一种充电对接装置及充电对接方法

文档序号:1956057 发布日期:2021-12-10 浏览:15次 >En<

阅读说明:本技术 一种充电对接装置及充电对接方法 (Charging butt joint device and charging butt joint method ) 是由 王元彬 许少强 陈兆先 于 2021-11-11 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种充电对接装置及充电对接方法,装置使用了较少的电极,能够在电极短路、充电装置断电情况下检测到状态异常,防止对接无反馈、导致设备损坏。在优化充电装置与待充电设备之间通讯问题的同时,降低了装置的故障率,优化了通信能力。此外,装置加入了电极识别功能,既增强了对接的可靠性,又弥补了传统装置的缺陷,使不同型号的机器人与充电桩能够相应适配,有助于机器人与充电桩的标准化和广泛适用性的推进。(The invention provides a charging docking device and a charging docking method. The communication problem between the charging device and the equipment to be charged is optimized, meanwhile, the failure rate of the device is reduced, and the communication capacity is optimized. In addition, the device adds the electrode recognition function, has both strengthened the reliability of butt joint, has compensatied the defect of traditional device again, makes the robot of different models and fills electric pile can corresponding adaptation, helps the standardization of robot and the promotion of the wide suitability of filling electric pile.)

一种充电对接装置及充电对接方法

技术领域

本发明属于机器人技术领域,具体涉及一种充电对接装置及充电对接方法。

背景技术

机器人作为近年来走进人们生活的新物种,已经实现各种各样的服务改善人们的生活体验,常见的有扫地机器人、智能家居机器人、商用服务机器人、送餐机器人,还有一些工具作业机器人,如叉车、清洁机器人、物流机器人、AGV等,机器人是一个复杂技术的结合体,但机器人自主充电一直是机器人行业的热门话题。

让机器人实现自主充电,最关键的是机器人与充电装置的对接,现有的充电对接装置存在电极对接方式的压合量不够、位置出现偏差、氧化腐蚀等情况均容易出现接触不良的问题,且电极的数量越多故障率越高,同时也存在连接不稳定的问题,特别在偏工业类场景下干扰严重会导致故障率的增高,实时性也无法得到保障。

另外,在充电桩故障的情况下,对接时得不到充电桩任何反馈,可能造成后退过度,带来损坏设备的风险,且无法识别处理电极间存在异物或水而短路的情况,如果这种情况下开启充电的安全风险非常之高。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷,本发明提出了一种充电对接装置,所述充电对接装置包括:

充电装置,所述充电装置设置有回馈电路、第一充电电极组件和第一控制器,所述回馈电路包括第一检测极,所述第一检测极电性连接所述第一充电电极组件;

待充电设备,所述待充电设备设置有电极检测识别电路、第二充电电极组件和第二控制器,所述第二充电电极组件用于与所述第一充电电极组件对接,所述电极检测识别电路包括第二检测极,所述第二检测极电性连接所述第二充电电极组件;

所述第一控制器用于接收所述第一检测极的电压信号,根据第一检测极反馈的电压信号,判断所述充电装置这一端与所述待充电设备的对接状态;

所述第二控制器用于接收所述第二检测极的电压信号,根据第二检测极反馈的电压信号,判断所述待充电设备这一端与所述充电装置的对接状态。

具体地,所述回馈电路还包括二极管D1、功率电阻R1和回馈极,所述回馈极通过所述二极管D1连接所述充电装置的正极,所述第一检测极直接连接所述充电装置的正极,所述充电装置的正极、所述二极管D1与所述第一检测极,通过所述功率电阻R1连接所述充电装置的负极,所述充电装置的负极接地;

所述第一充电电极组件包括至少两个电极,所述充电装置的正极连接所述第一充电电极组件的其中一个电极,所述充电装置的负极连接所述第一充电电极组件的其中另一电极;

所述第一控制器接收所述第一检测极用于检测的电压变化量,设置相应的预设变化值,若电压变化量与所述预设变化值不同,判断所述充电装置异常。

所述电极检测识别电路还包括二极管D2、功率电阻R2和预置电压VCC,所述预置电压VCC连接所述二极管D2,所述二极管D2通过所述功率电阻R2连接所述第二检测极,所述预置电压VCC的电压与所述回馈电路的回馈电压的大小不同;

所述第二充电电极组件的电极数量与所述第一充电电极组件相同,所述待充电设备的电池正极连接所述第二充电电极组件的其中一个电极,所述待充电设备的电池负极连接所述第二充电电极组件的其中另一电极;

