定位机器人充电装置的结构优化设计与研究

胡丞熙

摘要：目前市面上的定位机器人充电结构多是利用充电桩配合机器人底部设置的充电触点依靠导航系统的指引准确移动到充电触点上方进行电性连通充电，但是这种方式连接可靠性较弱，在返程与充电桩对接时，定位校准速度慢，而且容易冲撞到充电桩造成损害。本文对定位机器人充电装置进行结构优化，保证定位机器人与充电桩充电时底部压合触点的连接可靠度，对机器人返程时的定位进行辅助校准，保证充电对接时的精确度。

关键词：定位机器人;充电装置;结构优化

随着数字化时代的来临，科技技术不断发展，定位机器人也越来越智能化，并在生活和工业生产中承担着非常重要的角色，比如餐车机器人、巡检机器人、搬运机器人等，因此，定位机器人具有非常广阔的应用价值，2016年，工信部、国家发改委颁布的《机器人产业发展规划（2016-2020年）》文件中指出，机器人既是先进制造业的关键支撑装备，也是改善人类生活方式的重要切入点。无论是在制造环境下应用的工业机器人，还是在非制造环境下应用的服务机器人，其研发及产业化应用是衡量一个国家科技创新、高端制造发展水平的重要标志。大力发展机器人产业，对于打造中国制造新优势，推动工业转型升级，加快制造强国建设，改善人民生活水平具有重要意义。

目前多种定位技术都可以解决定位机器人精准定位的需求，比如超声波导航、光反射导航、GPS等，与此同时关于定位机器人的充电问题同样值得关注，充电装置通过不断发送信号，定位机器人通过接收器接收信号达到返航充电的目的，目前常用的有紅外线、蓝牙、雷达等技术。部分定位机器人有时需在有辐射、恶劣的环境中工作，因此对定位机器人充电装置的安全性和稳定性提出了更高的要求。

充电技术最早是运用于新能源汽车行业，新能源汽车因其节能环保，能用电能代替石油，受到人们的推崇，让新能源汽车成为今后的趋势，正是受到新能源汽车充电的启发，越来越多的机器人也开始配备与之匹配的充电装置为其提供充电服务。现阶段的智能定位机器人基本都具备自动返程进行充电的功能，而定位机器人常见的充电结构多是利用充电桩配合机器人底部设置的充电触点依靠导航系统的指引准确移动到充电触点上方进行电性连通充电，这种电性连通方式主要是利用定位机器人自身重量来保证其底部触点与充电桩触点的压合，其连接可靠性较弱，在长期使用磨损后容易出现电性连通不实的情况，同时在返程与充电桩对接时，定位校准速度慢，而且容易冲撞到充电桩造成损害。

以市面上两类定位机器人的典型充电装置为例，其一：用于定位机器人的充电座，充电座上设有第一配合部，定位机器人自身具有第二配合部，第一配合部与第二配合部配合后，使得定位机器人依靠惯性从充电座的第一位置向第二位置方向运动，定位机器人的动能被逐渐消减，该充电座在于定位机器人进行电性压合连通充电时，充电压合连接处的紧实可靠度较差，在长期使用磨损后容易出现电性连通不紧实的情况。其二：用于定位机器人充电桩自动夹持装置，该装置主要由充电桩基座、导电体、活动爪、连杆、伸缩杆、直线电机、固定螺丝、接口板、定位机器人车体、旋转销组成，该装置其针对的是侧向充电连接结构，并不适用在底部触点压合连接上。

为了改善上述情况，特采用装置结构优化处理，对定位校准充电装置提供了一种能够通过侧延架和滑轮相配合对定位机器人进行导向，同时通过上压板和底插板相配合对定位机器人进行夹持，避免定位机器人电性连接不实的充电装置。

1 定位机器人充电装置结构优化

定位机器人定位校准充电装置结构改进如下：定位机器人充电装置立体结构图如图1所示，将定位机器人定位校准充电装置由提把、虚拟屏、固定座、固定贴板、充电桩主体、防撞条、底插板、滑轮、侧延架、充电触片、上压板、减震弹簧、电动伸缩杆、连接凸块、防滑槽、橡胶触球和弧形杆组成。固定座由直板和侧板组成。

上压板的一侧可滑动的置于滑动槽的内部，上压板立体结构图如图3所示。连接凸块置于上压板的一侧中部，电动伸缩杆的一端和连接凸块相连接，电动伸缩杆的另一端和滑动槽的槽壁固定连接，上压板的另一侧向远离充电桩主体的方向延伸，上压板为半圆板，上压板的另一侧中部开有半圆槽，多个橡胶触球置于上压板的底部，多个橡胶触球沿半圆槽的外圈等角度分布，上压板上等距开有多个防滑槽，两个侧延架的一端分别置于充电桩主体的两端上，两个侧延架的另一端远离向充电桩主体的方向延伸，两个所述侧延架之间的间距从侧延架的一端向另一端的方向先逐渐变大，再逐渐变小，最后逐渐变大，多个滑轮等距置于侧延架的另一端上，且位于侧延架的底部，弧形杆的一端上置于侧延架的一端上，弧形杆的另一端和充电桩主体相连接，充电桩主体的内部置有控制板，控制板上置有无线信号收发器、信号转换器、数据处理装置、控制器，无线信号收发器通过数据传输线和信号转换器信号连接，信号转换器通过数据传输线和数据处理装置信号连接，数据处理装置通过数据传输线和控制器信号连接，控制器通过数据传输线和电动伸缩杆连接。

除此之外，无线信号接收器和定位机器人的导航系统进行信号连接，形成信息交互;无线信号收发器和定位机器人的导航系统信号连接，信号转换器能够接收无线信号收发器的信号，并且进行信号转换;数据处理装置和信号转换器进行信息交互，数据处理装置内存储有计算机可读存储介质;该计算机可读存储介质被执行时实现以下步骤：对接收到外部信号进行数据处理，并且将处理的信息传递给微型电机，给电动伸缩杆发送执行指令;信号转换器为目前通用的将电信号转化成数字信号转换器。

数据处理装置由处理组件和存储器组成。处理组件控制数据处理装置的整体操作;处理组件可以包括一个或至少两个处理器来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤存储器被配置为存储各种类型的数据以支持数据处理装置的操作。存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器（SRAM），电可擦除可编程只读存储器（EEPROM），可擦除可编程只读存储器（EPROM），可编程只读存储（PROM），只读存储器（ROM），磁存储器，快闪存 储器，磁盘或光盘。控制器和数据处理装置进行信息交互，且能够控制电动伸缩杆进行转动。