本實用新型涉及自動控制技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種移動機器人及其充電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，移動機器人可以逐步代替人類承擔簡單重復的體力勞動。這些機器人里面有相當一部分機器必須要自帶電池以實現(xiàn)可移動性，在電池耗盡的情況下，機器人就無法工作，因此，必須時時監(jiān)測機器人的電量，當電量低至設(shè)置的閾值時或者人工啟動充電命令時，機器人就必須啟動尋找充電座的模式，以便及時返回充電座進行充電。

現(xiàn)有的移動機器人充電控制系統(tǒng)，多為通過不同的通訊定位的方法建立充電器和移動機器人之間的聯(lián)系，使移動機器人能夠了解充電器的大致位置，并結(jié)合移動機器人機載的精準定位方法，使得機器人與充電器吻合連接。相關(guān)技術(shù)中公開了一種移動機器人充電控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過通訊和視覺的方法查找充電器的大致位置，然后距離較近的時候再利用移動機器人的多個紅外定位器進行精確定位，準確插入充電口。

上述系統(tǒng)在實現(xiàn)定位的過程中，需要移動機器人不斷的通過紅外傳感器陣列修正位置，往復多次的尋位不但浪費時間，耗費電能，而且在嘗試插入充電器時，容易造成金屬觸點的磨損，影響充電器的使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型實施例的目的在于提供一種移動機器人及其充電系統(tǒng)，采用無線充電方式，無需精確定位和插入充電口，能夠避免充電設(shè)施的磨損，延長充電器及移動機器人充電接口的使用壽命。

第一方面，本實用新型實施例提供了一種移動機器人，包括控制器、分別與所述控制器連接的電量監(jiān)測器、移動驅(qū)動裝置、信號強度監(jiān)測器、無線電接收裝置、無線充電模塊和電能存儲模塊；

控制器用于在接收到用戶的運動指令時，向電量監(jiān)測器發(fā)送剩余電量獲取指示，當獲取到的所述剩余電量低于設(shè)定電量閾值時，向信號強度監(jiān)測器發(fā)送當前位置的無線電信號強度獲取指示，根據(jù)獲取到的所述無線電信號強度計算無線電信號強度變化率，根據(jù)得到的無線電信號強度變化率設(shè)置移動驅(qū)動裝置的移動參數(shù)，所述移動參數(shù)包括偏轉(zhuǎn)方向和運動步長；還用于獲取到的無線電信號強度變化率滿足設(shè)定的變化閾值時，向無線充電模塊發(fā)送運行指示；

電量監(jiān)測器與所述電能存儲模塊連接，用于在接收到所述控制器的剩余電量獲取指示時，監(jiān)測所述電能存儲模塊的剩余電量，將所述剩余電量輸出至所述控制器；

移動驅(qū)動裝置用于在所述控制器作用下，驅(qū)動移動機器人按照所述控制器設(shè)置的偏轉(zhuǎn)方向和運動步長移動；

信號強度監(jiān)測器與所述無線電接收裝置連接，用于在接收到所述控制器的所述無線電信號強度獲取指示時，監(jiān)測所述無線電接收裝置接收到的無線電信號的強度，將監(jiān)測到的所述無線電信號強度輸出至所述控制器；

無線電接收裝置，用于接收當前位置的無線電信號，所述無線電信號為無線充電器發(fā)出的；

無線充電模塊，用于接收到所述控制器的所述運行指示時，接收無線充電器發(fā)出的電感信號，將所述電感信號轉(zhuǎn)換為電能后存儲至所述電能存儲模塊中。

結(jié)合第一方面，本實用新型實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中：無線電接收裝置設(shè)置在所述移動機器人的外殼或底盤上。

結(jié)合第一方面，本實用新型實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中：無線電接收裝置為多個，多個所述無線電接收裝置按設(shè)定的角度分散安裝在所述移動機器人的外殼或/和底盤上。

結(jié)合第一方面，本實用新型實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中：無線充電模塊包括依次連接的電感接收裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置和電能輸出模塊；

