室外巡检机器人自动充电系统的制作方法

1.本发明属于机器人制造技术领域，具体涉及一种室外巡检机器人自动充电系统。


背景技术：

2.室外巡检机器人，是依靠其自身携带的电池(组)给机器人的控制系统、驱动系统和信息采集与识别系统提供电能，从而控制并驱动机器人完成工作。由于所述电池(组)储存的电量有限，室外巡检机器人每工作一段时间，就需要给电池(组)充电。以前，室外巡检机器人依靠人工给其电池(组)充电。近年来，通过单独或综合运用红外制导技术、雷达制导技术或激光制导技术，以智能化的自动充电系统与室外巡检机器人相互配合，本技术领域解决了室外巡检机器人自主寻找自动充电系统，并与自动充电系统的充电电极对接，从而给电池(组)自动充电的问题。
3.然而，由于系统误差或其他不明原因，室外巡检机器人接近充电装置时有可能走偏，导致其对接电极与充电系统的充电电极难以一次对接成功，而是要经过几次甚至几十次调整，才能对接成功。一般说来，经过几次甚至几十次调整后对接成功，并不会明显影响室外巡检机器人的工作效率，但是，在北方寒冷的冬季，或者是在高寒山区，电池组的性能会因气温低而衰减，室外巡检机器人需要更加频繁地给电池组充电，才能确保其正常工作。如果每次充电，都需要几次甚至几十次调整才能对接成功，就会明显影响室外巡检机器人的工作效率。更为严重的是，在多次调整不能对接成功的情况下，电池组有可能衰减到不能驱动机器人的程度，从而导致充电失败。


