智能移动清洁机器人在馈电状态下正常充电的装置及方法

技术领域

本发明属于智能移动清洁机器人充电技术领域，具体涉及一种智能移动清洁机器人在馈电状态下正常充电的装置及方法。

背景技术

市场上目前的智能移动清洁机器人供电能源主要是由锂电池提供，配合配套的充电桩可以实现机器人全自动充电功能，但是全自动充电功能需要在机器人本身还具有一定的电量(能保证机器人正常运行)才可以实现，如果机器人电池处于馈电甚至欠压保护的状态，那么自动充电功能就无法实现。

现有的解决方案是，当机器人馈电时，通过线缆连接充电桩和机器人上的应急充电口(该应急充电口是直通电池的)实现应急充电，该方案的缺点包括：一、操作繁琐，需要用户先把机器人推到充电桩附近，再使用专用的应急充电线去连接；二、存在安全隐患，用户在操作的时候，充电桩上与应急充电线相连接的插座是带电的，充电桩也多用于室外环境中，带电则存在一定的安全隐患；三、维护不便捷，应急充电并不是经常使用的功能，用户在长期不使用的时候容易丢失应急充电线。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种智能移动清洁机器人在馈电状态下正常充电的装置及方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种智能移动清洁机器人在馈电状态下正常充电的装置，包括机器人和充电桩；

所述机器人包括上下平行设置的两个机器人充电极片、机器人控制板，所述机器人控制板包括MCU(单片微型计算机)、与MCU信号输出端相连接的机器人充电继电器；

所述机器人控制板的MCU通过电池和机器人充电极片双路供电，并通过二极管单向导通性实现双电源的隔离；

所述电池、MCU、机器人充电继电器构成一个闭合回路；

所述机器人充电极片、MCU、机器人充电继电器、电池构成另一个闭合回路；

所述MCU还用于检测电池和机器人充电极片的电压。

所述充电桩包括压电结构；

所述压电结构为固定式压电结构或移动式压电结构。

作为本发明的进一步优化方案，所述固定式压电结构包括与壳体一前后滑动连接且上下平行设置的两个充电极片一、设于壳体一内部并位于两个充电极片一后方的压电板一、若干个设于充电极片一后端的弹簧一。

作为本发明的进一步优化方案，所述伸缩式压电结构包括与壳体二前后滑动连接且上下平行设置的两个充电极片二、若干个设于充电极片二后端的弹簧二、设于壳体二内部并位于两个充电极片二后方的干燥组件、设于干燥组件顶部的压电板二；

所述干燥组件和压电板二通过动力组件驱动并利用滑槽和滑块进行限位以相对于壳体二上下滑动；

所述壳体二外壁上设有防护组件，所述防护组件在动力组件驱动压电板二下移时打开，所述防护组件在动力组件驱动压电板二上移时闭合。

作为本发明的进一步优化方案，所述干燥组件包括内部为空腔、前端为开口的框体、可拆卸连接在框体壁上的干燥板；

所述防护组件包括防护箱和与防护箱顶部相铰接的密封门。

作为本发明的进一步优化方案，所述动力组件包括两个转动连接在壳体二内部的转轴、对称设于位于下方的转轴上的齿轮、与两个齿轮相互对应的并设于框体内壁上的齿板，所述齿轮和齿板相互啮合；

位于下方的转轴设于框体内部，位于上方的转轴设于防护箱上方，两个所述转轴通过同步轮、同步带、伺服电机实现同步转动；

位于上方的转轴与密封门之间连接有绳索，所述绳索一端与转轴固定连接、另一端与密封门通过挂环活动连接，所述壳体二上位于防护箱上方设有若干个导向轮。

一种利用智能移动清洁机器人在馈电状态下正常充电的装置进行充电的方法，具体步骤如下：

步骤一：令所述机器人充电极片充分接触、按压压电结构中的充电极片一或充电极片二，令机器人充电极片带电；

步骤二：当电池有电状态下，以此步骤中方法对电池进行充电，否则进入步骤三；

具体为，当电池有电状态下，MCU及机器人控制板、机器人充电继电器通过电池供电，通过MCU判断是否充电，即当MCU检测到机器人充电极片存在正常充电电压，同时机器人和充电桩无线通讯匹配时，MCU控制吸合机器人充电继电器，从而令机器人充电极片和电池连接，实现对电池的充电；

步骤三：当电池馈电状态下，即电池失去放电能力时，通过带电后的机器人充电极片对MCU及机器人控制板、机器人充电继电器进行供电以实现激活，然后通过MCU检测到电池电压不足且机器人充电极片有电压时，通过MCU控制吸合机器人充电继电器，从而令机器人充电极片和电池连接，实现对电池的充电。

本发明的有益效果在于：

1)本发明中MCU通过电池和机器人充电极片双路供电，并通过二极管单向导通性实现双电源的隔离，使得机器人的电池在馈电状态下，可通过机器人充电极片直接对MCU进行供电以激活，从而实现机器人的正常充电；

