專利名稱：機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種機(jī)器人系統(tǒng)，尤其是一種可調(diào)節(jié)機(jī)器人與充電座對接方向的 機(jī)器人系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著生活水平和科技能力的不斷提高，各種不同功能的家用服務(wù)機(jī)器人已逐漸進(jìn) 入平常百姓家，為人們的生活帶來不同程度的便利。在各種家用服務(wù)機(jī)器人中，尤其以為人 們家居地面等表面進(jìn)行處理的機(jī)器人最為普及。現(xiàn)有市面上的清潔機(jī)器人大都配置有充電座，該類機(jī)器人均能在沒有用戶操作的 情況下，由其內(nèi)置的充電電池提供能量，實現(xiàn)自動地行進(jìn)并清潔待處理區(qū)域。當(dāng)機(jī)器人感應(yīng) 到其電量不足后，能自動返回充電座，通過充電座來給機(jī)器人內(nèi)置的充電電池進(jìn)行充電。該 機(jī)器人回充電座的原理為機(jī)器人至少包括清潔工作模式和返回充電座充電模式；當(dāng)機(jī)器 人中的電池電量低于或等于某預(yù)先設(shè)定值時，機(jī)器人中的控制單元控制機(jī)器人從清潔工作 模式轉(zhuǎn)入到返回充電座充電模式。機(jī)器人開始尋找充電座的位置，找尋到后返回充電座進(jìn) 行對接充電。在這整個過程中，無論是尋找充電座，還是尋找到充電座后進(jìn)行對接充電，機(jī) 器人的行走速度都是一致的。因此，當(dāng)機(jī)器人找到充電座后，機(jī)器人保持原有的速度和方向 直接回充電座，在兩者的電極對接前，無法精確地進(jìn)行方向的糾正。這種對接方式的對接成 功率受偶然因素的影響比較大，充電對接的準(zhǔn)確率不高。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供了一種機(jī)器人系 統(tǒng)，在返回充電座充電模式下，當(dāng)機(jī)器人與充電座之間的距離較近時，通過降低機(jī)器人的速 度，使機(jī)器人有足夠時間來逐步調(diào)整行走方向，以便于與基座準(zhǔn)確對接，其結(jié)構(gòu)簡單且工作 效率高。本實用新型所要解決的技術(shù)問題是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種機(jī)器人系統(tǒng)，包括機(jī)器人和充電座，機(jī)器人內(nèi)設(shè)有控制單元，該控制單元與 機(jī)器人的行駛機(jī)構(gòu)相連，輸出控制信號給行駛機(jī)構(gòu)并控制其運動，所述的機(jī)器人上設(shè)有感 應(yīng)探測元件，所述的充電座上設(shè)有相對應(yīng)的感應(yīng)元件，所述的感應(yīng)探測元件將從所述的感 應(yīng)元件處感測到的感應(yīng)信號輸出給所述的控制單元，該控制單元控制使機(jī)器人的行走速度 降低。進(jìn)一步說，所述的充電座包括基座，該基座上設(shè)有底部，所述的感應(yīng)元件設(shè)置在所 述基座底部的前部；所述的感應(yīng)探測元件設(shè)置在所述的機(jī)器人位于行進(jìn)方向的殼體的前下 部。一種方式為，所述的感應(yīng)探測元件為接近感應(yīng)開關(guān)；所述的感應(yīng)元件為接近感應(yīng) 元件。具體來說，所述的接近感應(yīng)開關(guān)為霍爾傳感器、磁控管或金屬接近開關(guān)；所述的接
3近感應(yīng)元件為有極性或無極性的磁性元件或金屬元件。另一種方式為，所述的感應(yīng)探測元件為成對設(shè)置的反射式紅外發(fā)射/接收元件; 所述的感應(yīng)元件為可吸收紅外線元件。以上所述的機(jī)器人為地面處理機(jī)器人或可自移動的智能玩具機(jī)器人或娛樂機(jī)器 人。綜上所述，本實用新型其結(jié)構(gòu)簡單且工作效率高，提高了機(jī)器人與充電座充電對 接的成功率。
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地說明。說明書附圖