技术实现要素：

4.本发明的目的旨在实现室外巡检机器人的对接电极与自动充电系统的充电电极的顺利对接，从而克服上述现有技术的缺陷，该发明目的是通过下述技术方案实现的：
5.一种室外巡检机器人自动充电系统，包括控制器、充电座、定位引导装置、左导轨、右导轨；左导轨与右导轨对称设置形成充电引导区，充电引导区的前端为喇叭形区域，充电引导区的中、后端为矩形区域，该矩形区域的宽度与室外巡检机器人两侧车轮之间的距离(该距离包括车轮本身的宽度)相匹配；充电座设置在充电引导区的后端，在充电座的前端与室外巡检机器人的对接电极相对应的位置上设有充电电极；在左导轨、右导轨的前端弯折处分别设置有左、右导向轮，左、右导向轮之间的距离大于所述矩形区域的宽度，左、右导向轮分别安装在左、右导向轮电机的转轴上；在左、右导向轮电机上，或者在左、右导向轮的上下两侧，还分别设有左、右导向碰撞传感器；在连接左、右导向轮电机与外部电源的电路上还设有左、右开关；左、右导向碰撞传感器，以及左、右开关，分别与控制器通讯连接。
6.在上述技术方案的基础上，本发明可附加下述技术手段，以便更好地或者更有针对性地实现本发明的目的：
7.所述充电座内还设有电磁传感器，在充电电极与外部电源连接的电路上设有充电控制开关，电磁传感器和充电控制开关与所述控制器通讯连接，当充电电极与室外巡检机
器人的对接电极对接时，电磁传感器感测到充电电极的移动并将对应产生的信号发送给控制器，控制器依据该信号，向自动开关发出指令，使之闭合，从而将充电电极与外部电源连通。
8.进一步地，所述左导轨、右导轨底部安装万向轮，其作用是用于调整左右导轨之间的距离。
9.进一步地，在所述充电座的前端设有多个充电电极，多个充电电极以并联的方式与外部电源连接。
10.进一步地，所述定位引导装置为红外定位引导装置。
11.进一步地，所述左、右导向轮为半充满气的橡胶轮。
12.进一步地，所述左、右导向轮的表面设有点状凸起，在室外巡检机器人前端左右与左、右导向轮相对应的位置上设有带有点状凸起的橡胶垫片。
13.进一步地，所述左、右导向碰撞传感器分别安装在左、右导向轮电机的外壳上。
14.本发明的主要有益效果如下：
15.在左导向轮或右导向轮的配合下，待充电且走偏的室外巡检机器人能够顺利进入充电引到区的矩形区域，进入该区域后，因左、右导轨对所述机器人的车轮的限制作用，所述机器人不会再走偏，从而确保其对接电极与充电电极顺利对接。
附图说明
16.图1是本发明一个实施例的俯视结构示意图。
17.图2是本发明一个实施例中的左导向轮的装配结构示意图。
18.图中：
19.1——充电座；101——充电电极；102——红外线定位引导装置；
20.2——左导轨；3——右导轨；4——左导向轮；401——左导向轮轮胎表面的点状凸起；5——右导向轮；6——左导向轮电机；601——左导向轮电机转轴；602——左导向碰撞传感器，7——左导向轮电机的底座。
具体实施方式
21.以下，结合附图介绍本发明的一个实施例。
22.如图1所示，一种室外巡检机器人自动充电系统，包括控制器(图中未示出)、充电座1、左导轨2、右导轨3、左导向轮4、右导向轮5；左导轨2与右导轨3对称设置形成充电引导区。左导轨2、右导轨3的前端分别向外侧弯折，左导轨2、右导轨3的中、后端为直线型且平行设置，这就使得充电引导区的前端为喇叭形区域，充电引导区的中、后端为矩形区域。该矩形区域的宽度与室外巡检机器人两侧车轮之间的距离(包括车轮本身的宽度)相匹配。
23.充电座1设置在充电引导区的后端，在充电座1的前端与室外巡检机器人的对接电极相对应的位置上设有充电电极101，充电座1上还设有红外线定位引导装置102；左导向轮4、右导向轮5分别设置在左导轨2、右导轨3的前端弯折处。亦即左导向轮4、右导向轮5位于所述喇叭形区域靠近所述矩形区域的一端，且左导向轮4、右导向轮5之间的距离稍大于所述矩形区域的宽度。另需说明的是，所谓左右，是以机器人进入充电引导区时的前进方向作为判断依据，具体到图1而言，上方表示左，下方表示右。
24.如图2所示，左导向轮4为充气橡胶轮，其表面设有点状凸起401。左导向轮4安装在左导向轮电机6的转轴601上，左导向轮电机6安装在底座7上，左导向轮电机6的外壳上还安装有左导向碰撞传感器602。右导向轮5安装在右导向轮电机的轮轴上，右导向轮电机也安装在相应的底座上，右导向轮电机上还安装有右导向碰撞传感器。需要强调的是，右导向轮5本身的形状、构造及其装配结构与左导向轮4完全相同，所不同的是，当机器人与左导向轮4发生碰撞时，左导向轮4逆时针旋转，当机器人与右导向轮5发生碰撞时，右导向轮5顺时针旋转。另外，具体实施本发明时，可在机器人前端左右与左导向轮4、右导向轮5相对应的位置上设置带有点状凸起的橡胶垫片，其作用是提高机器人的防撞能力，同时增大左导向轮4、右导向轮5与机器人之间摩擦力。
25.充电座1内设有控制器(图中未示出)，控制器，左、右导向碰撞传感器，左、右导向电机以并联的方式与外部电源电连接，在连接左、右导向电机与外部电源的电路上还设有左、右开关。左、右导向碰撞传感器，控制左、右导向电机工作状态的左、右开关，红外线定位引导装置102，分别与控制器通讯连接。
26.充电座1内还设有电磁传感器(图中未示出)，在充电电极101与外接电源连接的电路上设有充电控制开关。电磁传感器和充电控制开关与所述控制器通讯连接。当充电电极与室外巡检机器人的对接电极对接时，电磁传感器感测到充电电极的移动并将对应的信号发送给控制器，控制器依据该信号，向充电控制开关发出指令，使之闭合，从而将充电电极与外部电源连通。
27.为了调整左导轨、右导轨之间的距离，使之适用于不同外部尺寸的机器人，本发明可在所述左导轨2、右导轨3底部安装万向轮。
28.为了进一步提高室外巡检机器人的对接电极与充电电极101成功对接的概率，特别是适用于不同规格的机器人，本实施例在所述充电座1的前端设有多个充电电极，多个充电电极以并联的方式与外部电源连接。
29.另需说明的是，由于左、右导向轮转动的角度不大，且左、右导向轮的上下两侧不会直接与机器人碰撞，故也可将左、右导向碰撞传感器设置在左、右导向轮的上下两侧。
30.以上，结合附图介绍了本发明的一个实施例的结构特征，以下，进一步介绍其工作方法：
31.室外巡检机器人需要充电时，会根据充电座1上的红外线定位引导装置102发送的红外信号寻找充电座1，当所述机器人进入充电引导区的喇叭形前端时，如果能走直，则可直接进入充电引导区中、后端的矩形区域，并在左、右导轨的辅助下直接与充电电极101对接成功。如果所述机器人走偏(走偏的概率往往大于走直的概率，但不会偏得太多，走偏的角度通常不过几度而已)，则会与左导向轮4或者右导向轮5碰撞(所述机器人进入到充电座1附近时，其控制系统会控制机器人减速，再加上左、右导向轮为半充满气的橡胶轮，故这种碰撞不会导致左、右导向轮或者机器人本身损坏)。如果机器人碰撞的是左导向轮4，左导向碰撞传感器602就会将碰撞信号发送给控制器，控制器就会发出指令，使控制左导向轮电机6的左开关闭合，从而启动左导向轮电机6并使之带动左导向轮4逆时针旋转，并进而纠正机器人运动方向的偏差。
32.由于左导向轮4设置在左导轨2的弯折处，且仅仅只是依靠导向轮与机器人外壳或外壳上的橡胶垫片之间的摩擦力纠偏，再加上机器人仍然在运动，故这种纠偏一般不会产
生矫枉过正的后果，亦即纠偏后，机器人通常将顺利进入充电引导区中、后端的矩形区域，并一次性地与充电电极101成功对接。万一左导向轮4的纠偏产生了矫枉过正的后果，导致机器人未进入充电引导区中后端的矩形区域，而是与右导向轮5发生碰撞，与右导向轮5对应的右导向轮电机将驱动右导向轮5顺时针旋转，从而辅助机器人进入充电引导区中、后端的矩形区域，并完成与充电电极101的对接。