具有方向自適應線圈結構的智能機器人無線充電系統技術方案

本發明專利技術涉及無線充電技術，具體涉及具有方向自適應線圈結構的智能機器人無線充電系統，包括機器人充電待充區，充電裝置發射端和機載充電接收端；充電裝置發射端包括電源模塊、功率震蕩模塊、發射線圈、RFID閱讀器、功率控制模塊、方向控制模塊和無線通訊接收模塊；載充電接收端包括蓄電池、整流穩壓模塊、接收線圈、RFID電子標簽、電池檢測模塊、功率檢測模塊和無線通訊發射模塊；發射線圈與接收線圈通過磁共振進行無線傳能，RFID閱讀器與RFID電子標簽之間進行信號交互，無線通訊接收模塊與無線通訊發射模塊之間進行無線信息傳遞。該系統對環境的適應性較強，能自動適應機器人的?？糠较?，提升電能傳輸效率，降低對機器人?？课恢玫囊?。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于無線充電
，尤其涉及具有方向自適應線圈結構的智能機器人無線充電系統。
技術介紹
如今，電網規模不斷擴大、設備不斷增加，變電站人工巡檢成本隨著規模的擴展不斷提高，且人工巡檢會存在主觀原因上疏漏；而惡劣天氣情況時，安排人工巡檢困難較大，采用變電站智能巡檢機器人無疑能夠很好的解決這個問題。要保證電能的持續供應，維持變電站智能巡檢機器人正常工作，無線供電裝置的研發被放上了重要議程?，F有的無線傳能技術至少包括以下五個方向：電磁感應式、電磁共振式、微波式、超聲波式及激光式。其中，電磁共振式無線充電的原理是與音叉的共振原理相同。排列在一個磁場中的有相同振動頻率的線圈，由于其振動頻率特性相同可以實現能量從一個線圈向另一個線圈的電能傳輸。特點是傳輸距離較遠、可實現一對多傳能，但傳輸效率偏低，適用于中等功率的中等距離傳輸。為了對智能機器人進行無線充電，追求充電效率，這就要求智能機器人的停靠位置的精確度高或者需要人工操作。此后出現的線圈位置自適應的無線充電器，具有此類功能的充電器大多采用直線電機控制線圈之間距離，在實際智能機器人充電的應用場合下無法達到自適應耦合角度的要求，并且線圈可以調節的范圍有限。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供對環境適應性較強，人工操控要求較低，能自適應機器人的停靠方向，提升電能傳輸效率，對機器人充電?？课恢镁纫蟛桓叩臒o線充電系統。為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是：具有方向自適應線圈結構的智能機器人無線充電系統，包括機器人充電待充區，充電裝置發射端和機載充電接收端；所述充電裝置發射端包括電源模塊、功率震蕩模塊、發射線圈、RFID閱讀器、功率控制模塊、方向控制模塊和無線通訊接收模塊；所述載充電接收端包括蓄電池、整流穩壓模塊、接收線圈、RFID電子標簽、電池檢測模塊、功率檢測模塊和無線通訊發射模塊；所述電源模塊依次連接功率震蕩模塊和發射線圈，所述RFID閱讀器依次連接功率控制模塊、方向控制模塊和無線通訊接收模塊，所述功率控制模塊與功率震蕩模塊連接，所述方向控制模塊與發射線圈連接；所述接收線圈依次連接整流穩壓模塊、蓄電池、電池檢測模塊、功率檢測模塊和無線通訊發射模塊，所述功率檢測模塊與接收線圈相連；所述發射線圈與接收線圈通過磁共振進行無線傳能，所述RFID閱讀器與RFID電子標簽之間進行信號交互，所述無線通訊接收模塊與無線通訊發射模塊之間進行無線信息傳遞。