一種機(jī)器人及其進(jìn)行自主無線充電的方法、系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機(jī)器人及其進(jìn)行自主無線充電的方法、系統(tǒng)。在所述方法中，機(jī)器人在自身的電池電量低于預(yù)先設(shè)置的閾值時，給充電裝置發(fā)出無線信號；進(jìn)而充電裝置收到無線信號后開啟自身的光源；然后機(jī)器人根據(jù)光源發(fā)出的光線追蹤所述充電裝置，機(jī)器人前進(jìn)到距充電裝置的光源預(yù)定距離后停止移動，并通知充電裝置機(jī)器人已就位；最后由充電裝置通過電磁鐵將機(jī)器人吸合，并對機(jī)器人無線充電。由此可知，通過機(jī)器人和充電裝置之間的配合，實現(xiàn)了機(jī)器人無線充電的自動化，而且充電裝置將機(jī)器人吸合后再充電，避免了干擾。
【專利說明】
一種機(jī)器人及其進(jìn)行自主無線充電的方法、系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及無線充電領(lǐng)域，特別涉及一種機(jī)器人及其進(jìn)行自主無線充電的方法、系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著計算機(jī)智能控制技術(shù)和傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，室內(nèi)移動機(jī)器人被越來越廣泛地應(yīng)用在人們的生活中，如掃地機(jī)器人、商場導(dǎo)購機(jī)器人、餐飲服務(wù)機(jī)器人等。由于機(jī)器人本身機(jī)載電源容量有限，不能進(jìn)行較長時間的供電，需要采用人工干預(yù)的方式完成充電。人工干預(yù)充電方式不僅浪費人力時間，也導(dǎo)致機(jī)器人工作時間受限，降低了機(jī)器人的自主性和智能化。
[0003]目前，機(jī)器人最常見的充電方式是基于接觸式充電技術(shù)。接觸式充電技術(shù)采用接口對接方式，這種充電方式容易造成接觸不良或電路短路，造成充電失敗和帶來安全隱患，影響充電效率和機(jī)器人的應(yīng)用。還有一種常見的非接觸式充電技術(shù)，是基于地面式電磁感應(yīng)充電，在機(jī)器人車身底部和地面各安裝感應(yīng)線圈，這樣的方式由于車與地面存在一定的距離，要求線圈的功率和體積足夠大，造成高成本。同時，地面上的寵物或一些含金屬成分的垃圾物品都可能對電力傳輸造成干擾和帶來不可預(yù)測的安全問題。
[0004]因而現(xiàn)有技術(shù)還有待改進(jìn)和提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)器人及其進(jìn)行自主無線充電的方法、系統(tǒng)，使機(jī)器人能自主的進(jìn)行無線充電。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案:
一種機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的方法，包括如下步驟:
A、機(jī)器人在自身的電池電量低于預(yù)先設(shè)置的閾值時，給充電裝置發(fā)出無線信號；
B、所述充電裝置在接收到所述無線信號后，開啟自身的光源，并反饋光源開啟的狀態(tài)信息給機(jī)器人；
C、機(jī)器人接收到所述光源開啟的狀態(tài)信息后，根據(jù)光源發(fā)出的光線追蹤所述充電裝置，機(jī)器人前進(jìn)到距充電裝置的光源預(yù)定距離后停止移動，并通知充電裝置機(jī)器人已就位；
D、所述充電裝置收到機(jī)器人已就位的通知后，通過電磁鐵將機(jī)器人吸合，并對機(jī)器人無線充電。
[0007]所述的機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的方法中，所述機(jī)器人的左右兩側(cè)各設(shè)置有一個光源傳感器;所述步驟C具體包括如下步驟:
Cl、機(jī)器人接收到所述光源開啟的狀態(tài)信息后，通過左右兩側(cè)的光源傳感器檢測光源發(fā)出的光線，并判斷左右兩側(cè)光源傳感器檢測的光線光強(qiáng)的大小;在左側(cè)的光強(qiáng)大于右側(cè)的光強(qiáng)時，機(jī)器人左轉(zhuǎn)；在右側(cè)的光強(qiáng)大于左側(cè)的光強(qiáng)時，機(jī)器人右轉(zhuǎn)；在左右兩側(cè)的光強(qiáng)相等時，機(jī)器人按現(xiàn)有的方向前進(jìn)； C2、所述機(jī)器人在前進(jìn)時，利用超聲波傳感器和紅外測距傳感器檢測障礙物并規(guī)避；
C3、所述機(jī)器人前進(jìn)到距充電裝置的光源預(yù)定距離后停止移動，并發(fā)送無線信號通知充電裝置機(jī)器人已就位。
[0008]所述的機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的方法中，所述充電裝置設(shè)置有電磁鐵和發(fā)送線圈，所述機(jī)器人設(shè)置有接收線圈和能被所述電磁鐵吸引的金屬片;所述步驟D具體包括:
D1、所述充電裝置收到機(jī)器人已就位的通知后，給電磁鐵通電，電磁鐵通過磁力吸引所述金屬片；
