智能充电桩系统及其充电方法与流程

本发明涉及机器人充电相关，更具体地说，特别涉及一种智能充电桩系统以及一种智能充电桩系统充电方法。

背景技术：

1、当今社会中越来越多的行业领域引入了机器人替代人力进行工作，所以对于机器人的整体性能和功能需求也逐步提高。在针对机器人的移动能力方面，同步定位建图技术(simultaneous localization and mapping，slam)以及机器人目标检测跟踪技术一直都是研究工作的重点内容，当前在快递分类机器人、扫地机器人等机器中对导航定位建图这一方面要求也愈发精准，其应用成熟度也比较高。

2、目前，同步定位建图技术在二维激光雷达建图等方面完成了一些具体的应用，但在三维和多种融合性传感器相结合等方面还存在一定技术上的局限性。比如，激光雷达一般应用于二维建图，对待具有高度信息的物体缺乏准确的信息描述可能会在导航的过程中导致碰撞；再如，在大环境下或者多空间、复杂环境下进行场景构建时，就容易被多种外在因素如光照、各种突发情况干扰导致定位失准。为了增强定位建图的精确性和实用性，很多情况下会引入视觉相机辅助slam系统完成导航定位。视觉相机相比于激光雷达性价比更高且能获得丰富的图像信息能够弥补激光雷达只能扫描平面点集的不足。而对于机器人在完成建图后，为了提高机器人的智能性，机器人的视觉信息作为最丰富的目标信息来源，它就像人体的视觉系统一样，能够最直观地感知机器人周围的环境状况，所以人类对于机器人能够通过视觉感知检测所能完成各种各样的工作也给予了厚望，所以结合建图和导航，机器人已经在这类领域的研究已经有了一定的进展，但是仍有一些技术难题亟待攻克。比如视觉相机极度容易受到外界环境因素的影响而导致数据失准等问题，以及机器人长时间工作下的续航问题等。

3、为了解决上述问题，现有技术中提供了一种基于机器视觉的机器人自主充电方法，其申请号为202210489501.5。在该专利中，该基于机器视觉的机器人自主充电方法的技术方案如下：对融合后的多传感器采集的激光雷达数据和深度相机点云数据进行slam建图，得到稀疏地图；基于稀疏地图，根据电量低于预设阈值的机器人的当前位置和目标充电桩的位置，对机器人和目标充电桩进行远程对接，以指示机器人运动至目标充电桩的充电范围内；在目标充电桩的充电范围内，对目标充电桩周围物体上的多个目标位置码进行实时解析，得到机器人与目标充电桩之间的相对坐标；根据机器人与目标充电桩之间的相对坐标，对机器人进行近程对接，使机器人与目标充电桩对齐以完成自主充电，实现机器人充电自主和智能化。通过上述方案的设计，虽然实现了机器人充电的自主化和智能化，但是由于机器人的充电接口与充电桩仍采用固定结构方案，机器人虽然能够准确快速找到充电桩，但是由于充电接口的固定结构会使得机器人多次调整自身姿态以实现充电接口的对插，这样会极大地降低充电效率。

技术实现思路

1、(一)技术问题

2、综上所述，如何提高机器人与充电桩之间充电接口的对接速度，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

3、(二)技术方案

4、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

5、本发明提供了一种智能充电桩系统，用于对可移动式机器人的充电。

6、在本发明中，该智能充电桩系统包括智能充电桩、充电组件以及伸缩装置；

7、所述智能充电桩内置有与市电连接用于输入交流电的交流配电单元、与所述交流配电单元连接用于将交流电转换成直流电的整流器组、与所述整流器组连接用于输出直流电的直流配电单元以及监控单元，所述监控单元与所述交流配电单元、所述整流器组以及所述直流配电单元信号连接，用于信号采样、信息收集以及智能判断；

8、所述伸缩装置包括有可控伸缩的伸缩臂，所述伸缩臂与所述监控单元信号连接，并可由所述监控单元控制伸出或收回；

9、所述充电组件包括有自动充电接口，所述自动充电接口包括有充电刷块以及与所述充电刷块配合使用的充电刷板，所述充电刷板用于设置到可移动式机器人上并与可移动式机器人的负载电池系统连接，所述充电刷块设置在所述伸缩臂上并通过所述伸缩装置设置在智能充电桩上并与所述直流配电单元连接。

10、优选地，在本发明所提供的智能充电桩系统中，所述充电组件还包括有手动充电接口，所述手动充电接口包括有配合使用的两个安德森插头，其中一个所述安德森插头通过线缆与所述直流配电单元连接，其中另一个所述安德森插头设置到可移动式机器人上并与可移动式机器人的负载电池系统连接。

11、优选地，在本发明所提供的智能充电桩系统中，所述智能充电桩包括有充电桩外壳，于所述充电桩外壳上设置有自动充电窗口，所述伸缩装置设置于所述充电桩外壳内并可将所述充电刷块通过所述自动充电窗口伸出至所述充电桩外壳外或收回至所述充电桩外壳内。

12、优选地，在本发明所提供的智能充电桩系统中，于所述充电桩外壳上设置有垫脚组件，所述垫脚组件设置有至少三个并均布于所述充电桩外壳的底部。

13、优选地，在本发明所提供的智能充电桩系统中，所述垫脚组件的高度可调、用于对所述智能充电桩的整体高度调节；所述充电桩外壳为矩形壳体结构；所述垫脚组件设置有四个并分别靠近所述充电桩外壳的底部的四个边角设置。

