專利名稱：智能機器人系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種智能機器人領域，尤其是一種智能機器人系統。
背景技術：
隨著時代的進步和科技的飛躍發展，智能設備，如機器人已成為人們所熟知 的產品。不僅如此，智能清掃機、智能拖地機等類似的地面清潔機器人，以其清潔方 便、省時省力的特點，使人們擺脫了繁瑣的家務勞動而步入了尋常百姓的家庭生活。目前市場上推出的地面清潔機器人，例如智能型清掃機，清掃機內置可充電 電池、清掃單元和塵盒。與清掃機配套使用的充電座可為可充電電池提供電量。清掃機 包括清掃模式和充電模式，在清掃模式下，由可充電電池供給能量，清掃機對地面進行 處理，掃出的顆粒等雜質收納在塵盒內。當清掃機內可充電電池的電量低于預先設定值 時，清掃機將會由清掃模式自動轉入充電模式，回充電座充電。清掃機的本體上設有對 接電極，該對接電極與可充電電池連接；充電座的本體上設有充電電極，當清掃機的對 接電極與充電座的充電電極對接后，經對接電極對可充電電池進行充電。在清掃機向充 電座移動，以使對接電極與充電座接觸的過程中，清掃機內的控制單元不斷檢測對接電 極上是否有電壓或電流，從而判斷出充電座的充電電極與清掃機的對接電極對接成功， 如果檢測到有電壓或電流，則清掃機將停止朝向充電座的移動。清掃機的自主移動是通 過驅動第一電動機帶動行走機構，如行走輪來實現的，行走輪的前進和后退是由第一電 動機的正轉和反轉來決定。清掃機通常也可以被動移動，即清掃機在不上電的時候，也 能夠行走，因此，在第一電動機沒有對行走輪進行驅動控制時，行走輪處于自由狀態。 因而，在此基礎上，根據目前的充電對接方法存在著以下問題由于目前的充電對接方 法是，一旦檢測到清掃機的對接電極上具有電壓或者電流，則認為對接成功的方法，不 再使第一電動機驅動行走輪，而此時，由于行走輪處于自由狀態，極有可能會在解除第 一電動機對行走輪的控制后還繼續前進或后退，從而使得清掃機的對接電極與充電座的 充電電極相分離，導致清掃機在充電時掉電、充電失敗。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在于，針對現有技術的不足提供一種智能機器 人系統，能夠使智能機器人與充電座可靠地對接，從而穩定地充電。本實用新型所要解決的技術問題是通過如下技術方案實現的一種智能機器人系統，包括智能機器人和充電座，所述智能機器人包括對接電 極、行走機構和控制單元，所述對接電極、行走機構和控制單元設置于所述智能機器人 的本體上；所述充電座包括充電電極，所述充電電極設置于所述充電座本體上，所述智 能機器人還包括與控制單元相連接的、將行走機構鎖住的電極對接鎖死執行機構。其中所述控制單元包括中央處理器、檢測單元和控制行走單元，所述檢測單 元將檢測到的所述對接電極對接成功的信息發送給所述中央處理器，所述中央處理器收到該信息后向控制行走單元發送鎖死控制信號。根據需要，電極對接鎖死執行機構為剎車裝置，所述剎車裝置包括拉桿、擺桿 和減速墊，所述拉桿通過拉桿旋轉軸與所述擺桿連接，所述擺桿的一端通過擺桿旋轉軸 與所述智能機器人的本體固定，所述擺桿的另一端設有減速墊，所述減速墊與行走機構 接近。與上述剎車裝置對應的所述控制行走單元包括第二電動機、電動機驅動電路和 傳動機構，所述電動機驅動電路的信號端接收所述中央處理器發送來的鎖死控制信號， 所述電動機驅動電路的驅動端與第二電動機相連，所述第二電動機通過所述傳動機構與 所述拉桿相連。更好地，所述剎車裝置為一個或多個。