移动机器人自主无线充电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种移动机器人自主无线充电系统。特别是涉及一种具有结构简单、高可靠性、电磁兼容性佳的移动机器人自主无线充电系统。
【背景技术】
[0002]自从1959年第一台工业机器人诞生以来，机器人技术不断的更新与提高。机器人的种类也越来越多。但是对于一些机器人的供电或者充电还是由导线直接接触进行传输的。电工设备的充电一般是通过插头和插座来进行，但是在进行大功率充电时，这种充电方式存在高压触电的危险。且由于存在摩擦和磨损，系统的安全性、可靠性及使用寿命较低，特别是在化工、采矿等一些易燃、易爆领域，极易引发大的事故。新型无线电能传输系统采用电磁感应原理、电力电子技术以及控制理论相结合，实现了电能的无线传输，完全克服了以上限制。
[0003]本发明旨在克服传统上移动机器人对电线的依赖性看，提出了给移动机器人无线充电的设计理念，设计了一种结构简单、高可靠性、电磁兼容性佳的移动机器人自主无线充电系统。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是，提出了移动机器人自主无线充电系统，该装置具有结构简单、高可靠性、电磁兼容性佳的特点。
[0005]本发明所采用的技术方案是:一种移动机器人自主无线充电系统，包括:电源、电能与信号发射系统、电能与信号接收系统和移动机器人。
[0006]所述的电能与信号发射系统是移动机器人自主无线充电系统的核心部分之一，包括:发射端无线通信模块、发射端DSP控制系统、DDS信号源、宽带线性功放、发射端匹配网路、电磁发射部分、发射端功率检测模块。
[0007]所述的电能与信号接收系统是移动机器人自主无线充电系统的核心部分之一，包括:电磁接收部分、接收端匹配电路、整流滤波电路、DC/DC换压电路、接收端无线通信模块，接收端DSP控制系统和接收端功率检测模块。
[0008]所述的发射端无线通信模块，接收端通信模块用于信号的发送和接收。
[0009]所述的电磁发射部分和电磁接收部分用于能量在空间以磁场親合的方式传播。
[0010]所述的发射端DSP控制系统和接收端DSP控制系统用于命令的解释、执行、状态检测和控制等。
[0011]所述的发射端匹配网络和接收端匹配网络用于整个无线电能传输系统的谐振匹配，实现功率传输的最大化。
[0012]所述的DDS信号源用于产生高频的小功率正弦信号。
[0013]所述的宽带线性功放用于将DDS信号源产生的高频小功率信号进行功率放大。
[0014]所述的发射端功率检测模块和接收端功率检测模块用于进行功率的实时监测。
[0015]所述的整流滤波电路用于将接收端匹配电路接收到的电能进行整流，并滤除杂波。
[0016]所述的DC/DC换压电路用于将整流滤波后的能量进行电压转换，得到适合负载使用的电能。
[0017]本发明的移动机器人自主无线充电系统，该装置具有结构简单、高可靠性、电磁兼容性佳的特点。
【附图说明】
[0018]图1是设计系统的整体框图；
[0019]图2是电能与信号发射系统框图；
[0020]图3是电能与信号接收系统框图。
【具体实施方式】
[0021]本发明提供一种结构简单、高可靠性、电磁兼容性佳的移动机器人自主无线充电系统。下面结合实施例和附图对本发明的移动机器人自主无线充电系统做出详细说明。
[0022]如图1所示，本发明的移动机器人自主无线充电系统，包括:电源、电能与信号发射系统、电能与信号接收系统和移动机器人。其特征在于:电源给电能和信号发射系统提供电能，信号通过信号发射系统供给。电能和信号发射系统与电能和信号接收系统采用了防电磁干扰的模块化设计，同时实现了电能和信号传输。电能和信号发射系统根据电能和接收系统的反馈信息实时控制发射的电能。电能和信号接收系统通过空间磁场耦合接收来自电能和信号发射系统的能量，然后为移动机器人实时供电，并不断检测接收的功率，然后实时反馈给能量和信号发射系统。
[0023]如图2所示，所述的电能与信号发射系统2是移动机器人自主无线充电系统的核心部分之一，包括:发射端无线通信模块、发射端DSP控制系统、DDS信号源、宽带线性功放、发射端匹配网路、电磁发射部分、发射端功率检测模块。其特征在于:DDS信号源给宽带线性功放输入一定功率和频率的正弦信号，该信号经过宽带线性功放放大后，然后再输入到发射端匹配网络，经过匹配后，再输入到电磁发射部分。发射端无线通信模块根据电能与信号接收系统反馈的信息和发射端功率检测模块对宽带线性功放的功率检测，然后输出控制信号给DDS信号源使其输出新的正弦信号。其连接方式如下面介绍(具体的连接方式见说明书附件图):DDS信号源与宽带线性功放相连，DDS信号源又与发射端DSP控制系统相连，宽带线性功放与发射端匹配网络、发射端功率检测模块相连，发射端匹配网络与电磁发射部分相连，发射端无线通信模块与发射端DSP控制系统相连，发射端DSP控制系统与发射端功率检测模块相连。