D2、當(dāng)電磁鐵和金屬片完成吸合對接后，所述充電裝置將低頻交流電轉(zhuǎn)換成高頻交流電后輸出給發(fā)射線圈，所述發(fā)射線圈通入高頻交流電產(chǎn)生磁場；
D3、機(jī)器人的接收線圈感應(yīng)到電磁信號，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，機(jī)器人將接收線圈產(chǎn)生的電信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換后對電池進(jìn)行充電；機(jī)器人在檢測到充電已滿時通知充電裝置給電磁鐵斷電。
[0009]所述的機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的方法中，所述充電裝置檢測到充電發(fā)生故障時，自動斷電;所述機(jī)器人在充電發(fā)生故障時，開啟報警模塊進(jìn)行報警。
[0010]所述的機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的方法中，所述無線信號為WIFI信號、藍(lán)牙信號、紅外信號、ZigBee網(wǎng)絡(luò)信號中的一種。
[0011 ] 一種機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
機(jī)器人，用于在自身的電池電量低于預(yù)先設(shè)置的閾值時，給充電裝置發(fā)出無線信號;在接收到充電裝置反饋的光源開啟的狀態(tài)信息后，根據(jù)光源發(fā)出的光線追蹤所述充電裝置，機(jī)器人前進(jìn)到距充電裝置的光源預(yù)定距離后停止移動，并通知充電裝置機(jī)器人已就位；
充電裝置，用于在接收到所述無線信號后，開啟自身的光源，并反饋光源開啟的狀態(tài)信息給機(jī)器人;在收到所述機(jī)器人已就位的通知后，通過電磁鐵將機(jī)器人吸合，并對機(jī)器人無線充電。
[0012]所述的機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的系統(tǒng)中，所述機(jī)器人的左右兩側(cè)各設(shè)置有一個光源傳感器;所述機(jī)器人包括:
驅(qū)動模塊，用于驅(qū)動機(jī)器人移動；
第一無線通信模塊，用于與充電裝置進(jìn)行無線通信；
電量檢測模塊，用于檢測電池電量，在電池電量低于預(yù)先設(shè)置的閾值時，通過第一無線通信模塊給充電裝置發(fā)出無線信號；
尋光電路模塊，用于在第一無線通信模塊接收到所述光源開啟的狀態(tài)信息后，通過左右兩側(cè)的光源傳感器檢測光源發(fā)出的光線，并判斷左右兩側(cè)光源傳感器檢測的光線光強(qiáng)的大小;在左側(cè)的光強(qiáng)大于右側(cè)的光強(qiáng)時，控制驅(qū)動模塊驅(qū)動機(jī)器人左轉(zhuǎn);在右側(cè)的光強(qiáng)大于左側(cè)的光強(qiáng)時，控制驅(qū)動模塊驅(qū)動機(jī)器人右轉(zhuǎn);在左右兩側(cè)的光強(qiáng)相等時，控制驅(qū)動模塊驅(qū)動機(jī)器人按現(xiàn)有的方向前進(jìn)；
避障模塊，用于在機(jī)器人前進(jìn)時，利用超聲波傳感器和紅外測距傳感器檢測障礙物，并通過驅(qū)動模塊規(guī)避障礙物;在機(jī)器人前進(jìn)到距充電裝置的光源預(yù)定距離后，控制驅(qū)動模塊使機(jī)器人停止移動，并通過第一無線通信模塊發(fā)送無線信號通知充電裝置機(jī)器人已就位。
[0013]所述的機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的系統(tǒng)中，所述充電裝置包括:
電磁鐵； 發(fā)送線圈，用于在通電后產(chǎn)生磁場；
第二無線通信模塊，用于與機(jī)器人進(jìn)行無線通信；
設(shè)置有光源的光源模塊，用于在第二無線通信模塊接收到所述無線信號后，開啟光源，并通過第二無線通信模塊反饋光源開啟的狀態(tài)信息給機(jī)器人；
電能發(fā)射模塊，用于在第二無線通信模塊收到機(jī)器人已就位的通知后，給電磁鐵通電；在電磁鐵吸合機(jī)器人后，將低頻交流電轉(zhuǎn)換成高頻交流電后輸出給發(fā)射線圈；
所述機(jī)器人還包括:
能被所述電磁鐵吸引的金屬片；
接收線圈，用于感應(yīng)電磁信號，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；
電能接收模塊，用于將接收線圈產(chǎn)生的電信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換后對電池進(jìn)行充電。
[0014]所述的機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的系統(tǒng)中，所述第一無線通信模塊和第二無線通信模塊均為藍(lán)牙模塊。
[0015]—種機(jī)器人，包括如上所述的機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的系統(tǒng)。