電感接收裝置，用于接收由無線充電器發(fā)射的電感，并將所述電感轉(zhuǎn)化為電能；

能量轉(zhuǎn)換裝置，用于對由電感接收模塊轉(zhuǎn)化的電能進行整流和濾波；

電能輸出模塊，用于將所述能量轉(zhuǎn)換裝置整流和濾波后的電能存儲至電能存儲模塊，為電能存儲模塊充電。

結(jié)合第一方面，本實用新型實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中：所述電能存儲模塊為可充電電池。

第二方面，本實用新型實施例還提供一種為第一方面的移動機器人充電的充電系統(tǒng)，包括上述的任一移動機器人，還包括無線充電器，所述無線充電器用于發(fā)送無線電信號和電感信號。

結(jié)合第二方面，本實用新型實施例提供了第二方面的第一種可能的實施方式，其中：無線充電器包括供電模塊，無線電發(fā)射裝置和電能發(fā)射裝置；

供電模塊與供電電源連接，用于為無線電發(fā)射裝置和電能發(fā)射裝置提供電能；

無線電發(fā)射裝置，用于發(fā)射無線電信號，無線電信號為移動機器人的無線電接收裝置接收到的無線電信號；

電能發(fā)射裝置，用于將供電模塊提供的電能轉(zhuǎn)換成電感信號發(fā)射。

結(jié)合第二方面，本實用新型實施例提供了第二方面的第二種可能的實施方式，其中：無線充電器還包括市電變壓穩(wěn)壓器；用于在供電電源為市電電源時，調(diào)整和穩(wěn)定供電電源的電壓，以提供給無線電發(fā)射裝置和電能發(fā)射裝置。

結(jié)合第二方面，本實用新型實施例提供了第二方面的第三種可能的實施方式，其中：電能發(fā)射裝置包括限流模塊、振蕩器、功率放大器和發(fā)射線圈；

限流模塊，用于穩(wěn)定所述供電電源輸出的電流，

振蕩器，用于調(diào)整供電電源的輸出頻率；還用于在供電電源為直流電源時，將直流電轉(zhuǎn)化為交流電；

功率放大器，用于放大經(jīng)所述限流模塊和所述振蕩器調(diào)整后的電信號，提供給發(fā)射線圈，

發(fā)射線圈，用于將電能轉(zhuǎn)換為電感信號發(fā)射。

結(jié)合第二方面，本實用新型實施例提供了第二方面的第四種可能的實施方式，其中：所述無線電發(fā)射裝置設(shè)置在所述無線充電器的外殼上。

本實用新型實施例提供的移動機器人、移動機器人的充電系統(tǒng)，采用無線充電方式，只要移動機器人位于充電器附近的可充電范圍內(nèi)時，即可實現(xiàn)充電，無需精確定位和插入充電口，能夠避免充電設(shè)施的磨損，延長充電器及移動機器人充電接口的使用壽命。

為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1示出了本實用新型實施例所提供的一種移動機器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了本實用新型實施例所提供的一種移動機器人充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出了為本實用新型實施例所提供的移動機器人充電的充電控制方法的流程圖。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)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。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例?；诒緦嵱眯滦偷膶嵤├绢I(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

目前，移動機器人充電控制系統(tǒng)，多為通過不同的通訊定位的方法建立充電器和移動機器人之間的聯(lián)系，并結(jié)合移動機器人機載的精準定位方法，準確插入充電口。但移動機器人在嘗試插入充電器時，容易造成金屬觸點的磨損，影響充電器的使用壽命。基于此，本申請?zhí)峁┑囊环N移動機器人、移動機器人充電系統(tǒng)和移動機器人充電控制方法，可以避免充電設(shè)施的磨損，延長充電器及移動機器人充電接口的使用壽命。

為便于對本實施例進行理解，首先對本實用新型實施例所提供的一種移動機器人進行詳細介紹，如圖1所示，該移動機器人包括控制器11、分別與所述控制器11連接的電量監(jiān)測器16、移動驅(qū)動裝置15、信號強度監(jiān)測器12、無線電接收裝置14、無線充電模塊13和電能存儲模塊17。

