一种接触式的充电结构和巡检机器人装置的制作方法

本发明涉及充电结构技术领域，尤其涉及一种接触式的充电结构和巡检机器人装置。

背景技术：

现有的巡检机器人，目前的技术方案主要为两种：

1、设计电池更换装置，在特定轨道位置点设有电池充电更换站点，通过机械结构将机器人需要充电的电池取出，放入已经在站点充满电的电池，然后机器人返回工作；而对于该方案，首先巡检机器人的机械结构复杂，需要额外的驱动源；其次巡检机器人需要频繁拆装电池，对于轨道机器人的机械结构会损伤，且对更换电池装置结构和动作的可靠性有要求。

2、巡检机器人在线充电时，其会驶向充电装置，在机器人前端上方(或下方)有垂直于水平面的充电基座，布有充电碳刷，与充电装置的充电头水平对接，进行充电；但机器人驶向充电装置时，由于惯性对其会有冲击力，可能会对机器人和充电装置累积造成损害；只能单方向充电，且不能通行，无法应用于封闭轨道上；同时，对于复杂现场环境，轨道机器人的安装位置有时会出现偏差，在竖直方向上会出现高度的变化，对于水平方向接触充电方式有较大影响，且调整困难。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种接触式的充电结构，其通过充电滑片驱动供电组件作位置调整，以使供电组件充分贴合充电滑片。

本发明还提出一种巡检机器人装置，通过机器人主体配合于上述的充电结构，以使机器人主体保持与充电结构充电。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种接触式的充电结构，包括：充电器基架、供电组件、充电连接臂和充电滑片；

所述供电组件安装于所述充电器基架；

所述充电滑片安装于所述充电连接臂；所述充电连接臂，用于带动所述充电滑片移动，使所述充电滑片接触于所述供电组件，所述充电滑片与所述供电组件电连接；

所述充电滑片，设有下充电面和下引导面；所述下引导面，其一端过渡至所述下充电面，并与另一端形成高度差；所述供电组件经所述下引导面导向至接触和脱离于所述下充电面。

优选地，所述充电滑片接触于所述供电组件时，所述充电滑片将所述供电组件托起，使所述供电组件的位置自适应地调节。

优选地，还包括：缓冲组件；所述缓冲组件包括：导向柱；

所述导向柱安装于所述充电器基架，所述供电组件限位移动地安装于所述导向柱。

优选地，所述缓冲组件包括：复位弹性件；所述复位弹性件的一端接触于所述充电器基架，另一端接触于所述供电组件。

优选地，所述供电组件于其与所述充电滑片的接触位置设有充电接触板；所述充电接触板设有上充电面和上引导面；

所述下引导面相对滑动于所述上引导面，以调节所述充电接触板的高度，将所述上充电面贴合和脱离于所述下充电面。

优选地，所述上充电面的两端为所述上引导面；所述下充电面的两端为所述下引导面。

优选地，还包括：安装基座；所述充电器基架可活动地连接于所述安装基座；所述供电组件位于所述安装基座的两侧。

优选地，还包括：移动轨道；所述安装基座设有轨道安装槽；所述移动轨道可活动地安装于所述轨道安装槽；所述移动轨道连接于所述充电器基架。

优选地，还包括：移动部；所述安装基座的至少一侧设有机器人移动道；

所述移动部，用于连接机器人主体，为所述机器人主体提供移动功能；

所述移动部活动于所述机器人移动道。

一种巡检机器人装置，包括：机器人主体和上述的充电结构；

所述机器人主体连接于所述充电连接臂，并电连接于所述充电滑片；当所述充电滑片接触于所述供电组件时，所述供电组件为所述机器人主体充电。

优选地，包括：到位传感器；所述到位传感器安装于所述充电结构，用于向所述机器人主体发送位置信息；

所述巡检机器人装置的充电方法包括以下步骤：

步骤(1)：机器人主体接收充电指令，提前减速，并开始靠近充电结构；

步骤(2)：到位传感器检测机器人主体的位置，并将位置信息反馈至机器人主体；

步骤(3)：机器人主体处理并分析位置信息，判断充电滑片是否与充电接触板对接好；若是，机器人主体停止移动；若否，机器人主体进行位置调节，充电结构保持断电状态，并重复执行步骤(2)；