[0016]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種機(jī)器人及其進(jìn)行自主無線充電的方法、系統(tǒng)。在所述方法中，機(jī)器人在自身的電池電量低于預(yù)先設(shè)置的閾值時，給充電裝置發(fā)出無線信號；進(jìn)而充電裝置收到無線信號后開啟自身的光源;然后機(jī)器人根據(jù)光源發(fā)出的光線追蹤所述充電裝置，機(jī)器人前進(jìn)到距充電裝置的光源預(yù)定距離后停止移動，并通知充電裝置機(jī)器人已就位;最后由充電裝置通過電磁鐵將機(jī)器人吸合，并對機(jī)器人無線充電。由此可知，通過機(jī)器人和充電裝置之間的配合，實現(xiàn)了機(jī)器人無線充電的自動化，而且充電裝置將機(jī)器人吸合后再充電，避免了干擾。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明提供的機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的系統(tǒng)一實施例的結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]圖2為本發(fā)明提供的機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的系統(tǒng)一實施例中，機(jī)器人的結(jié)構(gòu)框圖。
[0019]圖3為本發(fā)明提供的機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的系統(tǒng)一實施例中，充電裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0020]圖4為本發(fā)明提供的機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的系統(tǒng)一實施例中，電磁鐵與發(fā)送線圈的位置關(guān)系示意圖。
[0021]圖5為本發(fā)明提供的機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的系統(tǒng)一實施例中，金屬片與接收線圈的位置關(guān)系示意圖。
[0022]圖6為本發(fā)明提供的機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的方法一實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0023]本發(fā)明提供一種機(jī)器人及其進(jìn)行自主無線充電的方法、系統(tǒng)。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0024]本發(fā)明提供一種機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的系統(tǒng)，請參閱圖1，所述系統(tǒng)包括機(jī)器人10和充電裝置20。
[0025]所述機(jī)器人10，用于在自身的電池電量低于預(yù)先設(shè)置的閾值時，給充電裝置20發(fā)出無線信號；在接收到充電裝置20反饋的光源開啟的狀態(tài)信息后，根據(jù)光源發(fā)出的光線追蹤所述充電裝置20，機(jī)器人10前進(jìn)到距充電裝置的光源預(yù)定距離后停止移動，并通知充電裝置20機(jī)器人已就位，S卩，向充電裝置20發(fā)出機(jī)器人已就位的通知。機(jī)器人10與充電裝置20采用無線通信，其通信方式為WIFI通信、藍(lán)牙通信、紅外通信、ZigBee通信中的一種；對應(yīng)的，所述無線信號為WIFI信號、藍(lán)牙信號、紅外信號、ZigBee網(wǎng)絡(luò)信號中的一種。本實施例中采用藍(lán)牙通信，故所述無線信號、狀態(tài)信息以及通知都是藍(lán)牙信號。所述機(jī)器人10優(yōu)選為室內(nèi)移動式機(jī)器人，如掃地機(jī)器人、商場導(dǎo)購機(jī)器人、餐飲服務(wù)機(jī)器人等。
[0026]所述充電裝置20，用于在接收到所述無線信號后，開啟自身的光源，并反饋光源開啟的狀態(tài)信息給機(jī)器人10;在收到所述機(jī)器人已就位的通知后，通過電磁鐵將機(jī)器人10吸合，并對機(jī)器人10無線充電。所述充電裝置20設(shè)置在墻壁上，優(yōu)選為墻壁式充電裝置。
[0027]本發(fā)明利用機(jī)器人和墻壁式充電裝置之間的通信和無線充電，實現(xiàn)電能從充電裝置到機(jī)器人的轉(zhuǎn)移，無需電線連接，避免接觸式充電接觸不良和短路現(xiàn)象。同時，墻壁式充電裝置，避免了地面移動物及含金屬物品對地面無線充電裝置的干擾現(xiàn)象。本發(fā)明的設(shè)備裝置成本低，易實現(xiàn)。
[0028]所述機(jī)器人10的左右兩側(cè)(優(yōu)選為正面的左右兩側(cè))各設(shè)置有一個用于檢測光強(qiáng)的光源傳感器，在其它實施例中，所述光源傳感器數(shù)量可以為I個或者大于2個的任意數(shù)。請參閱圖2，所述機(jī)器人還具體包括第一無線通信模塊110、電量檢測模塊120、電池130、電能接收模塊140、接收線圈150、尋光電路模塊160、驅(qū)動模塊170和避障模塊180。