控制器11用于在接收到用戶的運動指令時，向電量監(jiān)測器16發(fā)送剩余電量獲取指示，當獲取到的所述剩余電量低于設(shè)定電量閾值時，向信號強度監(jiān)測器12發(fā)送當前位置的無線電信號強度獲取指示，根據(jù)獲取到的線電信號強度計算無線電信號強度變化率，根據(jù)得到的無線電信號強度變化率設(shè)置移動驅(qū)動裝置的移動參數(shù)，所述移動參數(shù)包括偏轉(zhuǎn)方向和運動步長；還用于獲取到的無線電信號強度變化率滿足設(shè)定的變化閾值時，向無線充電模塊13發(fā)送運行指示。

電量監(jiān)測器16與電能存儲模塊17連接，用于在接收到控制器11的剩余電量獲取指示時，監(jiān)測電能存儲模塊17的剩余電量，將剩余電量17輸出至控制器11。

移動驅(qū)動裝置15用于在控制器11作用下，驅(qū)動移動機器人按照控制器11設(shè)置的偏轉(zhuǎn)方向和運動步長移動；

信號強度監(jiān)測器12與無線電接收裝置14連接，用于在接收到控制器11的無線電信號強度獲取指示時，監(jiān)測無線電接收裝置14接收到的無線電信號強度，將監(jiān)測到的無線電信號強度輸出至控制器11；

無線電接收裝置14，用于接收當前位置的無線電信號，所述無線電信號為無線充電器發(fā)出的；

無線充電模塊13，用于接收到所述控制器11的所述運行指示時，接收無線充電器發(fā)出的電感信號，將電感信號轉(zhuǎn)換為電能后存儲至電能存儲模塊17中。

上述的無線充電模塊13包括依次連接的電感接收裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置和電能輸出模塊；電感接收裝置，用于接收由無線充電器發(fā)射的電感，并將所述電感轉(zhuǎn)化為電能；能量轉(zhuǎn)換裝置，用于對由電感接收模塊轉(zhuǎn)化的電能進行整流和濾波；電能輸出模塊，用于將所述能量轉(zhuǎn)換裝置整流和濾波后的電能存儲至電能存儲模塊，為電能存儲模塊17充電。

其中，電能存儲模塊可以是可充電電池，如鋰離子電池、鎳氫電池等。

進一步地，無線電接收裝置14設(shè)置在移動機器人的外殼或底盤上。上述無線電接收裝置14可以設(shè)置多個，多個無線電接收裝置可以安裝在移動機器人的外殼上或者底盤上，也可同時安裝在移動機器人的外殼和底盤上；可以按設(shè)定的角度分散安裝，也可以均布安裝；數(shù)量可以是奇數(shù)，也可以是偶數(shù)。

上述的移動機器人可自主壁障移動，具有其他服務(wù)功能。移動機器人通過總線或脈沖的形式控制運動，當一個運動指令生成時，移動機器人先檢測是否電量過低，需要充電。需要充電時，通過信號強度監(jiān)測器和無線電接收裝置，完成搜索無線充電器的動作。

在一個具體實例中，無線電信號為2.4G的ZigBee信號，無線充電模塊的受電距離為80mm。

本實用新型的另一實施例公開了一種移動機器人充電系統(tǒng)，如圖2所示，該充電系統(tǒng)包括移動機器人1，結(jié)構(gòu)與圖1所示的移動機器人相同，不再贅述。該充電系統(tǒng)還包括無線充電器2，無線充電器2與市電電網(wǎng)連接，可位于室內(nèi)任意位置，主要用于發(fā)送無線電信號和電感信號，為移動機器人充電。

無線充電器2包括供電模塊21，無線電發(fā)射裝置22和電能發(fā)射裝置23。供電模塊21與供電電源連接，用于為無線電發(fā)射裝置22和電能發(fā)射裝置23提供電能。無線電發(fā)射裝置22，用于發(fā)射無線電信號，無線電信號為移動機器人1的無線電接收裝置14接收到的無線電信號。無線電發(fā)射裝置22設(shè)置在無線充電器的外殼上，可以設(shè)置一個或多個，滿足備用要求。電能發(fā)射裝置23，用于將供電模塊21提供的電能轉(zhuǎn)換成電感信號發(fā)射。

