专利名称：电动设备自动充电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及本实用新型涉及电动设备自动充电装置。
背景技术：
目前，已有越来越多的电动设备产品被应用于生活服务领域。在这些电动设备产品中，很大一部分是使用充电电池作为动力源。在充电电池的电量不足时，需要用户将充电电池与外部电源连接，完成充电。这不仅会增加用户的工作量，而且，在人手紧缺的工作环境下，一旦由于充电电池电量不足而未能及时发现，会造成电动设备停止工作，从而影响工作效率。
实用新型内容为解决上述问题，本实用新型提供本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种电动设备自动充电装置及其自动充电方法，在充电电池的电量不足时，使电动设备能迅速地自动发现外部电源插座并完成充电。本实用新型提供了一种电动设备自动充电装置，在电动设备的内部设有充电电池，该电动设备自动充电装置包括电源连接模块、移动模块、电池监控模块、外部影像采集模块、存储模块和主控模块；其中电源连接模块，用于与外部电源插座相连接从而对充电电池充电；该电源连接模块可在主控模块的控制下上下移动；移动模块，用于驱动电动设备移动；电池监控模块，对充电电池的电量进行监控，当检测到电池电量低于一预设的参考电量值时，向主控模块发送一充电请求信号；外部影像采集模块，在主控模块的控制下对该电动设备的周围环境进行图像采集;存储模块，存储电动设备的操作程序、外部电源插座参考图像以及预设的参考电
量值；主控模块，在接收到充电请求信号后，控制外部影像采集模块采集电动设备周围环境的图像，在采集的图像中搜索与外部电源插座参考图像相匹配的图像，判断是否存在外部电源插座；如存在，则计算该电源连接模块相对于外部电源插座的位置，控制移动模块驱动电动设备向外部电源插座移动，使电源连接模块与外部电源插座对准并相互连接。所述主控模块包括外部电源插座识别单元，接收所述电池监控模块发送的充电请求信号，控制所述外部影像采集模块采集电动设备周围环境的图像，在采集的图像中搜索与所述外部电源插座参考图像相匹配的图像，判断是否存在外部电源插座；位置计算单元，当外部电源插座识别单元判断存在外部电源插座时，计算该电源连接模块相对于所述外部电源插座的距离和偏移角；[0014]移动控制单元，根据所述位置计算单元的计算结果和所述外部影像采集模块采集到的外部电源插座的图像控制所述移动模块驱动电动设备移动到预设的充电参考位置，并控制电源连接模块上下移动，待判断电源连接模块与外部电源插座对准后，使电源连接模块与外部电源插座相连接；所述充电参考位置是该电源连接模块位于外部电源插座的正前方且与外部电源插座具有一预定距离的位置。所述主控模块还包括一返回控制单元，用于控制所述存储模块记录电动设备从充电前的位置移动到充电位置的移动路径信息；所述电池监控模块在监控到充电电池已充满时，向所述返回控制单元发送一停止充电请求信号；所述返回控制单元在收到该停止充电请求信号后，基于存储的移动路径信息控制移动模块，使电动设备返回到充电前的位置，并继续充电前的操作。所述主控模块还包括一导航单元；当所述外部电源插座识别单元判断外部影像采集模块采集的图像中不存在外部电源插座时，该导航单元通过搜索预先存储于所述存储模块中的电子地图获得外部电源插座的位置，并计算可达到该外部电源插座的引导路径，控制所述移动模块驱动电动设备沿所述引导路径到达外部电源插座处。所述主控模块还包括一墙面识别单元；当所述外部电源插座识别单元判断外部影像采集模块采集的图像中不存在外部电源插座时，所述墙面识别单元从外部影像采集模块采集的图像中识别墙面，并控制所述移动模块驱动电动设备沿着所述墙面移动。所述外部电源插座为矩形电源插座；所述移动控制单元对外部影像采集模块采集到的矩形电源插座的图像进行分析，如果矩形电源插座的顶边和底边相互平行且两条侧边也相互平行，则判断电源连接模块与外部电源插座已对准。采用上述的技术方案后，电动设备在充电电池的电量不足时，无需人工干预，就能自动完成充电。并且，本实用新型适合于现有的任何交流电源插座，使得电动设备只要在能够提供交流电的区域就能实现充电。
