专利名称：自动行走设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动行走设备。
背景技术：
随着科学技术的发展，智能的自动行走设备为人们所熟知，由于自动行走设备可以自动预先设置的程序执行预先设置的相关任务，无须人为的操作与干预，因此在工业应用及家居产品上的应用非常广泛。工业上的应用如执行各种功能的机器人，家居产品上的应用如割草机、吸尘器等，这些智能设备极大地节省了人们的时间，给工业生产及家居生活都带来了极大的便利。但这些自动行走设备由于采用能量储存单元供电，当能量储存单元的能量被用尽后，这些自动行走设备就无法工作了，此时就必须人为地把自动行走设备移动到能为其提供能量的充电站，为其补充能量。在一些情况下，补充能量可能需要花费数小时的时间，人们必须等待数小时，直到补充能量完成，从而再次开启自动行走设备，使其继续工作。为克服上述问题，必须开发一种能与充电站自动对接的自动行走设备。
发明内容
本发明解决的技术问题为提供一种自动行走设备，该自动行走设备可以自动与充电站对接。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是一种自动行走设备，能与充电站对接，并从充电站获取能量，所述充电站包括第一组端子，至少包括第一端子和第二端子；能量提供单元，提供充电能量至第一端子和第二端子；所述自动行走设备包括能量存储单元，为自动行走设备提供能量；第二组端子，至少包括第三端子和第四端子，第二组端子与第一组端子对应电性连接时，第一端子和第二端子输出的充电能量传递给第三端子和第四端子；电流检测单元，检测第三端子和第四端子施加至能量存储单元的充电电流；主控单元，与电流检测单元电性连接，根据电流检测单元检测的充电电流控制自动行走设备的工作状态；电流检测单元检测到充电电流后，主控单元确认第一组端子与第二组端子对接成功。优选的，主控单元确认第一组端子与第二组端子对接成功后，控制自动行走设备停止行走。优选的，自动行走设备停止行走后，电流检测单元在预设的时间内没有再次检测到充电电流，主控单元控制自动行走设备启动行走。优选的，自动行走设备进一步包括能量控制单元，当电流检测单元检测到充电电流小于预设电流值时，主控单元根据电流检测单元检测到的充电电流控制能量控制单元终止第三端子和第四端子至能量存储单元的能量传递。优选的，自动行走设备进一步包括存储能量检测单元，当存储能量检测单元检测到能量存储单元的当前能量低于预设能量值时，主控单元根据存储能量检测单元传递的能量检测信号控制自动行走设备返回充电站。优选的，自动行走设备还包括强制返回装置，当强制返回装置发送返回指令时，主控单元根据强制返回装置发送的返回指令控制自动行走设备返回充电站。优选的，主控单元检测自动行走设备的工作时间，当工作时间达到预设时间值时， 主控单元控制自动行走设备返回充电站。优选的，自动行走设备进一步包括设置于第三端子和第四端子之间的整流单元， 所述整流单元设置正极输入端、负极输入端、正极输出端以及负极输出端，正极输入端与第三端子电性连接，负极输入端与第四端子电性连接，正极输出端与能量存储单元的正极电性连接，负极输出端与能量存储单元的负极电性连接。优选的，自动行走设备为割草机，包括用于对草坪进行切割的切割机构。本发明的有益效果为自动行走设备无需人为干预即可与充电站可靠对接，给生产及生活带来极大便利。
以上所述的本发明解决的技术问题、技术方案以及有益效果可以通过下面的能够实现本发明的具体实施例的详细描述，同时结合附图描述而清楚地获得。附图以及说明书中的相同的标号和符号用于代表相同的或者等同的元件。
图1是本发明一较佳实施例的自动行走设备与充电站的示意图2是图1所示自动行走设备与充电站的对接示意图3是图1所示自动行走设备与充电站的电路模块图4是图1所示自动行走设备与充电站的电路框图5是图1所示自动行走设备与充电站对接的工作流程图。
10充电站60第三端子
12电源线62第四端子
14第一印刷线路板72整流单元
16第一端子76主控单元
18第二端子80电流检测单元
20能量提供单元82存储能量检测单元
50自动行走设备88能量控制单元
52电机90强制返回装置
54轮子92淋雨检测装置
56能量存储单元100边界线
58第二印刷线路板102工作区域
具体实施例方式有关本发明的详细说明和技术内容，配合