另外，所述電極對接鎖死執行機構為帶有制動線圈的第一電動機，與其相對應 的所述控制行走單元包括三極管驅動電路、三極管控制單路，所述三極管控制單路包 括，三極管和繼電器，其中所述繼電器包括繼電器線圈和繼電器觸點開關，所述三極管 驅動電路的輸入端與所述中央處理器連接，接收所述鎖死控制信號，所述三極管驅動電 路的輸出端與所述三極管的基極相連，所述三極管的集電極與所述繼電器線圈相連，所 述繼電器觸點開關與所述第一電動機中的制動線圈相連。所述的智能機器人為地面清潔機器人或空氣凈化機器人或保安機器人。本實用新型的有益效果在于當智能機器人與充電座對接成功后，使電極對接 鎖死執行機構控制行走機構，使智能機器人保持與充電座對接成功的狀態，從而避免了 由于行走機構不當移動而造成的對接電極與充電座的充電電極分離，由此有效防止智能 機器人充電時掉電、充電失敗的狀況發生，使得智能機器人可以穩定、可靠地充電。
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型的技術方案進行詳細地說明。
圖1是本實用新型實施例中的智能機器人系統中智能機器人和充電座的結構示 意圖；圖2是本實用新型的智能機器人系統的充電座結構示意圖；圖3是本實用新型智能機器人與充電座充電對接方法流程圖；圖4是本實用新型智能機器人的控制原理框圖；圖5是本實用新型實施例一的控制行走單元中的三極管控制電路原理圖；圖6是本實用新型實施例一中三極管驅動電路的輸入、輸出信號的關系示意 圖；圖7為本實用新型實施例一中的控制行走單元工作原理框圖；圖8A-圖8D是本實用新型實施例二剎車裝置結構示意圖；圖9是本實用新型實施例二中的控制行走單元工作原理框圖。
具體實施方式
圖1是本實用新型實施例中的智能機器人系統中智能機器人和充電座的結構示 意圖；圖4是本實用新型智能機器人的控制原理框圖。[0025]如圖1和圖4所示，本實用新型的智能機器人系統包括智能機器人100和充電座200。智能機器人100包括本體101，在本體101的內部設置有控制單元105、電極對接 鎖死執行機構107和行走機構106，其中所述控制單元105包括中央處理器1051、檢測 單元1052和控制行走單元1053 ；所述行走機構106為兩個行走輪1061，其位于殼體101 的兩側；所述控制行走單元1053輸出控制信號給電極對接鎖死執行機構107，由所述電 極對接鎖死執行機構107對行走輪1061實施鎖死控制。另外，除了所述行走機構106為行走輪1061之外，行走機構106還可以是其他 行走部件。圖2是本實用新型的智能機器人系統的充電座結構示意圖，如圖1和圖2所示， 在智能機器人100的前端部設有對接電極104，所述對接電極104包括正、負極各一個電 極，該對接電極104相對于智能機器人100的中心線呈左右對稱設置。另外，智能機器 人100還包括信號接收單元102，該裝置位于智能機器人100的前端部，用于接收來自充 電座200的發射信號。充電座200直立部上設置有充電電極201，所述充電電極201包括 正、負極各一個電極，該充電電極201相對于充電座本體200的中心線呈左右對稱。另 夕卜，在充電座200上設置有信號發射單元202，用于發射引導信號引導智能機器人100接 近充電座200。智能機器人100具有兩種模式，即工作模式和充電模式。當智能機器人100 在控制單元105的控制下處于工作模式時，行走輪1061帶動智能機器人100移動并進行 相應的操作，如果所述智能機器人是清潔機器人，如清掃機、吸塵器等，則在工作表面 進行清潔操作處理；如果是空氣凈化器，則進行空氣凈化操作；如果是安保機器人，則 進行相應的安保操作。當智能機器人100的電量低于預先設定值時，智能機器人100在 控制單元105的作用下，自動由工作模式轉入充電模式。