本發(fā)明屬于機(jī)器人無線充電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及巡檢機(jī)器人智能續(xù)航無線充電系統(tǒng)及其充電方法。

背景技術(shù)：

無線傳能技術(shù)不需要用電纜將設(shè)備與供電系統(tǒng)連接，便可以直接對(duì)其進(jìn)行快速充電。加之非接觸快速充電能夠布置在多種場所，又可以為各種類型的設(shè)備提供充電服務(wù)，使隨時(shí)隨地充電變?yōu)榭赡堋?/p>

現(xiàn)有的無線傳能技術(shù)至少包括以下五種方式：電磁感應(yīng)式、電磁共振式、微波式、超聲波式及激光式。

其中，電磁共振式無線電能傳輸技術(shù)的原理是與音叉的共振原理相同。排列在一個(gè)磁場中的有相同振動(dòng)頻率的線圈，由于其振動(dòng)頻率特性相同也可以實(shí)現(xiàn)能量從一個(gè)線圈向另一個(gè)線圈的電能傳輸。特點(diǎn)是傳輸距離較遠(yuǎn)、可實(shí)現(xiàn)一對(duì)多傳能，但傳輸效率偏低，適用于中等功率的中等距離傳輸。

采用無線充電的方式對(duì)機(jī)器人進(jìn)行充電，對(duì)當(dāng)今迅速發(fā)展的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)具有重要意義。現(xiàn)有機(jī)器人充電系統(tǒng)常常存在的一些問題，如機(jī)器人充電時(shí)應(yīng)首先退出巡檢線路，充電結(jié)束后應(yīng)重新回到初始位置，以及充電過程復(fù)雜、效率低下等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種使用便捷、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、維護(hù)成本低、安全高效的供機(jī)器人進(jìn)行快速、高效率、智能續(xù)航的無線充電系統(tǒng)。巡檢機(jī)器人在充電時(shí)無需離開巡檢線路，充電后自動(dòng)續(xù)航。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：巡檢機(jī)器人智能續(xù)航無線充電系統(tǒng)，包括巡檢線路，巡檢機(jī)器人，以及巡檢線路上設(shè)置至少一個(gè)充電站；充電站上設(shè)置有充電發(fā)射單元，巡檢機(jī)器人上設(shè)置有機(jī)器人接收單元；充電站發(fā)射單元包括光電互補(bǔ)供電模塊，功率控制電路，功率震蕩模塊，霍爾器件檢測電路，發(fā)射端lcl補(bǔ)償電路，發(fā)射端通信線圈和功率發(fā)射線圈；機(jī)器人接收單元包括功率接收線圈，接收端lcl補(bǔ)償電路，信息監(jiān)測與調(diào)制單元，整流穩(wěn)壓模塊，接收端通信線圈和機(jī)器人儲(chǔ)能模塊；光電互補(bǔ)供電模塊連接功率震蕩模塊，功率震蕩模塊分別連接功率控制電路和功率發(fā)射線圈，發(fā)射端lcl補(bǔ)償電路與功率發(fā)射線圈連接，功率發(fā)射線圈連接霍爾器件檢測電路，霍爾器件檢測電路分別連接功率控制電路和發(fā)射端通信線圈；功率接收線圈分別連接接收端lcl補(bǔ)償電路和整流穩(wěn)壓模塊，機(jī)器人儲(chǔ)能模塊分別連接整流穩(wěn)壓模塊和信息監(jiān)測與調(diào)制單元，信息監(jiān)測與調(diào)制單元連接接收端通信線圈；發(fā)射端通信線圈與接收端通信線圈無線通信連接，功率發(fā)射線圈與功率接收線圈之間進(jìn)行能量傳遞；功率發(fā)射線圈包括多個(gè)平面式漸開線圈平行重疊排列的矩陣；功率接收線圈采用平面式結(jié)構(gòu)。

