充电座及机器人套装的制作方法

本实用新型涉及一种充电座及机器人套装，属于机器人技术领域。

背景技术：

机器人(robot)是自动执行工作的机器装置，它可以按照预先编排的程序运行，或者可以根据人工智能自主运行。随着机器人技术的发展，在诸如地面清洁、园林护理、照护陪伴等领域均出现了机器人的身影。

现在的可移动机器人通常都是采用可充电电源作为能源进行驱动的，因而通常需要为可移动机器人配置一个充电座以便该机器人在需要充电的时候能够自主的运动到充电座的位置完成充电。以扫地机器人为例，当该扫地机器人在工作过程中或者工作结束后检测到自身的电力不足，就会根据预置的程序运动到充电座的大致位置，然后再通过感应充电座发射的红外线信号来调整扫地人的姿态，从而实现与机器人的充电接口与充电座上的充电接口对准以便进行充电。

现有的充电座一般从左至右沿直线分别布置有左栏杆信号灯、中间信号灯和右栏杆信号灯，相邻的两个信号灯之间通过隔板来避免信号干扰。但是，现有的这种信号灯的排布方式不利于机器人的回航，即使机器人移动到中间信号灯的信号覆盖区域，依然需要左右蛇形运动才能最终运动到充电座的位置，这就导致了机器人的返航时间过长，效率很低。

技术实现要素：

本实用新型提供一种用于充电座及机器人套装，以至少部分解决现有技术中存在的充电座信号覆盖区域不合适，导致移动机器人回航充电时间长、效率慢的问题或者其他潜在问题。

根据本实用新型的一些实施例，提供一种充电座，包括：外壳，所述外壳具有第一中心线；

左栏杆信号灯和右栏杆信号灯，设置在所述外壳内并且关于所述第一中心线对称；

左目信号灯和右目信号灯，设置在所述左栏杆信号灯和右栏杆信号灯之间并且关于所述第一中心线对称；

灯罩，罩设在左目信号灯及右目信号灯的外侧并将所述左目信号灯和右目信号灯相互光隔离；所述灯罩具有左开口和右开口，所述左开口供所述左目信号灯发射的红外线穿过，所述右开口供所述右目信号灯发射的红外线穿过；所述左目信号灯从所述左开口射出的红外线的覆盖区域与所述右目信号灯从所述右开口射出的红外线的覆盖区域在所述充电座的前方形成有信号空白区，所述第一中心线穿过所述信号空白区且所述信号空白区的最大宽度大于移动机器人的左信号接收器和右信号接收器之间的距离。

在一个可选的示例中，所述灯罩包括：环形侧壁、隔板以及挡板；所述隔板设置在所述环形侧壁所围合成的空腔内并将所述空腔分隔成相互光隔离的左安装腔和右安装腔；所述左目信号灯安装于所述左安装腔内，所述右目信号灯安装在所述右安装腔内；所述挡板固定在所述隔板上并与所述环形侧壁围合成所述左开口和右开口。

在一个可选的示例中，所述外壳具有垂直于所述第一中心线的第二中心线，所述挡板沿着所述第二中心线延伸，其中，所述挡板的左端延伸至超过所述左目信号灯的中心轴线，所述挡板的右端延伸至超过所述右目信号灯的中心轴线。

在一个可选的示例中，所述隔板与所述第一中心线重合，所述左开口和右开口关于所述第一中心线对称。

在一个可选的示例中，所述灯罩具有小开口端以及大开口端，所述大开口端位于所述左目信号灯和右目信号灯的前方。

在一个可选的示例中，所述灯罩的内表面设置有沿所述灯罩的周向方向延伸的条纹状凸起。

在一个可选的示例中，所述外壳由透红外材料制作而成。

在一个可选的示例中，所述外壳供所述左栏杆信号灯发射的红外线穿过的左透光区，所述外壳供所述右栏杆信号灯发射的红外线穿过的右透光区，所述外壳供所述左目信号灯发射的红外线穿过的左中透光区，以及所述外壳供所述右目信号灯发射的红外线穿过的右中透光区各自具有均匀的壁厚。