图I是根据本实用新型一实施例的电动设备自动充电装置的原理框图。图2是根据本实用新型一实施例的外部影像采集模块的工作原理示意图。图3是根据本实用新型一实施例的电源连接模块与外部电源插座的位置关系示意图。图4是根据本实用新型一实施例的电源连接模块由充电前的位置A移动到充电参考位置B的过程示意图。图5至图7示出了移动控制单元如何判断电源连接模块与外部电源插座是否对准的原理。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做出进一步说明。如图I所示，本实用新型的电动设备自动充电装置包括主控模块I、电源连接模块2、移动模块3、电池监控模块4、外部影像采集模块5和存储模块6。[0029]电源连接模块2用于与外部电源插座相连接从而对设置在电动设备内部的充电电池8充电，该电源连接模块可在主控模块I的控制下上下移动。移动模块3用于驱动电动设备移动。该移动模块3包括驱动电机、移动轮等部件。电池监控模块4对充电电池的电量进行监控，当检测到电池电量低于一预设的参考电量值时，向主控模块I发送一充电请求信号。外部影像采集模块5在主控模块I的控制下对该电动设备的周围环境进行图像采集。该外部影像采集模块5可以是由单个摄像机组成，对电动设备周围的360°范围进行图像采集。以视角为100°的摄像机为例，如图2所示，摄像机每次进行图像采集以后，再旋转90。进行图像采集。如此，进行4次图像采集，就可采集到电动设备周围360°范围的所有图像信息。存储模块6存储电动设备的操作程序、外部电源插座参考图像以及预设的参考电量值。主控模块I在接收到电池监控模块4发送的充电请求信号后，控制外部影像采集模块5采集电动设备周围环境的图像，在采集的图像中搜索与外部电源插座参考图像相匹配的图像，判断是否存在外部电源插座；如存在，则计算该电源连接模块2相对于外部电源插座的位置，控制移动模块3驱动电动设备向外部电源插座移动，使电源连接模块2与外部 电源插座对准并相互连接。主控模块I包括外部电源插座识别单元11、位置计算单元12、移动控制单元13和返回控制单元14。外部电源插座识别单元11接收电池监控模块4发送的充电请求信号，控制外部影像采集模块5采集电动设备周围环境的图像，在采集的图像中搜索与外部电源插座参考图像相匹配的图像，判断是否存在外部电源插座。位置计算单元12用于当外部电源插座识别单元11判断存在外部电源插座时，计算该电源连接模块2相对于外部电源插座9的距离L和偏移角Θ，如图3所示。移动控制单元13根据位置计算单元12的计算结果和外部影像采集模块5采集到的外部电源插座的图像控制移动模块驱动电动设备移动到预设的充电参考位置B，并控制电源连接模块2上下移动，待判断电源连接模块2与外部电源插座9对准后，使电源连接模块2与外部电源插座9相连接。充电参考位置是指电源连接模块2位于外部电源插座的正前方且与外部电源插座具有一预定距离的位置。该预定的距离可根据电源连接模块2的结构、设于电动设备上的位置等条件而确定，例如可设为20mm、30mm等等。为了避免电源插座识别单元11发生对外部电源插座的误判断(将与外部电源插座类似的图像判断为外部电源插座)，在连接外部电源插座的时候，可使电源连接模块2按一定的力度插入插座孔，如无法插入，或插入以后没有电流流入，则移动控制单元13控制电动设备重新寻找外部电源插座。图5至图7示出了移动控制单元13如何判断电源连接模块2与外部电源插座9是否对准的一个实施例。在该实施例中，如图5所示，外部电源插座为一矩形电源插座。当外部电源插座识别单元11通过采集的图像判断出存在外部电源插座时，移动控制单元13根据计算出的偏移角Θ驱动电动设备向矩形电源插座正前方的位置移动，在移动的过程中不断对矩形电源插座进行图像采集。最好是，在电动设备内部设有平衡仪(例如陀螺仪)，具有平衡仪可保证电动设备控制外部影像采集模块在水平位置上进行图像采集。如图6所示，如果图像中矩形电源插座的顶边a和底边b相互平行时，可以判断电源连接模块2已位于矩形电源插座的正前方，移动控制单元13可以根据顶边a和底边b的长短来调整电源连接模块2的高低。如图7所示，如果图像中矩形电源插座的左侧边c和右侧边d相互平行时，可以判断电源连接模块2已与矩形电源插座处于同一高度，移动控制单元13可以根据左侧边c和右侧边d的长短来调整电动设备是否左右移动。在现实中采集图像的变现差会很细微，不会如图6和7显示的那么明显。在大部分情况下，对顶边、底边的位置关系和左侧边、右侧边的位置关系的计算是同时进行的。