14、优选地，在本发明所提供的智能充电桩系统中，所述充电桩外壳包括有长边、宽边以及高边，由所述长边以及所述宽边形成底面以及顶面，由所述高边以及所述长边形成侧面，由所述宽边以及所述高边形成端面，所述自动充电窗口设置于所述端面并靠近底面设置。

15、优选地，在本发明所提供的智能充电桩系统中，于所述充电桩外壳上设置有散热窗口，于所述散热窗口上设置有通风格栅。

16、优选地，在本发明所提供的智能充电桩系统中，还包括有控制面板，所述控制面板安装于所述充电桩外壳上，所述控制面板与所述监控单元连接并可向所述监控单元发出控制指令。

17、优选地，在本发明所提供的智能充电桩系统中，还包括有上位机以及通信模块，所述通信模块包括有主模块以及分模块，所述主模块与所述分模块之间可实现信息通信，所述上位机与所述主模块连接，所述分模块设置在所述智能充电桩以及可移动式机器人内。

18、优选地，在本发明所提供的智能充电桩系统中，所述通信模块为无线通信模块。

19、此外，本发明还提供了一种智能充电桩系统充电方法，用于实现如上述的智能充电桩系统对四足机器人的充电。

20、在本发明中，所述智能充电桩系统充电方法包括步骤：

21、步骤一、构建用于智能充电桩、上位机以及四足机器人之间进行通信的通信网络；

22、步骤二、由所述上位机实时获取所述四足机器人发出的充电请求，并在获得所述充电请求后向所述智能充电桩发出充电指令；

23、步骤三、所述智能充电桩接收到所述充电指令后反馈其当前状态，如果所述智能充电桩当前状态可进行充电，则由所述上位机向发出所述充电请求的四足机器人发出位置信息；

24、步骤四、所述四足机器人在接收到位置信息后导航至智能充电桩以侧充方式进行充电。

25、优选地，在本发明所提供的智能充电桩系统充电方法中，由多个智能充电桩构建充电网络，每一个所述智能充电桩均具有唯一的位置信息。

26、优选地，在本发明所提供的智能充电桩系统充电方法中，在所述步骤二中，由所述上位机按设定间隔向全部的所述智能充电桩发出充电指令；在所述步骤三中，在一个所述设定间隔内，如果所述上位机接收到智能充电桩反馈的当前状态，则由所述上位机向发出所述充电请求的四足机器人发出位置信息，如果所述上位机没有接收到智能充电桩反馈的当前状态或者接收的反馈信息错误，则本次通信失败，继续发出充电指令直至本次询问结束。

27、优选地，在本发明所提供的智能充电桩系统充电方法中，在所述步骤三中，所述当前状态包括智能充电桩的充电状态、智能充电桩上伸缩臂的伸缩状态和/或智能充电桩的总故障值。

28、优选地，在本发明所提供的智能充电桩系统充电方法中，在所述步骤四中，所述四足机器人导航至指定位置后向所述上位机发出该四足机器人的当前位置信息，由所述上位机确认后向所述智能充电桩发出进行充电的指令信息，所述智能充电桩的伸缩臂从智能充电桩的侧面伸出与所述四足机器人进行充电接口的对接并进行充电。

29、优选地，在本发明所提供的智能充电桩系统充电方法中，在所述步骤四中，在伸缩臂伸出后对充电电压进行检测，如果充电接口的充电刷板上电，所述智能充电桩启动充电，如果充电接口的充电刷板未上电，则所述伸缩臂收回。

30、(三)有益效果

31、本发明提供了一种智能充电桩系统，用于对可移动式机器人的充电。在本发明中，该智能充电桩系统包括智能充电桩、充电组件以及伸缩装置；智能充电桩内置有与市电连接用于输入交流电的交流配电单元、与交流配电单元连接用于将交流电转换成直流电的整流器组、与整流器组连接用于输出直流电的直流配电单元以及监控单元，监控单元与交流配电单元、整流器组以及直流配电单元信号连接，用于信号采样、信息收集以及智能判断；伸缩装置包括有可控伸缩的伸缩臂，伸缩臂与监控单元信号连接，并可由监控单元控制伸出或收回；充电组件包括有自动充电接口，自动充电接口包括有充电刷块以及与充电刷块配合使用的充电刷板，充电刷板用于设置到可移动式机器人上并与可移动式机器人的负载电池系统连接，充电刷块设置在伸缩臂上并通过伸缩装置设置在智能充电桩上并与直流配电单元连接。

32、通过上述结构设计，本发明采用充电刷块与充电刷板作为自动充电接口实现机器人与智能充电桩之间充电，其采用接触式充电方式，简化了充电接口结构，相比于传统的插接方式而言，接触式充电结构能够实现机器人与智能充电桩之间的快速对接。另外，本发明特别在智能充电桩上设置了伸缩装置，由伸缩装置将充电刷块伸出与充电刷板对接，这样只需要对机器人的停靠位置进行设计，机器人只要停泊到位，就能够实现充电，其充电简单、快捷且接口对准的准度较高，本发明投入使用后，提高了机器人与充电桩之间充电接口的对接速度。