在一个可选的示例中，所述左栏杆信号灯以及所述右栏杆信号灯倾斜于所述第一中心线设置。

在一个可选的示例中，所述左栏杆信号灯的中心轴线与所述第一中心线以及所述右栏杆信号灯的中心轴线与所述第一中心线的夹角为35°～40°。

在一个可选的示例中，所述左栏杆信号灯和所述右栏杆信号灯设置于所述左目信号灯和所述右目信号灯的前方。

在一个可选的示例中，所述外壳包括：弧形的前面板、弧形的后面板、顶板以及底板。

在一个可选的示例中，所述外壳还具有垂直于所述第一中心线及第二中心线的第三中心线，沿着所述第三中心线并排设置有两个左栏杆信号灯和两个右栏杆信号灯。

根据本实用新型的一些实施例，提供一种机器人套装，其包括：可移动机器人以及上述任一项的充电座，所述充电座用于为所可移动述机器人充电。

本实用新型提供的充电座及机器人套装，由于采用关于中心对称的左目信号灯和右目信号灯，并在左目信号灯和右目信号灯外罩设有灯罩，该灯罩的左右开口被配置成能够使左右目信号灯在充电座的前方产生信号空白区，从而使得移动机器人在回航的后程无需再进行蛇形运动，进而缩短了回航的时间，提高了回航的效率。

本实用新型的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

通过参照附图的以下详细描述，本实用新型实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本实用新型的多个实施例进行说明，其中：

图1为实施例提供的一种机器人套装的俯视示意图；

图2为实施例提供的一种充电座的爆炸图；

图3为图2的剖视图；

图4为图2中灯罩的轴测图；

图5为实施例提供的一种左目信号灯和右目信号灯发射的红外形信号覆盖情况示意图；

图6为实施例提供的一种充电座的红外线信号覆盖情况示意图；

图7为实施例提供的一种充电座的正面视图。

图中：

100-充电座；1101-弧形前面板；1101a-左中透光区；1101b-右中透光区；1101c-左透光区；1101d-右透光区；1102-弧形后面板；1103-顶板；1104-底板；1105-支架；1106-第一充电接口；1107-第二充电接口；1201-左栏杆信号灯；1202-右栏杆信号灯；1301-左目信号灯；1302-右目信号灯；140-电路板；150-灯罩；1501-环形侧壁；1502-隔板；1503-挡板；1504-条纹状凸起；151-左开口；152-右开口；153-左安装腔；154-右安装腔；160-接头；170-主控制板；200-移动机器人。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

图1为一种机器人套装的俯视示意图。如图1所示，该机器人套装包括充电座100和移动机器人200，其中，移动机器人200可以是扫地机器人、割草机器人、餐饮服务机器人等任意合适的机器人类型，充电座100用于为移动机器人200充电。在充电座100上设置有多个可以发射红外线信号的信号灯，移动机器人200上则设置有用于识别红外线信号的信号接收器，从而移动机器人200可以通过识别充电座100上设置的信号灯所发射的红外线信号来确认其与充电座100的相对位置，进而实现与充电座100的对准，以便进行充电。

在下文中将会详细的了解到，本实施通过在充电座100上配置关于第一中心线对称的左栏杆信号灯与右栏杆信号灯以及关于该第一中心线对称的左目信号灯和右目信号灯，并使用具有左开口和右开口的灯罩罩设在左目信号灯与右目信号灯的外侧，以使左目信号灯的红外线从左开口射出后的覆盖区域与右目信号灯的红外线从右开口射出后的覆盖区域在充电座的前方形成有信号空白区，第一中心线穿过该信号空白区且该信号空白区的垂直与第一中心线的最大宽度大于移动机器人200上的左信号接收器与右信号接收器之间的距离。

