室内机器人自动充电技术

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1、室内移动机器人自动充电技术刘志雄，李浙昆(昆明理工大学机电学院机电技术研究所，云南昆明650093)TechnologyofAuto—rechargingforMobileRobotinIndoorEnvironmentLIUZhi—xiong．LIZhe—kun(FacultyofMechanicalandElectricalEngineering，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650093，China)摘要：介绍了移动机器人自动充电的2种方式

2、，增加活动范围等功能的要求越来越高，故而其补充接触式充电和非接触式感应充电，分析了移动机器动力能源成为了一个亟待解决的问题。由于常见的人自动充电的相关技术。移动机器人动力能源的无缆化主要依赖高品质的机关键词：自主充电；感应充电；移动机器人载蓄电池组，如何让机器人在无人工干预环境下安中图分类号：TP24全可靠、快速高效地实现自动充电是实现机器人长文献标识码：A期自治的一项关键技术。文章编号：1001—2257(2007)03—0051一O41移动机器人自动接触式充电技术Abstract：Inthispaper，

3、twodifferentstylesofauto—recharging，contactrechargingandcontact—当移动机器人需要补充电力时，会自动驶向指lessinductiverecharging，areintroduced．Therela—定充电区，车载充电连接器与地面充电系统自动实tionaltechnologiesofauto——rechargingformobile现电连接并实施充电。充电完成后机器人自动脱离robotarediscussedandanalyzed．充电系统，驶向工作

4、区或待命区投入正常运行，其特Keywords：recharging；inductivecharging；mo—点是整个充电过程全部实现自动化、智能化，无需专bilerobot；人看管。移动机器人和充电座连接方式常见的有如下3种：a．上置式自动充电模式。如图1所示，连接触0引言点位于移动机器人本体上方，当机器人到达充电座目前，移动机器人都是使用高质量的机载可充时，与地面连接触点自动完成对接，当充电完毕后与电蓄电池组来给自身供电，但是一般只能维持几个充电座自动脱离。GreyWalte开发的机器人Elsie小时，一

5、旦电能耗尽，必须采用人工干预的方式来给和Elmer就是采用将机器人本体上的充电臂插入机器人充电。如果采用人工充电，那么机器人就处就近的插座的充电方式来充电[3]。于一种非连续的任务环[1]，这阻碍了机器人的长期自治。如果要实现真正意义上的长期自治，机器人必须能在所处的环境中实现自我支持，实现连续任务环Ⅲ。机器人连续任务环被简单地定义为使机器人以自主充电的方式来继续完成它所分配到的任务。一旦开始运行，机器人便进入连续任务环，即不再需要人的帮助，在此系统中，启动和停止是由机器人自动完成的。总之，随着移动机器人的应

6、用越来越广泛，人们对移动机器人能实现长期值守、延长自治时间以及图1上置式自动充电模式收稿日期：2006—11—20b．侧置式自动充电模式。如图2所示，连接触《机械与电子~2007(3)·51·点位于移动机器人侧面，当机器人到达充电座时，与连接器，在充电座上设计一个母头连接器。而且连地面连接触点侧向对应，由机器人主动完成对接。接方式要便于电流通过。连接系统的关键是，基于充电完成后，机器人驶离投入运行。澳大利亚的引导系统的精确性和可靠性，对对接误差需要具有AlexZelinsky开发的机器人和美国的加利福尼亚一定

7、的容忍度，当对接出现偏差时也能够对接成功。大学开发的机器人就采用了这种方法。目前已有的对接系统一般可以允许±5。以及±5cm的对接误差。f．充电器必须安放在机器人或者充电座上。通常把充电器设计成充电座的一部分，因为这样可以减轻机器人的重量以及减小机器人的体积，同时也避免连接位置处于高电压状态。如果将充电器设置在机器人上，那么就必须使用标准的家用插头连接，以便能更好适应环境。g．机器人需要确定与充电座的物理连接是否成功。许多系统采用红外线接发装置来传递机器人与充电座的物理连接是否成功的信息，也可以采用监图2侧置

8、式自动充电模式测机器人侧连接端的电压来确定电气连接是否成C．下置式自动充电模式。连接触点位于机器人功由于电气连接是建立在物理连接的基础上的，本体下部，当机器人停在充电台位时，车载与地面连所以此检测系统是必须的，否则对接系统将会误判，接触点自动上下对接吻合。充电完成后，机器人驶使得充电失败。离，连接触点自动脱离。h．一个真正健壮的自主充电系统必须具有容错以及纠错功能。如果对接时未对准或者未能检测到2移