[0029]所述第一無線通信模塊110，用于與充電裝置20進(jìn)行無線通信。
[0030]所述驅(qū)動模塊170，用于驅(qū)動機(jī)器人移動。
[0031]所述電量檢測模塊120，用于檢測電池130的電量，在電池130的電量低于預(yù)先設(shè)置的閾值時，啟動所述第一無線通信模塊110，并通過第一無線通信模塊110給充電裝置20發(fā)出無線信號。所述電量檢測模塊120還用于在電池130的電量充滿后，通過第一無線通信模塊110通知充電裝置20給電磁鐵斷電。
[0032]所述尋光電路模塊160，用于在第一無線通信模塊110接收到所述光源開啟的狀態(tài)信息后，通過左右兩側(cè)的光源傳感器檢測光源發(fā)出的光線，并判斷左右兩側(cè)光源傳感器檢測的光線光強(qiáng)的大?。辉谧髠?cè)的光強(qiáng)大于右側(cè)的光強(qiáng)時，控制驅(qū)動模塊170驅(qū)動機(jī)器人左轉(zhuǎn);在右側(cè)的光強(qiáng)大于左側(cè)的光強(qiáng)時，控制驅(qū)動模塊170驅(qū)動機(jī)器人右轉(zhuǎn);在左右兩側(cè)的光強(qiáng)相等時，控制驅(qū)動模塊170驅(qū)動機(jī)器人按現(xiàn)有的方向前進(jìn)。通過尋光電路模塊160對光源的尋光，使機(jī)器人10能很快的找到充電裝置。
[0033]所述避障模塊180，設(shè)置有至少一個超聲波傳感器和至少一個紅外測距傳感器，用于在機(jī)器人前進(jìn)時，利用超聲波傳感器和紅外測距傳感器檢測障礙物，并通過驅(qū)動模塊170規(guī)避障礙物;在機(jī)器人前進(jìn)到距充電裝置的光源預(yù)定距離后，控制驅(qū)動模塊170使機(jī)器人停止移動，并通過第一無線通信模塊110發(fā)送無線信號通知充電裝置20機(jī)器人已就位。所述預(yù)定距離根據(jù)實際電磁鐵的磁力強(qiáng)弱進(jìn)行設(shè)置，優(yōu)選的，為10cm。采用超聲波傳感器和紅外測距傳感器配合使用，可避免單獨采用超聲波傳感器引起測距盲區(qū)的問題。
[0034]進(jìn)一步的，本實施例中，所述避障模塊180包括有3個超聲波傳感器和4個紅外測距傳感器。以機(jī)器人的正前方為0°為例，一個超聲波傳感器的檢測方向(朝向)為0°，用于檢測機(jī)器人正前方的障礙物。另外兩個超聲波傳感器的檢測方向分別為60°和-60°，分別用于檢測機(jī)器人右前方和左前方的障礙物。而4個紅外測距傳感器的檢測方向分別為30°，90°，-30°和-90°，分別用于檢測機(jī)器人右前方、右邊、左前方和左邊的障礙物。這樣設(shè)置有利于對遠(yuǎn)處和近處前方障礙物的檢測，避免檢測死角。
[0035]所述避障模塊180規(guī)避障礙物時，具體用于:獲取超聲波傳感器和紅外測距傳感器探測的數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到不同方位的障礙物距離信息；內(nèi)置的模糊控制器對障礙物距離信息進(jìn)行模糊化處理;通過內(nèi)置的規(guī)則庫進(jìn)行模糊推理，輸出機(jī)器人的轉(zhuǎn)向角給驅(qū)動模塊170;進(jìn)而驅(qū)動模塊170控制自身電機(jī)轉(zhuǎn)動，使機(jī)器人避開障礙物。本實施例中，朝向正前方的超聲波傳感器測得的數(shù)據(jù)不參與數(shù)據(jù)融合，朝向左前方和左邊的超聲波傳感器和紅外測距傳感器測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，朝向右前方和右邊的超聲波傳感器和紅外測距傳感器測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。所述數(shù)據(jù)融合具體為:取各個數(shù)據(jù)中最小的一個作為模糊控制的輸入量，由此，得到三個不同方位(正前方、左前方和右前方)的障礙物距離。所述模糊控制器采用模糊邏輯控制的原理:模糊化、建立規(guī)則庫、模糊推理和解模糊，其具體用于，將數(shù)據(jù)融合后得到的正前方、左前方、右前方的障礙物距離分別進(jìn)行模糊化處理，建立各自的模糊函數(shù)，定義各變量的模糊語言為d(三個測距定義一樣) = {F，Μ，Ν}，Φ(輸出轉(zhuǎn)角)={TRB，TRS, TZ, TLS, TLB}，各字母含義為(F:遠(yuǎn)，M:中，N:近，R:右邊，Z:前方，L:左邊，T: Turn，B:大角度，S小角度)，然后根據(jù)預(yù)先設(shè)置的模糊控制規(guī)則(S卩，規(guī)則庫)進(jìn)行模糊推理，輸出機(jī)器人的轉(zhuǎn)向角給驅(qū)動模塊170。比如:正前方距離是F，左前方距離是F，右前方距離是N，則輸出一定的轉(zhuǎn)角，控制機(jī)器人向左轉(zhuǎn)動一定的角度(角度大小根據(jù)障礙物距離的遠(yuǎn)近，距離越近，轉(zhuǎn)角越大)，轉(zhuǎn)動避開障礙物。其中可采用加權(quán)平均法進(jìn)行解模糊運算。模糊函數(shù)的參數(shù)設(shè)置要根據(jù)實際實驗情況進(jìn)行設(shè)置。等到機(jī)器人避開障礙物之后，通過趨光模塊控制小車?yán)^續(xù)朝著光源方向運動。