在上述的具有方向自適應線圈結構的智能機器人無線充電系統中，所述機器人充電待充區為直徑80cm的半圓。在上述的具有方向自適應線圈結構的智能機器人無線充電系統中，所述發射線圈與接收線圈在同一高度，所述發射線圈沿直徑80cm半圓的機器人充電待充區邊界自由移動，以適應接收線圈的朝向。在上述的具有方向自適應線圈結構的智能機器人無線充電系統中，所述充電裝置發射端完成RFID電子標簽識別，所述機載充電接收端接收到的功率與蓄電池電量信息通過無線通訊模塊反饋至充電裝置發射端，充電裝置發射端根據反饋信息計算功率傳輸效率與充電進度，若充電未完成而功率傳輸效率未達到設定值，則方向控制模塊調整功率發射線圈的方向；若充電完成，則由功率控制模塊調整功率震蕩模塊減小輸出，停止充電。具體實現時：具有方向自適應線圈結構的智能機器人無線充電系統，包含充電裝置發射端與機載充電接收端，其中充電裝置發射端：電源模塊為功率震蕩模塊提供輸入功率；功率震蕩模塊將電源模塊輸入的功率震蕩至高頻，使發射線圈、接收線圈發生磁共振，實現無線傳能；發射線圈發射功率震蕩模塊震蕩出的高頻震蕩電磁波；RFID閱讀器檢測識別機器人RFID電子標簽信號，以完成機器人編號身份識別；功率控制模塊根據無線通訊接收模塊傳遞的機載充電接收端的能量和蓄電池工作狀態，控制功率震蕩模塊轉換功率的大小；方向控制模塊控制發射線圈的方向，令發射線圈自動適應接收線圈的方位，使接收效率最大化；無線通訊接收模塊接收無線通訊發射模塊傳來的功率、傳輸效率及電池狀態等充電狀態信息；其中充電裝置發射端：接收線圈接收發射線圈所發射的電磁能量；整流穩壓模塊將接收線圈接收的能量整流穩壓成恒定的直流電，向蓄電池供電；RFID電子標簽發送機器人編號等信號給RFID閱讀器；功率檢測模塊檢測接收端接收的能量，并通過無線通訊發射模塊反饋至充電裝置發射端；電池檢測模塊檢測蓄電池工作狀態，并通過無線通訊發射模塊反饋至充電裝置發射端。為了提高無線充電效率，抑制發射接收線圈因對位不準造成接收功率下降，系統的發射線圈可在直徑80cm半圓的機器人充電待充區邊界自由移動，方向控制模塊能夠依據實時電能傳輸效率，調整發射線圈自動適應接收端線圈的朝向，提高線圈之間互感，使系統處于強耦合狀態，從而提高系統的電能傳輸效率。當智能機器人在充電區域停穩之后，充電裝置發射端辨識出正確的RFID電子標簽，機載充電接收端將接收到的功率與蓄電池電量信息通過無線通訊模塊反饋回充電裝置發射端，充電裝置發射端根據以上信息計算出功率傳輸效率與充電進度，若充電未完成而功率傳輸效率未達到設定值則由方向控制模塊調整功率發射線圈方向，提高充電效率；若充電完成，則由功率控制模塊調整功率震蕩模塊減小輸出，停止充電。本專利技術的有益效果，該無線充電系統對環境的適應性較強，工作運行時對人工操控要求較低，能自動適應機器人的?？糠较?，提升電能傳輸效率，降低對機器人充電時?？课恢玫囊?。附圖說明圖1為本專利技術一個實施例整體功能示意圖；圖2為本專利技術一個實施例發射線圈及接收線圈俯視圖；圖3為本專利技術一個實施例工作流程示意圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術的實施方式進行詳細描述。本專利技術的描述中，需要說明的是，除非另有規定和限定，術語“相連”“連接\應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。