通过上述配置，当移动机器人200从左栏杆信号灯的红外线覆盖区进入左目信号灯的红外线覆盖区并最终到达信号空白区时，移动机器人200即可直接判断其已经与充电座200对准，从而可以直线快速回航到与充电座对接；同理的，当移动机器人200从右栏杆信号灯的红外线覆盖区进入右目信号灯的红外线覆盖区并最终到达信号空白区时，移动机器人200也可以判断出其与充电座已经对正，可以直接直线回航到与充电座对接，继而进行充电。

由此可见，本实施例的移动机器人200在回航充电的后半程无需在蛇形调整姿态，可以直接直线回航，缩短了回航的时间，提高了回航的效率。

图2示出了一种充电座的爆炸图，图3示出了该充电座的剖视图。如图2和图3所示，充电座100包括外壳、左栏杆信号灯1201、右栏杆信号灯1202、左目信号灯1301、右目信号灯1302以及灯罩150；其中，这些信号灯可以是单独的红外灯，或者也可以是将红外灯装配到固定架以后形成的红外灯组件。例如，在图3中示出了的左栏杆信号灯1201和右栏杆信号灯1202为包括固定架的红外灯组件，而图3中示出的左目信号灯1302和右目信号灯1302则是单独的红外灯。

为了对信号灯进行控制，可以为左栏杆信号灯1201、右栏杆信号灯1202、左目信号灯1301和右目信号灯1302各配置一个电路板；或者也可以仅为左栏杆信号灯1201和右栏杆信号灯1202各自配置单独的电路板，而左目信号灯1301和右目信号灯1302共用一个电路板；当然，还可以左栏杆信号灯1201、右栏杆信号灯1202、左目信号灯1301和右目信号灯1302均共用一个电路板140。

如图3所示，外壳具有第一中心线l，其中，左栏杆信号灯1201与右栏杆信号灯1202设置在外壳内并且关于第一中心线l对称，左目信号灯1301和右目信号灯1302设置在左栏杆信号灯1201和右栏杆信号灯1202之间并且关于第一中心线l对称。

灯罩150罩设在左目信号灯1301及右目信号灯1302的外侧并将左目信号灯1301和右目信号灯1302相互光隔离，其中，光隔离是指在灯罩150内左目信号灯1301发射的红外线被隔离在一个单独的区域内，右目信号灯1302发射出的红外线不能进入该区域；同理的，右目信号灯1302发射的红外线也不能窜扰到左目信号灯1301的区域。

图4示出了灯罩的轴测图；图5示出了左目信号灯和右目信号灯发射的红外形信号覆盖情况。如图3至图5所示，灯罩的前端具有左开口151和右开口152，左目信号灯1301发射出的红外线从左开口151射出，右目信号灯1302发射出的红外线从右开口152射出，并且从左开口151射出的红外线信号所覆盖的区域与从右开口152射出的红外线信号所覆盖的区在该充电座的前方有不重叠的部分，也即，左目信号灯1301的红外线从左开口151穿过、右目信号灯1302的红外线从右开口152穿过后能够在充电座100的前方形成信号空白区b0，该信号空白区b0垂直于第一中心线l的最大宽度大于移动机器人100上设置的左信号接收器和右信号接收器之间的距离。

图6示出了充电座的红外线信号覆盖情况。以下结合图6举例说明移动机器人200回航到充电座100进行充电的过程，但需要说明的是，下述过程仅是示例性的，并不能代表本实施例的机器人200必须或者只能采用下述方式回航充电。

需要指出的是，下文如果没有特殊说明，会使用左右栏杆信号灯来表示左栏杆信号灯1201与右栏杆信号灯1202，使用左右目信号灯来表示左目信号灯1301与右目信号灯1302。

当移动机器人200需要回航充电时，其首先根据预先存储的程序返回到预设位置，然后通过接收充电座100上设置的左右栏杆信号灯以及左右目信号灯来实现与充电座100的对准。