此時，智能機器人100的信號 接收單元102接收充電座的信號發射單元202發送的引導信號，在該引導信號的引導下， 控制單元105驅動用于控制行走輪1061的第一電動機，由第一電動機帶動行走輪1061， 使智能機器人100向充電座200移動，當智能機器人100的對接電極104與充電座200充 電電極201準確對接后，通過充電座200對智能機器人100進行充電。圖3是本實用新型智能機器人與充電座對接工作流程圖，如圖3和圖4所示，智 能機器人100的信號接收單元102接收到充電座200的信號發射單元202發射的引導信號 后，向充電座200靠近并對接(步驟S100)；由控制單元105中的檢測單元1052檢測對 接電極104上是否有電壓，如果對接電極104上有電壓說明對接成功，轉入步驟S 102， 如檢測不到對接電極104上帶有電壓則轉入步驟SlOO(步驟S101)；中央處理器1051向 控制行走單元1053發送鎖死控制信號，控制行走單元1053通過控制電極對接鎖死執行機 構107對行走輪1061實施鎖死，使智能機器人100停止并固定在原地(步驟S102)。另外，檢測單元1052還可以通過檢測對接電極104上是否帶有電流，判斷所述 充電電極201與所述對接電極104是否對接成功。另外，當檢測單元1052檢測到對接電極104上帶有電壓時，所述控制單元105 中的控制行走單元1053驅動用于控制行走輪1061的第一電動機，由第一電動機帶動行 走輪1061繼續行走，使智能機器人100向著充電座200移動一個預先設置的行程，可使 對接電極104與充電電極201更緊密、有效地接觸，此時控制行走單元1053通過電極對接鎖死執行機構107對行走輪1061進行鎖死控制，使智能機器人100在原地停留并且固定。實施例一在本實用新型的一個具體實施例中，電極對接鎖死執行機構107為帶有制動線 圈的第一電動機。圖7為本實用新型實施例一中的控制行走單元工作原理框圖，如圖7 所示，所述控制行走單元1053包括三極管驅動電路1053a以及三極管控制電路1053b。 圖5是本實用新型一實施例的控制行走單元中的三極管控制電路原理圖，圖6是本實用新 型該實施例中三極管驅動電路的輸入、輸出信號的關系示意圖。結合圖5和圖7可見， 所述三極管控制單路1053b包括，三極管Ql和繼電器Kl;其中所述繼電器Kl包括繼電 器線圈Kll和繼電器觸點開關K12。三極管驅動電路1053a的輸出信號作為三極管Ql的 基極驅動信號。如圖5和圖6所示，三極管Ql的基極與三極管驅動電路1053a的輸出端 相連，三極管Ql的集電極與繼電器線圈Kll連接，繼電器觸電開關K12的兩個端點與帶 有制動線圈的第一電動機內的制動線圈Ll的兩個端點相連；三極管Ql的發射極接地。 當三極管驅動電路1053a輸入端接收到鎖死信號時，在該三極管驅動電路1053a輸出端輸 出一高電平，該高電平作為三極管的驅動信號，使得三極管Ql導通，從而將繼電器線圈 Kll與電源接通，繼電器線圈Kll帶電，使得繼電器觸點開關K12閉合，從而使得制動 線圈Ll閉合。由于在閉合前，旋轉的電動機轉子產生一旋轉的磁場，而制動線圈Ll處 于該旋轉的磁場內，當制動線圈Ll閉合時，在閉合的制動線圈Ll中產生巨大的感應電 流，該感應電流對該電動機轉子產生一與轉子原來轉向相反的制動力，從而使第一電動 機在瞬間停止下來，處于鎖緊狀態。受此影響，由第一電動機帶動轉動的行走輪1061此 時也處于鎖緊狀態。