在上述的巡檢機(jī)器人智能續(xù)航無線充電系統(tǒng)中，功率發(fā)射線圈置于充電站內(nèi)頂部，功率發(fā)射線圈包括三個(gè)平面式漸開線圈平行排列成線圈矩陣，且每兩個(gè)平面式漸開線圈在磁場較弱處重疊；每個(gè)平面式漸開線圈沿直線螺旋形展開；線圈矩陣采用多股漆包線繞制，且平鋪在鐵氧體平板上，同時(shí)采用密封膠進(jìn)行防水澆筑密封。

在上述的巡檢機(jī)器人智能續(xù)航無線充電系統(tǒng)中，功率接收線圈置于巡檢機(jī)器人頭頂，其大小與功率發(fā)射線圈的外輪廓相等，采用分布式鐵氧體磁芯。

在上述的巡檢機(jī)器人智能續(xù)航無線充電系統(tǒng)中，光電互補(bǔ)供電模塊包括能量管理控制器分別連接的太陽能裝置、市電裝置；太陽能裝置的太陽能電池板設(shè)置在充電站外頂部。

在上述的巡檢機(jī)器人智能續(xù)航無線充電系統(tǒng)中，在巡檢線路上設(shè)置充電站的數(shù)量依巡檢機(jī)器人的能耗確定，且每隔相等距離設(shè)置一個(gè)充電站。

在上述的巡檢機(jī)器人智能續(xù)航無線充電系統(tǒng)中，機(jī)器人儲(chǔ)能模塊包括電路控制開關(guān)分別連接的超級(jí)電容組合電路和鋰電池組。

巡檢機(jī)器人智能續(xù)航無線充電系統(tǒng)的充電方法，包括以下步驟：

步驟1、巡檢機(jī)器人到達(dá)充電站內(nèi)部，任一側(cè)霍爾器件檢測電路發(fā)出的電信號(hào)強(qiáng)度超過設(shè)定值x，則控制充電站開啟；當(dāng)巡檢機(jī)器人行進(jìn)至功率接收線圈與功率發(fā)射線圈對(duì)齊時(shí)，兩側(cè)霍爾器件檢測電路發(fā)出的電信號(hào)強(qiáng)度相等，通過發(fā)射端通信線圈與接收端通信線圈的交互，控制巡檢機(jī)器人停止巡檢，開始充電；

步驟2、完成充電后，通過接收端通信線圈向發(fā)射端通信線圈發(fā)出信號(hào)，控制充電站關(guān)閉，巡檢機(jī)器人繼續(xù)巡檢。

本發(fā)明的有益效果是：可實(shí)現(xiàn)巡檢機(jī)器人在充電時(shí)無需離開巡檢線路，充電后自動(dòng)續(xù)航。使用便捷、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、充電效率高，維護(hù)成本低、安全高效。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的整體功能示意圖；

圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的工作流程示意圖；

圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例光電互補(bǔ)供電模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例功率發(fā)射線圈結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1-充電站發(fā)射單元，11-光電互補(bǔ)供電模塊，12-功率控制電路，13-功率震蕩模塊，14-霍爾器件檢測電路，15-發(fā)射端lcl補(bǔ)償電路，16-發(fā)射端通信線圈，17-功率發(fā)射線圈；2-機(jī)器人接收單元，21-功率接收線圈，23-信息監(jiān)測與調(diào)制單元，24-整流穩(wěn)壓模塊，25-接收端通信線圈，26-機(jī)器人儲(chǔ)能模塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。

所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。

下文的公開提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此外，本發(fā)明提供了各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到其它工藝的可應(yīng)用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結(jié)構(gòu)可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實(shí)施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實(shí)施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。

本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有規(guī)定和限定，術(shù)語“相連”“連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。