步骤(4)：充电结构通电，通过充电接触板与充电滑片接触，为机器人主体充电。

本发明的有益效果：

本充电结构，其能提高巡检机器人蓄电池的续航能力，以及为巡检机器人提供自主充电功能，使巡检机器人在缺电的情况下能快速充电，并能够保持正常运行，实现无人值守、自主巡检的效果，提高充电的效率及稳定性。

附图说明

图1是充电结构的结构示意图；

图2是和巡检机器人装置的结构示意图；

图3是充电滑片驱动供电组件时的结构示意图。

其中：

充电器基架1、供电组件2、充电连接臂3、充电滑片4；缓冲组件5；安装基座6；移动轨道7；移动部8；机器人主体9；

充电接触板21；上充电面211、上引导面212；

下充电面41、下引导面42；

导向柱51、复位弹性件52；

轨道安装槽61；机器人移动道62。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

一种接触式的充电结构，包括：充电器基架1、供电组件2、充电连接臂3和充电滑片4；

所述供电组件2安装于所述充电器基架1；

所述充电滑片4安装于所述充电连接臂3；所述充电连接臂3，用于带动所述充电滑片4移动，使所述充电滑片4接触于所述供电组件2，所述充电滑片4与所述供电组件2电连接；

所述充电滑片4，设有下充电面41和下引导面42；所述下引导面42，其一端过渡至所述下充电面41，并与另一端形成高度差d；所述供电组件2经所述下引导面42导向至接触和脱离于所述下充电面41。

本充电结构，用于为机器人提供快速接触充电的功能，通过供电组件2与充电滑片4的下充电面41和下引导面42的配合，实现了为机器人提供自动充电的功能，解决了现有技术中充电时接触不良及需要频繁拆卸电池的问题。

具体地，如图1-如图3，充电连接臂3用于连接机器人主体9，机器人主体9可为悬挂于半空中，或移动于地面等；当机器人主体9需要充电时，其会驱动充电连接臂3移动，带动充电滑片4移动；充电滑片4移动时，其会经过供电组件2，通过下引导面42接触于供电组件2；此处可将供电组件2与充电滑片4中的一者设为托起施加者，另一者为托起接受者；托起施加者接触托起接受者后，驱动托起接受者移动，使托起接受者自身作位移变化。

当托起施加者为充电滑片4，托起接受者为供电组件2时，下引导面42保持移动时，下引导面42会托起供电组件2，供电组件2在两端带有高度差d的下引导面42导向作用下，移动至下充电面41，下充电面41与供电组件2保持平面接触，提高了两者之间的接触面积，确保了两者之间接触完全，提高了机器人充电的稳定性。当供电组件2接触于下引导面42或下充电面41，供电组件2通过充电滑片4与机器人主体9产生电连接，供电组件2为机器人主体9的电源充电。而当机器人主体9充电完成后，充电滑片4继续移动，脱离于供电组件2，供电组件2可在重力作用下复位。

同理，当托起施加者为供电组件2，托起接受者为充电滑片4时。供电组件2通过托起下引导面42，驱动充电滑片4自身作位移变化，使供电组件2接触于下充电面41，使下充电面41贴住供电组件2。

本充电结构，其能提高巡检机器人蓄电池的续航能力，以及为巡检机器人提供自主充电功能，使巡检机器人在缺电的情况下能快速充电，并能够保持正常运行，实现无人值守、自主巡检的效果，提高充电的效率及稳定性。

优选地，所述充电滑片4接触于所述供电组件2时，所述充电滑片4将所述供电组件2托起，使所述供电组件2的位置自适应地调节。

供电组件2的位置可调节，如图3，其位置可进行竖直方向的移动；当充电滑片4接触于所述供电组件2，并将其托起时，供电组件2的位置改变；如充电滑片4向左移动时，供电组件2经高度差d的位置调节后，向上移动，直至接触于下充电面41；当充电滑片4向继续左移动时，供电组件22脱离下充电面41后，经高度差d的位置调节向下移动，直至完全脱离于下引导面42；

