机器人充电管理系统和管理方法与流程

1.本发明涉及机器人充电技术领域，尤其是涉及一种机器人充电管理系统和管理方法。


背景技术：

2.当前轮式配送机器人已经被广泛应用在酒店配送、餐厅送餐等场景中，这些机器人大多搭载电池作为能量来源，并通过外置的充电桩进行充电。当前配送机器人的主要使用场景中，都不可避免的有人员、小动物活动，因此充电桩的安全性是首先需要保证的，虽然现有充电桩都已实现了在充电桩空载时(没有机器人充电时)不输出电压，但是现有的检测充电桩空载的方法还比较简单，例如负载检测、磁检测等，使用这些检测方法，在某些情况下仍存在误触发导致空载时输出电压的情况，造成安全隐患。另外由于轮式配送机器人仍处于发展的早期阶段，目前行业内还没有形成统一标准，因此各个机器人的电池参数各异，导致与其搭配的充电桩参数也各自不同，且大部分情况下仅能为一个型号的机器人进行充电，不同型号间的复用性很低，这造成了极大地资源浪费，且不易于未来的升级改造。
3.现有配送机器人的充电设计无法准确判断当前待充电的设备是不是“合法”充电的机器人，只能针对特定型号的电池进行充电，存在盗充、误放电的风险，并且现有充电桩的适用范围有限、复用性低。也就是说，现有技术存在充电安全性低、单一充电桩对不同型号机器人不兼容的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种机器人充电管理系统和管理方法，以缓解现有技术中存在的充电安全性低、单一充电桩对不同型号机器人不兼容的技术问题。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种机器人充电管理系统，包括充电桩和机器人；
6.上述充电桩包括电桩控制模块和充电检测模块，上述机器人上安装有充电识别模块；
7.上述充电识别模块用于记录上述机器人的设备信息和充电信息；上述电充电检测模块用于读取上述充电识别模块的信息，并识别上述设备信息和上述充电信息；
8.上述电桩控制模块用于基于上述设备信息对待充电的上述机器人进行校验；上述电桩控制模块还用于根据上述充电信息调整输出电压以向通过校验的上述待充电机器人供电。
9.在一些可能的实施方式中，上述充电检测模块包括：电桩rfid读卡器、正充电滑块到位开关和负充电滑块到位开关；上述充电识别模块包括：无源rfid标签。
10.在一些可能的实施方式中，上述充电检测模块设置于上述充电桩安装充电电极的一侧；上述充电识别模块设置于上述机器人安装充电片的一侧；当上述机器人位于充电准备位置时，上述充电识别模块在上述充电检测模块的识别范围内；上述充电准备位置包括：上述正充电滑块到位开关和上述负充电滑块到位开关，分别被上述待充电机器人的充电片
按压开启。
11.在一些可能的实施方式中，上述电桩控制模块包括：通信单元，上述通信单元用于实现上述充电桩与服务器端的通信，从上述服务器端实时获取上述待充电机器人的参数列表。
12.在一些可能的实施方式中，上述电桩控制模块还包括电源控制单元和mcu控制电路；上述电源控制单元用于接收上述mcu控制电路的指令，通过调节反馈电压与限流电阻实现充电输出电压与输出电流的调节。
13.第二方面，本发明实施例提供了一种机器人充电管理方法，应用于上述第一方面任一项上述的机器人充电管理系统，上述方法包括：
14.充电桩通过充电检测模块读取充电识别模块的信息，并识别设备信息和充电信息；
15.电桩控制模块基于上述设备信息对待充电的上述机器人进行校验；
16.上述电桩控制模块根据上述充电信息调整输出电压以向通过校验的上述待充电机器人供电。
17.在一些可能的实施方式中，上述电桩控制模块包括通信单元；上述方法还包括：上述通信单元从服务器端实时获取上述待充电机器人的参数列表。
18.在一些可能的实施方式中，上述方法还包括：上述通信单元接收固件更新指令，并从上述服务器端下载固件包，并将上述固件包写入mcu控制电路。
19.第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第二方面任一项所述的方法的步骤。
20.第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有机器可运行指令，所述计算机可运行指令在被处理器调用和运行时，所述计算机可运行指令促使所述处理器运行上述第二方面任一项所述的方法。
21.本发明提供了一种机器人充电管理系统和管理方法，该系统包括充电桩和机器人；充电桩包括电桩控制模块和充电检测模块，机器人上安装有充电识别模块；充电识别模块用于记录机器人的设备信息和充电信息；电充电检测模块用于读取充电识别模块的信息，并识别设备信息和充电信息；电桩控制模块用于基于设备信息对待充电机器人进行校验；电桩控制模块还用于根据充电信息调整输出电压以向通过校验的待充电机器人供电，解决了现有技术中安全性低、型号不兼容的技术问题，达到了扩大充电桩的适用范围以及提高充电安全性的技术效果。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