本實(shí)施例采用如下技術(shù)方案，巡檢機(jī)器人智能續(xù)航無線充電系統(tǒng)，包括巡檢線路，巡檢機(jī)器人，以及巡檢線路上設(shè)置至少一個(gè)充電站；充電站上設(shè)置有充電發(fā)射單元，巡檢機(jī)器人上設(shè)置有機(jī)器人接收單元；充電站發(fā)射單元包括光電互補(bǔ)供電模塊，功率控制電路，功率震蕩模塊，霍爾器件檢測電路，發(fā)射端lcl補(bǔ)償電路，發(fā)射端通信線圈和功率發(fā)射線圈；機(jī)器人接收單元包括功率接收線圈，接收端lcl補(bǔ)償電路，信息監(jiān)測與調(diào)制單元，整流穩(wěn)壓模塊，接收端通信線圈和機(jī)器人儲(chǔ)能模塊；光電互補(bǔ)供電模塊連接功率震蕩模塊，功率震蕩模塊分別連接功率控制電路和功率發(fā)射線圈，發(fā)射端lcl補(bǔ)償電路與功率發(fā)射線圈連接，功率發(fā)射線圈連接霍爾器件檢測電路，霍爾器件檢測電路分別連接功率控制電路和發(fā)射端通信線圈；功率接收線圈分別連接接收端lcl補(bǔ)償電路和整流穩(wěn)壓模塊，機(jī)器人儲(chǔ)能模塊分別連接整流穩(wěn)壓模塊和信息監(jiān)測與調(diào)制單元，信息監(jiān)測與調(diào)制單元連接接收端通信線圈；發(fā)射端通信線圈與接收端通信線圈無線通信連接，功率發(fā)射線圈與功率接收線圈之間進(jìn)行能量傳遞；功率發(fā)射線圈包括多個(gè)平面式漸開線圈平行重疊排列的矩陣；功率接收線圈采用平面式結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，功率發(fā)射線圈置于充電站內(nèi)頂部，功率發(fā)射線圈包括三個(gè)平面式漸開線圈平行排列成線圈矩陣，且每兩個(gè)平面式漸開線圈在磁場較弱處重疊；每個(gè)平面式漸開線圈沿直線螺旋形展開；線圈矩陣采用多股漆包線繞制，且平鋪在鐵氧體平板上，同時(shí)采用密封膠進(jìn)行防水澆筑密封。

進(jìn)一步，功率接收線圈置于巡檢機(jī)器人頭頂，其大小與功率發(fā)射線圈的外輪廓相等，采用分布式鐵氧體磁芯。

進(jìn)一步，光電互補(bǔ)供電模塊包括能量管理控制器分別連接的太陽能裝置、市電裝置；太陽能裝置的太陽能電池板設(shè)置在充電站外頂部。

進(jìn)一步，在巡檢線路上設(shè)置充電站的數(shù)量依巡檢機(jī)器人的能耗確定，且每隔相等距離設(shè)置一個(gè)充電站。

更進(jìn)一步，機(jī)器人儲(chǔ)能模塊包括電路控制開關(guān)分別連接的超級(jí)電容組合電路和鋰電池組。

巡檢機(jī)器人智能續(xù)航無線充電系統(tǒng)的充電方法，包括以下步驟：

步驟1、巡檢機(jī)器人到達(dá)充電站內(nèi)部，任一側(cè)霍爾器件檢測電路發(fā)出的電信號(hào)強(qiáng)度超過設(shè)定值x，則控制充電站開啟；當(dāng)巡檢機(jī)器人行進(jìn)至功率接收線圈與功率發(fā)射線圈對(duì)齊時(shí)，兩側(cè)霍爾器件檢測電路發(fā)出的電信號(hào)強(qiáng)度相等，通過發(fā)射端通信線圈與接收端通信線圈的交互，控制巡檢機(jī)器人停止巡檢，開始充電；

步驟2、完成充電后，通過接收端通信線圈向發(fā)射端通信線圈發(fā)出信號(hào)，控制充電站關(guān)閉，巡檢機(jī)器人繼續(xù)巡檢。

具體實(shí)施時(shí)，如圖1所示，充電站發(fā)射單元1包括光電互補(bǔ)供電模塊11，功率控制電路12，功率震蕩模塊13，霍爾器件檢測電路14，發(fā)射端lcl補(bǔ)償電路15，發(fā)射端通信線圈16，功率發(fā)射線圈17。機(jī)器人接收單元2包括：功率接收線圈21，接收端lcl補(bǔ)償電路22，信息監(jiān)測與調(diào)制單元23，整流穩(wěn)壓模塊24，接收端通信線圈25，機(jī)器人儲(chǔ)能模塊26。