進一步詳細說明，結合圖1至圖7所示，智能機器人在進行充電對接時，當智能 機器人100的檢測單元1052檢測到對接電極101上有電壓或電流時，中央處理器1051向 三極管驅動電路1053a發送鎖死控制信號，三極管驅動電路1053a接收到該信號后，向三 極管控制電路1053b中的三極管Ql的基極輸出高電平信號，三極管Ql導通，繼電器線 圈Kll與電源接通帶電，繼電器觸電開關K12閉合，使所述制動線圈Ll閉合短路，使第 一電動機被鎖緊，無法帶動行走輪1061自由轉動。而當智能機器人100充電完成后，需 要智能機器人100離開充電座200時，中央處理器1051向所述三極管驅動電路1053a發 送一解鎖信號，三極管驅動電路1053a輸出一低電平，則三極管控制電路1053b中的三極 管Ql截止，使繼電器線圈Kll與電源斷開，繼電器觸電開關K12斷開，從而制動線圈 Ll斷開，解除對該第一電動機施加的制動力，則第一電動機可以帶動行走輪1061自由轉 動。實施例二圖8A-圖8D是本實用新型實施例二剎車裝置結構示意圖，圖9是本實用新型實 施例二工作原理框圖。如圖8A和圖9所示，所述控制行走單元1053包括第二電動機 1053d及其驅動電路1053c和傳動機構1053e，所述第二電動機1053d是在智能機器人100 本身帶有的第一電動機的基礎上，為了控制剎車裝置而新增加的一個電動機。拉桿1702 通過利用齒輪、齒條等將電動機的旋轉動作轉換為直線動作的傳動機構1053e與第二電動 機1053d相連，并受控第二電動機1053d的控制，拉桿1702 —端設有穿孔，拉桿旋轉軸1702’穿過所述拉桿1702的穿孔與擺桿1703連接固定；所述擺桿1703 —端設有穿孔， 擺桿旋轉軸1703’通過該穿孔與智能機器人100的本體101連接固定，所述擺桿1703另 一端設有一減速墊1704，該減速墊1704與行走輪1061接近，可使行走輪1061因摩擦力 而停止，因而導致智能機器人100停在原地并固定。如 圖8B和圖8C所示，所述減速墊1704與行走輪1601之間設有一間隙d，當對 接電極104與充電電極201對接成功后，控制行走單元1053中的電動機驅動電路1053c 接收中央處理器1051發送的鎖死信號，并控制第二電動機1053d通過傳動機構1053e對 拉桿1702施加向上拉力F時，擺桿1703以擺桿旋轉軸1703’為中心并以A方向擺動， 減速墊1704逐漸向行走輪1601靠近，當減速墊1704接觸到行走輪1601時，通過摩擦力 f使行走輪1601停止并固定。當充電完成后，需要智能機器人100離開充電座時，所述 可控制行走單元1053中的電動機驅動電路1053c接收中央處理器1051發送的解鎖信號， 并控制第二電動機1053d通過傳動機構1053e釋放對拉桿1702施加的向上拉力F，因而導 致減速墊1704離開行走輪1601，所述行走輪1601因失去摩擦力f的控制而自由轉動。在上述實施例中，所述電動機驅動電路1053c可以采用現有技術中與所述電動機 類型、技術指標相適應的驅動電路或驅動部件，因這些驅動電路或驅動部件的結構為本 領域普通技術人員所熟知，因此在本實用新型中不再贅述。另外，還可以是如圖8D所示，在行走輪兩側各設有一個剎車裝置，其剎車原理 與實施例二相同，因此不再贅述。綜上所述，本實用新型所提供的智能機器人系統對于現有技術來說，大大提高 了智能機器人系統與充電座的對接成功率，可以穩定、可靠的充電。上述實施例中的智能機器人可以是任何可重復充電、可自由移動的機器人，如 地面清潔機器人、空氣凈化機器人、安保機器人等。
權利要求1.一種智能機器人系統，包括智能機器人(100)和充電座(200)，所述智能機器人 (100)包括對接電極(102)、行走機構(106)和控制單元(105)，所述對接電極(102)、行 走機構(106)和控制單元(105)設置于所述智能機器人(100)的本體(101)上；所述充電 座(200)包括充電電極(201)，所述充電電極(201)設置于所述充電座(200)本體上，其 特征在于，所述智能機器人(100)還包括與控制單元(105)相連接的、將行走機構(106) 鎖住的電極對接鎖死執行機構(107)。