其中，電能發(fā)射裝置23包括限流模塊、振蕩器、功率放大器和發(fā)射線圈。限流模塊，用于穩(wěn)定所述供電電源輸出的電流，振蕩器，用于調(diào)整供電電源的輸出頻率；還用于在供電電源為直流電源時，將直流電轉(zhuǎn)化為交流電；功率放大器，用于放大經(jīng)所述限流模塊和所述振蕩器調(diào)整后的電信號，提供給發(fā)射線圈，發(fā)射線圈，用于將電能轉(zhuǎn)換為電感信號發(fā)射。

考慮到無線充電器連接的電源可能是市電電源，本實用新型實施例的無線充電器還包括市電變壓穩(wěn)壓器；用于在供電電源為市電電源時，調(diào)整和穩(wěn)定供電電源的電壓，以提供給無線電發(fā)射裝置和電能發(fā)射裝置。

為了本實用新型提供的移動機器人充電的充電控制方法如圖3所示，包括如下步驟：

步驟S301，在接收到用戶的運動指令時，通過電量監(jiān)測器獲取電能存儲模塊的剩余電量；

步驟S302，當獲取到的所述剩余電量低于設(shè)定電量閾值時，通過信號強度監(jiān)測器獲取無線電接收裝置接收到的無線電信號強度；所述無線電信號強度為由無線充電器發(fā)出的無線電信號的強度；

步驟S303，計算無線電信號強度變化率，根據(jù)獲取到的所述無線電信號強度變化率設(shè)置所述移動驅(qū)動裝置的移動參數(shù)，所述移動參數(shù)包括偏轉(zhuǎn)方向和運動步長；

步驟S304，當獲取到的所述無線電信號強度變化率滿足設(shè)定的變化閾值時，或者反復讀取的無線電信號的信號強度與所述無線電信號的最大信號強度的差值小于或等于所述無線信號傳輸裝置的信號強度變化敏感閾值時，認定移動機器人到達充電區(qū)域，啟動無線充電模塊運行。

其中：所述的計算無線電信號強度變化率，根據(jù)獲取到的所述無線電信號強度變化率設(shè)置所述移動驅(qū)動裝置的移動參數(shù)，包括：

獲取當前信號強度，將所述當前信號強度與前一步的信號強度進行比較，得到當前信號強度變化率；

如果當前信號強度變化率為正值時，保持移動驅(qū)動裝置的移動參數(shù)不變；如果當前信號強度變化率為負值時，設(shè)置移動驅(qū)動裝置中的當前偏轉(zhuǎn)方向，所述當前偏轉(zhuǎn)方向在原偏轉(zhuǎn)方向的基礎(chǔ)上改變設(shè)定的角度，按照新的偏轉(zhuǎn)方向前進；

將所述當前信號強度變化率與前一步的信號強度變化率進行比較，如果當前信號強度變化率增高，則提高運動步長，反之降低運動步長。

采用本實用新型實施例提供的移動機器人、移動機器人的充電系統(tǒng)，充電器的電能發(fā)射裝置將電能轉(zhuǎn)換為電感信號，電感信號為一種非輻射磁場，通過振蕩器形成，用來傳遞能量。移動機器人的無線充電模塊的接收線圈與電能發(fā)射線圈磁耦合共振。相對于傳統(tǒng)的技術(shù)，一方面，采用磁耦合共振傳遞電能，僅僅消耗很小感性負載能量。磁場強度與地球磁場強度類似，對人和周圍其他設(shè)備不產(chǎn)生其他不良影響。另一方面，采用無線充電方式，只要移動機器人位于充電器附近的可充電范圍內(nèi)時，即可實現(xiàn)充電，并不需要絕對精確定位到充電器，節(jié)約能耗；無需精確定位和插入充電口，能夠避免充電設(shè)施的磨損，延長充電器及移動機器人充電接口的使用壽命。

在本實用新型所提供的實施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的移動機器人，充電系統(tǒng)，可以通過其它的方式實現(xiàn)。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，又例如，多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上。可以根據(jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目的。

另外，在本實用新型提供的實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。

所述功能如果以軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中。基于這樣的理解，本實用新型的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè)備(可以是個人計算機，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本實用新型各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

最后應(yīng)說明的是：以上所述實施例，僅為本實用新型的具體實施方式，用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制，本實用新型的保護范圍并不局限于此，盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改或可輕易想到變化，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改、變化或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型實施例技術(shù)方案的精神和范圍。都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護范圍為準。