如下，然而所附附图仅提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。图1所示为充电站10及自动行走设备50组成的系统，该系统还包括边界线100， 边界线100用于形成工作区域102，充电站10位于边界线100上，自动行走设备50在边界线100形成的工作区域102内自动行走，按照预先设置的程序在工作区域102内工作。当自动行走设备50需要充电、或者工作完成、或者工作时间到、或者检测到淋雨等情况时，自动行走设备50沿边界线100返回充电站10，尝试与充电站10对接。自动行走设备50与充电站10对接成功后，自动行走设备50停止行走，充电站10启动对自动行走设备50的充电。若充电站10与自动行走设备50组成的系统不包含边界线100，自动行走设备50通过信号引导的方式进行工作和返回，则自动行走设备50返回充电站10时沿信号组成的边界返回。如图2所示充电站10包括电源线12、与电源线12电性连接的第一印刷线路板14、 与第一印刷线路板14的输出端连接的第一组端子，第一组端子至少包括第一端子16和第二端子18 (由于角度原因图中第一端子16和第二端子18重合)。自动行走设备50包括可选择地与第一组端子对应电性连接的第二组端子、与第二组端子电性连接的第二印刷线路板58、受第二印刷线路板58控制的行走机构、为自动行走设备50提供能量的能量存储单元 56，其中第二组端子至少包括第三端子60和第四端子62(由于角度原因图中第三端子60 和第四端子62重合)。行走机构进一步包括电机52、受电机52驱动的轮子M。当自动行走设备50需要充电时，行走机构驱动自动行走设备50返回充电站10，尝试与充电站10对接。如图3所示，第一印刷线路板14进一步包括给第一端子16和第二端子18提供充电能量的能量提供单元20，其通过电源线12从外部交流电源获取能量，并将能量转化为适合自动行走设备50内的能量存储单元56充电模式的能量施加至第一端子16和第二端子 18。当第三端子60和第四端子62分别与第一端子16和第二端子18对应电性连接时，能量提供单元20的能量可以施加至能量存储单元56。第二印刷线路板58进一步包括主控单元76、电流检测单元80、存储能量检测单元 82、能量控制单元88、整流单元72，其中能量控制单元88用于控制第三端子60和第四端子 62至能量存储单元56的能量传递，能量控制单元88存在两种状态，一种状态为禁止第三端子60和第四端子62至能量存储单元56的能量传递；一种状态为允许第三端子60和第四端子62至能量存储单元56的能量传递；存储能量检测单元82用于检测能量存储单元56 当前的能量状态，并将检测信号传递给主控单元76 ；电流检测单元80用于检测第三端子60 和第四端子62施加至能量存储单元56的充电电流，并将检测信号传递给主控单元76 ；主控单元76与电流检测单元80、存储能量检测单元82及能量控制单元88电性连接，根据电流检测单元80和存储能量检测单元82检测的信号控制能量控制单元88的状态；整流单元 72设置正极输入端、负极输入端、正极输出端、以及负极输出端，正极输入端与第三端子60 电性连接，负极输入端与第四端子62电性连接，正极输出端与能量存储单元56的正极电性连接，负极输出端与能量存储单元56的负极电性连接，因此第三端子60和第四端子62与第一端子16和第二端子18连接的对应关系任意变化时，第一端子16和第二端子18传递的充电能量的正极始终与能量存储单元56的正极电性连接，充电能量的负极始终与能量存储单元56的负极电性连接，有效避免由于第三端子60和第四端子62与第一端子16和第二端子18连接的对应关系改变而导致第三端子60和第四端子62向自动行走设备50内传递的电流改变方向而对自动行走设备50的内部元件造成损坏。第一端子16和第二端子18分别与第三端子60和第四端子62对应电性连接时，能量提供单元20的充电能量经第一端子16和第二端子18传递至第三端子60和第四端子 62，进一步经电流检测单元80传递至能量存储单元56为能量存储单元56充电，此状态下电流检测单元80可以检测到充电电流，并将检测到的充电电流传递给主控单元76，主控单元76检测到该充电电流后确认第一端子16和第二端子18分别与第三端子60和第四端子 62对应电性连接，确认自动行走设备50的第二组端子与充电站10的第一组端子对接成功。 