23.图1为本发明实施例提供的一种机器人充电管理系统的结构示意图；
24.图2为本发明实施例提供的另一种机器人充电管理系统的结构示意图；
25.图3为本发明实施例提供的一种充电桩的硬件架构图；
26.图4为本发明实施例提供的一种机器人充电管理方法的流程示意图；
27.图5为本发明实施例提供的另一种机器人充电管理方法的流程示意图；
28.图6为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
30.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
31.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
32.当前轮式配送机器人已经被广泛应用在酒店配送、餐厅送餐等场景中，这些机器人大多搭载电池作为能量来源，并通过外置的充电桩进行充电。当前配送机器人的主要使用场景中，都不可避免的有人员、小动物活动，因此充电桩的安全性是首先需要保证的，虽然现有充电桩都已实现了在充电桩空载时(没有机器人充电时)不输出电压，但是现有的检测充电桩空载的方法还比较简单，例如负载检测、磁检测等，使用这些检测方法，在某些情况下仍存在误触发导致空载时输出电压的情况，造成安全隐患。另外由于轮式配送机器人仍处于发展的早期阶段，目前行业内还没有形成统一标准，因此各个机器人的电池参数各异，导致与其搭配的充电桩参数也各自不同，且大部分情况下仅能为一个型号的机器人进行充电，不同型号间的复用性很低，这造成了极大地资源浪费，且不易于未来的升级改造。也就是说，现有配送机器人的充电设计无法准确判断当前待充电的设备是不是“合法”充电的机器人；并且只能针对特定型号的电池进行充电，如果机器人内部的电池电压、电流等参数发生变化，充电桩就不能对其充电(可能导致损坏或危险)。还有部分充电桩无法在机器人电池过放的情况下开始充电。存在盗充、误放电的风险，并且现有充电桩的适用范围有限、复用性低。也就是说，现有技术存在充电安全性低、单一充电桩对不同型号机器人不兼容的问题。
33.基于此，本发明实施例提供了一种机器人充电管理系统，和管理方法，以缓解现有技术中存在的充电安全性低、单一充电桩对不同型号机器人不兼容的技术问题。
34.为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种机器人充电管理系统，进行详细介绍，参见图1所示的一种机器人充电管理系统的结构示意图，该系统主要包括充电桩100和机器人200。
35.充电桩100包括电桩控制模块110和充电检测模块120，机器人200上安装有充电识
别模块210；充电识别模块用于记录机器人的设备信息和充电信息；电充电检测模块用于读取充电识别模块的信息，并识别设备信息和充电信息；电桩控制模块用于基于设备信息对待充电机器人进行校验；电桩控制模块还用于根据充电信息调整输出电压以向通过校验的待充电机器人供电。
36.在本实施例中，充电检测模块包括：电桩rfid读卡器、正充电滑块到位开关和负充电滑块到位开关；充电识别模块包括：无源rfid标签。
37.无线射频识别即射频识别技术(radio frequency identification，rfid)，是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对记录媒体(电子标签或射频卡)进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的。
38.无源rfid是指电子标签本身没有电源，其通过接受射频识别阅读器传输来的微波信号，以及通过电磁感应线圈获取能量来对自身短暂供电，从而完成此次信息交换。因为省去了供电系统，所以无源rfid产品的体积可以达到厘米量级甚至更小，而且自身结构简单，成本低，故障率低，使用寿命较长。无源rfid的有效识别距离通常较短，一般用于近距离的接触式识别。常见的无源rfid有125khz的门禁卡等。
39.无源rfid标签需要与rfid读卡器的工作频率相匹配，另外由于无源rfid标签被安装在底盘上，靠近结构件，其抗金属性也十分重要。
40.现在无源rfid的发展已经相当成熟，市场上拥有大量的rfid读卡器的可供选型，工作频率、读写范围等关键参数的变化范围极大，例如rfid的读写范围可从5mm至20m不等，因此在设计中需要对关键参数进行选型。