供电组件2在重力的作用下可压紧于位于下方的充电滑片4，保证了两者之间的压紧力；而当充电滑片4脱离于供电组件2后，供电组件2会在重力作用下复位，以便下一次充电滑片4能重复地与供电组件2在相同位置接触。

优选地，还包括：缓冲组件5；所述缓冲组件5包括：导向柱51；

所述导向柱51安装于所述充电器基架1，所述供电组件2限位移动地安装于所述导向柱51。

导向柱51用于为供电组件2提供导向作用，使供电组件2始终保持延导向柱51的延伸方向移动，提高了供电组件2的移动稳定性，确保了供电组件2每次由充电滑片4托起时都可保持相同的移动轨迹，防止了供电组件2的移动位置有偏移。

优选地，所述缓冲组件5包括：复位弹性件52；所述复位弹性件52的一端接触于所述充电器基架1，另一端接触于所述供电组件2。

复位弹性件52设置于充电器基架1和供电组件2之间，当充电滑片4托起供电组件2时，充电滑片4需克服复位弹性件52的弹力做功，复位弹性件52收缩压紧，转换成弹性势能，充电滑片4还需要克服供电组件2的重力做功；因此设置了复位弹性件52后，充电滑片4相比于不设置时的实施例，其移动速度更慢，有效地减缓了充电滑片4与供电组件2之间的相对移动速率，使充电滑片4能准确地与供电组件2接触。同时，由于充电滑片4移动时，充电滑片4会碰撞至供电组件2，因此通过引入复位弹性件52抵消了部分动能，使机器人主体9的移动更稳定，不会摇晃。

如图2，复位弹性件52可优选地套设于导向柱51上，通过导向柱的作用，以确保复位弹性件52的伸缩方向与导向柱保持一致。

复位弹性件52可为公知具有弹性的工件，如弹簧、橡胶筋等。

优选地，所述供电组件2于其与所述充电滑片4的接触位置设有充电接触板21；所述充电接触板21设有上充电面211和上引导面212；

所述下引导面42相对滑动于所述上引导面212，以调节所述充电接触板21的高度，将所述上充电面211贴合和脱离于所述下充电面41。

如图3，本实施例进一步地优化供电组件2于其与充电滑片4的接触位置，将供电组件2设有充电接触板21，通过充电接触板21与充电滑片4接触。下引导面42，贴住上引导面212，托起充电接触板21上的上引导面212，相对移动时，上引导面212在下引导面42的导向作用进行高度调节，供电组件2的竖直位置自适应地调节，直到充电滑片4的下充电面41移动至接触到供电组件2的上充电面211，下充电面41保持上下位置关系地接触位于上方的上充电面211，供电组件2与机器人主体9之间的充电稳定性大。而当充电完成后，只需保持充电滑片4继续位移，供电组件2即可复位，并最终脱离于充电滑片4。

优选地，所述上充电面211的两端为所述上引导面212；所述下充电面41的两端为所述下引导面42。

上充电面211的两端为上引导面212，即上引导面212的一端连接上充电面211，另一端倾斜伸向于充电接触板21的两侧；下充电面41的两端为下引导面42，下引导面42的一端连接下充电面41，另一端倾斜伸向于充电滑片4的两侧；上引导面212对应配合移动于下引导面42，上充电面211对应配合移动于下充电面41。如图3，当充电滑片4左端的下引导面42托起充电接触板21右端的上充电面211，使上引导面212沿下引导面42移动；下充电面41移动于上充电面211后，可设计下充电面41的长度，以使下充电面41有足够的长度接触上充电面211，提高两者的接触面积，降低充电的接触难度。进一步地，充电接触板21左端的上引导面212沿充电滑片4右端的下充电面41移动；即充电滑片4与供电组件2之间的相对移动是由上引导面212与下引导面42，及上充电面211和下充电面41之间的相对移动，以确保下充电面41与上充电面211接触后充电，提高了机器人主体9的充电稳定性。

下引导面42的形状为：倾斜设置并成直线延伸的平面或圆弧状曲面等，其通过自身的高度差d变化，引导上引导面212移动，使下充电面41接触于上充电面211。而优选地，上引导面212为与下引导面42的形状相配，以贴紧下引导面42，确保两者之间的贴合紧密，保证上充电面211与下充电面41贴紧。

