一種機器人充電裝置及其實現方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種機器人充電裝置，包括機器人、機械手模塊、傳感器模塊，內部電源模塊、控制系統和外部充電模塊，所述機械手模塊、傳感器模塊和內部電源模塊分別與所述控制系統相連接；所述機器人包括頭部、軀干和手部，所述機械手模塊設置在機器人的手部，所述傳感器模塊包括雙攝像頭傳感器和超聲波傳感器，所述雙攝像頭傳感器設置在機器人的頭部，所述超聲波傳感器設置在機械手模塊上；本發明專利技術在保留機器人仿人機械手的所有已開發功能(包括多自由度運動，取、放物品，迎賓交互等)的基礎上，向“自主快速充電”的研究方向進行更深層次的發展，實現機器人的自主、快速充電功能。

Robot charging device and implementing method thereof

The invention discloses a charging device comprises a robot, robot, manipulator module, sensor module, power module, internal control system and external charging module, the manipulator module, sensor module and power module is respectively connected with the control system is connected; the robot includes a head, torso and hands, the the manipulator module is arranged in the robot hand, the sensor module includes a dual camera sensor and ultrasonic sensor, the dual camera sensor is arranged on the head of the robot, the ultrasonic sensor is arranged in the manipulator module; the invention has been developed in all functions of humanoid robot manipulator (including multiple degrees of freedom exercise, taking and placing articles, welcome interaction) on the basis of a deeper level to the \independent research direction of fast charging\ The robot can realize the independent and fast charging function of the robot.