41.在充电桩的应用中，rfid的读写范围应略大于机器人保持正确充电姿态时rfid读卡器与无源rfid标签间的距离，通常距离在3-10cm之间。
42.rfid的工作频率是另外一个需要考虑的重点，通常情况下频率越低其通信的抗干扰能力强，通信距离远，通信速度越低。另外150khz、13.56mhz等频段被广泛应用于门禁卡、身份卡等设备，因此存在干扰的可能，不宜选用。考虑到充电桩的应用，通常可选用134.2khz或902-928mhz。
43.在本实施例中，充电检测模块设置于充电桩安装充电电极的一侧；充电识别模块设置于机器人安装充电片的一侧；当机器人位于充电准备位置时，充电识别模块在充电检测模块的识别范围内；充电准备位置包括：正充电滑块到位开关和负充电滑块到位开关，分别被待充电机器人的充电片按压开启。
44.作为一个具体的示例，参见图2所示，充电准备位置即机器人正确充电姿态，在此姿态下机器人上的充电片可以与充电桩上的充电电极紧密贴合，且机器人与充电桩居中对齐。
45.也就是说，仅当无源rfid标签与rfid读卡器的水平偏移较小时，rfid读卡器才能正确的读取到无源rfid标签中的信息，系统在水平方向上天然的带有定位对准功能，可以帮助机器人进行辅助定位。
46.在本实施例中，电桩控制模块包括：通信单元，通信单元用于实现充电桩与服务器端的通信，从服务器端实时获取待充电机器人的参数列表。
47.在本实施例中，电桩控制模块还包括电源控制单元和mcu控制电路；电源控制单元用于接收mcu控制电路的指令，通过调节反馈电压与限流电阻实现充电输出电压与输出电
流的调节。
48.作为一个具体的示例，参见图3所示的一种充电桩的硬件架构图，整个充电桩采用220v市电进行供电，220v电源首先进入输入电源保护电路，其提供了过压、过流、欠压、emc滤波等功能，随后一部分进入内部电源管理，通过反激式隔离降压电路转化出12v与3.3v的恒定电压给弱电电路供电，另外一部分进入输出电源管理电路，其接收mcu控制电路的指令，通过调节反馈电压与限流电阻的方式，调节充电输出电压与输出电流，最后通过输出保护电路连接到正、负充电滑块。
49.控制部分电路以mcu为控制中心，其通过rfid读卡器读取无源rfid的标签信息，通过io读取充电滑块是否被压下，通过flash存储充电管理系统中所需的数据，通过io驱动一个可编程指示灯指示当前充电桩的工作状态，通过4g模块可以更新充电管理系统中的数据与远程固件升级。
50.本发明实施例提供了一种机器人充电管理系统，硬件方面在充电桩上安装rfid读卡器，在待充电机器人上安装无源rfid标签；软件方面通过该充电管理系统，对待充电设备进行读取、识别，并智能控制充电桩的充电开关、充电电压、充电电流等关键参数。通过软硬件相结合的方法，在没有明显成本增加的情况下，大大改进了现有配送机器人充电桩的安全性，并解决了单一充电桩对不同型号机器人进行兼容充电的问题。
51.接下来对本发明实施例所公开的一种机器人充电管理方法进行详细介绍，参见图4所示的一种机器人充电管理方法的流程示意图，该方法可以由电子设备执行，应用于实施例中任意一种机器人充电管理系统，该方法主要包括以下步骤s110至步骤s130：
52.s110：充电桩通过充电检测模块读取充电识别模块的信息，并识别设备信息和充电信息；
53.s120：电桩控制模块基于设备信息对待充电机器人进行校验；
54.s130：电桩控制模块根据充电信息调整输出电压以向通过校验的待充电机器人供电。
55.在本实施例中电桩控制模块包括通信单元；方法还包括：通信单元从服务器端实时获取待充电机器人的参数列表。
56.在本实施例中方法还包括：通信单元接收固件更新指令，并从服务器端下载固件包，并将固件包写入mcu控制电路。
57.作为一个具体的示例，参见图5，充电桩启动后，首先初始化mcu的时钟、内存、中断等内部资源，随后初始化flash、4g模块、指示灯、io等外设驱动。在初始化工作完成后，系统开始创建各个工作线程，各线程间为异步模式，通过信号机制进行线程间同步。
58.指示灯线程主要工作是根据充电桩的工作状态驱动指示灯的亮灭与颜色，例如在空载待机模式下使指示灯红色常亮，当充电桩在正常充电模式下使指示灯绿色常亮，在异常情况下指示灯红色闪烁并指示错误码，在升级模式下指示灯黄色常亮。
59.4g通信线程负责充电桩与服务器进行通信，实时的从服务器端更新可充电机器人的参数列表，并将其写入flash中，实现掉电保存。4g通信线程还实现了ota(远程固件更新)功能，使得充电桩的固件可以始终处于最新状态，便于功能拓展与优化。由于4g通信线程的特殊性，在数据或固件更新完成后，充电桩程序将会重启，保证充电桩运行在最新的状态。