圖1為本實用新型機(jī)器人系統(tǒng)中的機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型機(jī)器人的紅外接收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型機(jī)器人系統(tǒng)的充電座的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型機(jī)器人處于返回充電座充電模式時，機(jī)器人未進(jìn)入充電座磁條 磁場的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實用新型機(jī)器人處于返回充電座充電模式時，機(jī)器人進(jìn)入充電座磁條磁 場的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實用新型機(jī)器人處于返回充電座充電模式時，機(jī)器人的動作流程示意 圖；圖7為本實用新型機(jī)器人的霍爾傳感器的電路圖；圖8為本實用新型機(jī)器人的金屬接近開關(guān)的電路圖。
具體實施方式
圖1是本實用新型實施例中的機(jī)器人系統(tǒng)的機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實用 新型實施例中的機(jī)器人系統(tǒng)的充電座的結(jié)構(gòu)示意圖。如
圖1和圖3所示，本實用新型實施例中的機(jī)器人系統(tǒng)包括機(jī)器人100和充電座 200。該機(jī)器人100是用于進(jìn)行地面處理的機(jī)器人，所說的地面處理包括對地面進(jìn)行吸塵、 打蠟等處理。該充電座200用于給該機(jī)器人100進(jìn)行充電。如
圖1所示，機(jī)器人100包括殼體101，在殼體101的內(nèi)部設(shè)置有可重復(fù)充電的電 池和控制單元(圖中未示出)。該機(jī)器人100還包括位于殼體101兩側(cè)的行駛機(jī)構(gòu)106 (參 見圖4)，該控制單元與機(jī)器人100的行駛機(jī)構(gòu)106相連，輸出控制信號給行駛機(jī)構(gòu)106并控 制其運動。機(jī)器人100具有二種模式，S卩清潔工作模式和返回充電座充電模式。當(dāng)機(jī)器人 100在控制單元的控制下處于清潔工作模式時，行駛機(jī)構(gòu)106在充電電池的能量供給下，帶 動機(jī)器人100在待處理表面上移動進(jìn)行清潔操作處理。如
圖1所示，在機(jī)器人100的前端部設(shè)有對接電極104，該對接電極104分別設(shè)有 正、負(fù)電極，相對應(yīng)地在充電座200上設(shè)置有充電電極201 (如圖3所示)，該對接電極104 相對于機(jī)器人100的中心線呈左右對稱設(shè)置。當(dāng)機(jī)器人100內(nèi)置充電電池的電量低于控制 單元中預(yù)先設(shè)定值時，機(jī)器人100在控制單元的作用下，自動由清潔工作模式轉(zhuǎn)入返回充 電座充電模式。當(dāng)機(jī)器人100實現(xiàn)與充電座200準(zhǔn)確對接后，通過對接電極104和充電電 極201，實現(xiàn)充電座200對機(jī)器人100的充電。另外，機(jī)器人100還包括信號接收裝置102，該裝置位于機(jī)器人100的前端部，用于接收來自充電座200的發(fā)射信號。本實施例中，優(yōu)選 方案為，該信號接收裝置102為紅外接收管。圖2為本實用新型機(jī)器人的紅外接收裝置的 結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，該信號接收裝置102包括紅外接收管1021和紅外接收管1022。 紅外接收管1021和紅外接收管1022相對于機(jī)器人100的中心線呈左右對稱，并且兩者之 間設(shè)有一個紅外擋板103，紅外擋板設(shè)置在機(jī)器人100的中心線上。更多地，如
圖1所示，該機(jī)器人100包括一接近感應(yīng)開關(guān)(圖中未示出)，本實施例 中，該接近感應(yīng)開關(guān)為霍爾傳感器105，其安置于機(jī)器人位于行進(jìn)方向的殼體101的前下部 (如圖4、圖5所示)。圖3為本實用新型機(jī)器人系統(tǒng)的充電座的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，充電座200包 括本體，該本體包括基座2001和懸臂2002。在基座2001的直立部上設(shè)置有充電電極201， 該充電電極201分別設(shè)有正、負(fù)電極，該充電電極201相對于充電座本體200的中心線呈左 右對稱。當(dāng)機(jī)器人100與充電座200準(zhǔn)確對接后，機(jī)器人100上的對接電極104與充電座 上的充電電極201實現(xiàn)有效連接，從而實現(xiàn)通過充電座200對機(jī)器人100的充電功能。