所述第二控制器接收所述第二检测极检测的电压变化量,设置相应的预设变化值,若电压变化量与所述预设变化值不同,判断所述待充电设备异常;

所述第二控制器接收所述第二检测极检测的所述回馈电路的回馈电压,所述充电装置与所述待充电设备对接时,若所述第二检测极未检测到回馈电压,判断所述充电装置断电。

优选地,所述充电装置还设置有对接验证装置,所述对接验证装置用于在所述充电装置与所述待充电设备的对接到位时触发到位信号;

和/或,所述充电装置还设置有第一通信极,所述待充电设备还设置有第二通信极,所述第二通信极用于与所述第一通信极对接。

进一步地,与所述充电装置的正极连接的电极,用于与所述待充电设备的电池正极连接的电极对接;

与所述充电装置的负极连接的电极,用于与所述待充电设备的电池负极连接的电极对接;

与所述待充电设备的电池正极连接的电极,通过继电器与所述待充电设备的电池正极连接,所述继电器的一端连接所述待充电设备的电池正极,所述待充电设备的电池正极与所述功率电阻R2、所述第二检测极共同连接继电器的另一端;

所述充电装置的负极接地,所述待充电设备的电池负极接地。

与本发明提供的一种充电装置对应,本发明还提供一种充电对接方法,所述充电对接方法通过如前文所述的充电对接装置实现,所述方法包括:

给定VCC预置电压;

检测充电装置和/或待充电设备是否存在异常状态;

若不存在异常状态,待充电设备与充电装置进行对接,判断待充电设备与充电装置的电极是否接触;

若电极接触,判断待充电设备与充电装置对接是否成功;

若对接成功,待充电设备继续压缩电极,直至到位信号触发或发生压缩行程超限,待充电设备停下,完成对接;

充电装置为待充电设备充电。

具体地,所述判断待充电设备与充电装置的电极是否接触包括:

当待充电设备与充电装置对接时,通过所述功率电阻R1、R2对负极构成的分压电路,使所述第一检测极、所述第二检测极的电压变化为VCC*R1/(R1+R2);

充电装置通过第一检测极检测到有效电压,判断待充电设备这一端的第二充电电极组件与充电装置的第一充电电极组件接触;

待充电设备通过第二检测极检测到有效电压,判断充电装置这一端的第一充电电极组件与待充电设备的第二充电电极组件接触。

进一步地,所述判断待充电设备与充电装置对接是否成功包括:

所述充电装置通过所述回馈电路的回馈极,回馈一个大于所述预置电压的给定电压信号,所述待充电设备检测到有效回馈,则说明所述待充电设备与所述充电装置对接成功,且处于正常状态。

具体地,前文所述的对接验证装置为到位极,所述待充电设备在压缩电极时的接触顺序为:

所述第一充电电极组件与所述第二充电电极组件接触;

所述第一通信极与所述第二通信极接触;

所述到位极压缩触发到位。

具体地,所述压缩行程超限的距离由识别到所述第一充电电极组件与所述第二充电电极组件接触时开始计算。

本发明至少具有以下有益效果:

1.使用的电极较少,降低了故障率;

2.能够在电极短路、充电装置断电情况下检测到状态异常,防止对接无反馈、导致设备损坏;

3.具备电极识别功能,能够扩展出不同型号的待充电设备适配同一充电装置,以及不同型号的充电装置适配同一待充电设备的方案;

4.从电极有效接触开始,结合运动位移,可以精准的知道电极压缩行程,有效性判断及可控性极高,能保证对接及充电的安全性。

以此,本发明提出一种充电对接装置及充电对接方法,在优化充电装置与待充电设备之间通讯问题的同时,加入了电极识别功能,既增强了对接的可靠性,又弥补了传统装置的缺陷,降低了装置的故障率,优化了通信能力,且有助于机器人与充电桩的标准化和广泛适用性的推进。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的本申请相关附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种充电对接装置的结构示意图;

图2为本发明提供的一种充电对接方法的流程示意图;

图3为待充电设备压缩电极时接触顺序的流程示意图;

图4为充电装置为待充电设备充电的流程示意图。

附图标记:

111-第一充电电极组件;112-第一通信极;113-到位极;121-第二充电电极组件;122-第二通信极。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种充电对接装置,在优化充电桩与机器人间通讯问题的同时,加入了电极识别功能,予以满足严苛场景下机器人对接充电需求。参考图1,所述充电对接装置包括:

充电装置,所述充电装置设置有回馈电路、第一充电电极组件111和第一控制器,所述回馈电路包括第一检测极,所述第一检测极电性连接所述第一充电电极组件111;