如果矩形电源插座的顶边和底边相互平行且两条侧边也相互平行，就可以判断电源连接模块与外部电源插座已对准。在电动设备向充电参考位置B移动的过程中，也会按一定的时间间隔对目标进行图像采集后进行计算，以便在移动的过程中，因地面的凹凸不平导致车辆移动路线发生变化。返回控制单元14用于控制存储模块记录电动设备从充电前的位置移动到充电位置的移动路径信息。电池监控模块4在监控到充电电池已充满时，会向返回控制单元14发送一停止充电请求信号。返回控制单元14在收到该停止充电请求信号后，基于存储的移动路径信息控制移动模块3，使电动设备返回到充电前的位置A，并继续充电前的操作。 当电动设备仅仅是在特定的场所中应用时，主控模块I中可进一步包括一导航单元。若外部电源插座识别单元11判断外部影像采集模块5采集的图像中不存在外部电源插座，该导航单元可通过搜索预先存储于存储模块6中的电子地图获得外部电源插座的位置，并计算可达到外部电源插座的引导路径，控制移动模块3驱动电动设备沿所述引导路径到达外部电源插座处。在电动设备沿引导路径移动的过程中，外部影像采集模块5不断采集电动设备周围环境的图像，直到外部电源插座识别单元11发现外部电源插座，之后位置计算单元12和移动控制单元13的工作过程如前文所描述，使电源连接模块2与外部电源插座9实现相互连接。当电动设备是用于在任意的环境条件下执行任务时，主控模块I可设置一墙面识别单元。若外部电源插座识别单元11判断外部影像采集模块5采集的图像中不存在外部电源插座时，墙面识别单元就从外部影像采集模块5采集的图像中识别出墙面，并控制移动模块3驱动电动设备沿着墙面移动。在电动设备沿墙面移动的过程中，外部影像采集模块5不断采集电动设备周围环境的图像，直到外部电源插座识别单元11发现外部电源插座，之后位置计算单元12和移动控制单元13的工作过程如前所述，电源连接模块2与外部电源插座9实现相互连接。
权利要求1.一种电动设备自动充电装置，在所述电动设备的内部设有充电电池，其特征在于，该电动设备自动充电装置包括用于连接外部电源插座进行充电的电源连接模块、用于驱动电动设备移动的移动模块、对电量进行监控的电池监控模块、外部影像采集模块、存储模块和主控模块； 所述主控模块分别与所述电源连接模块、移动模块、电池监控模块、外部影像采集模块，和存储模块相连接。
2.如权利要求I所述的电动设备自动充电装置，其特征在于，所述主控模块包括 一外部电源插座识别单元，其别与所述电池监控模块以及所述外部影像采集模块相连接; 一位置计算单元，与所述外部电源插座识别单元相连接； 一移动控制单元，其分别与所述位置计算单元、所述外部影像采集模块、所述移动模块，以及所述电源连接模块相连接。
3.如权利要求2所述的电动设备自动充电装置，其特征在于，所述主控模块还包括一返回控制单元，其分别与所述存储模块以及所述电池监控模块相连接。
4.如权利要求2所述的电动设备自动充电装置，其特征在于，所述主控模块还包括一导航单元，其分别与所述外部电源插座识别单元、所述存储模块以及所述移动模块相连接。
5.如权利要求2所述的电动设备自动充电装置，其特征在于，所述主控模块还包括一墙面识别单元，其分别与所述外部电源插座识别单元、所述外部影像采集模块以及所述移动模块相连接。
6.如权利要求2所述的电动设备自动充电装置，其特征在于， 所述外部电源插座为矩形电源插座。
专利摘要本实用新型公开了一种电动设备自动充电装置。该电动设备自动充电装置包括电源连接模块、移动模块、电池监控模块、外部影像采集模块、存储模块和主控模块。其中，主控模块在接收到充电请求信号后，控制外部影像采集模块采集电动设备周围环境的图像，在采集的图像中搜索与外部电源插座参考图像相匹配的图像，判断是否存在外部电源插座；如存在，则计算该电源连接模块相对于外部电源插座的位置，控制移动模块驱动电动设备向外部电源插座移动，使电源连接模块与外部电源插座对准并相互连接。利用本实用新型，电动设备在充电电池的电量不足时，无需人工干预，就能自动完成充电。并且，本实用新型适合于现有的任何交流电源插座。
文档编号H02J7/00GK202535114SQ20122017437
公开日2012年11月14日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者陈养彬 申请人:上海新世纪机器人有限公司