在 充電座200上設(shè)置有信號發(fā)射裝置202，用于發(fā)射信號引導(dǎo)機(jī)器人100接近充電座200。本 實施例中，優(yōu)選方案為，該信號發(fā)射裝置202為紅外發(fā)射管，通過脈沖位置調(diào)制方式，紅外 發(fā)射裝置202發(fā)射呈紡錘體狀光束的目標(biāo)輻射。該信號發(fā)射裝置202包括紅外發(fā)射管2021 和紅外發(fā)射管2022。紅外發(fā)射管2021設(shè)置在充電座200的懸臂2002上，位于充電座200 的中心線上，其角度范圍在30° 40°，光束長度大于3米；紅外發(fā)射管2022設(shè)置在充電 座基座2001的直立部上，位于充電座200的中心線上，其角度范圍大致在10°，光束長度小 于2米。圖4為本實用新型機(jī)器人處于返回充電座充電模式時，機(jī)器人未進(jìn)入充電座磁條 磁場的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3結(jié)合圖4所示，充電座基座2001的下端部設(shè)置有用于將充電座 200平穩(wěn)放置在地面300上的底部，該底部設(shè)置有一個接近感應(yīng)元件，本實施例中，該接近 感應(yīng)元件為磁條204，其位于基座2001底部的前部。出于磁條耐用性考慮，將磁條放置在基 座2001底部的背面，面朝支撐充電座的地表面。如圖4并結(jié)合
圖1和圖3所示，機(jī)器人100在控制單元的控制下，對待工作地面進(jìn) 行處理工作。當(dāng)機(jī)器人100內(nèi)置充電電池的電量低于預(yù)先設(shè)定值時，機(jī)器人100在其控制 單元的作用下，自動由工作模式轉(zhuǎn)入返回充電座充電模式。結(jié)合圖2所示，機(jī)器人100在逐漸靠近充電座200的同時，通過其內(nèi)置的二個紅外 接收管1021、1022所接收到的信號來調(diào)整機(jī)器人100的行走狀態(tài)。具體來說當(dāng)機(jī)器人100 與充電座200之間的距離大于3米時，機(jī)器人的紅外接收管1021和紅外接收管1022分別 接收充電座200的紅外發(fā)射管2021的信號。紅外接收管1021和紅外接收管1022將接收 到的信號值傳遞給機(jī)器人100的控制單元?？刂茊卧鶕?jù)紅外接收管1021和紅外接收管 1022接收到的信號值的大小來控制機(jī)器人100前進(jìn)的方向。如果機(jī)器人100的對接電極 104的一側(cè)與充電座200的充電電極201的一側(cè)不是正對著，機(jī)器人100的紅外接收裝置 中的紅外檔板103會將部分紅外信號擋住，以使得紅外接收管1021和紅外接收管1022所 接收到的信號不同。此時，機(jī)器人控制單元發(fā)出指令，命令機(jī)器人100向信號值大的方向行 走。當(dāng)紅外接收管1021和紅外接收管1022傳輸出控制單元的信號值一樣大時，控制單元 命令機(jī)器人100向前行走。
5[0032]當(dāng)機(jī)器人100與充電座200之間的距離小于2米時，機(jī)器人的紅外接收管1021和 紅外接收管1022分別接收充電座200的紅外發(fā)射管2022的信號。相關(guān)的工作原理和工作 方法與接收充電座的紅外發(fā)射管2021的相同，在此不再贅述。圖4所示為機(jī)器人100處于返回充電座200充電模式下，在充電座200的紅外發(fā) 射信號的指引下，機(jī)器人100逐步靠近充電座200。圖4在充電座磁條位置用虛線表示的是 磁場波及的范圍，由此可見，此時機(jī)器人內(nèi)置的霍爾傳感器105還未進(jìn)入充電座200設(shè)有磁 條204的磁場中，機(jī)器人內(nèi)置的霍爾傳感器105還未感應(yīng)到充電座200上的磁條204。此 時，機(jī)器人仍保持原有的速度行進(jìn)。機(jī)器人100靠近充電座200，當(dāng)其間的距離足夠近。圖5在充電座磁條位置用虛線 表示的是磁場波及的范圍，由此可見，此時機(jī)器人100內(nèi)置的霍爾傳感器105已進(jìn)入充電座 200上的磁條204的磁場范圍，此時霍爾傳感器105得到信號。圖6為本實用新型機(jī)器人處于返回充電座充電模式時，機(jī)器人的動作流程示意 圖。如圖6的流程圖所示，機(jī)器人100進(jìn)入返回充電座200充電模式(步驟S100)；機(jī)器人 100的信號接收裝置102接收到充電座200的信號發(fā)射裝置202的信號(步驟Sl 10)，保持 原有速度逐漸靠近充電座200，通過機(jī)器人100的紅外接收管1021與紅外接收管1022所 接收到的信號來適時調(diào)整機(jī)器人的運行方向(步驟S120)。