2.如權利要求1所述的智能機器人系統，其特征在于，所述控制單元(105)包括中央 處理器(1051)、檢測單元(1052)和控制行走單元(1053)，所述檢測單元(1052)將檢測 到的所述對接電極(102)對接成功的信息發送給所述中央處理器(1051)，所述中央處理 器(1051)收到該信息后向控制行走單元(1053)發送鎖死控制信號。
3.如權利要求2所述的智能機器人系統，其特征在于，所述電極對接鎖死執行機構 (107)為剎車裝置，所述剎車裝置包括拉桿(1702)、擺桿(1703)和減速墊(1704)，所述 拉桿(1702)通過拉桿旋轉軸(1702’ )與所述擺桿(1703)連接，所述擺桿(1703)的一端 通過擺桿旋轉軸(1703’ )與所述智能機器人(100)的本體(101)固定，所述擺桿(1703) 的另一端設有減速墊(1704)，所述減速墊(1704)與行走機構(106)接近；所述控制行走單元(1053)包括第二電動機(1053d)、電動機驅動電路(1053c)和傳動 機構(1053e)，所述電動機驅動電路(1053c)的信號端接收所述中央處理器(1051)發送來 的鎖死控制信號，所述電動機驅動電路(1053c)的驅動端與第二電動機(1053d)相連，所 述第二電動機(1053d)通過所述傳動機構(1053e)與所述拉桿(1702)相連。
4.如權利要求3所述的智能機器人系統，其特征在于，所述剎車裝置為一個或多個。
5.如權利要求2所述的智能機器人系統，其特征在于，所述電極對接鎖死執行機構 (107)為帶有制動線圈(Li)的第一電動機；所述控制行走單元(1053)包括三極管驅動電路(1053a)、三極管控制單路(1053b)， 所述三極管控制單路(1053b)包括，三極管(Q1)、和繼電器(K1)，其中，所述繼電器 (Kl)包括繼電器線圈(Kll)和繼電器觸點開關(K12)，所述三極管驅動電路(1053a)的 輸入端與所述中央處理器(1051)連接，接收所述鎖死控制信號，所述三極管驅動電路 (1053a)的輸出端與所述三極管(Ql)的基極相連，所述三極管(Ql)的集電極與所述繼電 器線圈(Kll)相連，所述繼電器觸點開關(K12)與所述第一電動機中的制動線圈(Li)相 連。
6.如權利要求1所述的智能機器人系統，其特征在于，所述的智能機器人為地面清潔 機器人或空氣凈化機器人或保安機器人。
專利摘要一種智能機器人系統，包括智能機器人和充電座，所述智能機器人包括對接電極、行走機構和控制單元，所述對接電極、行走機構和控制單元設置于所述智能機器人的本體上；所述充電座包括充電電極，所述充電電極設置于所述充電座本體上，所述智能機器人還包括電極對接鎖死執行機構；當所述對接電極與所述充電電極對接成功時，所述控制單元控制所述電極對接鎖死執行機構動作，由所述電極對接鎖死執行機構鎖住所述行走機構，使智能機器人保持與充電座對接成功的狀態，從而避免了由于行走機構不當移動而造成的對接電極與充電座的充電電極分離，由此有效防止智能機器人充電時掉電、充電失敗的狀況發生，使得智能機器人可以穩定、可靠地充電。
文檔編號B25J19/00GK201792338SQ20102054034
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月19日 優先權日2010年9月19日
發明者湯進舉 申請人:泰怡凱電器(蘇州)有限公司