定位機器人充電裝置的結構優化設計與研究

胡丞熙

摘要：目前市面上的定位機器人充電結構多是利用充電樁配合機器人底部設置的充電觸點依靠導航系統的指引準確移動到充電觸點上方進行電性連通充電，但是這種方式連接可靠性較弱，在返程與充電樁對接時，定位校準速度慢，而且容易沖撞到充電樁造成損害。本文對定位機器人充電裝置進行結構優化，保證定位機器人與充電樁充電時底部壓合觸點的連接可靠度，對機器人返程時的定位進行輔助校準，保證充電對接時的精確度。

關鍵詞：定位機器人;充電裝置;結構優化

隨著數字化時代的來臨，科技技術不斷發展，定位機器人也越來越智能化，并在生活和工業生產中承擔著非常重要的角色，比如餐車機器人、巡檢機器人、搬運機器人等，因此，定位機器人具有非常廣闊的應用價值，2016年，工信部、國家發改委頒布的《機器人產業發展規劃（2016-2020年）》文件中指出，機器人既是先進制造業的關鍵支撐裝備，也是改善人類生活方式的重要切入點。無論是在制造環境下應用的工業機器人，還是在非制造環境下應用的服務機器人，其研發及產業化應用是衡量一個國家科技創新、高端制造發展水平的重要標志。大力發展機器人產業，對于打造中國制造新優勢，推動工業轉型升級，加快制造強國建設，改善人民生活水平具有重要意義。

目前多種定位技術都可以解決定位機器人精準定位的需求，比如超聲波導航、光反射導航、GPS等，與此同時關于定位機器人的充電問題同樣值得關注，充電裝置通過不斷發送信號，定位機器人通過接收器接收信號達到返航充電的目的，目前常用的有紅外線、藍牙、雷達等技術。部分定位機器人有時需在有輻射、惡劣的環境中工作，因此對定位機器人充電裝置的安全性和穩定性提出了更高的要求。

充電技術最早是運用于新能源汽車行業，新能源汽車因其節能環保，能用電能代替石油，受到人們的推崇，讓新能源汽車成為今后的趨勢，正是受到新能源汽車充電的啟發，越來越多的機器人也開始配備與之匹配的充電裝置為其提供充電服務。現階段的智能定位機器人基本都具備自動返程進行充電的功能，而定位機器人常見的充電結構多是利用充電樁配合機器人底部設置的充電觸點依靠導航系統的指引準確移動到充電觸點上方進行電性連通充電，這種電性連通方式主要是利用定位機器人自身重量來保證其底部觸點與充電樁觸點的壓合，其連接可靠性較弱，在長期使用磨損后容易出現電性連通不實的情況，同時在返程與充電樁對接時，定位校準速度慢，而且容易沖撞到充電樁造成損害。

以市面上兩類定位機器人的典型充電裝置為例，其一：用于定位機器人的充電座，充電座上設有第一配合部，定位機器人自身具有第二配合部，第一配合部與第二配合部配合后，使得定位機器人依靠慣性從充電座的第一位置向第二位置方向運動，定位機器人的動能被逐漸消減，該充電座在于定位機器人進行電性壓合連通充電時，充電壓合連接處的緊實可靠度較差，在長期使用磨損后容易出現電性連通不緊實的情況。其二：用于定位機器人充電樁自動夾持裝置，該裝置主要由充電樁基座、導電體、活動爪、連桿、伸縮桿、直線電機、固定螺絲、接口板、定位機器人車體、旋轉銷組成，該裝置其針對的是側向充電連接結構，并不適用在底部觸點壓合連接上。

為了改善上述情況，特采用裝置結構優化處理，對定位校準充電裝置提供了一種能夠通過側延架和滑輪相配合對定位機器人進行導向，同時通過上壓板和底插板相配合對定位機器人進行夾持，避免定位機器人電性連接不實的充電裝置。

1?定位機器人充電裝置結構優化

定位機器人定位校準充電裝置結構改進如下：定位機器人充電裝置立體結構圖如圖1所示，將定位機器人定位校準充電裝置由提把、虛擬屏、固定座、固定貼板、充電樁主體、防撞條、底插板、滑輪、側延架、充電觸片、上壓板、減震彈簧、電動伸縮桿、連接凸塊、防滑槽、橡膠觸球和弧形桿組成。固定座由直板和側板組成。

上壓板的一側可滑動的置于滑動槽的內部，上壓板立體結構圖如圖3所示。連接凸塊置于上壓板的一側中部，電動伸縮桿的一端和連接凸塊相連接，電動伸縮桿的另一端和滑動槽的槽壁固定連接，上壓板的另一側向遠離充電樁主體的方向延伸，上壓板為半圓板，上壓板的另一側中部開有半圓槽，多個橡膠觸球置于上壓板的底部，多個橡膠觸球沿半圓槽的外圈等角度分布，上壓板上等距開有多個防滑槽，兩個側延架的一端分別置于充電樁主體的兩端上，兩個側延架的另一端遠離向充電樁主體的方向延伸，兩個所述側延架之間的間距從側延架的一端向另一端的方向先逐漸變大，再逐漸變小，最后逐漸變大，多個滑輪等距置于側延架的另一端上，且位于側延架的底部，弧形桿的一端上置于側延架的一端上，弧形桿的另一端和充電樁主體相連接，充電樁主體的內部置有控制板，控制板上置有無線信號收發器、信號轉換器、數據處理裝置、控制器，無線信號收發器通過數據傳輸線和信號轉換器信號連接，信號轉換器通過數據傳輸線和數據處理裝置信號連接，數據處理裝置通過數據傳輸線和控制器信號連接，控制器通過數據傳輸線和電動伸縮桿連接。

除此之外，無線信號接收器和定位機器人的導航系統進行信號連接，形成信息交互;無線信號收發器和定位機器人的導航系統信號連接，信號轉換器能夠接收無線信號收發器的信號，并且進行信號轉換;數據處理裝置和信號轉換器進行信息交互，數據處理裝置內存儲有計算機可讀存儲介質;該計算機可讀存儲介質被執行時實現以下步驟：對接收到外部信號進行數據處理，并且將處理的信息傳遞給微型電機，給電動伸縮桿發送執行指令;信號轉換器為目前通用的將電信號轉化成數字信號轉換器。

數據處理裝置由處理組件和存儲器組成。處理組件控制數據處理裝置的整體操作;處理組件可以包括一個或至少兩個處理器來執行指令，以完成上述的方法的全部或部分步驟存儲器被配置為存儲各種類型的數據以支持數據處理裝置的操作。存儲器可以由任何類型的易失性或非易失性存儲設備或者它們的組合實現，如靜態隨機存取存儲器（SRAM），電可擦除可編程只讀存儲器（EEPROM），可擦除可編程只讀存儲器（EPROM），可編程只讀存儲（PROM），只讀存儲器（ROM），磁存儲器，快閃存?儲器，磁盤或光盤。控制器和數據處理裝置進行信息交互，且能夠控制電動伸縮桿進行轉動。