当第一端子16和第二端子18分别与第三端子60和第四端子62没有对应电性连接时，能量提供单元20的充电能量无法经第一端子16和第二端子18传递至第三端子60和第四端子62，进一步经电流检测单元80传递至能量存储单元56为能量存储单元56充电，因此电流检测单元80检测不到充电电流即电流检测单元80检测到的充电电流为零，主控单元76 通过电流检测单元80检测到的充电电流为零时，确认第一端子16和第二端子18分别与第三端子60和第四端子62中的一组或两组端子没有对应电性连接，不确认自动行走设备50 的第二组端子与充电站10的第一组端子对接成功。主控单元76检测到返回条件后，控制自动行走设备50返回充电站10，同时主控单元76控制能量控制单元88处于允许第三端子60和第四端子62至能量存储单元56的能量传递的状态。在返回过程中，电流检测单元80时刻检测第三端子60和第四端子62施加至能量存储单元56的充电电流，第一端子16和第二端子18与第三端子60和第四端子 62对接成功前，电流检测单元80检测不到充电电流，第一端子16和第二端子18与第三端子60和第四端子62对接成功后，能量提供单元20的充电能量经第一端子16和第二端子 18传递至第三端子60和第四端子62，进一步经电流检测单元80传递至能量存储单元56， 电流检测单元80检测到充电电流，一旦电流检测单元80检测到充电电流，主控单元76确认第一端子16和第二端子18分别与第三端子60和第四端子62对应电性连接，确认自动行走设备50的第二组端子与充电站10的第一组端子对接成功，主控单元76控制自动行走设备50停止行走，充电站10为自动行走设备50充电，充电过程启动。优选地，能量提供单元20的能量始终施加在第一端子16和第二端子18上，即使自动行走设备50没有与充电站10对接，第一端子16与第二端子18也输出充电能量，该方案的优点在于结构简单，性能可靠。对优选方案的一种变形方案为，充电站10的能量提供单元20提供的充电能量通常不施加在第一端子16和第二端子18上，当检测到自动行走设备50靠近充电站10时，能量提供单元20提供的充电能量通常才施加在第一端子16和第二端子18上，该方案的优点在于更省电，安全性能更高。实现该方案的方式可以为，分别在自动行走设备50及充电站10 上设置感应元件，当自动行走设备50靠近充电站10时，感应元件动作，充电站10控制能量提供单元20的能量施加至第一端子16和第二端子18，感应元件可以为多种形式，如在充电站10内设置干簧管，自动行走设备50内设置磁钢，当自动行走设备50靠近充电站10时， 磁钢对干簧管动作，干簧管由断开状态转换为闭合状态，充电站10检测到干簧管的状态变化控制能量提供单元20的充电能量施加至第一端子16和第二端子18。充电过程启动后，自动行走设备50的电流检测单元80时刻检测第三端子60和第四端子62施加在能量存储单元56上的充电电流，并将检测信号传递给主控单元76，主控单元76 —旦检测到电流低于预设值时，控制能量控制单元88终止第三端子60和第四端子 62至能量存储单元56的能量传递。除通过电流检测单元80对充电电流进行检测，判断是否禁止能量传递的方式外，主控单元76内还可通过存储能量检测单元82检测能量存储单元56当前的能量状态，从而判断是否需要继续充电，此外，主控单元76还可通过在其内部设置计时器的方式来判断充电时间是否超过预设值，从而控制是否禁止能量传递；主控单元76还可通过检测能量存储单元56的内部信息，来判断是否禁止能量传递，如检测能量存储单元56的内部温度等，当能量存储单元56的内部温度超过预设温度范围时，禁止第三端子60和第四端子62至能量存储单元56的能量传递，从而终止对能量存储单元56的充电。 主控单元76通过上述任意一种方式判断需要禁止能量传递，控制能量控制单元88处于禁止第三端子60和第四端子62至能量存储单元56的能量传递的状态，充电过程结束，自动行走设备50再次返回工作区域102，继续工作。在上述确认自动行走设备50的第二组端子与充电站10的第一组端子对接成功过程中，自动行走设备50通过一次确认对接即启动充电过程。实际情况中，由于检测到电流与控制自动行走设备50停止行走之间存在时间差，因此自动行走设备50停止行走后，第一组端子与第二组端子可能又相互分离，电流检测单元80检测不到充电电流。此情况下主控单元76通过电流检测单元80检测到电流小于预设值，导致主控单元76确认充电过程结束，控制自动行走设备50再次返回工作区域102工作。为避免上述情况的出现，主控单元 76设置两次确认自动行走设备50的第二组端子与充电站10的第一组端子对接成功的过程。