60.充电线程是充电桩的主要线程，首先充电桩检测充电触点是否被压下来触发一次
充电任务，在确认充电触点被压下后，充电桩通过rfid读卡器读取机器人侧的无源rfid标签，如果无法读取到标签信息，此时可能是充电桩被误触发，或者机器人的充电姿态不合理，此次充电请求将被忽略。如果rfid读卡器读取到了无源rfid标签信息则将其flash中数据库进行比对，判断其是否是已注册的“合法”设备，如果“合法”则进一步读取机器人的充电电压、充电电流等信息，并将其传递给输出电源管理电路控制其输出，机器人将开始充电。
61.本实施例提供的机器人充电管理系统和管理方法，通过充电桩可以准确读取到机器人独一无二的编号，仅在机器人拥有充电权限时，充电桩才会输出电压，有效防止误操作；通过对机器人编号的识别，可以智能的控制充电电压和充电电流等参数，使得充电桩可以对不同型号的锂电池进行充电。
62.本技术实施例提供的机器人充电管理方法与上述实施例提供的机器人充电管理系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
63.本技术实施例还提供了一种电子设备，具体的，该电子设备包括处理器和存储装置；存储装置上存储有计算机程序，计算机程序在被所述处理器运行时执行如上所述实施方式的任一项所述的方法。
64.图6为本技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图，该电子设备400包括：处理器40，存储器41，总线42和通信接口43，所述处理器40、通信接口43和存储器41通过总线42连接；处理器40用于执行存储器41中存储的可执行模块，例如计算机程序。
65.其中，存储器41可能包含高速随机存取存储器(ram，random access memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口43(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。
66.总线42可以是isa总线、pci总线或eisa总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图6中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
67.其中，存储器41用于存储程序，所述处理器40在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器40中，或者由处理器40实现。
68.处理器40可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器40中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器40可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processing，简称dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本
领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器41，处理器40读取存储器41中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
69.对应于上述方法，本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有机器可运行指令，所述计算机可运行指令在被处理器调用和运行时，所述计算机可运行指令促使所述处理器运行上述方法的步骤。
70.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
71.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
72.另外，在本技术提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
73.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，电子设备，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
74.应注意到：相似的标号和字母在附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
75.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。