优选地，还包括：安装基座6；所述充电器基架1可活动地连接于所述安装基座6；所述供电组件2位于所述安装基座6的两侧。

当充电器基架1可移动于安装基座6时，由于供电组件2位于安装基座6的两侧，两侧的充电滑片4接触两侧的供电组件2，一方面提高机器人主体9的充电稳定性，只需要任意一侧的供电组件2接触到对应的充电滑片4，即可完成对机器人主体9的充电，减小了机器人主体9与本充电结构连接时所需要精确度；同时，而当两侧的供电组件2都接触到对应的充电滑片4后，其为两侧充电，充电速度为单侧充电的2倍。

优选地，还包括：移动轨道7；所述安装基座6设有轨道安装槽61；所述移动轨道7可活动地安装于所述轨道安装槽61；所述移动轨道7连接于所述充电器基架1。

移动轨道7可移动于轨道安装槽61，而移动轨道7连接充电器基架1，当移动轨道7移动时，充电器基架1可移动，带动供电组件2移动，更方便了充电器基架1在安装基座6的位置调节，以调节机器人主体9与充电结构的充电位置。

优选地，由于充电器基架1相对移动于安装基座6，当充电滑片4与供电组件2接触时，通电状态下，充电滑片4与供电组件2通过磁力吸引，当机器人主体9移动时，充电连接臂3通过充电滑片4驱动供电组件2移动，带动充电器基架1相对移动于安装基座6，能通过机器人主体9的移动带动供电组件2移动，使巡检机器人在移动的同时又处于充电状态，充电稳定性；而当充电结束后，断开对供电组件2的供电，供电组件2与充电滑片4之间的磁吸引消失，充电滑片4可自由脱离于供电组件2。

优选地，还包括：移动部8；所述安装基座6的至少一侧设有机器人移动道62；所述移动部8，用于连接机器人主体9，为所述机器人主体9提供移动功能；

所述移动部8活动于所述机器人移动道62。

如图2，机器人主体9能移动于安装基座6，通过移动部8接触于安装基座6的机器人移动道62；当移动部8移动于机器人移动道62时，由于机器人移动道62为水平延伸，保持了机器人主体9为水平移动；充电滑片4为水平移动，其移动后能水平接触于供电组件2，供电组件2会在下引导面42和下充电面41的导向作用下移动，以使供电组件2紧密贴住充电滑片4，保证了充电的充电稳定性。

一种巡检机器人装置，包括：机器人主体9和上述任意实施例的充电结构01；

所述机器人主体9连接于所述充电连接臂3，并电连接于所述充电滑片4；当所述充电滑片4接触于所述供电组件2时，所述供电组件2为所述机器人主体9充电。

优选地，本巡检机器人装置，通过机器人主体9与充电结构的配合，提高了机器人主体9的充电稳定性，解决了现有技术中巡检机器人的机械结构复杂，需要额外的驱动源的问题，又避免了现有技术中巡检机器人需要频繁拆装电池，容易损伤机器人的电池的现象。

机器人主体9为公知的巡检机器人，充电结构通过充电连接臂3连接于机器人主体9，机器人主体9移动时，会带动充电连接臂3移动，使充电滑片4相对移动于供电组件2，实现了两者的快速接触。机器人主体9设有电源，供电组件2与充电滑片4接触后，为机器人主体9的电源充电。

优选地，包括：到位传感器(未图视)；所述到位传感器安装于所述充电结构，用于向所述机器人主体发送位置信息；到位传感器为常规的到位传感器，用于检测机器人主体是否到位；

所述巡检机器人装置的充电方法包括以下步骤：

步骤(1)：机器人主体接收充电指令，提前减速，并开始靠近充电结构；其中，充电指令可以为系统向机器人主体输出的指令，以使机器人主体进入充电准备状态；

步骤(2)：到位传感器检测机器人主体的位置，并将位置信息反馈至机器人主体；

步骤(3)：机器人主体处理并分析位置信息，判断充电滑片是否与充电接触板对接好；若是，机器人主体停止移动；若否，机器人主体进行位置调节，充电结构保持断电状态，并重复执行步骤(2)；

步骤(4)：充电结构通电，通过充电接触板与充电滑片接触，为机器人主体充电。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。