具体而言，假设移动机器人200回到的预设位置位于充电座100的左侧，该位置处于左栏杆信号灯1201的信号覆盖区域b2，则移动机器人200的左信号接收器可以接收并识别该左栏杆信号灯1201发射的红外线信号，而右信号接收器此时没有接收到任何红外线信号，移动机器人100的控制系统此时会控制移动机器人100快速往右前方移动。

当移动机器人200移动到左栏杆信号灯1201和左目信号灯1301的信号重叠区域b1+b2时，移动机器人200的左信号接收器能够识别到红外线强度的变化，从而获知其即将离开左栏杆信号灯1201的红外线信号覆盖区域，此时移动机器人200的控制系统继续控制移动机器人200快速往右前方移动。

当移动机器人200移动到左目信号灯1301的信号覆盖区域b1时，移动机器人200的左信号接收器能够识别到红外线强度的变化，从而获知其已经到达左目信号灯1301的红外线覆盖区域，也即该移动机器人100已经移动到充电座100的中心区域附近，此时移动机器人200的控制系统会控制移动机器人200缓慢的往右前方移动。

当移动机器人200运动到信号空白区时，由于此时左信号接收器接和右信号接收器均不能接收到任何红外线信号，移动机器人200基于此判断出其当前处于与充电座100对准的位置，此时移动机器人200的控制系统控制移动机器人200沿第一中心线l快速运动至与充电座100对接，然后进行充电。

本实施例的充电座100，通过在左栏杆信号灯1201和右栏杆信号灯1202之间设置关于第一中心线l对称的左目信号灯1301和右目信号灯1302，然后再在左目信号灯1301及右目信号灯1302外罩设前端具有左开口151和右开口152的灯罩150，使得左目信号灯1301和右目信号灯1302所发射的红外线在充电座100的前方形成信号空白区b0。由于信号空白区b0垂直与第一中心线l的最大宽度大于机器人上的左右信号接收器距离，从而当移动机器人200返航充电时，一旦从左目信号灯1301或者右目信号灯1302的信号覆盖区b1或者b3进入该信号空白区b0，移动机器人200上设置的左信号接收器和右信号接收器就会接收不到红外线信号，继而该移动机器人200就可以准确知道其已经与充电座100对正，然后直接直线移动到与充电座100对接即可实现回航充电的目的，相比于现在的充电座，无需在回航的最后一段路程通过蛇形运动来调整姿态，从而可以缩短回航时间，提高回航效率。

请参考图3，灯罩150包括环形侧壁1501、隔板1502以及挡板1503。其中，隔板1502设置在环形侧壁1501所围合成的空腔内并将该空腔分隔成相互光隔离的左安装腔153和右安装腔154，左目信号灯1301安装于左安装腔153内，右目信号灯1302安装在右安装腔154内；挡板1503固定在隔板1502上并与环形侧壁1501围合成左开口151和右开口152。

在本实施例中，环形侧壁1501可以是如图3所示的多边形，或者也可以是圆形、椭圆形等。在装配时，环形侧壁1501的一端固定在电路板140上，另一端则平行于第一中心线l延伸，左右目信号灯则被容纳在该环形侧壁1501内。在某些示例中，环形侧壁1501的内表面设置有沿其周向方向延伸的条纹状凸起1504，以减小左右目信号灯发出的红外线在灯罩150内的折射。容易理解，当灯罩150设置成其他结构时，例如，在左目信号灯1301和右目信号灯1302外各罩设一个子灯罩，这两个子灯罩整体可称为灯罩150。此时，同样可以在灯罩150的内表面设置沿其周向方向延伸的条纹状凸起，以减小左右目信号灯的折射。

