專利名稱：電動(dòng)設(shè)備自動(dòng)充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及本實(shí)用新型涉及電動(dòng)設(shè)備自動(dòng)充電裝置。
背景技術(shù)：
目前，已有越來越多的電動(dòng)設(shè)備產(chǎn)品被應(yīng)用于生活服務(wù)領(lǐng)域。在這些電動(dòng)設(shè)備產(chǎn)品中，很大一部分是使用充電電池作為動(dòng)力源。在充電電池的電量不足時(shí)，需要用戶將充電電池與外部電源連接，完成充電。這不僅會(huì)增加用戶的工作量，而且，在人手緊缺的工作環(huán)境下，一旦由于充電電池電量不足而未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，會(huì)造成電動(dòng)設(shè)備停止工作，從而影響工作效率。
實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述問題，本實(shí)用新型提供本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種電動(dòng)設(shè)備自動(dòng)充電裝置及其自動(dòng)充電方法，在充電電池的電量不足時(shí)，使電動(dòng)設(shè)備能迅速地自動(dòng)發(fā)現(xiàn)外部電源插座并完成充電。本實(shí)用新型提供了一種電動(dòng)設(shè)備自動(dòng)充電裝置，在電動(dòng)設(shè)備的內(nèi)部設(shè)有充電電池，該電動(dòng)設(shè)備自動(dòng)充電裝置包括電源連接模塊、移動(dòng)模塊、電池監(jiān)控模塊、外部影像采集模塊、存儲(chǔ)模塊和主控模塊；其中電源連接模塊，用于與外部電源插座相連接從而對(duì)充電電池充電；該電源連接模塊可在主控模塊的控制下上下移動(dòng)；移動(dòng)模塊，用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)設(shè)備移動(dòng)；電池監(jiān)控模塊，對(duì)充電電池的電量進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)檢測(cè)到電池電量低于一預(yù)設(shè)的參考電量值時(shí)，向主控模塊發(fā)送一充電請(qǐng)求信號(hào)；外部影像采集模塊，在主控模塊的控制下對(duì)該電動(dòng)設(shè)備的周圍環(huán)境進(jìn)行圖像采集;存儲(chǔ)模塊，存儲(chǔ)電動(dòng)設(shè)備的操作程序、外部電源插座參考圖像以及預(yù)設(shè)的參考電
量值；主控模塊，在接收到充電請(qǐng)求信號(hào)后，控制外部影像采集模塊采集電動(dòng)設(shè)備周圍環(huán)境的圖像，在采集的圖像中搜索與外部電源插座參考圖像相匹配的圖像，判斷是否存在外部電源插座；如存在，則計(jì)算該電源連接模塊相對(duì)于外部電源插座的位置，控制移動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)設(shè)備向外部電源插座移動(dòng)，使電源連接模塊與外部電源插座對(duì)準(zhǔn)并相互連接。所述主控模塊包括外部電源插座識(shí)別單元，接收所述電池監(jiān)控模塊發(fā)送的充電請(qǐng)求信號(hào)，控制所述外部影像采集模塊采集電動(dòng)設(shè)備周圍環(huán)境的圖像，在采集的圖像中搜索與所述外部電源插座參考圖像相匹配的圖像，判斷是否存在外部電源插座；位置計(jì)算單元，當(dāng)外部電源插座識(shí)別單元判斷存在外部電源插座時(shí)，計(jì)算該電源連接模塊相對(duì)于所述外部電源插座的距離和偏移角；[0014]移動(dòng)控制單元，根據(jù)所述位置計(jì)算單元的計(jì)算結(jié)果和所述外部影像采集模塊采集到的外部電源插座的圖像控制所述移動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)設(shè)備移動(dòng)到預(yù)設(shè)的充電參考位置，并控制電源連接模塊上下移動(dòng)，待判斷電源連接模塊與外部電源插座對(duì)準(zhǔn)后，使電源連接模塊與外部電源插座相連接；所述充電參考位置是該電源連接模塊位于外部電源插座的正前方且與外部電源插座具有一預(yù)定距離的位置。