主控单元76在第一次确认自动行走设备50的第二组端子与充电站10的第一组端子对接成功后，控制自动行走设备50停止行走，随后确认电流检测单元80在预设的时间内是否持续检测第三端子60和第四端子62施加至能量存储单元56的充电电流，若在预设的时间内，持续检测到充电电流，主控单元76再次确认自动行走设备50的第二组端子与充电站 10的第一组端子对接成功，控制自动行走设备50保持停止行走的状态，启动充电过程，直至充电结束；若在预设的时间内，没行检测到充电电流，主控单元76控制自动行走设备50 启动行走，重新尝试对接，重复上述确认自动行走设备50的第二组端子与充电站10的第一组端子对接成功过程。由于整个检测响应的过程很短，因此预设的时间一般设置也较短，本实施例设置为2S。先后两次确认自动行走设备50的第二组端子与充电站10的第一组端子对接成功过程中，检测到的充电电流可以相同，也可以不相同。为克服需要人为干预的不足，自动行走设备50设置了多种启动返回的方式，如工作时间到、工作完成、电量不是、淋雨、用户强制返回等均可以作为自动行走设备50返回充电站10的条件，主控单元76在检测到任意上述条件时，控制自动行走设备50返回充电站 10。工作时间到及工作完成的检测通过在主控单元76内设置工作时间计时器实现，预设时间到，则控制自动行走设备50返回充电站10，具体实现方式为本领域技术人员熟知，在此不再赘述。电量不足的检测通过存储能量检测单元82时刻检测当前能量存储单元56的剩余能量情况，并将检测到的能量剩余情况反馈给主控单元76，当能量存储单元56的能量减小到预设门限值时，主控单元76控制自动行走设备50返回充电站10，为能量存储单元56 充电，预设门限值根据能量存储单元56的化学特性、自动行走设备50的工作状况等情况综合考虑设置，以保证能量存储单元56充电一次能充分利用，同时又能避免在返回途中出现能量存储单元56能量枯竭导致自动行走设备50无法返回充电站10 ；淋雨通过在自动行走设备50的壳体表面设置淋雨检测装置92实现，淋雨检测装置92与主控单元76电性连接， 当淋雨时，淋雨检测装置92产生相应的信号传递给主控单元76，主控单元76控制自动行走设备50返回充电，该方式可以有效避免由于淋雨对自动行走设备50造成的损伤；用户强制
7返回通过在自动行走设备50的壳体表面设置强制返回装置90实现，该强制返回装置90与主控单元76电性连接，当强制返回装置90检测到用户强制返回需求时，可以将用户需求转化为电信号的形式传递给主控单元76，主控单元76控制自动行走设备50返回充电站10， 该方式主要用于快速响应用户充电需求，即使能量存储单元56的能量较高，但用户可以通过强制返回装置90向主控单元76发送返回指令，主控单元76接收到该返回指令后，控制自动行走设备50返回充电站10，为能量存储单元56充电。下面结合图4详细介绍第一印刷线路板14及第二印刷线路板58的每个功能单元的组成及工作方式，首先对第二印刷线路板58的功能单元进行介绍。主控单元76主要用于信号的接收、信号的判断、根据信号判断的结果产生控制信号等。基于上述功能需求，主控单元76可以设置为模拟电路、数字电路、模拟电路与数字电路混合的多种形式，在本实施例中，主控单元76采用了微控器MCU的形式，即本领域技术人员熟知的通过编写预定的程序即可执行相关动作实现相应功能的集成电路单元，相应功能至少包括信号的检测、识别、判断，信号的产生、发送，以及计时、计算。微控器MCU进一步包括信号接收端口 RX1、RX2、RX3、RX4及信号发送端口 TX1，其中，信号接收端口 RXl与电流检测单元80电性连接，用于接收电流检测单元80传递的充电电流信号；信号接收端口 RX2与存储能量检测单元82电性连接，用于接收来自存储能量检测单元82检测的当前的能量存储单元56的能量；信号接收端口 RX3与强制返回装置90电性连接，用于接收来自强制返回装置90传递的信号；信号接收端口 RX4与淋雨检测装置92电性连接，用于接收来自淋雨检测装置92传递的信号；信号发送端口 TXl与能量控制单元88电性连接，用于发送控制信号给能量控制单元88以控制第三端子60及第四端子62至能量存储单元56的能量传递。主控单元76根据信号接收端口 RX1、RX2、RX3、RX4接收到的信号控制信号发送端口 TXl的信号输出。存储能量检测单元82主要用于在自动行走设备50工作及充电过程中时刻检测能量存储单元56的能量，并将检测信号传递给信号接收端口 RX2，在自动行走设备50工作过程中，微控器MCU根据其接收到的信号判断能量存储单元56的能量是否超出某一预设值， 从而判断是否需要返回充电站10充电；在自动行走设备50充电过程中，微控器MCU根据其接收到的信号判断能量存储单元56的能量是否超出某一预设值，从而判断是否需要通过能量控制单元88终止充电过程。