光電互補(bǔ)供電模塊11采用太陽能和市電裝置組合供電的方式為功率震蕩模塊13提供充電電壓；功率控制電路12控制功率震蕩模塊13的通斷；功率震蕩模塊13將從光電互補(bǔ)供電模塊11輸入的功率震蕩為高頻震蕩電路；霍爾器件檢測電路14位于巡檢線路上且位于功率發(fā)射線圈兩端，并與功率控制電路12和發(fā)射端通信線圈16相連，通過判斷功率發(fā)射線圈兩端霍爾器件檢測電路發(fā)出的電信號(hào)強(qiáng)度，控制充電站的開啟時(shí)間以及機(jī)器人的停機(jī)時(shí)間；發(fā)射端lcl補(bǔ)償電路15與功率發(fā)射線圈17相連，以提高品質(zhì)因數(shù)，減少頻率漂移；發(fā)射端通信線圈16與接收端通信線圈25配合實(shí)現(xiàn)信息交互；功率發(fā)射線圈17發(fā)射功率震蕩模塊13震蕩出的高頻震蕩電路，功率發(fā)射線圈17包括三個(gè)平面式漸開線圈平行排列成線圈矩陣，且每兩個(gè)平面式漸開線圈在磁場較弱處重疊；每個(gè)平面式漸開線圈沿直線螺旋形展開；線圈矩陣采用多股漆包線繞制，且平鋪在鐵氧體平板上，同時(shí)采用密封膠進(jìn)行防水澆筑密封。功率接收線圈21接收功率發(fā)射線圈17所發(fā)射的能量，功率接收線圈21設(shè)計(jì)為平面式，且大小與組合型發(fā)射線圈的外輪廓相等，采用分布式鐵氧體磁芯；接收端lcl補(bǔ)償電路22與功率接收線圈21相連，以提高品質(zhì)因數(shù)，減少頻率漂移；信息監(jiān)測與調(diào)制單元23檢測機(jī)器人儲(chǔ)能電池26實(shí)時(shí)電壓和電流信息，并將信息通過接收端通信線圈25發(fā)射出去；整流穩(wěn)壓模塊24將接收的能量整流穩(wěn)壓成恒定的直流電，向機(jī)器人儲(chǔ)能模塊26供電；接收端通信線圈25實(shí)現(xiàn)與發(fā)射端通信線圈16的信息交換；機(jī)器人儲(chǔ)能模塊26采用超級(jí)電容組合電路供能，以提高充電速度和使用壽命，同時(shí)使用鋰電池組作為備用電池，兩者之間連有控制開關(guān)。

如圖2所示，本實(shí)施例巡檢機(jī)器人智能續(xù)航無線充電系統(tǒng)的充電方法如下，當(dāng)機(jī)器人巡檢至充電站內(nèi)部，功率發(fā)射線圈17兩側(cè)任一霍爾器件檢測電路14檢測到的磁感應(yīng)強(qiáng)度超過某一值，即某一霍爾器件檢測電路14發(fā)出的電信號(hào)強(qiáng)度超過某一設(shè)定值x，此時(shí)控制充電站開啟；當(dāng)功率接收線圈21與功率發(fā)射線圈17對(duì)齊時(shí)，兩側(cè)霍爾器件檢測電路14發(fā)出的電信號(hào)強(qiáng)度相等，此時(shí)通過發(fā)射端通信線圈16與接收端通信線圈25的交互，控制巡檢機(jī)器人停止巡檢，開始充電。

充電完成后，巡檢機(jī)器人通過接收端通信線圈25向發(fā)射端通信線圈16發(fā)出信號(hào)，控制充電站關(guān)閉，同時(shí)巡檢機(jī)器人繼續(xù)巡檢。