2)本发明通过机器人充电极片直接与充电极片一或充电极片二接触并按压以实现应急充电，与现有技术相对比，省略了应急充电线缆，节约了设备成本，还为应急充电提供了便利性，应急充电时也更加方便，同时规避了收纳应急充电线所产生的一系列困扰；

3)本发明通过设置压电结构，使得在不使用的时候充电极片一或充电极片二均是处于不带电的状态，使用更加安全；

4)本发明通过移动式压电结构中的防护箱和密封门防护在充电极片二外部，可减少空气中的水与充电极片二接触，进入框体内部的水汽通过干燥板进行充分地吸收，以实现干燥作用，压电板二与充电极片二是错位设置，仅在充电时，压电板二下移对应在两个充电极片二后方，从而能更进一步避免充电极片二、压电板二锈蚀、损坏，充电极片二和压电板二使用寿命得以延长，且保持较好的导电效果。

5)本发明中通过动力组件运行可调整压电板二的位置，与此同时还能打开或闭合密封门，在充电时，可令压电板二下移对应在两个充电极片二后方，并收卷绳索带动密封门打开，日常放置时，框体、干燥板上移对应在两个充电极片二后方，并松解出绳索令密封门在铰链的弹力作用下、自身重力作用下闭合。

附图说明

图1是本发明的机器人和充电桩的整体结侧视图。

图2是本发明的机器人的电池馈电状态下实现正常充电的原理图。

图3是本发明的固定式压电结构的侧面剖视图。

图4是本发明的移动式压电结构的密封门闭合、框体移动对应在充电极片二后方的侧面剖视图。

图5是本发明的移动式压电结构的密封门打开、压电板二移动对应在充电极片二后方的侧面剖视图。

图6是本发明的移动式压电结构的俯视图。

图7是本发明的动力组件的俯视图。

图中：1、机器人；11、机器人充电极片；2、充电桩；21、壳体一；22、充电极片一；23、弹簧一；24、压电板一；31、壳体二；32、充电极片二；33、弹簧二；34、压电板二；41、框体；42、干燥板；51、转轴；52、齿轮；53、齿板；61、绳索；62、导向轮；71、防护箱；72、密封门。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

如图1-3所示，一种智能移动清洁机器人在馈电状态下正常充电的装置，包括机器人1和充电桩2；

所述机器人1包括上下平行设置的两个机器人充电极片、机器人控制板，所述机器人控制板包括MCU、与MCU信号输出端相连接的机器人充电继电器；

所述机器人控制板的MCU通过电池和机器人充电极片双路供电，并通过二极管单向导通性实现双电源的隔离；

所述电池、MCU、机器人充电继电器构成一个闭合回路；

所述机器人充电极片、MCU、机器人充电继电器、电池构成另一个闭合回路；

所述MCU还用于检测电池和机器人充电极片的电压；

所述充电桩2包括压电结构、与压电结构和电源相连接的充电桩继电器、与压电结构信号输出端相连接的充电桩控制板，所述充电桩控制板的信号输出端与继电器相连接；

所述压电结构为固定式压电结构；

所述固定式压电结构包括与壳体一前后滑动连接且上下平行设置的两个充电极片一、设于壳体一内部并位于两个充电极片一后方的压电板一、若干个设于充电极片一后端的弹簧一。

需要说明的是，在本实施例中，所述MCU的型号为STM32F407VET6。

一种利用智能移动清洁机器人在馈电状态下正常充电的装置进行充电的方法，具体步骤如下：

步骤一：手动推动机器人1靠近充电桩2，令机器人充电极片11与充电极片一22相对齐并接触，推动机器人1使得机器人充电极片11向着壳体一21内部的方向按压充电极片一22，充电极片一22受推力后带动弹簧一23后移与压电板一24相接触并形成挤压作用，当充电极片一22和压电板一紧密接触时，压力信号输送至充电桩控制板后通过充电桩控制板闭合充电桩继电器，从而使机器人充电极片11带电。

步骤二：当电池有电状态下，以此步骤中方法对电池进行充电，否则进入步骤三；

具体为，当电池有电状态下，MCU及机器人控制板、机器人充电继电器通过电池供电，通过MCU判断是否充电，即当MCU检测到机器人充电极片存在正常充电电压，同时机器人1和充电桩2无线通讯匹配时，MCU控制吸合机器人充电继电器，从而令机器人充电极片和电池连接，实现对电池的充电；

步骤三：当电池馈电状态下，即电池失去放电能力时，通过带电后的机器人充电极片对MCU及机器人控制板、机器人充电继电器进行供电以实现激活，然后通过MCU检测到电池电压不足且机器人充电极片有电压时，通过MCU控制吸合机器人充电继电器，从而令机器人充电极片和电池连接，实现对电池的充电。