在自动行走设备50工作过程中，当检测到能量存储单元 56的能量低于某一预设值时，微控器MCU控制自动行走设备50沿边界线100返回充电站 10 ；在自动行走设备50充电过程中，当检测到能量存储单元56的能量高于某一预设值时， 微控器MCU控制自动行走设备50停止充电。为检测能量存储单元56与前的能量状态，可以通过检测能量存储单元56电压状态，也可以通过检测能量存储单元56的放电电流或充电电流及放电或充电时间计算能量存储单元56的存储能量等多种方式。在本实施例中，采用了测量能量存储单元56电压状态的方式，该方式的优点在于实现简单。如图4所示，存储能量检测单元82包括电阻R5、R6串联组成电压分压器，通过电阻R5、R6组成的电压分压器对能量存储单元56的电压进行检测。在自动行走设备50工作过程中，该预设电压值一般为高于能量存储单元56标称电压的90%，这样设置既可以保证自动行走设备50的充分工作，又可保证自动行走设备50在能量存储单元56的能量枯竭之前返回充电站10，为能量存储单元56补充能量；在自动行走设备50充电过程中，该预设电压值一般设置为高于能量存储单元56标称电压的10%。在本实施例中，由于能量存储单元56采用铅酸电池，该电池的标称电压为MV，因此工作过程中的预设电压值设置为21. 6V，但由于铅酸电池一般采用判断充电电流的形式决定是否终止充电，因此本实施例中的存储能量检测单元82的信号并不用于判断是否终止充电的条件，在此对充电过程中的预设电压不作限定。强制返回装置90用于快速响应用户的充电需求，其主要功能为响应用户的充电需求，并将该需求以电信号的形式反馈给微控器MCU，可以有多种形式实现该功能，如感应用户声音、感应用户触摸等，相较于感应用户声音的形式，感应用户触摸的方式更为简便， 因此本实施例中采用感应用户触摸的方式，基于此方式，强制返回装置90可以设置为常开开关或触发开关形式，具体为触发开关形式。如图4所示，开关SWl —端与能量存储单元56 负极电性连接，一端与主控单元76的信号接收端口 RX3电性连接，在通常情况下，信号接收端口 RX3处于高阻状态，一旦用户按压开关SWl闭合，信号接收端口 RX3即可接收到低电平，主控单元76响应信号接收端口 RX3接收到的低电平即控制自动行走设备50返回充电站10，为能量存储单元56充电。淋雨检测装置92用于检测是否有雨水淋落至自动行走设备50，若检测到雨水，则将检测到的信号通过信号接收端口 RX4传递给主控单元76，主控单元76控制自动行走设备 50返回充电站10避雨，从而避免雨水对自动行走设备50的侵蚀。淋雨检测装置92可以通过两个相互隔离的金属片实现，一个金属片与微控器MCU的信号接收端口 RX4电性连接， 另一个金属片与第四端子62电性连接，当没有雨水时，两个金属片保持相互独立的状态， 信号接收端口 RX4处于悬空状态，当有雨水时，两个金属片通过雨水相互连接，信号接收端口 RX4接收到低电平信号，微控器MCU控制自动行走设备50返回充电站10避雨。两个金属片的功能相当于开关的作用，因此在图4中，淋雨检测装置92通过开关SW2示意。电流检测单元80主要用于在自动行走设备50返回充电站10及充电过程中检测第三端子60和第四端子62施加至能量存储单元56的充电电流，并将检测到的充电电流反馈给主控单元76。在返回过程中，自动行走设备50通过电流检测单元80是否检测到充电电流判断自动行走设备50的第二组端子与充电站10的第一组端子是否对接成功；在充电过程中，自动行走设备50通过电流检测单元80检测到的充电电流是否低于预设值判断是否需要终止充电。针对电流检测单元80的功能，电流检测单元80可以设置为多种形式，在本实施例中，采用本领域技术人员熟知的微电阻与运算放大器的方式实现。如图4所示，电流检测单元80包括设置于第三端子60至能量存储单元56正极之间的微电阻Rl，对施加在电阻Rl上的电压进行放大并将放大信号传递给信号接收端口 RXl的运算放大器A。微控器 MCU通过信号接收端口 RXl检测到施加在电阻Rl上的电压后，进行相应的运算，判断出流经电阻Rl的充电电流，即可得到第三端子60和第四端子62至能量存储单元56的充电电流值。