待充电设备,所述待充电设备设置有电极检测识别电路、第二充电电极组件121和第二控制器,所述第二充电电极组件121用于与所述第一充电电极组件111对接,所述电极检测识别电路包括第二检测极,所述第二检测极电性连接所述第二充电电极组件121;

所述第一控制器用于接收所述第一检测极的电压信号,根据第一检测极反馈的电压信号,判断所述充电装置这一端与所述待充电设备的对接状态;

所述第二控制器用于接收所述第二检测极的电压信号,根据第二检测极反馈的电压信号,判断所述待充电设备这一端与所述充电装置的对接状态。

具体地:

所述第一控制器能够判断所述充电装置是否异常,具体地:所述第一控制器接收所述第一检测极检测的电压变化量,设置相应的预设变化值,若电压变化量与所述预设变化值不同,判断所述充电装置异常。

所述充电装置异常的情况包括短路和充电装置损坏,当电压变化量与所述预设变化值不同时,若为所述电压变为零或接近零的情况,判断所述第一充电电极组件111短路;

当电压变化量与所述预设变化值不同时,若为所述电压变为非零、变为过大或过小的情况,判断所述充电装置损坏。

所述第二控制器能够判断所述待充电设备是否异常、以及所述充电装置是否断电,具体地:所述第二控制器接收所述第二检测极检测的电压变化量,设置相应的预设变化值,若电压变化量与所述预设变化值不同,判断所述待充电设备异常。

所述待充电设备异常的情况包括短路和待充电设备损坏,当电压变化量与所述预设变化值不同时,若为所述电压变为零或接近零的情况,判断所述第二充电电极组件121短路;

当电压变化量与所述预设变化值不同时,若为所述电压变为非零、变为过大或过小的情况,判断所述待充电设备损坏。

所述第二控制器接收所述第二检测极检测的所述回馈电路的回馈电压,所述充电装置与所述待充电设备对接时,若所述第二检测极未检测到回馈电压,判断所述充电装置断电。

需要说明的是,所述第一充电电极组件111、所述第二充电电极组件121的短路,为所述充电装置或所述待充电设备出现意外情况时,导致的电极之间的短路。

具体地,所述第一充电电极组件111、第二充电电极组件121的短路包括有多种情况:

若为持续短路,则为所述第一充电电极组件111或第二充电电极组件121实际发生短路的情况;

若为间歇性短路,则可能为所述第一充电电极组件111或第二充电电极组件121被淋水等情况。

还需要说明的是,设备为大电流充电,若在出现异常的情况下仍继续工作,可能会造成高风险危害及事故。因此,本发明提出的装置相应增加了异常检测的功能,在出现任何异常的情况下,后续将要进行的动作都会被拒绝,直至恢复正常。

所述待充电设备包括洗地机。

具体地,所述回馈电路还包括二极管D1、功率电阻R1和回馈极,所述回馈极通过所述二极管D1连接所述充电装置的正极,所述第一检测极直接连接所述充电装置的正极,所述充电装置的正极、所述二极管D1与所述第一检测极,通过所述功率电阻R1连接所述充电装置的负极,所述充电装置的负极接地;

所述电极检测识别电路还包括二极管D2、功率电阻R2和预置电压VCC,所述预置电压VCC连接所述二极管D2,所述二极管D2通过所述功率电阻R2连接所述第二检测极。

所述第一充电电极组件111包括至少两个电极,所述充电装置的正极连接所述第一充电电极组件111的其中一个电极,所述充电装置的负极连接所述第一充电电极组件111的其中另一电极;

所述第二充电电极组件121的电极数量与所述第一充电电极组件111相同,所述待充电设备的电池正极连接所述第二充电电极组件121的其中一个电极,所述待充电设备的电池负极连接所述第二充电电极组件121的其中另一电极;

所述充电装置还设置有对接验证装置,所述对接验证装置用于在所述充电装置与所述待充电设备的对接到位时触发到位信号,提示所述充电装置与所述待充电设备的对接完成,在本实施例中所述对接验证装置为到位极113;

所述充电装置还设置有第一通信极112,所述待充电设备还设置有第二通信极122,所述第二通信极122用于与所述第一通信极112对接。

具体地,与所述充电装置的正极连接的电极,用于与所述待充电设备的电池正极连接的电极对接;

与所述充电装置的负极连接的电极,用于与所述待充电设备的电池负极连接的电极对接;

与所述待充电设备的电池正极连接的电极,通过继电器与所述待充电设备的电池正极连接,所述继电器的一端连接所述待充电设备的电池正极,所述待充电设备的电池正极与所述功率电阻R2、所述第二检测极共同连接继电器的另一端;

