一种机器人能源自动补给系统及补给方法与流程

本发明涉及机器人能源补给技术领域，特别涉及一种机器人能源自动补给系统及补给方法。

背景技术

机器人发展迅猛，可以预见不远的将来，机器人随处可见，特别是一些大型的公众场合，如商场、图书馆等。对于移动型机器人而言，根据不同的应用场景，一般要求较大的移动距离，该类机器人大多自带独立能源，且能耗较大，一般续航能力不强。由于电池的快充技术发展缓慢，充电过程耗时长，导致降低机器人有效使用时间，因此，机器人能源问题是制约移动机器人发展的主要问题之一；目前绝大多数机器人使用的补充能源方式为机器人本体自动回充电桩充电的方案，该方案虽然可以给机器人补充能源，但机器人需要离岗或行动受限。就目前而言，更换电池的方式是最高效的补充能源方法，但电池更换需要消耗大量的人力，且一旦机器人能源不足，补充能源的需求将非常急切，这需要有相关人员随时待命。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种机器人能源自动补给系统及补给方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明所述的一种机器人能源自动补给系统，它包括有机器人能源管理系统、若干个前端工作机器人和若干个后端维护机器人；所述前端工作机器人和后端维护机器人均接通在机器人能源管理系统上；所述机器人能源管理系统用于获取每一个前端工作机器人和每一个后端维护机器人的型号、电量信息和具体位置；所述前端工作机器人为独立能源系统的移动机器人；所述前端工作机器人和后端维护机器人均内置有电源检测模块；

所述后端维护机器人用于接收机器人能源管理系统的指令；所述后端维护机器人用于为前端工作机器人更换电池；所述后端维护机器人具有定位导航、路径规划、自主避障、对接充电或更换电池的功能。

进一步地，所述机器人能源管理系统上设置有显示器。

进一步地，所述前端工作机器人和后端维护机器人均通过无线局域网连接在机器人能源管理系统上；机器人能源管理系统通过连接以太网实现远程管理和任务部署。

进一步地，所述电源检测模块包括有电压采集模块和库仑计；所述电压采集模块用于监测电池当前电压；所述库仑计用于监测电池充放电流并计算电池当前容量。

进一步地，所述前端工作机器人和后端维护机器人内均设置有用于监测电源温度的温度传感器。

一种机器人能源自动补给方法：它包括如下步骤：

（1）前端工作机器人内部实时监测电池的电量；当前端工作机器人电量低于设定值后，向机器人能源管理系统发送电池更换请求；

（2）机器人能源管理系统接收前端工作机器人请求后，锁定服务目标，然后分析目标前端工作机器人的型号及具体位置；

（3）机器人能源管理系统获取目标前端工作机器人的型号和具体位置，以及获取各个机器人后端维护机器人的工作状态和位置进行分析，机器人能源管理系统自动查找最优的空闲后端服务机器人后向其发送工作任务；

（4）后端机器人获取服务指令后，查询服务目标前端工作机器人的位置和型号，自主规划行程路径，并在移动过程中自动避开规划路径上的障碍物，携带目标前端工作机器人所需的电池直至到达服务目标位置并与目标前端工作机器人对接；

（5）后端维护机器人与目标前端工作机器人对接，然后对目标前端工作机器人进行电池更换；

（6）把从目标前端工作机器人取下的电池放置在电源存储处进行充电，后端维护机器人返回指定地点等待机器人能源管理系统发出指令。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

通过机器人能源管理系统，监测前端工作机器人的电量状态和利用后端维护机器人对低电量的前端工作机器人进行电池更换，使机器人工作在能源高效补给闭环状态，避免了前端机器人因充电而离开岗位，为用户节约时间成本及人力成本，降低工作人员的劳动强度。

附图说明

图1是后端维护机器人执行一次任务的流程图。

具体实施方式

如图1所示，下面结合具体实施例对本发明进行详细描述，下述实施例及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

具体实施方案如下：

本发明所述的一种机器人能源自动补给系统，它包括有机器人能源管理系统、若干个前端工作机器人和若干个后端维护机器人；所述前端工作机器人和后端维护机器人通过无线局域网连接在机器人能源管理系统上；前端工作机器人和后端维护机器人的内部通过电压采集模块实时监测监测电池当前电压；库仑计用于监测电池充放电流并计算电池当前容量，并且以一定的采样频率（如每10秒1次）不断获取前端工作机器人和后端维护机器人的电池信息状态，电压采集模块和库仑计均与现有技术无本质区别；机器人能源管理系统系统通过以一定频率（如每1秒1次）不断发送状态查询指令至前端工作机器人和后端维护机器人，前端工作机器人和后端维护机器人接收到机器人能源管理系统发出的状态查询指令后，向机器人能源管理系统反馈前端工作机器人和后端维护机器人的型号id、电池信息、位置信息等数据；所述前端工作机器人为独立能源系统的移动机器人；前端工作机器人上电池通过卡扣固定在前端工作机器人上，前端工作机器人和后端维护机器人的两极均通过金属弹片紧压在电池的两极上；所述后端维护机器人用于为前端工作机器人更换电池；所述后端维护机器人具有定位导航、路径规划、自主避障、对接充电或更换电池的功能；所述后端维护机器人用于为前端工作机器人更换电池；机器人能源管理系统上设置有显示器，把系统中所有前端工作机器人和后端维护机器人的状态情况实时显示给用户。

一种机器人能源自动补给方法：它包括如下步骤：

（1）当后端维护机器人电压采集模块实时监测监测电池当前电压；库仑计用于监测电池充放电流并计算电池当前容量；并且以一定的采样频率（如每1秒1次）不断获取后端维护机器人的电池信息状态；当后端维护机器人的电量低于设定值后，依次定位导航、路径规划、自主避障、然后自动更换电池；当前端工作机器人电量低于设定值后，前端工作机器人通过无线局域网连接向机器人能源管理系统发送电池更换请求。

（2）机器人能源管理系统接收前端工作机器人充电请求后，锁定服务目标，然后分析目标前端工作机器人的型号及具体位置；

（3）机器人能源管理系统获取目标前端工作机器人的型号和具体位置，以及获取各个机器人后端维护机器人的工作状态和位置进行分析，机器人能源管理系统自动查找最优的空闲后端服务机器人后向其发送工作任务；

（4）后端机器人获取服务指令后，查询服务目标前端工作机器人的位置和型号，自主规划行程路径，并在移动过程中自动避开规划路径上的障碍物，携带目标前端工作机器人所需的电池直至到达服务目标位置并与目标前端工作机器人对接；

（5）后端维护机器人与目标前端工作机器人对接，然后对目标前端工作机器人进行电池更换；

（6）把从目标前端工作机器人取下的电池放置在电源存储处进行充电，后端维护机器人返回指定地点等待机器人能源管理系统发出指令。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

通过机器人能源管理系统，监测前端工作机器人的电量状态和利用后端维护机器人对低电量的前端工作机器人进行电池更换，使机器人工作在能源高效补给闭环状态，避免了前端机器人因充电而离开岗位，为用户节约时间成本及人力成本，降低工作人员的劳动强度。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。