当第一端子16和第二端子18分别与第三端子60和第四端子62对应电性连接时，能量提供单元20的能量经第一端子16和第二端子18施加至第三端子60和第四端子62，进一步经电流检测单元80提供至能量存储单元56，此时电流检测单元80检测到充电电流，主控单元76确认自动行走设备50的第二组端子与充电站10的第一组端子对接成功；反之当第一端子16和第二端子18与第三端子60和第四端子62中的一组或两组相互脱开时，没有电流提供至能量存储单元56，因此电流检测单元80检测不到充电电流，主控单元76不确认自动行走设备50的第二组端子与充电站10的第一组端子对接成功。如前所述，电流检测单元80不仅用于对接过程中对电流进行检测并反馈给主控单元76用于判断是否自动行走设备50的第二组端子与充电站10的第一组端子对接成功，同时也应用于充电过程中对电流进行检测并反馈给主控单元76从而判断是否终止充电。在对接过程中，主控单元76设置为只要检测到充电电流即判断第一端子16和第二端子18分别与第三端子60和第四端子 62对应电性连接；在充电过程中，主控单元76设置为检测到的充电电流小于某一预设值即发出信号给能量控制单元88控制终止充电，该预设电流值根据能量存储单元56的特性设置，在本实施例中能量存储单元56采用的是铅酸电池，根据其特性，预设值设置为200mA。能量控制单元88用于禁止或允许第三端子60和第四端子62至能量存储单元56 的能量传递。自动行走设备50检测到返回条件后，主控单元76发出控制信号控制能量控制单元88处于允许第三端子60和第四端子62至能量存储单元56的能量传输的状态；充电站10对自动行走设备50进行充电过程中，主控单元76根据充电能量检测单元80检测的充电电流经信号发送端口 TXl发出控制信号控制能量控制单元88处于允许或禁止第三端子60和第四端子62至能量存储单元56的能量传递的状态。针对能量控制单元88的功能，能量控制单元88至少可以设置为驱动电路加MOS管的方式或者驱动电路加继电器的方式，如图4所示，在本实施例中采用了驱动电路加MOS管方式，其中MOS管Ql设置于第三端子60和能量存储单元56的正极之间，驱动电路设置于第二信号发送端口 TXl和MOS管之间，驱动电路进一步包括用于驱动MOS管的电阻R2和R3、开关晶体管Q2、以及驱动开关晶体管Q2的电阻R4。通常情况下，微控器MCU通过信号发送端口 TXl发送低电平信号，控制开关晶体管Q2断开，进而控制MOS管Ql断开，避免控制电路对能量存储单元56的能量消耗。一旦微控器MCU从信号接收端口 RX2或RX3接收充电返回信号时，微控器MCU通过信号发送端口 TXl发送高电平信号，控制开关晶体管Q2导通，进而控制MOS管Ql导通，从而允许第三端子60和第四端子62至能量存储单元56的能量传输，即允许充电站10对自动行走设备50的充电。充电开始后，电流检测单元80时刻检测第三端子60和第四端子62 至能量存储单元56的充电电流，并将检测信号通过信号接收端口 RXl传递给微控器MCU，一旦微控器MCU检测到充电电流小于200mA时，即通过信号发送端口 TXl发送低电平信号，控制开关晶体管Q2断开，进而控制MOS管Ql断开，从而中断能量第三端子60和第四端子62 至能量存储单元56的能量传输，即终止充电站10对自动行走设备50的充电。整流单元72用于对输入第三端子60和第四端子62的电流方向进行调整，保证电流无论从第三端子60或第四端子62流入经整流单元72后，电流均从整流单元72的正极输出流出，从而保证无论电流从第三端子60或第四端子62流入自动行走设备50，电流先到达能量存储单元56正极然后经能量存储单元56负极流出自动行走设备50为能量存储单元56充电。基于上述功能，整流单元72设置为四个二极管组成的全桥整流电路，如图4 所示，二极管Dl、D2的正极端背对背连接，其连接节点构成整流单元72的负极输出端，该负极输出端与能量存储单元56的负极电性连接；二极管D3、D4的负极端背对背连接，其连接节点构成整流单元72的正极输出端，该正极端与能量存储单元56的正极电性连接；二极管Dl的负极端与二极管D3的正极端电性连接，其连接节点构成整流单元72的正极输入端，正极输入端与第三端子60电性连接；二极管D2的负极端与二极管D4的正极端电性连接，其连接节点构成整流单元72的负极输入端，负极输入端与第四端子62电性连接。电流正极从第三端子60流入时，电流经二极管D3流入整流单元72的正极输出端，进一步流入能量存储单元56的正极，然后经能量存储单元56的负极返回整流单元72的负极输出端， 再经二极管D 2流入第四端子62，从而形成回路为能量存储单元56充电；电流正极从第四端子62流入，电流经二极管D4流入整流单元72的正极输出端，进一步流入能量存储单元 56的正极，然后经能量存储单元56的负极返回整流单元72的负极输出端，再经二极管Dl 流入第三端子60，从而形成回路为能量存储单元56充电。