機(jī)器人100內(nèi)置的霍爾傳感器 105檢測有無感應(yīng)到充電座200的磁條204的磁場存在(步驟S130)，如果沒有感知到，則 仍保持原有速度逐漸靠近充電座(步驟S120)；如果感知到，則機(jī)器人100內(nèi)置的霍爾傳感 器105將信息反饋給控制單元，控制單元控制機(jī)器人100減速(步驟S140)。根據(jù)機(jī)器人 100內(nèi)設(shè)的二個紅外接收管1021、1022所接到的充電座200的紅外發(fā)射信號，反饋給機(jī)器 人100的控制單元，通過二個信號值進(jìn)行判斷，適時矯正機(jī)器人100的方向，使機(jī)器人校準(zhǔn) 姿態(tài)，以有利于機(jī)器人100與充電座200準(zhǔn)確對接(步驟S150)。本實施例中，通過在機(jī)器人前端底部裝有對磁場較為敏感元器件——霍爾傳感器 105，以使機(jī)器人100返回充電座200的運行過程中，當(dāng)其內(nèi)部的霍爾傳感器105進(jìn)入充電 座底部下設(shè)磁條204的磁場中，機(jī)器人100就能檢測到霍爾傳感器105的數(shù)值變化，通過將 信息反饋給機(jī)器人100內(nèi)置的控制單元，控制單元從而控制機(jī)器人100執(zhí)行減速前進(jìn)的命令。圖7為本實用新型機(jī)器人的霍爾傳感器的電路圖。如圖7所示，為本實施例中霍 爾傳感器105的電路圖?；魻杺鞲衅?05的原理為將一塊通電的半導(dǎo)體薄片垂直設(shè)置于 磁場中時，薄片兩側(cè)由此產(chǎn)生電位差，該現(xiàn)象為霍爾效應(yīng)。此電位差稱之為霍爾電勢，電勢 的大小為E = KIB/d，式子中，K為霍爾系數(shù)，d為薄片的厚度，I為電流，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度。 本實施例中，霍爾傳感器105作為一種接近感應(yīng)開關(guān)，具有無觸點、低功耗、壽命長、靈敏度 高、工作頻率高的特點，能在各種惡劣環(huán)境下可靠穩(wěn)定地工作。機(jī)器人100檢測充電座200是否存在的檢測裝置，除了本實施例所列舉的采用霍 爾傳感器105和磁條204之外，該檢測裝置還可以是其它類型的接近感應(yīng)開關(guān)和接近感應(yīng) 元件。具體來說，接近感應(yīng)開關(guān)可以為磁控管或金屬接近開關(guān)；接近感應(yīng)元件為有極性或無 極性的磁性元件或金屬元件。在使用中，該接近感應(yīng)開關(guān)和接近感應(yīng)元件所放置在機(jī)器人 100和充電座200上的位置與如上實施例所述的霍爾傳感器105和磁條204所放置的位置 相同。
6[0039]金屬接近開關(guān)在靠近金屬元件時輸出開關(guān)信號，其電路如圖8所示。該電路由兩 部分組成，即高頻振蕩器及開關(guān)電路，其工作原理如下當(dāng)機(jī)器人沒有靠近充電座時，即，金 屬接近開關(guān)不靠近金屬元件時，高頻振蕩器工作，振蕩信號經(jīng)DV1、DV2倍壓整流，得到一直 流電壓使BG2導(dǎo)通，BG3截止，后續(xù)電路不工作。當(dāng)機(jī)器人靠近充電座時，即，金屬接近開 關(guān)靠近金屬元件時，由于渦流損耗，高頻振蕩器停振，BG2截止，BG3得電導(dǎo)通，光電耦合器 4N25內(nèi)藏發(fā)光管發(fā)光，光敏三極管導(dǎo)通接通電路，起開關(guān)作用。此類接近開關(guān)技術(shù)為現(xiàn)有技 術(shù)，在此不再過多說明。機(jī)器人100檢測充電座200是否存在的檢測裝置，除了采用如上所述的接近感應(yīng) 開關(guān)和接近感應(yīng)元件之外，感應(yīng)探測元件還可以是成對設(shè)置的反射式紅外發(fā)射/接收元 件；感應(yīng)元件還可以是可吸收紅外線元件。該檢測裝置所放置在機(jī)器人100和充電座200 上的位置與如上實施例所述的霍爾傳感器105和磁條204所放置的位置相同。當(dāng)機(jī)器人100沒有靠近充電座200時，即，反射式紅外發(fā)射/接收元件沒有靠近 可吸收紅外線元件時，設(shè)置在機(jī)器人100上的紅外發(fā)射元件發(fā)射光線到機(jī)器人行進(jìn)的地面 300，如公眾所知，地面為不吸收紅外線介質(zhì)，經(jīng)過地面300將光線反射回紅外接收元件，紅 外接收元件接收到信號，將信號輸出給控制單元。