[0024]如图3所示，所述的电能与信号接收系统3是移动机器人自主无线充电系统的核心部分之一，包括:电磁接收部分、接收端匹配电路、整流滤波电路、DC/DC换压电路、接收端无线通信模块，接收端DSP控制系统和接收端功率检测模块。其特征在于:电磁接收部分通过空间磁场耦合接收来自电能和信号发射系统发射的电能，然后将电能输入到接收端匹配电路，经过匹配后再输入到整流滤波电路，整流滤波后的电能在经过DC/DC换压电路得到适合移动机器人使用的电能。接收端功率检测模块实时检测电磁接收部分得到的功率，然后将检测结果提供给接收端DSP控制系统，接收端DSP控制系统将收到的功率结果经过分析，然后将控制接收端无线通信模块将反馈信息发送给电能和信号发射系统。其连接方式如下面介绍(具体的连接方式见说明书附件图):电磁接收部分与接收端匹配电路相连，接收端匹配电路又与整流滤波电路相连，整流滤波电路与DC/DC换压电路相连，DC/DC换压电路又与移动机器人相连。电磁接收部分还与接收端功率检测模块相连，接收端功率检测模块与接收端DSP控制系统相连，接收端DSP控制系统与接收端无线通信模块相连。
[0025]以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有局限性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一。所以如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，采用其它形式的同类部件或其它形式的各部件布局方式，不经创造性的设计出与该技术方案相似的技术方案与实施例，均应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种移动机器人自主无线充电系统，包括电源(1)、电能与信号发射系统(2)、电能与信号接收系统(3)移动机器人(4);其特征在于，电源(1)与电能和信号发射系统相连(2)，电能与信号接收系统(3)与移动机器人(4)相连；电源(1)给电能和信号发射系统(2)提供能量，电能和信号发射系统(2)与电能和信号接收系统(3)以无线方式进行电能和信号传输，电能和信号发射系统(2)与电能和信号接收系统(3)实现电能和信号同时传输的集成设计。2.根据权利要求1所述的移动机器人自主无线充电系统，其中，所述电能和信号发射系统包括发射端无线通信模块(21)、发射端DSP控制系统(22)、DDS信号源(23)、宽带线性功放(24)、发射端匹配网路(25)、电磁发射部分(26)、发射端功率检测模块(27);其特征在于，DDS信号源(23)与宽带线性功放(24)相连，DDS信号源又与发射端DSP控制系统相连(22)，宽带线性功放(24)又与发射端匹配网络(25)相连，宽带线性功放(24)又与发射端功率检测模块相连，发射端匹配网络(25)又与电磁发射部分(26)相连，发射端无线通信模块(21)与发射端DSP控制系统(22)相连，发射端DSP控制系统(22)与发射端功率检测模块(27)相连。3.根据权利要求1所述的移动机器人自主无线充电系统，其中，所述电能和接收系统包括电磁接收部分(31)、接收端匹配电路(32)、整流滤波电路(33)、DC/DC换压电路(34)、接收端无线通信模块(35)，接收端DSP控制系统(36)和接收端功率检测模块(37);其特征在于，电磁接收部分(31)与接收端匹配电路(32)相连，接收端匹配电路(32)又与整流滤波电路(33)相连，整流滤波电路(33)又与DC/DC换压电路(34)相连，DC/DC换压电路(34)又与移动机器人⑷相连，电磁接收部分(31)与接收端功率检测模块(37)相连，接收端功率检测模块(37)与接收端DSP控制系统(36)相连，接收端DSP控制系统(36)与接收端无线通信模块(35)相连。
【专利摘要】本实用新型是一种移动机器人自主无线充电系统的设计，主要包括电源、能量与信号发射系统、能量与信号接收系统、移动机器人单元四部分。该系统属于高频电磁理论工程与信号传输应用前沿交叉领域，解决了移动机器人自主无线充电的问题。本实用新型克服了传统上移动机器人充电或供电过程中对电线的依赖，提高了移动机器人的可靠性和灵活性，是一种具有结构简单、电磁兼容性佳的装置，具有巨大的应用前景。
【IPC分类】H02J50/00, H02J7/00
【公开号】CN205160102
【申请号】CN201520383589
【发明人】何亚伟, 李阳, 杨庆新, 张献
【申请人】天津工业大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年5月28日