所述主控模塊還包括一返回控制單元，用于控制所述存儲(chǔ)模塊記錄電動(dòng)設(shè)備從充電前的位置移動(dòng)到充電位置的移動(dòng)路徑信息；所述電池監(jiān)控模塊在監(jiān)控到充電電池已充滿時(shí)，向所述返回控制單元發(fā)送一停止充電請(qǐng)求信號(hào)；所述返回控制單元在收到該停止充電請(qǐng)求信號(hào)后，基于存儲(chǔ)的移動(dòng)路徑信息控制移動(dòng)模塊，使電動(dòng)設(shè)備返回到充電前的位置，并繼續(xù)充電前的操作。所述主控模塊還包括一導(dǎo)航單元；當(dāng)所述外部電源插座識(shí)別單元判斷外部影像采集模塊采集的圖像中不存在外部電源插座時(shí)，該導(dǎo)航單元通過搜索預(yù)先存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)模塊中的電子地圖獲得外部電源插座的位置，并計(jì)算可達(dá)到該外部電源插座的引導(dǎo)路徑，控制所述移動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)設(shè)備沿所述引導(dǎo)路徑到達(dá)外部電源插座處。所述主控模塊還包括一墻面識(shí)別單元；當(dāng)所述外部電源插座識(shí)別單元判斷外部影像采集模塊采集的圖像中不存在外部電源插座時(shí)，所述墻面識(shí)別單元從外部影像采集模塊采集的圖像中識(shí)別墻面，并控制所述移動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)設(shè)備沿著所述墻面移動(dòng)。所述外部電源插座為矩形電源插座；所述移動(dòng)控制單元對(duì)外部影像采集模塊采集到的矩形電源插座的圖像進(jìn)行分析，如果矩形電源插座的頂邊和底邊相互平行且兩條側(cè)邊也相互平行，則判斷電源連接模塊與外部電源插座已對(duì)準(zhǔn)。采用上述的技術(shù)方案后，電動(dòng)設(shè)備在充電電池的電量不足時(shí)，無需人工干預(yù)，就能自動(dòng)完成充電。并且，本實(shí)用新型適合于現(xiàn)有的任何交流電源插座，使得電動(dòng)設(shè)備只要在能夠提供交流電的區(qū)域就能實(shí)現(xiàn)充電。
圖I是根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的電動(dòng)設(shè)備自動(dòng)充電裝置的原理框圖。圖2是根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的外部影像采集模塊的工作原理示意圖。圖3是根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的電源連接模塊與外部電源插座的位置關(guān)系示意圖。圖4是根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的電源連接模塊由充電前的位置A移動(dòng)到充電參考位置B的過程示意圖。圖5至圖7示出了移動(dòng)控制單元如何判斷電源連接模塊與外部電源插座是否對(duì)準(zhǔn)的原理。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做出進(jìn)一步說明。如圖I所示，本實(shí)用新型的電動(dòng)設(shè)備自動(dòng)充電裝置包括主控模塊I、電源連接模塊2、移動(dòng)模塊3、電池監(jiān)控模塊4、外部影像采集模塊5和存儲(chǔ)模塊6。[0029]電源連接模塊2用于與外部電源插座相連接從而對(duì)設(shè)置在電動(dòng)設(shè)備內(nèi)部的充電電池8充電，該電源連接模塊可在主控模塊I的控制下上下移動(dòng)。