本实施例的充电座100，通过在环形侧壁1501内设置隔板1502和挡板1503，可以实现左目信号灯1301以及右目信号灯1302的光隔离，并限制左右目信号灯发射的红外线从灯罩150射出的角度，有利于在充电座100的前方形成信号空白区域b0。

如图3和图5所示，隔板1502与第一中心线l重合，挡板1503沿着垂直于第一中心线l的第二中心线r延伸，并且挡板1503的左端延伸至超过左目信号灯1301的中心轴线o1j1，挡板1503的右端延伸至超过右目信号灯1302的中心轴线o2j2，也即，图4中由挡板1503和环形侧壁1501所形成的左开口151和右开口152关于第一中心线l对称，或者说，挡板1503关于第一中心线l或者隔板1502对称。当然，在另一些示例中，隔板1502可以不与第一中心线l重合。在其他一些示例中，挡板1503也可以不关于第一中心线l或者隔板1502对称。

本实施例的充电座100，通过将隔板1502的左右端分别延伸到超过左右目信号灯的中心轴线，可以获得相对合适宽度的信号空白区。通过将隔板1502配置成与第一中心线l重合，并且左开口151和右开口152关于第一中心线l对称，可以使空白信号区b0关于第一中心线l对称，有利于提高移动机器人回航充电的效率。

在某些示例中，该环形侧壁1501可以配置成与第一中心线l平行，例如可以将该环形侧壁1501配置成空心的圆柱状。在另一些示例中，该环形侧壁1501也可以配置成相对于第一中心线l倾斜并且往外扩，例如，环形侧壁1501可以配置成与第一中心线l具有30°、50.4°或者60°等任意合适角度的夹角。比如，以图5为例，第一中心线l的左右区域对称，其中g1和h1的夹角可以配置成42度，h1和i1的夹角可以被配置成2°，i1和第一中心线l的夹角可以被配置成6.4°，从而可以在充电座100的前方形成12.8°的信号空白区b0。

具体的，在某些可选的示例中，环形侧壁1501可以配置成具有与电路板140接触的小开口端以及远离电路板140的大开口端，该大开口端位于左目信号灯1301和右目信号灯1302的前方。通过将环形侧壁1501倾斜于第一中心线l往外扩张，增大了左右目信号灯的信号覆盖区域，提高了移动机器人200回航充电的效率。例如，在一些具体的示例中，可以将环形侧壁1501与第一中心线l的夹角配置成50.4°，以便得到一个宽度适合于扫地机器人回航充电的信号空白区b0。

请参考图3，在本实施例中，可以将左栏杆信号灯1201的中心轴线以及右栏杆信号灯1202的中心轴线(图中虚线所示)配置成与第一中心线l之间具有夹角，该夹角可以是35°～40°。通过将左栏杆信号灯1201和右栏杆信号灯1202的中心轴线倾斜于第一中心线l设置，可以提高充电座100左右两侧的红外线信号覆盖范围，从而移动机器人200可以在更大范围内识别到充电座100。具体来说，当左右栏杆信号灯的中心轴线平行于第一中心线l设置时，移动机器人200如果位于垂直于充电座100的第一中心线l的位置，也即充电座100的左右侧，该移动机器人200就会很难识别到红外线信号，而一旦将二者相对于第一中心线l倾斜设置，则即使该移动机器人200位于垂直于第一中心线l的区域，其依然可以清晰的识别到充电座100发出的红外线信号。

继续参考图3和图5，在某些示例中，可以将左栏杆信号灯1201和右栏杆灯设置在左目信号灯1301和右目信号灯1302的前方。通过将左栏杆信号灯1201和右栏杆信号灯1202相对于左目信号灯1301和右目信号灯1302往前设置，可以方便充电座100各信号灯红外线信号覆盖区域的布局。例如，当左右栏杆信号灯设置在左右目信号灯的前方，并且将左右目信号灯的中心轴线之间的距离设置成10mm(图5中j1到j2的长度)，左右栏杆信号灯的中心轴线之间的距离设置成42mm(图5中a到b的长度)，左右栏杆信号灯的中心轴线与第一中心线l的夹角设置为35°～40°时，可以使充电座100的红外线信号基本能够覆盖充电座100的左右侧以及前方的全部区域，提高了信号识别范围，有利于移动机器人200的回航。