所述充电装置的负极接地,所述待充电设备的电池负极接地。

需要说明的是,充电对接装置实现的逻辑里需要依据接触电极的相对位置关系,其具体的相对位置需要在实际装置中进行适配。

优选地,所述待充电设备的预置电压VCC的电压与所述充电装置的回馈电压的大小不同,可以以此项做待充电设备的充电电压的识别,以及充电装置的输出电压的识别,以扩展出同一充电装置适配不同工作电压的待充电设备。另外,同一待充电设备也可尝试通过不同的充电装置充电。

如图2所示,本发明还提供一种充电对接方法,所述充电对接方法可通过本发明提供的充电对接装置实现。所述方法包括:

S201:给定VCC预置电压。

正常情况下,待充电设备与充电装置开始对接前处于初始状态,需向VCC给定一个预置电压,同时持续通过检测机检测电压变化情况。

未开始对接时,所述预置电压可默认为0V。

S202:检测充电装置和/或待充电设备是否存在异常状态。

需要说明的是,所述的异常状态包括短路、装置损坏等,可能存在充电装置、待充电装置中的一方断路或短路、充电装置与待充电装置全短路或全断路,或是充电装置和/或待充电设备损坏的情况,例如充电装置与待充电装置的电极间存在水的情况时,就有可能引发短路。

若不存在异常状态,进行步骤S203;

若存在异常状态,中止对接。

S203:待充电设备与充电装置进行对接,判断待充电设备与充电装置的电极是否接触。

具体地,当待充电设备与充电装置对接时,通过所述功率电阻R1、R2对负极构成的分压电路,使所述第一检测极、所述第二检测极的电压变化为VCC*R1/(R1+R2),从而判断待充电设备与充电装置的电极接触,即:

充电装置通过第一检测极检测到有效电压,判断待充电设备这一端的第二充电电极组件121与充电装置的第一充电电极组件111接触;

待充电设备通过第二检测极检测到有效电压,判断充电装置这一端的第一充电电极组件111与待充电设备的第二充电电极组件121接触。

需要说明的是,若待充电设备与充电装置的电极未接触,待充电设备会继续尝试对接,待充电设备后退距离设置有超限保护。具体地,所述超限保护为对于待充电设备,设置有后退的避障、后退距离超限保护和对充电装置的识别和定位,保证待充电设备对接的是充电装置且不会对偏,若最终发生对接失败,则可以重试。

若待充电设备与充电装置的电极接触,进行步骤S204。

S204:判断待充电设备与充电装置对接是否成功。

充电装置通过所述回馈电路的回馈极,回馈一个大于所述预置电压的给定电压信号,待充电设备检测到有效回馈,则说明待充电设备与充电装置对接成功,且处于正常状态。

若待充电设备与充电装置对接成功,进行步骤S205;

若待充电设备与充电装置对接不成功,待充电设备移动至开始执行充电动作的起点重试对接,即重新进行步骤S202。

S205:待充电设备继续压缩电极,直至到位信号触发或发生压缩行程超限,待充电设备停下,完成对接。

待充电设备与充电装置可尝试用通信极进行通信握手连接交互数据,待充电设备继续压缩电极,直至到位开关信号触发或发生压缩行程超限,待充电设备停下以完成本次对接。

需要说明的是,所述压缩行程超限的距离由识别到所述第一充电电极组件与所述第二充电电极组件接触时开始计算。

如图3所示,所述待充电设备在压缩电极时的接触顺序为:

第一充电电极组件111与第二充电电极组件121接触;

第一通信极112与第二通信极122接触;

到位极113压缩触发到位。

S206:充电装置为待充电设备充电。

具体地,所述充电装置为待充电设备充电的步骤为:

待充电设备打开继电器,进行充电;

充电完成,充电装置关闭充电;

待充电设备关闭继电器;

待充电设备离开充电装置,结束对接,充电装置、待充电设备回到初始状态。

综上所述,本发明提出一种充电对接装置及充电对接方法,在优化充电装置与待充电设备之间通讯问题的同时,加入了电极识别功能,既增强了对接的可靠性,又弥补了传统装置的缺陷,降低了装置的故障率,优化了通信能力。通过待充电设备的预置电压和充电装置的回馈电压设置的不同,扩展出同一充电桩去适配不同工作电压的机器人的方案,同一机器人也可尝试通过不同的充电桩去充电,更有助于机器人与充电桩的标准化和广泛适用性的推进。

以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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