定位機(jī)器人充電裝置的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與研究

胡丞熙

摘要：目前市面上的定位機(jī)器人充電結(jié)構(gòu)多是利用充電樁配合機(jī)器人底部設(shè)置的充電觸點(diǎn)依靠導(dǎo)航系統(tǒng)的指引準(zhǔn)確移動到充電觸點(diǎn)上方進(jìn)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(zhǔn)速度慢，而且容易沖撞到充電樁造成損害。本文對定位機(jī)器人充電裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，保證定位機(jī)器人與充電樁充電時底部壓合觸點(diǎn)的連接可靠度，對機(jī)器人返程時的定位進(jìn)行輔助校準(zhǔn)，保證充電對接時的精確度。

關(guān)鍵詞：定位機(jī)器人;充電裝置;結(jié)構(gòu)優(yōu)化

隨著數(shù)字化時代的來臨，科技技術(shù)不斷發(fā)展，定位機(jī)器人也越來越智能化，并在生活和工業(yè)生產(chǎn)中承擔(dān)著非常重要的角色，比如餐車機(jī)器人、巡檢機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人等，因此，定位機(jī)器人具有非常廣闊的應(yīng)用價值，2016年，工信部、國家發(fā)改委頒布的《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》文件中指出，機(jī)器人既是先進(jìn)制造業(yè)的關(guān)鍵支撐裝備，也是改善人類生活方式的重要切入點(diǎn)。無論是在制造環(huán)境下應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人，還是在非制造環(huán)境下應(yīng)用的服務(wù)機(jī)器人，其研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用是衡量一個國家科技創(chuàng)新、高端制造發(fā)展水平的重要標(biāo)志。大力發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，對于打造中國制造新優(yōu)勢，推動工業(yè)轉(zhuǎn)型升級，加快制造強(qiáng)國建設(shè)，改善人民生活水平具有重要意義。

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

充電技術(shù)最早是運(yùn)用于新能源汽車行業(yè)，新能源汽車因其節(jié)能環(huán)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(fā)，越來越多的機(jī)器人也開始配備與之匹配的充電裝置為其提供充電服務(wù)。現(xiàn)階段的智能定位機(jī)器人基本都具備自動返程進(jìn)行充電的功能，而定位機(jī)器人常見的充電結(jié)構(gòu)多是利用充電樁配合機(jī)器人底部設(shè)置的充電觸點(diǎn)依靠導(dǎo)航系統(tǒng)的指引準(zhǔn)確移動到充電觸點(diǎn)上方進(jìn)行電性連通充電，這種電性連通方式主要是利用定位機(jī)器人自身重量來保證其底部觸點(diǎn)與充電樁觸點(diǎn)的壓合，其連接可靠性較弱，在長期使用磨損后容易出現(xiàn)電性連通不實(shí)的情況，同時在返程與充電樁對接時，定位校準(zhǔn)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(jī)器人的典型充電裝置為例，其一：用于定位機(jī)器人的充電座，充電座上設(shè)有第一配合部，定位機(jī)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(jī)器人依靠慣性從充電座的第一位置向第二位置方向運(yùn)動，定位機(jī)器人的動能被逐漸消減，該充電座在于定位機(jī)器人進(jìn)行電性壓合連通充電時，充電壓合連接處的緊實(shí)可靠度較差，在長期使用磨損后容易出現(xiàn)電性連通不緊實(shí)的情況。其二：用于定位機(jī)器人充電樁自動夾持裝置，該裝置主要由充電樁基座、導(dǎo)電體、活動爪、連桿、伸縮桿、直線電機(jī)、固定螺絲、接口板、定位機(jī)器人車體、旋轉(zhuǎn)銷組成，該裝置其針對的是側(cè)向充電連接結(jié)構(gòu)，并不適用在底部觸點(diǎn)壓合連接上。

為了改善上述情況，特采用裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化處理，對定位校準(zhǔn)充電裝置提供了一種能夠通過側(cè)延架和滑輪相配合對定位機(jī)器人進(jìn)行導(dǎo)向，同時通過上壓板和底插板相配合對定位機(jī)器人進(jìn)行夾持，避免定位機(jī)器人電性連接不實(shí)的充電裝置。

1?定位機(jī)器人充電裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化

定位機(jī)器人定位校準(zhǔn)充電裝置結(jié)構(gòu)改進(jìn)如下：定位機(jī)器人充電裝置立體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，將定位機(jī)器人定位校準(zhǔn)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(cè)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(cè)板組成。

上壓板的一側(cè)可滑動的置于滑動槽的內(nèi)部，上壓板立體結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。連接凸塊置于上壓板的一側(cè)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(cè)向遠(yuǎn)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(cè)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(cè)延架的一端分別置于充電樁主體的兩端上，兩個側(cè)延架的另一端遠(yuǎn)離向充電樁主體的方向延伸，兩個所述側(cè)延架之間的間距從側(cè)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(cè)延架的另一端上，且位于側(cè)延架的底部，弧形桿的一端上置于側(cè)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(nèi)部置有控制板，控制板上置有無線信號收發(fā)器、信號轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)處理裝置、控制器，無線信號收發(fā)器通過數(shù)據(jù)傳輸線和信號轉(zhuǎn)換器信號連接，信號轉(zhuǎn)換器通過數(shù)據(jù)傳輸線和數(shù)據(jù)處理裝置信號連接，數(shù)據(jù)處理裝置通過數(shù)據(jù)傳輸線和控制器信號連接，控制器通過數(shù)據(jù)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(jī)器人的導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行信號連接，形成信息交互;無線信號收發(fā)器和定位機(jī)器人的導(dǎo)航系統(tǒng)信號連接，信號轉(zhuǎn)換器能夠接收無線信號收發(fā)器的信號，并且進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換;數(shù)據(jù)處理裝置和信號轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信息交互，數(shù)據(jù)處理裝置內(nèi)存儲有計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì);該計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)被執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)以下步驟：對接收到外部信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并且將處理的信息傳遞給微型電機(jī)，給電動伸縮桿發(fā)送執(zhí)行指令;信號轉(zhuǎn)換器為目前通用的將電信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器。

數(shù)據(jù)處理裝置由處理組件和存儲器組成。處理組件控制數(shù)據(jù)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(zhí)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(shù)據(jù)以支持?jǐn)?shù)據(jù)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(shè)備或者它們的組合實(shí)現(xiàn)，如靜態(tài)隨機(jī)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?？刂破骱蛿?shù)據(jù)處理裝置進(jìn)行信息交互，且能夠控制電動伸縮桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動。