所述移动充电器和机器人进行接驳，若果判断接驳成功，则进入到步骤1-8，如果判断接驳不成功，则返回到步骤1-6；步骤1-8：开始充电，移动充电器将电能传输至机器人的电池中，所述机器人和移动充电器将电量信息发送到算法控制***；步骤1-10：移动充电器继续充电，算法控制***通过接收的机器人的电量信心判断是否充满；步骤1-11：机器人电量充满后，算法控制***发出指令给移动充电器离开机器人。
实施例2
在工作区域中有多个机器人，多个充电基座和移动充电器，所以在实施例1的基础上，在步骤1-8和步骤1-9之间包括一个判断充电优先级的步骤1-9：在充电过程中，充电站如果收到其他机器人发出优先级更高的充电诉求，则返回到步骤1-2，如果没有收到，则进入到步骤1-10。优先级的判定以机器人中剩余工作时间为标准，剩余工作时间越少，优先级越高。例如正在充电的机器人的实时电量可以工作3小时，机器人组中某个机器人电量虽然比正在充电的机器人的实时电量多，但是电量剩余工作时间比正在充电的机器人工作时间少，那么正在充电的机器人的优先级低于剩余工作时间少的那个机器人。
实施例3
在实施例1中步骤1-6中，所述移动过程中，移动充电器自身的运动方向调节成与机器人一致，且速度大于后者，但速度差不断缩小，直至相等，即使得双方最终处于相对静止且位置对齐的状态。
在实施例4
在实施例3的基础上，所述移动充电器和机器人之间的定位方式利用包括激光雷达定位或超声波雷达定位或毫米波雷达定位或红外定位。
实施例5
在实施例1-实施例4的基础上，步骤1-3中，移动充电器和机器人之间通过Wi-Fi或蓝牙或4G或5G的通信技术建立无线连接。
实施例6
在实施例1-实施例5的基础上，移动充电器和充电基座之间、移动充电器和机器人之间都是无线充电。
所述充电基座中设有无线发射端，所述移动充电器中设有无线接收端，所述充电基座通过无线充电的方式给移动充电器充电。
每个所述移动充电器中都设有无线发射端，所述机器人中设有无线接收端，所述移动充电器通过无线充电的方式给机器人充电。
实施例7
移动充电器对机器人完成充电后，离开机器人，算法控制***根据采集到的移动充电器的电量，低于预设值，算法控制***控制移动充电器回到充电基座进行充电，如果高于预设值，则在工作区域等待。
Claims (9)
1.一种自主式无线充电***，包括充电站和机器人，所述充电站给机器人充电，其特征在于：所述充电站包括算法控制***、多个充电基座和多个移动充电器，所述基础基座对移动充电器进行充电，所述算法控制***、移动充电器中都设有通信模块，算法控制***通过所述通信模块接收机器人的电量信息和算法控制***中预设的电量信息进行对比，比预设的少，算法控制***通过通信模块发送指令到其中一个需要充电的机器人移动并靠近，对机器人开始充电，机器人电量充满后，算法控制***接收到电量已满的信息，将移动充电器离开机器人。
2.如权利要求1所述自主式无线充电***，其特征在于：所述充电基座中设有无线发射端，所述移动充电器中设有无线接收端，所述充电基座通过无线充电的方式给移动充电器充电。
3.如权利要求2所述的自主式无线充电***，其特征在于：每个所述移动充电器中都设有无线发射端，所述机器人中设有无线接收端，所述移动充电器通过无线充电的方式给机器人充电。
4.一种如权利要求1-3任一权利要求所述的自主式无线充电***的工作方法，包括以下步骤：步骤1-1：无线充电***启动，步骤1-2：充电站自检，判断移动充电器电量是否不足，如果判断为是，进入步骤1-12，如果判断为否，进入步骤1-3，步骤1-12：向其他充电基座发出消息，告知其处于充电状态；步骤1-3：发出无线充电诉求，与区域内的机器人建立无线连接；步骤1-4：判断无线网络是否组网成功，如果判断为否，则返回到步骤1-3，如果判断为是，进入到步骤1-5；判断在某个时间段内，是否有机器人发出充电申请，如果判断为否，返回步骤1-3；如果判断为是，进入到步骤1-6，移动充电器向发出请求的机器人方向移动；步骤1-7，所述移动充电器和机器人进行接驳，若果判断接驳成功，则进入到步骤1-8，如果判断接驳不成功，则返回到步骤1-6；步骤1-8：开始充电，移动充电器将电能传输至机器人的电池中，所述机器人和移动充电器将电量信息发送到算法控制***；步骤1-10：移动充电器继续充电，算法控制***通过接收的机器人的电量信心判断是否充满；步骤1-11：机器人电量充满后，算法控制***发出指令给移动充电器离开机器人。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：在步骤1-8和步骤1-9之间包括一个判断充电优先级的步骤1-9：在充电过程中，充电站如果收到其他机器人发出优先级更高的充电诉求，则返回到步骤1-2，如果没有收到，则进入到步骤1-10。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：优先级的判定以机器人中剩余工作时间为标准，剩余工作时间越少，优先级越高。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于：在步骤1-6中，所述移动过程中，移动充电器自身的运动方向调节成与机器人一致，且速度大于后者，但速度差不断缩小，直至相等，即使得双方最终处于相对静止且位置对齐的状态。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述移动充电器和机器人之间的定位方式利用包括激光雷达定位或超声波雷达定位或毫米波雷达定位或红外定位。
9.如权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤1-3中，移动充电器和机器人之间通过Wi-Fi或蓝牙或4G或5G的通信技术建立无线连接。
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