而且，充電站設(shè)置于巡檢線路上，且每隔相同距離設(shè)置一個(gè)，充電站的設(shè)置數(shù)量根據(jù)機(jī)器人能耗確定。

而且，光電互補(bǔ)供電模塊11采用太陽能和市電裝置組合供電的方式為功率震蕩模塊13提供充電電壓，如圖3所示，其中太陽能電池板位于充電站外頂部，且始終為充電站供電。當(dāng)太陽能供電量不足時(shí)，市電裝置為充電站供電；當(dāng)機(jī)器人無需充電或太陽能供電量有富余時(shí)，通過模塊內(nèi)部的能量管理控制器將電能反饋至市電裝置。

而且，功率發(fā)射線圈17位于充電站內(nèi)頂部，如圖4所示，采用平面式漸開線圈作為一個(gè)發(fā)射單元，且沿直線螺旋形展開；由三個(gè)平面式漸開線圈平行排列構(gòu)成線圈矩陣，且每兩個(gè)線圈在磁場較弱處重疊，以提高磁場均勻度，從而進(jìn)一步提高充電效率和充電功率；即發(fā)射線圈矩陣包含3個(gè)獨(dú)立線圈。線圈矩陣由多股漆包線繞制而成，以加強(qiáng)線路間絕緣；線圈矩陣平鋪在鐵氧體平板上，同時(shí)采用密封膠進(jìn)行防水澆筑密封，以加強(qiáng)充電過程的穩(wěn)定性，同時(shí)達(dá)到適應(yīng)惡劣天氣的目的。功率接收線圈2設(shè)計(jì)為平面式，置于機(jī)器人頭頂，且大小與線圈矩陣的外輪廓相等，采用分布式鐵氧體磁芯，以達(dá)到充分利用磁場的目的。

而且，霍爾器件檢測電路14位于發(fā)射線圈兩端，并與功率控制電路12和發(fā)射端通信線圈16相連。

而且，機(jī)器人儲(chǔ)能模塊26采用超級(jí)電容組合電路供能，以提高充電速度和使用壽命，同時(shí)減少由于使用鋰電池而造成的環(huán)境污染；采用鋰電池組作為備用電池，在緊急情況下為機(jī)器人供電，且兩者之間連有電路控制開關(guān)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。

而且，功率發(fā)射線圈17與功率接收線圈21分別連接有發(fā)射端lcl補(bǔ)償電路，接收端lcl補(bǔ)償電路；以提高品質(zhì)因數(shù)，減少頻率漂移。

綜上所述，本實(shí)施例采用太陽能和市電裝置組合供電的方式對(duì)機(jī)器人供電，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的智能續(xù)航和供能裝置的方便高效；在巡檢線路上每隔相等距離設(shè)置一個(gè)小型充電站，并在充電站內(nèi)頂部設(shè)置有功率發(fā)射線圈，功率發(fā)射線圈包括三個(gè)平面式漸開線圈平行排列成線圈矩陣，且每兩個(gè)平面式漸開線圈在磁場較弱處重疊；每個(gè)平面式漸開線圈沿直線螺旋形展開；線圈矩陣采用多股漆包線繞制，且平鋪在鐵氧體平板上，同時(shí)采用密封膠進(jìn)行防水澆筑密封。功率發(fā)射線圈兩端設(shè)置有霍爾器件檢測電路，通過判斷兩霍爾器件檢測電路發(fā)出的電信號(hào)強(qiáng)度，控制充電站的開啟時(shí)間以及機(jī)器人的停機(jī)時(shí)間；功率接收線圈設(shè)計(jì)為平面式，且大小與功率發(fā)射線圈的外輪廓相等，采用分布式鐵氧體磁芯，并置于機(jī)器人頭頂；機(jī)器人儲(chǔ)能模塊采用超級(jí)電容組合電路供能，以提高充電速度和使用壽命，同時(shí)使用鋰電池組作為備用電池，兩者之間連有控制開關(guān)；補(bǔ)償結(jié)構(gòu)采用新型lcl拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，功率發(fā)射線圈和功率接收線圈分別連接有發(fā)射端lcl補(bǔ)償電路、接收端lcl補(bǔ)償電路，以提高品質(zhì)因數(shù)，減少頻率漂移。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。

雖然以上結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變形或修改，而不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)。本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。