一種基于紅外引導的機器人自主充電系統及其充電方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬于機器人自主充電領域，尤其涉及一種基于紅外弓I導的機器人自主充電系統及其充電方法。
【背景技術】
[0002]移動機器人自動充電功能可以延長機器人的自治時間，增加其活動范圍，實現連續任務動作。自動充電技術要求機器人能快速尋找充電站，機器人與充電站之間有較高的傳輸電能效率并且充電安全、快速。
[0003]傳統的接觸式充電方式存在以下問題:
[0004]從物理方面:充電連接部件為金屬導體暴露在外部，電連接時容易產生火花，這對于易燃易爆場合危險性很大；如果出現污物會導致接觸不良或電連接失敗。
[0005]從機械方面看，傳統的充電連接部件采取直插方式完成對接充電，多次插拔對接頭的機械損傷會引起接觸松動從而導致接觸不良或電能傳輸下降。
[0006]并且，傳統的接觸式紅外引導充電需要多次調整機器人的角度才能準確的找到充電站的位置，其耗費時間長，效率低。
【發明內容】
[0007]本發明的主要目的在于提供一種基于紅外引導的機器人自主充電系統及其充電方法，其可克服現有技術的缺陷，減少了充電站定位于電極對接所需的時間和算法，提高了對接效率。
[0008]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0009]一種基于紅外引導的機器人自主充電方法，包括如下步驟:
[0010]驅動模塊控制機器人進入紅外區域；
[0011]任意一個紅外接收器接收到充電站上的紅外發射管發出的紅外信號后，判斷模塊判斷接收到紅外信號區域的調制頻率是否大于當前所處位置的調制頻率；
[0012]如果小于當前位置的調制頻率，機器人停止運動，移動控制模塊驅動機器人按照反方向繼續進行紅外信號搜索；
[0013]如果大于當前位置的調整頻率，則改變機器人行走方向，進入新的頻率區域；
[0014]直到機器人尋找到頻率最高的調制信號后，調整機器人方向，完成與充電器的對接。
[0015]優選地，驅動模塊控制機器人進入紅外區域之前，還包括:
[0016]電池監控模塊對機器人的電量進行實時監控，當檢測到電池電量低于一預設的參考電量時，向驅動模塊發送一充電請求信號。
[0017]優選地，所述如果大于當前位置的調整頻率，則改變機器人行走方向，進入新的頻率區域，具體為:任意一個紅外接收器接收到頻率更高的信號，則調整機器人的前進方向，使位于機器人左前端第一紅外接收器和右前端第二紅外接收器均能接收到這個頻率的信號并繼續前進，進入新的頻率區域。
[0018]—種基于紅外引導的機器人自主充電系統，包括機器人和充電站，所述機器人包括:第一紅外接收器、第二紅外接收器、驅動模塊、判斷模塊及移動控制模塊；
[0019]驅動模塊，用于接收到充電請求信號后，控制機器人進入紅外區域；
[0020]第一紅外接收器，位于機器人的左前方，用于接收紅外信號；
[0021]第二紅外發射管，位于機器人的右前方，用于接收紅外信號；
[0022]判斷模塊，用于判斷所述紅外接收器接收到的紅外信號所屬區域的調制頻率是否大于當前所處位置的調制頻率；
[0023]移動控制模塊，用于當判斷小于當前位置的調制頻率，控制機器人停止運動，并驅動機器人按照反方向繼續進行紅外信號搜索。以及如果大于當前位置的調整頻率，則改變機器人行走方向，直到機器人尋找到頻率最高的調制信號后，完成與充電站的對接。
[0024]優選地，所述機器人還包括電池監控模塊，用于對機器人的電量進行實時監控，當檢測到電池電量低于一預設的參考電量時，向驅動模塊發送一充電請求信號。
[0025]優選地，所述充電站包括:第一紅外發射管、第二紅外發射管、第三紅外發射管和第四紅外發射管，所述四個紅外發射管所發出的紅外光覆蓋范圍依次減弱，相位相同，調制頻率成倍數依次增加。
[0026]優選地，所述第四紅外發射管的頻率最高，發射的紅外光近似一條直線。
[0027]本發明通過紅外區域頻率逐級遞增的方式逐步引導機器人將其運動限制在充電站中心線附近一定范圍內，有效解決傳統紅外引導機器人需要多次調整角度才能找到充電站的問題，并利用紅外點對點發送和接收方式克服了傳動紅外引導指向性不夠精確導致電極對接失敗的問題。進一步減少了充電站定位于電極對接所需的時間和算法，提高了對接效率。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發明充電方法第一實施例流程圖。
[0029]圖2是本發明充電方法第二實施例流程圖。
[0030]圖3是本發明充電系統結構框圖。
【具體實施方式】
[0031]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0032]參考圖1所示，為本發明提供的基于紅外引導的機器人自主充電方法第一實施例流程示意圖，如圖1所示，該方法包括:
[0033]SlOl:驅動模塊16控制機器人10進入紅外區域。
[0034]S102:任意一個紅外接收器接收到充電站20上的紅外發射管發出的紅外信號后，判斷模塊17判斷接收到紅外信號區域的調制頻率是否大于當前所處位置的調制頻率。
[0035]S103:如果小于當前位置的調制頻率，機器人停止運動，移動控制模塊18驅動機器人10按照反方向繼續進行紅外信號搜索。
[0036]S104:如果大于當前位置的調整頻率，則改變機器人行走方向，進入新的頻率區域。
[0037]S105:直到機器人尋找到頻率最高的調制信號后，完成與充電器的對接。
[0038]參見圖2，為本發明提供的基于紅外引導的機器人自主充電方法第二實施例流程示意圖，在本實施例中，將更為詳細的描述該充電方法的具體步驟及優選方式。如圖所示，該充電方法包括:
[0039]S201:電池監控模塊19對機器人的電量進行實時監控，當檢測到電池電量低于一預設的參考電量時，向驅動模塊16發送一充電請求信號。
[0040]S202:驅動模塊16控制機器人進入紅外區域。
[0041]S203:任意一個紅外接收器接收到充電站上的紅外發射管發出的紅外信號后，判斷模塊17判斷接收到紅外信號區域的調制頻率是否大于當前所處位置的調制頻率。
[0042]充電站上擺放著四個紅外發射管，分別為第一紅外發射管21、第二紅外發射管22、第三紅外發射管23和第四紅外發射管24，這四個紅外發射管所發出的紅外光覆蓋范圍依次減弱，相位相同，調制頻率成倍數依次增加，即，f21=FHz、f22=2FHz、f23=3FHz和f24=4Hk。其中，調制頻率最高的第四紅外發射管發射形狀近似一條直線。這樣，紅外高頻紅外可以覆蓋低頻紅外，保證紅外接收器不會因接收到疊加脈沖而產生頻率漂移情況。所述機器人10上的左前、右前、左后和右后方向設置有四個紅外接收器，分別為第一紅外接收器11、第二紅外接收器12、第三紅外接收器13和第四紅外接收器14，每個接收器可以接收到90度范圍內的紅外信號，這樣，機器人可以接收周圍360度范圍的紅外信號。同時，在第一紅外接收器11和第二紅外接收器12之間，即機器人10中心線處裝有第五紅外接收器15，用于準確調整機器人10與充電站20電極之間的角度。
[0043]機器人進入紅外區域后，任意一個紅外接收器搜索到充電站20