能量提供单元20提供的能量其正极施加在第一端子16，负极施加在第二端子18，而对接过程中，可能出现第一端子16与第四端子62以及第二端子18和第三端子60对应电性连接的情况，若不设置整流单元72， 则第一端子16和第二端子18上的能量以与正常情况相反的方向施加在第三端子60和第四端子62上，此时会造成对自动行走设备50内部器件的损坏，但由于能量提供单元20的存在可以对反方向施加的能量进行整流，从而保证不论能量以何种方式施加于第三端子60 和第四端子62均能保证为自动行走设备50正常充电，避免对自动行走设备50内的器件造成损坏。上述内容对第二印刷线路板58所包含的各功能单元的具体结构、工作方式及相互之间的影响作了详细阐述，以下将对第一印刷线路板14所包含的功能单元的具体结构及工作方式进行详细阐述。第一印刷线路板14进一步包括能量提供单元20，能量提供单元20通过电源线12 从外部交流电源获取能量并进行相应的转化后传递给第一端子16和第二端子18。通常能量提供单元20可以设置为开关电源加控制电路模式或者变压器加控制电路模式，由于开关电源相较变压器能量转化效率更高，因此在本实施例中设置为开关电源加控制电路模式，开关电源将高压交流电转化为低压交流电后，控制电路对低压交流电进行整流最后形成低压直流电。控制电路同时对开关电源的工作状态进行控制，根据被充电的能量存储单元56的特性调整开关电源的输出。根据本实施例中，能量存储单元56为24V铅酸电池， 控制电路调控开关电源的工作模式为限流限压模式，限压值设置为29. 5V，限流值设置为 1. 5A，基于控制电路的调控，能量提供单元20最终施加到第一端子16和第二端子18的能量最高电压为29. 5V电流最高为1. 5A。在能量提供单元20中，没行设置能量终止装置，因此只要电源线12与外部交流电源电性连接则第一端子16和第二端子18上即有29. 5V的直流电源，一旦第三端子60和第四端子62分别和第一端子16和第二端子18对应电性连接，则有电流传递至第三端子60和第四端子62，进一步传递给能量存储单元56。尽管第一端子16和第二端子18上始终有电源，但该电源的最高电压仅为29. 5V，因此也不会对人体产生损伤，也是安全的。以上结合电路框图对第一印刷线路板14及第二印刷线路板58的每个功能单元的功能、具体结构、相互间的协同运作进行了详细的描述，以下结合微控器MCU的工作流程图对自动行走设备50与充电站10的对接过程、充电过程进行整体的详细描述。如图5所示，自动行走设备50启动工作后，微控器MCU进入步骤SO进行初始化， 初始化完毕后微控器MCU控制自动行走设备50在边界线100规划的工作区域102内按照预设规则工作，如步骤Sl所示，随后进入步骤S2，判断开关SWl检测开关SWl的状态，判断用户是否通过强制返回装置90强制输出返回指令，若判断结果为是，则转入步骤S5，若判断结果为否，则转入步骤S3，检测开关SW2的状态，判断是否淋雨，若判断结果为是，则转入步骤S5，若判断结果为否，则转入步骤S4通过存储能量检测单元82检测能量存储单元56的电压值是否低于21. 6V，即能量存储单元56的当前能量是否低于预设值，若判断结果为否，则返回步骤Si，若判断结果为是，则转入步骤S5控制自动行走设备50沿边界线100返回充电站10，在返回的同时控制能量控制单元88处于导通状态，允许第三端子60和第四端子62至能量存储单元56的能量传递；随后转入步骤S6检测第三端子60和第四端子62至能量存储单元56的充电电流；进入步骤S7，进一步判断是否检测到充电电流，若判断的结果为否，则返回步骤S5，若判断的结果为是，则进入步骤S8，确认自动行走设备50的第二组端子与充电站10的第一组端子对接成功，控制自动行走设备50停止行走；转入步骤S9继续检测第三端子60和第四端子62至能量存储单元56的充电电流；随后转入步骤S11，判断在预设的时间2S内是否持续检测到充电电流，若判断的结果为否，则表明对接失败，控制自动行走设备50启动行走，尝试重新对接，返回步骤S5，若判断的结果为是，则进入步骤 S12，再次确认自动行走设备的第二组端子与充电站的第一组端子对接成功，控制自动行走设备50保持停止行走的状态，充电过程启动。