一种智能居家机器人的自动充电控制系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人技术领域和自动控制技术领域，尤其涉及一种智能居家机器人的自动充电控制系统及控制方法。
【背景技术】
[0002]随着机器人技术的发展，智能居家机器人已经越来越多的出现在机器人产品市场上，并且开始逐渐受到人们的关注和接受。智能居家机器人通常具有受到其内部运动驱动控制器控制的运动执行机构，以实现智能居家机器人朝向各个不同方向上运动，从而帮助用户完成地面清洁、物品传送、远程视频采集等一系列的居家辅助功能。
[0003]为了保证智能居家机器人具备较好的续航工作能力，通常智能居家机器人都采用蓄电池供电，以便通过一个与智能居家机器人匹配的充电基座对其进行反复充电，实现智能居家机器人的循环续航工作；并且，如果智能居家机器人依赖人工操作充电，容易引起充电不及时等问题，还增加了用户使用的麻烦，影响使用体验，因此在智能居家机器人上设计自动充电功能是非常有必要的。
[0004]但要实现智能居家机器人的自动充电控制，主要需要解决两方面的问题，一个是如何实现充电方位的识别，另一个是如何提供稳定的充电连接。对于如何实现智能居家机器人对充电方位的识别问题，可以基于智能居家机器人普遍具备的视频采集能力，通过对其采集的视频图像进行图像识别处理确定其周边环境中具备充电基座轮廓特征的物品所在的方位，从而控制智能居家机器人朝向该方位运动而靠近充电基座进行充电；但基于视频图像处理的充电基座方位识别技术研发难度较大，需要专业的动态图像识别技术研发人员参与，研发成本相对较高，并且其方位判断容易受到与充电基座外形相似的物品的误导，准确率不足，影响自动充电控制的可靠性。而对于如何向智能居家机器人提供稳定的充电连接的问题，可以通过无线充电来技术来解决，只要控制智能居家机器人靠近无线充电的充电基座，便能够实现较为稳定的充电连接；但无线充电技术同样存在研发难度较大、研发成本较高的问题，并且目前无线充电解决方案的技术成熟度还有所不足，同时还受到充电电流小、充电效率低等技术限制，影响自动充电控制的时效性。这些因素都影响了智能居家机器人技术的完善，阻碍了智能居家机器人技术的推广和发展。
[0005]因此，如何通过更为简单的技术实现对充电方位的识别，以及如何采用成本更为低廉的技术提供较为稳定的充电连接，并且能够较好地保证自动充电控制的可靠性和时效性，成为了智能居家机器人控制领域的重要技术课题。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种智能居家机器人的自动充电控制系统，其通过结构的设计，采用了更为简单的红外射线定向技术使得智能居家机器人具备了对充电方位的识别能力，同时采用了成本更为低廉的接触式有线充电连接结构提供了稳定的充电连接，用以解决现有技术中实现智能居家机器人自动充电功能设计研发难度大、成本高等问题，为智能居家机器人的自动充电控制提供了有利的系统实现技术条件。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案:
一种智能居家机器人的自动充电控制系统，包括智能居家机器人以及与其匹配的充电基座，所述智能居家机器人包括一个安装有运动执行机构的机器人本体，机器人本体内安装有控制运动执行机构动作的运动驱动控制器；
所述充电基座上设有一个具有水平台面的充电台，充电台的水平台面上向上伸出地安装有能够被下压且能够向上弹性复位的两个弹性充电触点，充电台的水平台面的一侧边缘位置处具有从水平台面向上延伸的一个立面，所述立面上安装有能够朝向水平台面上弹性充电触点所在方向一侧发射水平方向红外射线的红外发射器；充电基座上还设有电源接入接口电路，充电基座内安装有变压整流电路和充电控制电路，电源接入接口电路电连接至变压整流电路的电源输入端，变压整流电路的供电输出端电连接至红外发射器的供电端，同时变压整流电路的供电输出端还通过充电控制电路电连接至两个弹性充电触点；