[0036]所述機(jī)器人上還設(shè)置有能被電磁鐵吸引的金屬片，所述金屬片優(yōu)選為鐵片。
[0037]請一并參閱圖3，所述充電裝置20包括第二無線通信模塊210、電磁鐵220、設(shè)置有光源的光源模塊230、電能發(fā)射模塊240和發(fā)送線圈250。
[0038]所述第二無線通信模塊210，用于與機(jī)器人10進(jìn)行無線通信，即與第一無線通信模塊110進(jìn)行無線通信。
[0039]所述光源模塊230，用于在第二無線通信模塊210接收到所述無線信號后，開啟光源，并通過第二無線通信模塊210反饋光源開啟的狀態(tài)信息給機(jī)器人。所述光源為強(qiáng)光源，即，其光線的光強(qiáng)大于環(huán)境光的光強(qiáng)。
[0040]所述電能發(fā)射模塊240，用于在第二無線通信模塊210收到機(jī)器人已就位的通知后，給電磁鐵220通電；在電磁鐵220吸合機(jī)器人10后，將低頻交流電轉(zhuǎn)換成高頻交流電后輸出給發(fā)射線圈250。
[0041]所述發(fā)送線圈250，用于在通電后產(chǎn)生磁場，具體的，輸入高頻交流電后產(chǎn)生對應(yīng)的磁場。采用高頻交流電有利于增大磁場，提高充電速度。
[0042]對應(yīng)的，所述機(jī)器人上的接收線圈150，用于感應(yīng)電磁信號，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。
[0043]所述電能接收模塊140，用于將接收線圈150產(chǎn)生的電信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換后對電池130進(jìn)行充電；具體的，所述電能接收模塊140將接收線圈150產(chǎn)生的電信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換存儲，并對電池130進(jìn)行充電。所述電池130用于給機(jī)器人供電。進(jìn)一步的，所述充電裝置20檢測到充電發(fā)生故障時，自動斷電，即，所述電能接收模塊140還用于在檢測到充電發(fā)生故障時，自動給繼電器和發(fā)送線圈斷電。以保護(hù)機(jī)器人和充電裝置。
[0044]所述機(jī)器人還包括報警模塊(圖中未示出)，所述報警模塊用于在充電發(fā)生故障時，發(fā)出聲光警報。所述機(jī)器人在充電發(fā)生故障時，開啟報警模塊進(jìn)行報警。
[0045]所述第一無線通信模塊110與第二無線通信模塊210的通信方式相同，兩者可以是WIFI模塊、藍(lán)牙模塊、紅外模塊、ZigBee模塊中的一種，本實施例中，兩者均為藍(lán)牙模塊。
[0046]請參閱圖4和圖5，所述充電裝置設(shè)置有三個電磁鐵220，三個電磁鐵220設(shè)置在所述發(fā)送線圈250周圍的特定位置。對應(yīng)的所述機(jī)器人也設(shè)置有三個金屬片190。三個金屬片190設(shè)置在所述接收線圈150周圍的特定位置。金屬片190的位置與電磁鐵220的位置一一對應(yīng)。由此，充電裝置可以牢牢的吸合機(jī)器人，而且發(fā)送線圈和接收線圈對位精準(zhǔn)，充電效率高。在其它實施例中，所述金屬片190和所述電磁鐵220的數(shù)量可以為任意數(shù)。
[0047]進(jìn)一步的，所述接收線圈150安裝在機(jī)器人本體上的5cm凹槽內(nèi)，發(fā)送線圈250安裝在充電裝置的5cm凹槽內(nèi)。不充電的時候，兩者均有外側(cè)平板蓋保護(hù)，當(dāng)需要充電時，機(jī)器人自動打開平板蓋，通過電磁鐵和鐵片的吸合，進(jìn)行線圈的正對充電(正對充電有利于提高充電效率)。
[0048]綜上所述，本發(fā)明提供的機(jī)器人自主無線充電的系統(tǒng)，采用藍(lán)牙通信和趨向光源的方式，實現(xiàn)了機(jī)器人自動充電尋路。當(dāng)機(jī)器人檢測當(dāng)前電量不足時，開啟藍(lán)牙通信。墻壁式充電裝置接收到藍(lán)牙信號，自動開啟充電裝置上方的強(qiáng)光源(通過藍(lán)牙控制在需要的時候打開，節(jié)約電能)，并反饋給機(jī)器人光源已開啟。機(jī)器人進(jìn)入趨光模式，追蹤光源完成充電尋路。本發(fā)明還采用超聲波傳感器和紅外測距傳感器相結(jié)合的避障模式。采用模糊邏輯控制，獲取障礙物信息，完成實時避障功能。通過采用電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)非接觸式充電。利用發(fā)射線圈和接收線圈間的感應(yīng)實現(xiàn)電能的傳輸。墻壁式充電裝置將低頻交流電轉(zhuǎn)換成高頻交流電，當(dāng)發(fā)送線圈中通以交變電流，該電流在將在周圍介質(zhì)中形成一個交變磁場。當(dāng)接收線圈處于該交變磁場時，會產(chǎn)生感應(yīng)信號，供機(jī)器人電池充電。還采用墻壁式充電裝置上的電磁鐵模塊和機(jī)器人身上的鐵片實現(xiàn)吸合對接。當(dāng)移動機(jī)器人移動到充電裝置處，通過藍(lán)牙通知充電裝置給電磁鐵上電，固定位置的電磁鐵和機(jī)器人身上對應(yīng)位置的鐵片進(jìn)行吸合對接，使得接收線圈和發(fā)射線圈的正對接。當(dāng)檢測充電過程發(fā)生故障情況，充電裝置自動斷電，機(jī)器人開啟報警模塊，進(jìn)行報警。當(dāng)充電已滿，則關(guān)閉電能發(fā)送裝置，斷電進(jìn)行消磁，使機(jī)器人與充電裝置脫離吸合狀態(tài)。由此可知，本發(fā)明利用機(jī)器人和墻壁式充電裝置之間的感應(yīng)線圈，實現(xiàn)電能從充電裝置到機(jī)器人電能存儲裝置的轉(zhuǎn)移，無需電線連接，避免接觸式充電接觸不良和短路現(xiàn)象。同時，墻壁式充電裝置，避免了地面移動物及含金屬物品對地面無線充電裝置的干擾現(xiàn)象。本發(fā)明的設(shè)備裝置成本低，易實現(xiàn)。