实施例2

如图2和图4-7所示，一种智能移动清洁机器人在馈电状态下正常充电的装置，包括机器人1和充电桩2；

包括机器人1和充电桩2；

所述机器人1包括上下平行设置的两个机器人充电极片、机器人控制板，所述机器人控制板包括MCU、与MCU信号输出端相连接的机器人充电继电器；

所述机器人控制板的MCU通过电池和机器人充电极片双路供电，并通过二极管单向导通性实现双电源的隔离；

所述电池、MCU、机器人充电继电器构成一个闭合回路；

所述机器人充电极片、MCU、机器人充电继电器、电池构成另一个闭合回路；

所述MCU还用于检测电池和机器人充电极片的电压；

所述充电桩2包括压电结构、与压电结构和电源相连接的充电桩继电器、与压电结构信号输出端相连接的充电桩控制板，所述充电桩控制板的信号输出端与继电器相连接；

所述压电结构为移动式压电结构；

优选的，所述移动式压电结构包括与壳体二31前后滑动连接且上下平行设置的两个充电极片二32、若干个设于充电极片二32后端的弹簧二33、设于壳体二31内部并位于两个充电极片二32后方的干燥组件、设于干燥组件顶部的压电板二34；

所述干燥组件和压电板二34通过动力组件驱动并利用滑槽和滑块进行限位以相对于壳体二31上下滑动；

所述壳体二31外壁上设有防护组件，所述防护组件在动力组件驱动压电板二34下移时打开，所述防护组件在动力组件驱动压电板二34上移时候闭合。

优选的，所述干燥组件包括内部为空腔、前端为开口的框体41、可拆卸连接在框体41壁上的干燥板42；

所述防护组件包括防护箱71和与防护箱71顶部相铰接的密封门72，优选为防护箱71、密封门72内壁上设有干燥垫。

优选的，所述动力组件包括两个转动连接在壳体二31内部的转轴51、对称设于位于下方的转轴51上的齿轮52、与两个齿轮52相互对应的并设于框体41内壁上的齿板53，所述齿轮52和齿板53相互啮合；

位于下方的转轴51设于框体41内部，位于上方的转轴51设于防护箱71上方，两个所述转轴51通过同步轮、同步带、伺服电机实现同步转动；

位于上方的转轴51与密封门72之间连接有绳索61，所述绳索61一端与转轴51固定连接、另一端与密封门72通过挂环活动连接，优选的，所述绳索61穿过壳体二31的通道内壁上铺设有干燥垫，所述壳体二31上位于防护箱71上方设有若干个导向轮62。

在实际使用中，充电桩2一般是放置在室外使用的，与实施例1相比，在本实施例中，通过防护箱71和密封门72防护在充电极片二32外部，且通过干燥垫可吸收空气中的水，减少空气潮湿或下雨的时候，空气中的水与充电极片二32接触，避免充电极片二32锈蚀、损坏，而在日常状态下，框体41和干燥板42设置在两个充电极片二32的后方，水汽随着充电极片二32和壳体二31之间的间隙进入框体41内部，可通过干燥板42进行充分地吸收，以实现干燥作用，且压电板二34与充电极片二32是错位设置，仅在充电时，压电板二34下移对应在两个充电极片二32后方，从而能更进一步避免压电板二34锈蚀、损坏，当压电板二34与充电极片二32接触时，充电极片二32与机器人充电极片11接触时，均能保持较好的导电效果，使用寿命较长。

一种利用智能移动清洁机器人在馈电状态下正常充电的装置进行充电的方法，具体步骤如下：

步骤一、通过伺服电机、同步轮、同步带带动两个转轴51转动(如图4视角为顺时针转动)，位于下方的转轴51转动带动齿轮52转动，齿轮52转动带动啮合的齿板53向下输送，齿板53下移从而带动框体41、干燥板42、压电板二34一起下移，位于上方的转轴51转动进行收卷绳索61，从而逐渐打开密封门72，直到压电板二34移动至如图5所示，对应在两个充电极片二32后方即可关闭伺服电机；

需要说明的是，在本实施例中，若需要关闭密封门72以及令压电板二34复位，则可令伺服电机与上述转动方向相反即可。

步骤二、手动推动机器人1靠近充电桩2，令机器人充电极片11与充电极片二32相对齐并接触，推动机器人1使得机器人充电极片11向着壳体二31内部的方向按压充电极片二32，充电极片二32受推力后带动弹簧二33后移与压电板二34相接触并形成挤压作用，当充电极片二32和压电板二紧密接触时，压力信号输送至充电桩控制板后通过充电桩控制板闭合充电桩继电器，从而使机器人充电极片11带电。

步骤三：当电池有电状态下，以此步骤中方法对电池进行充电，否则进入步骤四；

具体为，当电池有电状态下，MCU及机器人控制板、机器人充电继电器通过电池供电，通过MCU判断是否充电，即当MCU检测到机器人充电极片存在正常充电电压，同时机器人1和充电桩2无线通讯匹配时，MCU控制吸合机器人充电继电器，从而令机器人充电极片和电池连接，实现对电池的充电；

步骤四：当电池馈电状态下，即电池失去放电能力时，通过带电后的机器人充电极片对MCU及机器人控制板、机器人充电继电器进行供电以实现激活，然后通过MCU检测到电池电压不足且机器人充电极片有电压时，通过MCU控制吸合机器人充电继电器，从而令机器人充电极片和电池连接，实现对电池的充电。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。