自动行走设备50的第二组端子与充电站10 的第一组端子对接成功后，第一端子16和第二端子18分别与第三端子60和第四端子62 分别对应电性连接，能量提供单元20提供至第一端子16和第二端子18的能量经第三端子 60和第四端子62传递给能量存储单元56为其充电。在充电过程中，电流检测单元80继续检测充电电流如步骤S13所示；随后转入步骤S14判断充电电流是否小于200mA，若判断结果为否，返回步骤S13继续检测充电电流，若判断结果为是，则转入步骤S15控制能量控制单元88处于禁止第三端子60和第四端子62至能量存储单元56的能量传递，终止充电过程，整个对接和充电过程也随之结束，自动行走设备50可再次返回工作区域102继续工作。
在本发明中，自动行走设备50的可以为割草机、吸尘器、工业机器人等多种形式。 自动行走设备50为割草机时，还进一步包括切割机构，切割机构包括切割电机52和切割刀片，割草机在边界线100规划的工作区域102内工作时，切割电机52驱动切割刀片旋转，切割草坪。
权利要求
1.一种自动行走设备，能与充电站对接，并从充电站获取能量，所述充电站包括第一组端子，至少包括第一端子和第二端子；能量提供单元，提供充电能量至第一端子和第二端子；所述自动行走设备包括能量存储单元，为自动行走设备提供能量；第二组端子，至少包括第三端子和第四端子，第二组端子与第一组端子对应电性连接时，第一端子和第二端子输出的充电能量传递给第三端子和第四端子；电流检测单元，检测第三端子和第四端子施加至能量存储单元的充电电流；主控单元，与电流检测单元电性连接，根据电流检测单元检测的充电电流控制自动行走设备的工作状态；其特征在于电流检测单元检测到充电电流后，主控单元确认第一组端子与第二组端子对接成功。
2.根据权利要求1所述的自动行走设备，其特征在于主控单元确认第一组端子与第二组端子对接成功后，控制自动行走设备停止行走。
3.根据权利要求2所述的自动行走设备，其特征在于自动行走设备停止行走后，电流检测单元在预设的时间内没有再次检测到充电电流，主控单元控制自动行走设备启动行走。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的自动行走设备，其特征在于自动行走设备进一步包括能量控制单元，当电流检测单元检测到充电电流小于预设电流值时，主控单元根据电流检测单元检测到的充电电流控制能量控制单元终止第三端子和第四端子至能量存储单元的能量传递。
5.根据权利要求1所述的自动行走设备，其特征在于自动行走设备进一步包括存储能量检测单元，当存储能量检测单元检测到能量存储单元的当前能量低于预设能量值时， 主控单元根据存储能量检测单元传递的能量检测信号控制自动行走设备返回充电站。
6.根据权利要求1所述的自动行走设备，其特征在于自动行走设备还包括强制返回装置，当强制返回装置发送返回指令时，主控单元根据强制返回装置发送的返回指令控制自动行走设备返回充电站。
7.根据权利要求1所述的自动行走设备，其特征在于主控单元检测自动行走设备的工作时间，当工作时间达到预设时间值时，主控单元控制自动行走设备返回充电站。
8.根据权利要求1所述的自动行走设备，其特征在于自动行走设备进一步包括设置于第三端子和第四端子之间的整流单元，所述整流单元设置正极输入端、负极输入端、正极输出端以及负极输出端，正极输入端与第三端子电性连接，负极输入端与第四端子电性连接，正极输出端与能量存储单元的正极电性连接，负极输出端与能量存储单元的负极电性连接。
9.根据权利要求1所述的自动行走设备，其特征在于自动行走设备为割草机，包括用于对草坪进行切割的切割机构。
全文摘要
本发明涉及一种自动行走设备，能与充电站对接，并从充电站获取能量，所述充电站包括第一组端子，提供充电能量至第一组端子的能量提供单元；所述自动行走设备包括为自动行走设备提供能量的能量存储单元，第二组端子，第二组端子与第一组端子对应电性连接时，第一组端子输出的充电能量传递给第二组端子，检测第二组端子施加至能量存储单元的充电电流的电流检测单元，根据电流检测单元传递的检测信号控制自动行走设备的工作状态的主控单元；电流检测单元检测到充电电流后，主控单元确认第一组端子与第二组端子对接成功。本发明提供的自动行走设备，在无需人为干预的情况下，可与充电站可靠对接，给生产及生活带来极大便利。
文档编号H02J7/00GK102570519SQ20101059939
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者田角峰 申请人:苏州宝时得电动工具有限公司