[0049]基于上述實施例提供的機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的系統(tǒng)，本發(fā)明還提供一種機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的方法，包括如上所述的機(jī)器人10和如上所述的充電裝置20。如圖6所示，所述方法包括如下步驟:
S10、機(jī)器人在自身的電池電量低于預(yù)先設(shè)置的閾值時，給充電裝置發(fā)出無線信號。即，機(jī)器人的第一無線通信模塊檢測電池的電量，在電池的電量低于預(yù)先設(shè)置的閾值時，啟動所述第一無線通信模塊，并通過第一無線通信模塊給充電裝置發(fā)出無線信號。本實施例中，所述無線信號為藍(lán)牙信號。
[0050]S20、所述充電裝置在接收到所述無線信號后，開啟自身的光源，并反饋光源開啟的狀態(tài)信息給機(jī)器人。即，所述光源模塊在第二無線通信模塊接收到所述無線信號后，開啟光源，并通過第二無線通信模塊反饋光源開啟的狀態(tài)信息給機(jī)器人。所述光源為強(qiáng)光源，即，其光線的光強(qiáng)大于環(huán)境光的光強(qiáng)。
[0051]S30、機(jī)器人接收到所述光源開啟的狀態(tài)信息后，根據(jù)光源發(fā)出的光線追蹤所述充電裝置，機(jī)器人前進(jìn)到距充電裝置的光源預(yù)定距離后停止移動，并通知充電裝置機(jī)器人已就位。所述機(jī)器人的左右兩側(cè)各設(shè)置有一個光源傳感器;所述步驟S30具體包括:
S310、機(jī)器人接收到所述光源開啟的狀態(tài)信息后，通過左右兩側(cè)的光源傳感器檢測光源發(fā)出的光線，并判斷左右兩側(cè)光源傳感器檢測的光線光強(qiáng)的大小;在左側(cè)的光強(qiáng)大于右側(cè)的光強(qiáng)時，機(jī)器人左轉(zhuǎn)；在右側(cè)的光強(qiáng)大于左側(cè)的光強(qiáng)時，機(jī)器人右轉(zhuǎn);在左右兩側(cè)的光強(qiáng)相等時，機(jī)器人按現(xiàn)有的方向前進(jìn)。即，尋光電路模塊在第一無線通信模塊接收到所述光源開啟的狀態(tài)信息后，通過左右兩側(cè)的光源傳感器檢測光源發(fā)出的光線，并判斷左右兩側(cè)光源傳感器檢測的光線光強(qiáng)的大小;在左側(cè)的光強(qiáng)大于右側(cè)的光強(qiáng)時，控制驅(qū)動模塊驅(qū)動機(jī)器人左轉(zhuǎn);在右側(cè)的光強(qiáng)大于左側(cè)的光強(qiáng)時，控制驅(qū)動模塊驅(qū)動機(jī)器人右轉(zhuǎn);在左右兩側(cè)的光強(qiáng)相等時，控制驅(qū)動模塊驅(qū)動機(jī)器人按現(xiàn)有的方向前進(jìn)。通過尋光電路模塊對光源的尋光，使機(jī)器人能很快的找到充電裝置。
[0052]S320、所述機(jī)器人在前進(jìn)時，利用超聲波傳感器和紅外測距傳感器檢測障礙物并規(guī)避。具體的，避障模塊獲取超聲波傳感器和紅外測距傳感器探測的數(shù)據(jù)，將兩者的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，得到不同方位的障礙物距離信息；內(nèi)置的模糊控制器對障礙物距離信息進(jìn)行模糊化處理;通過內(nèi)置的規(guī)則庫進(jìn)行模糊推理，輸出機(jī)器人的轉(zhuǎn)向角給驅(qū)動模塊;進(jìn)而控制驅(qū)動模塊控制自身電機(jī)轉(zhuǎn)動，使機(jī)器人避開障礙物。
[0053]S330、所述機(jī)器人前進(jìn)到距充電裝置的光源預(yù)定距離后停止移動，并發(fā)送無線信號通知充電裝置機(jī)器人已就位。即，避障模塊在機(jī)器人前進(jìn)到距充電裝置的光源預(yù)定距離后，控制驅(qū)動模塊使機(jī)器人停止移動，并通過第一無線通信模塊發(fā)送無線信號通知充電裝置機(jī)器人已就位。
[0054]S40、所述充電裝置收到機(jī)器人已就位的通知后，通過電磁鐵將機(jī)器人吸合，并對機(jī)器人無線充電。
[0055]S50、機(jī)器人在電池的電量充滿后，通知充電裝置給電磁鐵斷電。充電裝置收到該通知后給電磁鐵斷電。即，所述電量檢測模塊在電池的電量充滿后，通過第一無線通信模塊通知充電裝置給電磁鐵斷電。
[0056]所述充電裝置設(shè)置有電磁鐵和發(fā)送線圈，所述機(jī)器人設(shè)置有接收線圈和能被所述電磁鐵吸引的金屬片;所述步驟S40具體包括:
S410、所述充電裝置收到機(jī)器人已就位的通知后，給電磁鐵通電，電磁鐵通過磁力吸引所述金屬片。所述電能發(fā)射模塊在第二無線通信模塊收到機(jī)器人已就位的通知后，給電磁鐵通電。
[0057]S420、當(dāng)電磁鐵和金屬片完成吸合對接后，所述充電裝置將低頻交流電轉(zhuǎn)換成高頻交流電后輸出給發(fā)射線圈，所述發(fā)射線圈通入高頻交流電產(chǎn)生磁場。所述電能發(fā)射模塊在電磁鐵吸合機(jī)器人后，將低頻交流電轉(zhuǎn)換成高頻交流電后輸出給發(fā)射線圈。進(jìn)而所述發(fā)射線圈通入高頻交流電產(chǎn)生磁場。
[0058]S430、機(jī)器人的接收線圈感應(yīng)到電磁信號，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，機(jī)器人將接收線圈產(chǎn)生的電信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換后對電池進(jìn)行充電;機(jī)器人在檢測到充電已滿時通知充電裝置給電磁鐵斷電。所述電能接收模塊將接收線圈產(chǎn)生的電信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換后對電池進(jìn)行充電；具體的，所述電能接收模塊將接收線圈產(chǎn)生的電信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換存儲，并對電池進(jìn)行充電。所述電池用于給機(jī)器人供電。
[0059]所述的機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的方法中，所述充電裝置檢測到充電發(fā)生故障時，自動斷電;所述機(jī)器人在充電發(fā)生故障時，開啟報警模塊進(jìn)行報警。
[0060]由于所述機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的方法的具體原理和詳細(xì)技術(shù)特征在上述系統(tǒng)實施例中已詳細(xì)闡述，在此不再贅述。
[0061]上述功能模塊的劃分僅用以舉例說明，在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要將上述功能分配由不同的功能模塊來完成，即劃分成不同的功能模塊，來完成上述描述的全部或部分功能。
[0062]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計算機(jī)(或移動終端)程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的計算機(jī)(或移動終端)程序可存儲于一計算機(jī)(或移動終端)可讀取存儲介質(zhì)中，程序在執(zhí)行時，可包括上述各方法的實施例的流程。其中的存儲介質(zhì)可以為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(ROM)或隨機(jī)存儲記憶體(RAM)等。
[0063]可以理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的方法，其特征在于，包括如下步驟: A、機(jī)器人在自身的電池電量低于預(yù)先設(shè)置的閾值時，給充電裝置發(fā)出無線信號； B、所述充電裝置在接收到所述無線信號后，開啟自身的光源，并反饋光源開啟的狀態(tài)信息給機(jī)器人； C、機(jī)器人接收到所述光源開啟的狀態(tài)信息后，根據(jù)光源發(fā)出的光線追蹤所述充電裝置，機(jī)器人前進(jìn)到距充電裝置的光源預(yù)定距離后停止移動，并通知充電裝置機(jī)器人已就位； D、所述充電裝置收到機(jī)器人已就位的通知后，通過電磁鐵將機(jī)器人吸合，并對機(jī)器人無線充電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的方法，其特征在于，所述機(jī)器人的左右兩側(cè)各設(shè)置有一個光源傳感器;所述步驟C具體包括如下步驟: Cl、機(jī)器人接收到所述光源開啟的狀態(tài)信息后，通過左右兩側(cè)的光源傳感器檢測光源發(fā)出的光線，并判斷左右兩側(cè)光源傳感器檢測的光線光強(qiáng)的大小;在左側(cè)的光強(qiáng)大于右側(cè)的光強(qiáng)時，機(jī)器人左轉(zhuǎn)；在右側(cè)的光強(qiáng)大于左側(cè)的光強(qiáng)時，機(jī)器人右轉(zhuǎn)；在左右兩側(cè)的光強(qiáng)相等時，機(jī)器人按現(xiàn)有的方向前進(jìn)； C2、所述機(jī)器人在前進(jìn)時，利用超聲波傳感器和紅外測距傳感器檢測障礙物并規(guī)避； C3、所述機(jī)器人前進(jìn)到距充電裝置的光源預(yù)定距離后停止移動，并發(fā)送無線信號通知充電裝置機(jī)器人已就位。