机器人无线充电导轨切换系统的制作方法

本发明涉及一种机器人无线充电导轨切换系统，具体涉及需要进行导轨切换的机器人动态无线充电系统。

背景技术：

为了节约能源，减少环境污染，无线充电得到了世界各国的大力推广。由于无线充电技术可以解决传统传导式充电面临的接口限制、安全问题等，因此可以应用于包括巡检机器人在内各种机器人设备上，然而，静态无线充电与有线充电同样存在着充电频繁、续航里程短、电池用量大且成本高昂等问题。因此动态无线充电系统更符合机器人无线充电系统的实际需要。

在动态无线充电系统中，导轨切换系统是其中一个重要组成部分，目前由于动态无线充电系统尚未广泛应用于机器人充电领域，因此尚无较为完善的机器人无线充电导轨切换系统。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种机器人无线充电导轨切换系统。

本发明提供如下技术方案：

机器人无线充电导轨切换系统，该系统包括机器人、无线充电发射线圈、无线充电接收线圈、线圈基板、继电器、光传感器、无线充电电源和fpga芯片；所述机器人的底座上安装无线充电接收线圈，所述底座自带行走轮，所述底座于导轨上滑动，所述无线充电发射线圈放置在线圈基板，所述线圈基板安装在导轨下方，所述无线充电接收线圈上连接无线充电电源和继电器；

所述无线充电发射线圈和所述无线充电接收线圈用于对机器人进行动态无线充电；

采用光传感器对机器人位置信息进行采集；

所述fpga芯片根据光传感器采集的信息来控制线圈上继电器的工作状态；

所述继电器用于控制发射电路的开通与关断。

在上述技术方案中，所述发射电路即含发射线圈的电路，包括整流电路，buck斩波电路，高频逆变电路和发射线圈。

在上述技术方案中，所述接收电路即含接收线圈的电路。

在上述技术方案中，导轨切换过程是在按放置顺序，关闭上一段导轨的继电器后接通下一段导轨的继电器。

在上述技术方案中，机器人经过并由光传感器r1测得后，光传感器r1传递给fpga芯片高电平，fpga芯片进入切换等待状态，在机器人同时经过光电传感器r1和光电传感器l2时，控制fpga芯片由此判断出机器人从左向右行驶，控制fpga芯片延时一段时间后，将电源关断信号发送给电源，随后在等待20ms时间电源降压完成后，向继电器relay1发送关断信号并关闭与继电器relay1对应的指示灯，同时向继电器relay2发送开通信号并打开与继电器relay2对应的指示灯，随后由电源用30ms时间完成升压。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用fpga芯片对导轨切换，可以加快控制速度，采用光传感器可以实时采集机器人位置信息。本发明适用于机器人无线充电系统中，尤其是动态的需要进行导轨切换的机器人无线充电系统，有较高的控制精度与较快的控制速度。

附图说明

图1为本发明原理框图。

图2为系统运行流程图。

图3为每段导轨的总电路图。

图4为本发明发射电路图。

图5为本发明接收电路图。

图中：1、机器人；2、无线充电发射线圈；3、无线充电接收线圈；4、线圈基板；5、继电器；6、光传感器；7、fpga芯片；8、无线充电电源；9、导轨，10、底座。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

请参阅图1-2，本发明的一种机器人无线充电导轨切换系统，该系统包括机器人1、无线充电发射线圈2、无线充电接收线圈3、线圈基板4、继电器5、光传感器6、无线充电电源8和fpga芯片7；

机器人1的底座10上安装无线充电接收线圈3，底座10自带行走轮，底座10可在导轨9上滑动，无线充电发射线圈2放置在线圈基板4，线圈基板4安装在导轨9下方，无线充电接收线圈3上连接无线充电电源8和继电器5；

无线充电发射线圈2和无线充电接收线圈3用于对机器人1进行动态无线充电；

采用光传感器6对机器人位置信息进行采集，光传感器6能采集实时位置信息，提升控制精度；

fpga芯片7根据光传感器6采集的信息来控制线圈上继电器5的工作状态；fpga芯片可以选用型号ep4ce6e22c8n。

继电器5用于控制发射电路的开通与关断。图4所示，发射电路即含发射线圈的电路，包括整流电路，buck斩波电路，高频逆变电路和发射线圈。图5所示，接收电路即含接收线圈的电路。

在机器人进行无线充电行进过程中，通过光传感器6收集机器人位置信息，fpga芯片7根据采集的信息来控制线圈上的继电器的开关，采用fpga芯片对导轨切换进行控制，有较快的反应速度，能进行并行控制。

整个系统的工作流程如下：机器人1的底座10上安装无线充电接收线圈3，无线充电发射线圈2放置在基板4上，基板4放置在导轨9上，在机器人1通过无线充电发射线圈2和无线充电接收线圈3进行无线充电的行进过程中，通过光传感器6收集机器人位置信息，采用fpga芯片7根据采集的信息来控制线圈上的继电器5的开关进而接通或关断发射电路，接通或关断发射电路、接收电路就能控制导轨切换。

以下是每段导轨的总电路(图3)，包括发射电路(图4)和接收电路(图5)。

导轨切换过程是按放置顺序，关闭上一段导轨的继电器(relay)后接通下一段导轨的继电器(relay)。

具体控制流程图，如图2所示，以机器人1从左向右行进过程为例说明：在机器人1经过并由光传感器r1测得后，光传感器r1传递给fpga芯片7高电平，fpga芯片7进入切换等待状态，在机器人同时经过光电传感器r1(e18-d80nk)和光电传感器l2(e18-d80nk)时，时，控制fpga芯片7由此判断出机器人从左向右行驶，控制fpga芯片7延时一段时间后(具体延时时间长度视机器人与导轨长度而定)，将电源关断信号发送给电源，随后在等待20ms左右电源降压完成后，向继电器relay1发送关断信号并关闭与继电器relay1对应的指示灯，同时向继电器relay2发送开通信号并打开与继电器relay2对应的指示灯，随后由电源用30ms左右时间完成升压。

本发明采用fpga芯片对导轨切换进行控制的方法，可以加快控制速度，采用光传感器可以实时采集机器人位置信息。本发明适用于机器人无线充电系统中，尤其是动态的需要进行导轨切换的机器人无线充电系统。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。