一種機器人自動充電系統的製作方法
2023-05-24 19:38:01
本實用新型涉及一種機器人，具體是一種機器人自動充電系統。
背景技術：
目前機器人的發展十分迅速，其功能也在日益增加，但機器人在工作時常常遇到電池電量不足的問題，這是機器人就需要人手去操作幫助機器人進行續航，這使得機器人在執行工作時收到了限制。為了減少人手對機器人進行續航的問題，研究機器人自主充電成為了目前機器人發展的重大方向。對於機器人自主充電，國內外現有的解決方案大致有三種：分別為紅外線信號追蹤、射頻無線追蹤以及圖像識別法。
對於機器人自主充電，國內外現有的解決方案大致有三種：分別為紅外線信號追蹤、射頻無線追蹤以及圖像識別法。紅外線信號追蹤是通過發出的紅外線信號去尋找充電樁位置然後進行對接；射頻無線追蹤是根據發出射頻信號的強弱來判斷充電樁位置；而圖像識別法根據攝像頭去進行相關的圖像處理法來尋找充電樁。
對於機器人自主充電，國內外現有的解決方案大致有三種：分別為紅外線信號追蹤、射頻無線追蹤以及圖像識別法。紅外線信號追蹤是通過發出的紅外線信號去尋找充電樁位置然後進行對接，但其對接位置常常不夠準確，容易有偏差；射頻無線追蹤是根據發出射頻信號的強弱來判斷充電樁位置，卻只能大致尋找到充電樁的位置；而圖像識別法根據攝像頭去進行相關的圖像處理法來尋找充電樁，也容易受到環境的影響。綜上所述，目前機器人自主充電的主要問題在於尋找充電樁時位置不夠準確、安全度低以及容易受到環境幹擾。
技術實現要素：
本實用新型的目的在於提供一種機器人自動充電系統，以解決上述背景技術中提出的問題。
為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：
一種機器人自動充電系統，包括電源監控單元、紅外信號接收單元、紅外測距單元、無線信號收發單元、視覺識別單元、機器人控制單元和運動系統單元，所述機器人控制單元分別連接電源監控單元、紅外信號接收單元、紅外測距單元、無線信號收發單元、視覺識別單元和運動系統單元
作為本實用新型再進一步的方案：所述電源監控單元監測機器人的電量使用情況。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：本實用新型將紅外信號追蹤以及圖像識別法兩者結合，把原本單一的方法融合在一起，解決單純使用一種方法追蹤時出現的問題，讓機器人都能準確、穩定和不容易受到環境幹擾從而找到充電樁進行自主充電。
附圖說明
圖1為機器人自動充電系統的電路原理框圖；
圖2為機器人自動充電系統的充電樁紅外引導信號區域劃分示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
請參閱圖1~2，本實用新型實施例中，一種機器人自動充電系統，包括電源監控單元、紅外信號接收單元、紅外測距單元、無線信號收發單元、視覺識別單元、機器人控制單元和運動系統單元，所述機器人控制單元分別連接電源監控單元、紅外信號接收單元、紅外測距單元、無線信號收發單元、視覺識別單元和運動系統單元；所述電源監控單元監測機器人的電量使用情況。
本實用新型的工作原理是：請參閱圖1，電源監控單元是負責監控機器人電量，當電量少於一定閾值後，自動充電流程開啟；無線信號收發單元是在自動充電流程開啟後，利用無線信號將充電樁紅外引導信號打開，或是在機器人當與充電樁距離小於1米並完成旋轉180度後，利用無線信號將電樁紅外引導信號關閉和電樁電源開關指令打開；紅外信號接收單元是當自動充電流程開啟後，充電樁紅外引導信號將被打開，通過接收充電樁紅外引導信號不同，判斷機器人所在充電樁範圍區域，並同時令機器人往區域3移動；紅外測距單元是當機器人到達區域3後，紅外測距單元將開始判斷機器人到充電樁的距離，距離小於1米時，機器人將旋轉180度，令機器人背對著充電樁；視覺識別單元是在器人完成背對著充電樁動作後開啟，對充電樁上的定位圖形進行識別並判斷位置，最後成功完成機器人與充電樁對接；機器人控制單元和運動系統單元是電源監控單元、無線信號收發單元、紅外信號接收單元、紅外測距單元和視覺識別單元都通過機器人控制單元來向運動系統單元發出運動指令，運動系統單元接受運動指令後完成機器人運動執行。
自動充電流程：
1.機器人電源監控單元實時地監控機器人電池電量，當電量少於一定閾值後，機器人將啟動自動充電。這裡的閾值為可設置為任意值，用戶可以設置為30%、25%、20%等。
2.機器人開始啟動自動充電流程，機器人通過無線信號發送打開充電樁紅外引導信號開關指令，並收到充電樁紅外引導信號打開的回應。無線信號基於zigbee協議，但不限於zigbee協議無線信號，也可以採用wifi，藍牙以及2.4G自定義無線RF信號等。
3.充電樁紅外引導信號有五種，如圖2所示，在不同的區域紅外引導信號不一樣，現在通過不同的紅外頻率來區分不同的區域，也可以採用同一個頻率，但採用不同的信號指令來區分不同的區域。
4. 紅外測距單元，在機器人尋找充電樁過程中。在機器人安裝有四個紅外信號接收單元，兩兩角度間隔90°，覆蓋機器人接收紅外信號接收無死角，這樣機器人在任意方向都可以接收到紅外信號。機器人採集到充電樁發出的紅外引導信號後，判斷機器人所在區域，使機器人朝向區域3並往充電樁的方向行走過去。機器人位於區域3並通過紅外測距單元判斷機器人到充電樁的距離小於1米時，機器人將會旋轉180度，使機器人背對著充電樁。同時通過無線信號發送關閉充電樁紅外引導信號開關指令和打開充電樁電源開關指令。
5.當機器人完成背對著充電樁時，將啟動視覺識別單元，對充電樁上的定位圖形進行識別，根據識別結果判斷機器人相對充電樁的位置以及方位，通過不斷調整機器人的方向角度，使機器人平行於充電樁，不斷慢慢靠近充電樁，最後機器人的對接電極與充電樁上的充電電極相接，並開始充電。
6.當機器人電源監控單元檢測到電量已經達到100%，則通過無線信號發送關閉充電樁電源開關指令。
對於本領域技術人員而言，顯然本實用新型不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本實用新型的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本實用新型的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本實用新型內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。