本實施例采用如下技術方案，具有方向自適應線圈結構的智能機器人無線充電系統，包括機器人充電待充區，充電裝置發射端和機載充電接收端；所述充電裝置發射端包括電源模塊、功率震蕩模塊、發射線圈、RFID閱讀器、功率控制模塊、方向控制模塊和無線通訊接收模塊；所述載充電接收端包括蓄電池、整流穩壓模塊、接收線圈、RFID電子標簽、電池檢測模塊、功率檢測模塊和無線通訊發射模塊；所述電源模塊依次連接功率震蕩模塊和發射線圈，所述RFID閱讀器依次連接功率控制模塊、方向控制模塊和無線通訊接收模塊，所述功率控制模塊與功率震蕩模塊連接，所述方向控制模塊與發射線圈連接；所述接收線圈依次連接整流穩壓模塊、蓄電池、電池檢測模塊、功率檢測模塊和無線通訊發射模塊，所述功率檢測模塊與接收線圈相連；所述發射線圈與接收線圈通過磁共振進行無線傳能，所述RFID閱讀器與RFID電子標簽之間進行信號交互，所述無線通訊接收模塊與無線通訊發射模塊之間進行無線信息傳遞。進一步，所述機器人充電待充區為直徑80cm的半圓。進一步，所述發射線圈與接收線圈在同一高度，所述發射線圈沿直徑80cm半圓的機器人充電待充區邊界自由移動，以適應接收線圈的朝向。更進一步，所述充電裝置發射端完成RFID電子標簽識別，所述機載充電接收端接收到的功率與蓄電池電量信息通過本文檔來自技高網...

【技術保護點】
具有方向自適應線圈結構的智能機器人無線充電系統，其特征在于，包括機器人充電待充區，充電裝置發射端和機載充電接收端；所述充電裝置發射端包括電源模塊、功率震蕩模塊、發射線圈、RFID閱讀器、功率控制模塊、方向控制模塊和無線通訊接收模塊；所述載充電接收端包括蓄電池、整流穩壓模塊、接收線圈、RFID電子標簽、電池檢測模塊、功率檢測模塊和無線通訊發射模塊；所述電源模塊依次連接功率震蕩模塊和發射線圈，所述RFID閱讀器依次連接功率控制模塊、方向控制模塊和無線通訊接收模塊，所述功率控制模塊與功率震蕩模塊連接，所述方向控制模塊與發射線圈連接；所述接收線圈依次連接整流穩壓模塊、蓄電池、電池檢測模塊、功率檢測模塊和無線通訊發射模塊，所述功率檢測模塊與接收線圈相連；所述發射線圈與接收線圈通過磁共振進行無線傳能，所述RFID閱讀器與RFID電子標簽之間進行信號交互，所述無線通訊接收模塊與無線通訊發射模塊之間進行無線信息傳遞。

【技術特征摘要】
1.具有方向自適應線圈結構的智能機器人無線充電系統，其特征在于，包括機器人充電待充區，充電裝置發射端和機載充電接收端；所述充電裝置發射端包括電源模塊、功率震蕩模塊、發射線圈、RFID閱讀器、功率控制模塊、方向控制模塊和無線通訊接收模塊；所述載充電接收端包括蓄電池、整流穩壓模塊、接收線圈、RFID電子標簽、電池檢測模塊、功率檢測模塊和無線通訊發射模塊；所述電源模塊依次連接功率震蕩模塊和發射線圈，所述RFID閱讀器依次連接功率控制模塊、方向控制模塊和無線通訊接收模塊，所述功率控制模塊與功率震蕩模塊連接，所述方向控制模塊與發射線圈連接；所述接收線圈依次連接整流穩壓模塊、蓄電池、電池檢測模塊、功率檢測模塊和無線通訊發射模塊，所述功率檢測模塊與接收線圈相連；所述發射線圈與接收線圈通過磁共振進行無線傳能，所述RFID閱讀器與RFID電子標簽之間進行信號交互，所述無線通訊接收...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔡昌松，王軍華，林中正，方支劍，胡妹林，
申請(專利權)人：武漢大學，
類型：發明
國別省市：湖北;42