移動(dòng)模塊3用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)設(shè)備移動(dòng)。該移動(dòng)模塊3包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、移動(dòng)輪等部件。電池監(jiān)控模塊4對(duì)充電電池的電量進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)檢測(cè)到電池電量低于一預(yù)設(shè)的參考電量值時(shí)，向主控模塊I發(fā)送一充電請(qǐng)求信號(hào)。外部影像采集模塊5在主控模塊I的控制下對(duì)該電動(dòng)設(shè)備的周圍環(huán)境進(jìn)行圖像采集。該外部影像采集模塊5可以是由單個(gè)攝像機(jī)組成，對(duì)電動(dòng)設(shè)備周圍的360°范圍進(jìn)行圖像采集。以視角為100°的攝像機(jī)為例，如圖2所示，攝像機(jī)每次進(jìn)行圖像采集以后，再旋轉(zhuǎn)90。進(jìn)行圖像采集。如此，進(jìn)行4次圖像采集，就可采集到電動(dòng)設(shè)備周圍360°范圍的所有圖像信息。存儲(chǔ)模塊6存儲(chǔ)電動(dòng)設(shè)備的操作程序、外部電源插座參考圖像以及預(yù)設(shè)的參考電量值。主控模塊I在接收到電池監(jiān)控模塊4發(fā)送的充電請(qǐng)求信號(hào)后，控制外部影像采集模塊5采集電動(dòng)設(shè)備周圍環(huán)境的圖像，在采集的圖像中搜索與外部電源插座參考圖像相匹配的圖像，判斷是否存在外部電源插座；如存在，則計(jì)算該電源連接模塊2相對(duì)于外部電源插座的位置，控制移動(dòng)模塊3驅(qū)動(dòng)電動(dòng)設(shè)備向外部電源插座移動(dòng)，使電源連接模塊2與外部 電源插座對(duì)準(zhǔn)并相互連接。主控模塊I包括外部電源插座識(shí)別單元11、位置計(jì)算單元12、移動(dòng)控制單元13和返回控制單元14。外部電源插座識(shí)別單元11接收電池監(jiān)控模塊4發(fā)送的充電請(qǐng)求信號(hào)，控制外部影像采集模塊5采集電動(dòng)設(shè)備周圍環(huán)境的圖像，在采集的圖像中搜索與外部電源插座參考圖像相匹配的圖像，判斷是否存在外部電源插座。位置計(jì)算單元12用于當(dāng)外部電源插座識(shí)別單元11判斷存在外部電源插座時(shí)，計(jì)算該電源連接模塊2相對(duì)于外部電源插座9的距離L和偏移角Θ，如圖3所示。移動(dòng)控制單元13根據(jù)位置計(jì)算單元12的計(jì)算結(jié)果和外部影像采集模塊5采集到的外部電源插座的圖像控制移動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)設(shè)備移動(dòng)到預(yù)設(shè)的充電參考位置B，并控制電源連接模塊2上下移動(dòng)，待判斷電源連接模塊2與外部電源插座9對(duì)準(zhǔn)后，使電源連接模塊2與外部電源插座9相連接。充電參考位置是指電源連接模塊2位于外部電源插座的正前方且與外部電源插座具有一預(yù)定距離的位置。該預(yù)定的距離可根據(jù)電源連接模塊2的結(jié)構(gòu)、設(shè)于電動(dòng)設(shè)備上的位置等條件而確定，例如可設(shè)為20mm、30mm等等。為了避免電源插座識(shí)別單元11發(fā)生對(duì)外部電源插座的誤判斷(將與外部電源插座類似的圖像判斷為外部電源插座)，在連接外部電源插座的時(shí)候，可使電源連接模塊2按一定的力度插入插座孔，如無法插入，或插入以后沒有電流流入，則移動(dòng)控制單元13控制電動(dòng)設(shè)備重新尋找外部電源插座。圖5至圖7示出了移動(dòng)控制單元13如何判斷電源連接模塊2與外部電源插座9是否對(duì)準(zhǔn)的一個(gè)實(shí)施例。在該實(shí)施例中，如圖5所示，外部電源插座為一矩形電源插座。