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的方法，其特征在于，所述充電裝置設(shè)置有電磁鐵和發(fā)送線圈，所述機(jī)器人設(shè)置有接收線圈和能被所述電磁鐵吸引的金屬片；所述步驟D具體包括: D1、所述充電裝置收到機(jī)器人已就位的通知后，給電磁鐵通電，電磁鐵通過磁力吸引所述金屬片； D2、當(dāng)電磁鐵和金屬片完成吸合對接后，所述充電裝置將低頻交流電轉(zhuǎn)換成高頻交流電后輸出給發(fā)射線圈，所述發(fā)射線圈通入高頻交流電產(chǎn)生磁場； D3、機(jī)器人的接收線圈感應(yīng)到電磁信號，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，機(jī)器人將接收線圈產(chǎn)生的電信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換后對電池進(jìn)行充電；機(jī)器人在檢測到充電已滿時通知充電裝置給電磁鐵斷電。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的方法，其特征在于，所述充電裝置檢測到充電發(fā)生故障時，自動斷電；所述機(jī)器人在充電發(fā)生故障時，開啟報警模塊進(jìn)行報塾目ο5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的方法，其特征在于，所述無線信號為WIFI信號、藍(lán)牙信號、紅外信號、ZigBee網(wǎng)絡(luò)信號中的一種。6.一種機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 機(jī)器人，用于在自身的電池電量低于預(yù)先設(shè)置的閾值時，給充電裝置發(fā)出無線信號;在接收到充電裝置反饋的光源開啟的狀態(tài)信息后，根據(jù)光源發(fā)出的光線追蹤所述充電裝置，機(jī)器人前進(jìn)到距充電裝置的光源預(yù)定距離后停止移動，并通知充電裝置機(jī)器人已就位； 充電裝置，用于在接收到所述無線信號后，開啟自身的光源，并反饋光源開啟的狀態(tài)信息給機(jī)器人;在收到所述機(jī)器人已就位的通知后，通過電磁鐵將機(jī)器人吸合，并對機(jī)器人無線充電。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)器人的左右兩側(cè)各設(shè)置有一個光源傳感器;所述機(jī)器人包括: 驅(qū)動模塊，用于驅(qū)動機(jī)器人移動； 第一無線通信模塊，用于與充電裝置進(jìn)行無線通信； 電量檢測模塊，用于檢測電池電量，在電池電量低于預(yù)先設(shè)置的閾值時，通過第一無線通信模塊給充電裝置發(fā)出無線信號； 尋光電路模塊，用于在第一無線通信模塊接收到所述光源開啟的狀態(tài)信息后，通過左右兩側(cè)的光源傳感器檢測光源發(fā)出的光線，并判斷左右兩側(cè)光源傳感器檢測的光線光強(qiáng)的大小;在左側(cè)的光強(qiáng)大于右側(cè)的光強(qiáng)時，控制驅(qū)動模塊驅(qū)動機(jī)器人左轉(zhuǎn);在右側(cè)的光強(qiáng)大于左側(cè)的光強(qiáng)時，控制驅(qū)動模塊驅(qū)動機(jī)器人右轉(zhuǎn);在左右兩側(cè)的光強(qiáng)相等時，控制驅(qū)動模塊驅(qū)動機(jī)器人按現(xiàn)有的方向前進(jìn)； 避障模塊，用于在機(jī)器人前進(jìn)時，利用超聲波傳感器和紅外測距傳感器檢測障礙物，并通過驅(qū)動模塊規(guī)避障礙物;在機(jī)器人前進(jìn)到距充電裝置的光源預(yù)定距離后，控制驅(qū)動模塊使機(jī)器人停止移動，并通過第一無線通信模塊發(fā)送無線信號通知充電裝置機(jī)器人已就位。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的系統(tǒng)，其特征在于，所述充電裝置包括: 電磁鐵； 發(fā)送線圈，用于在通電后產(chǎn)生磁場； 第二無線通信模塊，用于與機(jī)器人進(jìn)行無線通信； 設(shè)置有光源的光源模塊，用于在第二無線通信模塊接收到所述無線信號后，開啟光源，并通過第二無線通信模塊反饋光源開啟的狀態(tài)信息給機(jī)器人； 電能發(fā)射模塊，用于在第二無線通信模塊收到機(jī)器人已就位的通知后，給電磁鐵通電；在電磁鐵吸合機(jī)器人后，將低頻交流電轉(zhuǎn)換成高頻交流電后輸出給發(fā)射線圈； 所述機(jī)器人還包括: 能被所述電磁鐵吸引的金屬片； 接收線圈，用于感應(yīng)電磁信號，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢； 電能接收模塊，用于將接收線圈產(chǎn)生的電信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換后對電池進(jìn)行充電。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一無線通信模塊和第二無線通信模塊均為藍(lán)牙模塊。10.一種機(jī)器人，其特征在于，包括如權(quán)利要求6-9任意一項所述的機(jī)器人進(jìn)行自主無線充電的系統(tǒng)。
【文檔編號】H02J50/10GK106094832SQ201610568184
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月19日
【發(fā)明人】張海燕
【申請人】Tcl集團(tuán)股份有限公司