为了适配于左栏杆信号灯1201和右栏杆信号灯1202的前移，如图2和图3所示，充电座的外壳可以包括弧形前面板1101、弧形后面板1102、顶板1103以及底板1104。在具体制作时，弧形前面板1101和弧形后面板1102可以单独制作，或者也可以通过一体成型工艺形成为一体件。

在弧形前面板1101上配置有供左目信号灯1301发射的红外线穿过的左中透光区1101a以及供右目信号灯1302发射的透光区穿过的右中透光区1101吧b。在该弧形前面板1101或者在弧形前面板1101和弧形后面板1102的交界处设置有供左栏杆信号灯1201发射的红外线穿过的左透光区1101c，以及供右栏杆信号灯1202发射的红外线穿过的右透光区1101d。

在某些示例中，这些透光区域各自具有均匀的壁厚，从而可以减少红外线在该透光区的折射，以减少左栏杆信号灯1201的红外线在左透光区折射以后从右透光区射出或者右栏杆信号灯1202的红外线在右透光区折射以后从左透光区射出的可能性，也即，通过将透光区域配置成具有均匀的壁厚，可以减少红外线光信号的窜扰。应当理解，在具体配置时，并不是左透光区1101c、右透光区1101d、左中透光区1101a和右中透光区1101b这四者的壁厚完全相同，而是仅需要各透光区各自的壁厚是均匀的即可。

本实施例的充电座100尤其适宜于全部由透红外材料制作而成的外壳，由于左右栏杆信号灯和左右目信号灯发射出的红外线的折射减少，可以明显减少红外线光信号的窜扰，提高识别精度，进而提高移动机器人200的回航效率。

如图1至图3所示，在一些示例中，充电座100的外壳可以被配置成类似于月牙形的柱状结构，这样有利于降低充电座100的体积，从而减少充电座100对安装空间的要求。但是，在某些示例中，充电座100的外壳也可以被配置成长方体、半圆柱或者其他合适的结构，这些结构内的空间同样可以将左右栏杆信号灯布置在同一个平面上，或者是将左右栏杆信号灯布置在左右目信号灯的前方。

图7示意了一种充电座的正面视图。如图7所示，外壳还具有第三中心线s，该第三中心线s垂直于第一中心线l及第二中心线r。在某些示例中，沿着该第三中心线s可以并排设置两个左栏杆信号灯1201和右栏杆信号灯1202，以增强左右栏杆信号灯的信号强度。

需要特别指出的是，在本文中，左栏杆信号灯1201和右栏杆信号灯1202可以采用水平视角为120°、垂直视角为-60°～60°的红外灯；左目信号灯1301和右目信号灯1302可以采用水平视角为20°、垂直视角为-10°～10°的红外灯。容易理解，为了准确的识别左右栏杆信号灯和左右目信号灯，这四个信号灯发射的红外线可以是不同波段，但这并非对本实施例的限制性要求。

此外，如图3所示，充电座100还设置有用于与市电连接的接头160，用于配置有变压模块的主控制板170，以及用于为移动机器人200充电的第一充电接口1106和第二充电接口1107。该主控制板170与接头160、第一充电接口1106、第二充电接口1107以及电路板140电连接。为了安装第一充电接口1106和第二充电接口1107，可以在弧形前面板1101上设置有安装口，这两个充电接口上下并排装配到安装口内。

在外壳内还可设置支架1105，该支架1105用于固定左右栏杆信号灯，以保证左右栏杆信号灯的中心轴线与第一中心线l具有合适的角度，例如上文中提到的35°～40°。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本实用新型已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施方式技术方案的范围。