當(dāng)外部電源插座識(shí)別單元11通過采集的圖像判斷出存在外部電源插座時(shí)，移動(dòng)控制單元13根據(jù)計(jì)算出的偏移角Θ驅(qū)動(dòng)電動(dòng)設(shè)備向矩形電源插座正前方的位置移動(dòng)，在移動(dòng)的過程中不斷對(duì)矩形電源插座進(jìn)行圖像采集。最好是，在電動(dòng)設(shè)備內(nèi)部設(shè)有平衡儀(例如陀螺儀)，具有平衡儀可保證電動(dòng)設(shè)備控制外部影像采集模塊在水平位置上進(jìn)行圖像采集。如圖6所示，如果圖像中矩形電源插座的頂邊a和底邊b相互平行時(shí)，可以判斷電源連接模塊2已位于矩形電源插座的正前方，移動(dòng)控制單元13可以根據(jù)頂邊a和底邊b的長(zhǎng)短來調(diào)整電源連接模塊2的高低。如圖7所示，如果圖像中矩形電源插座的左側(cè)邊c和右側(cè)邊d相互平行時(shí)，可以判斷電源連接模塊2已與矩形電源插座處于同一高度，移動(dòng)控制單元13可以根據(jù)左側(cè)邊c和右側(cè)邊d的長(zhǎng)短來調(diào)整電動(dòng)設(shè)備是否左右移動(dòng)。在現(xiàn)實(shí)中采集圖像的變現(xiàn)差會(huì)很細(xì)微，不會(huì)如圖6和7顯示的那么明顯。在大部分情況下，對(duì)頂邊、底邊的位置關(guān)系和左側(cè)邊、右側(cè)邊的位置關(guān)系的計(jì)算是同時(shí)進(jìn)行的。如果矩形電源插座的頂邊和底邊相互平行且兩條側(cè)邊也相互平行，就可以判斷電源連接模塊與外部電源插座已對(duì)準(zhǔn)。在電動(dòng)設(shè)備向充電參考位置B移動(dòng)的過程中，也會(huì)按一定的時(shí)間間隔對(duì)目標(biāo)進(jìn)行圖像采集后進(jìn)行計(jì)算，以便在移動(dòng)的過程中，因地面的凹凸不平導(dǎo)致車輛移動(dòng)路線發(fā)生變化。返回控制單元14用于控制存儲(chǔ)模塊記錄電動(dòng)設(shè)備從充電前的位置移動(dòng)到充電位置的移動(dòng)路徑信息。電池監(jiān)控模塊4在監(jiān)控到充電電池已充滿時(shí)，會(huì)向返回控制單元14發(fā)送一停止充電請(qǐng)求信號(hào)。返回控制單元14在收到該停止充電請(qǐng)求信號(hào)后，基于存儲(chǔ)的移動(dòng)路徑信息控制移動(dòng)模塊3，使電動(dòng)設(shè)備返回到充電前的位置A，并繼續(xù)充電前的操作。 當(dāng)電動(dòng)設(shè)備僅僅是在特定的場(chǎng)所中應(yīng)用時(shí)，主控模塊I中可進(jìn)一步包括一導(dǎo)航單元。若外部電源插座識(shí)別單元11判斷外部影像采集模塊5采集的圖像中不存在外部電源插座，該導(dǎo)航單元可通過搜索預(yù)先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)模塊6中的電子地圖獲得外部電源插座的位置，并計(jì)算可達(dá)到外部電源插座的引導(dǎo)路徑，控制移動(dòng)模塊3驅(qū)動(dòng)電動(dòng)設(shè)備沿所述引導(dǎo)路徑到達(dá)外部電源插座處。在電動(dòng)設(shè)備沿引導(dǎo)路徑移動(dòng)的過程中，外部影像采集模塊5不斷采集電動(dòng)設(shè)備周圍環(huán)境的圖像，直到外部電源插座識(shí)別單元11發(fā)現(xiàn)外部電源插座，之后位置計(jì)算單元12和移動(dòng)控制單元13的工作過程如前文所描述，使電源連接模塊2與外部電源插座9實(shí)現(xiàn)相互連接。當(dāng)電動(dòng)設(shè)備是用于在任意的環(huán)境條件下執(zhí)行任務(wù)時(shí)，主控模塊I可設(shè)置一墻面識(shí)別單元。若外部電源插座識(shí)別單元11判斷外部影像采集模塊5采集的圖像中不存在外部電源插座時(shí)，墻面識(shí)別單元就從外部影像采集模塊5采集的圖像中識(shí)別出墻面，并控制移動(dòng)模塊3驅(qū)動(dòng)電動(dòng)設(shè)備沿著墻面移動(dòng)。在電動(dòng)設(shè)備沿墻面移動(dòng)的過程中，外部影像采集模塊5不斷采集電動(dòng)設(shè)備周圍環(huán)境的圖像，直到外部電源插座識(shí)別單元11發(fā)現(xiàn)外部電源插座，之后位置計(jì)算單元12和移動(dòng)控制單元13的工作過程如前所述，電源連接模塊2與外部電源插座9實(shí)現(xiàn)相互連接。