所述智能居家机器人的机器人本体的一侧为充电位侧面，在机器人本体的充电位侧面上安装有能够接收水平方向红外射线的红外接收器，且红外接收器安装位置的离地高度与充电基座上红外发射器安装位置的离地高度相匹配，红外接收器的检测信号输出端电信号连接至运动驱动控制器的运动定向控制触发端，在机器人本体的底面上位于充电位侧面所在一侧的边缘位置处安装有电源接头，所述电源接头为横向布置地贴合安装在机器人本体底面上位于充电位侧面所在一侧的边缘位置处的正电极片和负电极片，且正电极片和负电极片所在位置的离地高度与充电基座的水平台面上两个弹性充电触点顶端的离地高度相匹配，正电极片和负电极片的布置方位与充电基座的水平台面上两个弹性充电触点中正、负极触点的布置方位相匹配；
智能居家机器人的机器人本体内部还安装有充电电路总成，所述充电电路总成包括电源接头上电检测电路、蓄电池和充电管理电路，充电管理电路的电源输入端以及电源接头上电检测电路的检测输入端分别与电源接头电连接，充电管理电路的充电输出端电连接至蓄电池的充电输入端，蓄电池的供电输出端电连接至智能居家机器人的供电回路中，电源接头上电检测电路的检测信号输出端电信号连接至运动驱动控制器的制动控制触发端。
[0008]上述述智能居家机器人的自动充电控制系统中，作为进一步改进方案，所述智能居家机器人的充电电路总成还包括供电电压转换电路、电池电量检测电路、充电电量比较器、供电开关控制器和供电电控开关；所述电源接头上电检测电路的检测信号输出端还电信号连接至供电开关控制器的断开控制触发端；供电电压转换电路的电源输入端与电源接头电连接，供电电压转换电路的供电输出端分别电连接至电池电量检测电路、充电电量比较器、供电开关控制器和供电电控开关的供电端，电池电量检测电路的检测输入端电连接至蓄电池，电池电量检测电路的检测信号输出端电信号连接至充电电量比较器的电量比较值输入端，充电电量比较器基准值为预设的蓄电池饱和电量值，充电电量比较器的比较结果输出端电信号连接至供电开关控制器的断开控制解除触发端，供电开关控制器的控制输出端电信号连接至供电电控开关的控制端，供电电控开关的开关触点端串接在智能居家机器人的供电回路中。
[0009]上述述智能居家机器人的自动充电控制系统中，作为进一步改进方案，所述充电电量比较器的比较结果输出端还电信号连接至运动驱动控制器的制动控制解除触发端。
[0010]上述述智能居家机器人的自动充电控制系统中，作为一种优选方案，所述智能居家机器人的充电电路总成安装在机器人本体内靠近充电位侧面的位置处。
[0011]上述述智能居家机器人的自动充电控制系统中，作为一种优选方案，所述智能居家机器人的机器人本体底面上位于充电位侧面所在一侧边缘位置处的正电极片和负电极片均具有朝机器人本体底面边缘方向向上倾斜1~3°的倾斜角度。
[0012]上述述智能居家机器人的自动充电控制系统中，作为一种优选方案，所述充电基座上弹性触点的顶端为球头状。
[0013]相应地，本发明还提供了上述智能居家机器人自动充电控制系统的自动充电控制方法，以借助上述的智能居家机器人的自动充电控制系统，有效地保证智能居家机器人与充电基座之间自动充电控制的可行性和可靠性。为此，本发明采用了如下的技术方案:
一种智能居家机器人的自动充电控制方法，采用上述的智能居家机器人的自动充电控制系统，由智能居家机器人与充电基座配合进行充电控制；具体包括如下步骤:
预先将充电基座固定放置在地面上，并将充电基座的电源接入接口电路电连接至电源处，使得充电基座上的红外发射器通过变压整流电路的变压整流供电而上电工作，朝向充电台水平台面上弹性充电触点所在方向一侧发射水平方向的红外射线；
当智能居家机器人启动充电操作时，由其运动驱动控制器控制运动执行机构进行巡航运动，使得智能家居机器人朝向各不同方向运动，直至机器人本体充电位侧面上的红外接收器接收到来自水平方向的红外射线时，运动驱动控制器的运动定向控制触发端被红外接收器的检测信号输出端所发出的红外检测信号所触发，运动驱动控制器控制运动执行机构进行定向运动，使得智能家居机器人朝向机器人本体充电位侧面所在方向一侧做定向运动，直至智能家居机器人运动至充电基座位置处，且机器人本体底面上位于充电位侧面所在一侧边缘位置处的电源接头与充电基座的充电台水平台面上的两个弹性充电触点相接处时，充电基座的两个弹性充电触点通过变压整流电路的变