當(dāng)機(jī)器人100靠近充電座200時，S卩，反 射式紅外發(fā)射/接收元件靠近可吸收紅外線元件時，設(shè)置在機(jī)器人100上的紅外發(fā)射元件 發(fā)射光線到位于充電座上的可吸收紅外元件上時，由于該元件將發(fā)出的紅外線全部吸收， 以使得位于機(jī)器人100上的紅外接收元件接收不到信號，沒有信號輸出給控制單元。此類 接近開關(guān)技術(shù)為現(xiàn)有技術(shù)，在此亦不再過多說明。從綜上所述可見，機(jī)器人100上設(shè)有感應(yīng)探測元件，充電座200上設(shè)有相對應(yīng)的感 應(yīng)元件。當(dāng)機(jī)器人100足夠靠近充電座200時，所述的感應(yīng)探測元件可從所述的感應(yīng)元件 處感測到感應(yīng)信號。通過將感測到的感應(yīng)信號輸出給機(jī)器人的控制單元，控制單元控制使 機(jī)器人的行走速度降低。上述提到的機(jī)器人除了本實施例中所列舉的用于地面處理的機(jī)器人之外，也可以 是可自移動的智能玩具機(jī)器人、娛樂機(jī)器人等等。
權(quán)利要求一種機(jī)器人系統(tǒng)，包括機(jī)器人(100)和充電座(200)，機(jī)器人(100)內(nèi)設(shè)有控制單元，該控制單元與機(jī)器人(100)的行駛機(jī)構(gòu)(106)相連，輸出控制信號給行駛機(jī)構(gòu)(106)并控制其運動，其特征在于，所述的機(jī)器人(100)上設(shè)有感應(yīng)探測元件，所述的充電座(200)上設(shè)有相對應(yīng)的感應(yīng)元件；所述的感應(yīng)探測元件將從所述的感應(yīng)元件處感測到的感應(yīng)信號輸出給所述的控制單元，該控制單元控制使機(jī)器人(100)的行走速度降低。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，所述的充電座(200)包括基座 (2001)，該基座(2001)上設(shè)有底部，所述的感應(yīng)元件設(shè)置在所述基座(2001)底部的前部； 所述的感應(yīng)探測元件設(shè)置在所述的機(jī)器人(100)朝向行進(jìn)方向的殼體(101)的前下部。
3.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，所述的感應(yīng)探測元件為接近感應(yīng)開 關(guān)；所述的感應(yīng)元件為接近感應(yīng)元件。
4.如權(quán)利要求3所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，所述的接近感應(yīng)開關(guān)為霍爾傳感器 (105)、磁控管或金屬接近開關(guān)；所述的接近感應(yīng)元件為有極性或無極性的磁條(204)或金 屬元件。
5.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，所述的感應(yīng)探測元件為成對設(shè)置的 反射式紅外發(fā)射或接收元件；所述的感應(yīng)元件為可吸收紅外線元件。
6.如權(quán)利要求1-5任一項所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，所述的機(jī)器人為地面處理 機(jī)器人或可自移動的智能玩具機(jī)器人或娛樂機(jī)器人。
專利摘要一種機(jī)器人系統(tǒng)，包括機(jī)器人(100)和充電座(200)，機(jī)器人(100)內(nèi)設(shè)有控制單元，該控制單元與機(jī)器人(100)的行駛機(jī)構(gòu)(106)相連，輸出控制信號給行駛機(jī)構(gòu)(106)并控制其運動，所述的機(jī)器人(100)上設(shè)有感應(yīng)探測元件，所述的充電座(200)上設(shè)有相對應(yīng)的感應(yīng)元件；所述的感應(yīng)探測元件將從所述的感應(yīng)元件處感測到的感應(yīng)信號輸出給所述的控制單元，該控制單元控制使機(jī)器人(100)的行走速度降低。本實用新型其結(jié)構(gòu)簡單且工作效率高，提高了機(jī)器人與充電座充電對接的成功率。
文檔編號A47L11/40GK201755197SQ20102016022
公開日2011年3月9日 申請日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者呂小明 申請人:泰怡凱電器(蘇州)有限公司