權(quán)利要求1.一種電動(dòng)設(shè)備自動(dòng)充電裝置，在所述電動(dòng)設(shè)備的內(nèi)部設(shè)有充電電池，其特征在于，該電動(dòng)設(shè)備自動(dòng)充電裝置包括用于連接外部電源插座進(jìn)行充電的電源連接模塊、用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)設(shè)備移動(dòng)的移動(dòng)模塊、對(duì)電量進(jìn)行監(jiān)控的電池監(jiān)控模塊、外部影像采集模塊、存儲(chǔ)模塊和主控模塊； 所述主控模塊分別與所述電源連接模塊、移動(dòng)模塊、電池監(jiān)控模塊、外部影像采集模塊，和存儲(chǔ)模塊相連接。
2.如權(quán)利要求I所述的電動(dòng)設(shè)備自動(dòng)充電裝置，其特征在于，所述主控模塊包括 一外部電源插座識(shí)別單元，其別與所述電池監(jiān)控模塊以及所述外部影像采集模塊相連接; 一位置計(jì)算單元，與所述外部電源插座識(shí)別單元相連接； 一移動(dòng)控制單元，其分別與所述位置計(jì)算單元、所述外部影像采集模塊、所述移動(dòng)模塊，以及所述電源連接模塊相連接。
3.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)設(shè)備自動(dòng)充電裝置，其特征在于，所述主控模塊還包括一返回控制單元，其分別與所述存儲(chǔ)模塊以及所述電池監(jiān)控模塊相連接。
4.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)設(shè)備自動(dòng)充電裝置，其特征在于，所述主控模塊還包括一導(dǎo)航單元，其分別與所述外部電源插座識(shí)別單元、所述存儲(chǔ)模塊以及所述移動(dòng)模塊相連接。
5.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)設(shè)備自動(dòng)充電裝置，其特征在于，所述主控模塊還包括一墻面識(shí)別單元，其分別與所述外部電源插座識(shí)別單元、所述外部影像采集模塊以及所述移動(dòng)模塊相連接。
6.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)設(shè)備自動(dòng)充電裝置，其特征在于， 所述外部電源插座為矩形電源插座。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電動(dòng)設(shè)備自動(dòng)充電裝置。該電動(dòng)設(shè)備自動(dòng)充電裝置包括電源連接模塊、移動(dòng)模塊、電池監(jiān)控模塊、外部影像采集模塊、存儲(chǔ)模塊和主控模塊。其中，主控模塊在接收到充電請(qǐng)求信號(hào)后，控制外部影像采集模塊采集電動(dòng)設(shè)備周圍環(huán)境的圖像，在采集的圖像中搜索與外部電源插座參考圖像相匹配的圖像，判斷是否存在外部電源插座；如存在，則計(jì)算該電源連接模塊相對(duì)于外部電源插座的位置，控制移動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)設(shè)備向外部電源插座移動(dòng)，使電源連接模塊與外部電源插座對(duì)準(zhǔn)并相互連接。利用本實(shí)用新型，電動(dòng)設(shè)備在充電電池的電量不足時(shí)，無需人工干預(yù)，就能自動(dòng)完成充電。并且，本實(shí)用新型適合于現(xiàn)有的任何交流電源插座。
文檔編號(hào)H02J7/00GK202535114SQ20122017437
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月23日
發(fā)明者陳養(yǎng)彬 申請(qǐng)人:上海新世紀(jì)機(jī)器人有限公司