【技術實現步驟摘要】
一種機器人充電裝置及其實現方法
本專利技術涉及機器人
，具體涉及一種機器人充電裝置及其實現方法。
技術介紹
近年來，機器人產品的國際市場保持著持續擴大的趨勢。在“使機器人更好地服務人類”的需求下，人型機器人以其安全、便捷、智能的特性，與人類相似的外觀和運動規律，在與被服務對象交互方面達到較高的水平，能夠實現比非人型機器人更加具有親和力的功能，因而受到各類人群的廣泛青睞。然而，目前市面上已有的人型機器人的功能較為單一，許多潛在的發展方向尚未被開發，往往需要人手動完成部分功能，例如需要人手動進行充電，無法自動充電。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種能夠快速、自主充電的機器人充電裝置。本專利技術的另一目的在于提供一種機器人充電裝置的實現方法。本專利技術的目的通過下述技術方案實現：一種機器人充電裝置，包括機器人、機械手模塊、傳感器模塊，內部電源模塊、控制系統和外部充電模塊，所述機械手模塊、傳感器模塊和內部電源模塊分別與所述控制系統相連接；所述機器人包括頭部、軀干和手部，所述機械手模塊設置在機器人的手部，所述傳感器模塊包括雙攝像頭傳感器和超聲波傳感器，所述雙攝像頭傳感器設置在機器人的頭部，所述超聲波傳感器設置在機械手模塊上，所述內部電源模塊和控制系統設置在機器人的軀干內，所述外部充電模塊設置在外接的插座電源上；所述機械手模塊模擬人手的外觀造型和內部結構，包括腕部、掌部、拇指、食指、中指、無名指、尾指、舵機一、舵機二、舵機三、舵機四、舵機五、舵機六、舵機七、舵機八和牽引線，其中，所述腕部包括屈伸部和旋轉部；所述掌部設有兩個關節；所述拇指設有兩個關節，所述食指、中指、無名指和尾指設有三個關節；所述舵機一與腕部的屈伸部通過所述牽引線相連接，所述舵機二與拇指通過所述牽引線相連接，所述舵機三與食指通過所述牽引線相連接，所述舵機四與中指通過所述牽引線相連接，所述舵機五與無名指通過所述牽引線相連接，所述舵機六與尾指通過所述牽引線相連接，所述舵機七與掌部通過所述牽引線相連接，所述舵機八與腕部的旋轉部相連接；所述食指和中指的指尖設有充電電極；所述舵機一、舵機二、舵機三、舵機四、舵機五、舵機六、舵機七和舵機八分別與所述控制系統相連接；所述超聲波傳感器設置在所述機械手的掌部；所述內部電源模塊包括蓄電池、配電元件和電線，所述蓄電池與配電元件通過所述電線相連接，所述機械手食指和中指指尖的充電電極與所述配電元件通過所述電線相連接；所述外部充電模塊包括外殼、電源適配器、接口和超聲波探測區，所述電源適配器封裝在所述外殼內，所述接口和超聲波探測區設置在所述外殼上，所述接口與電源適配器相連接，所述超聲波探測區設置在接口上方，所述接口設有兩個，與所述機械手的食指和中指指尖的充電電極相對應配合設置；所述控制系統包括單片機。優選地，所述內部電源模塊的配電元件包括穩壓電路板和驅動電路板；開關電源穩壓電路板通過高頻濾波電容實現大功率、高效率地降壓低紋波的功能，使自帶電源輸出穩定的工作電流，保障機器人的正常運作，電機驅動電路板的芯片內含雙H橋高電壓大電流全橋式驅動器，用以驅動機器人身上的直流電機和步進電機、繼電器線圈等感性負載。優選地，所述機械手模塊包括機械手左手和機械手右手；左右對稱的仿人形機械手由多級內置舵機進行牽引驅動，在單片機程序源碼的控制下，可以精確實現各種事先設定的動作，再者，藉由移植外部投影操作系統的手段，可實現以人手運動同步控制機械手的動作，進而達到機械手自主學習各類生產操作技術的目的。優選地，所述機械手的結構框架采用ABS材料經3D打印制成。所述ABS材料具有高強度，低重量，沖擊強度較高，尺寸穩定性好，電性能、耐磨性、抗化學藥品性較好等特點，易于進行成型加工和機械加工。優選地，所述雙攝像頭傳感器設置在機器人頭部眼睛的位置上；采用仿人體學原理，設置于機器人眼睛部位的雙攝像頭傳感器相當于可自由進行周角運動進行取景的“眼珠”，在不破壞人型機器人頭部外形美感的同時，可以最大限度地實現對機器人周圍環境圖像的采集，便于控制系統對外界情況進行分析及判斷。優選地，所述設置在機械手掌部的超聲波傳感器為HC-SR04型號的超聲波傳感器；型號為HC-SR04的超聲波傳感器具有體積小巧、操作簡單、性能穩定等特點，同時其收發盲區極近，測距精度高。優選地，所述外部充電模塊的外殼由ABS材料經3D打印制成；所述ABS材料具有高強度，低重量，沖擊強度較高，尺寸穩定性好，電性能、耐磨性、抗化學藥品性較好等特點，易于進行成型加工和機械加工。一種由上述機器人充電裝置的實現方法，包括下述步驟：(1)外部充電模塊與插座電源相連接，機器人的控制系統內置電源電量檢測程序，在內部電源模塊的蓄電池的電量下降到標準值附近時，機器人的控制系統自動向操作者發送通知，并同時控制機械手向外部充電模塊靠近；(2)在機械手到達外部充電模塊附近時，機器人的控制系統在機械手掌心處用于測距的超聲波傳感器模塊的配合下，控制機械手內各舵機相互配合進行角度微調以實現機械手的姿態微調，從而使機械手掌部抬起，進而使機械手掌部平面向前與外部充電模塊的超聲波探測區相平行，并緩慢、平穩地接近外部充電模塊，直到兩者的相對距離進入指定距離范圍內；(3)機械手移動到指定位置后，機器人的控制系統控制舵機一工作，進而控制腕部的屈伸部使機械手掌部放下變為水平狀態，此時機械手的食指、中指、無名指和尾指都處于水平狀態，控制系統控制舵機五和舵機六工作，進而控制無名指和尾指彎曲；在機器人頭部的雙攝像頭傳感器的配合下，機械手的食指和中指緩慢、平穩地接近外部充電模塊的接口，直至機械手的食指和中指指尖上的充電電極插入外部充電模塊的接口內并與接口相連接，此時內部電源模塊的蓄電池與插座電源相連接，對蓄電池進行充電；(4)當控制系統內置的電源電量檢測程序檢測到內部電源模塊的蓄電池的電量充滿時，控制系統驅動機械手的相關舵機工作，使機械手的食指和中指從外部充電模塊的接口內拔出，從而實現內部電源模塊的蓄電池與插座電源斷開，完成充電，機器人恢復到正常使用狀態。本專利技術的工作原理：工作時，機器人的控制系統內置電源電量檢測程序，在內部電源模塊的蓄電池的電量下降到標準值附近時，機器人的控制系統自動向操作者發送通知，并同時控制機械手向外部充電模塊靠近，此時外部充電模塊與插座電源相連接，在機械手到達外部充電模塊附近后，機器人的控制系統在機械手掌心處用于測距的超聲波傳感器模塊的配合下，通過機械手內的相關舵機配合進行角度微調以實現機械手的位置微調，從而使機械手掌部抬起，進而使機械手掌部平面向前與外部充電模塊的超聲波探測區相平行，并緩慢、平穩地接近電源適配器，直到兩者的相對距離進入指定距離范圍內；機械手移動到指定位置后，機器人的控制系統控制舵機一工作，進而控制腕部的屈伸部使機械手掌部放下變為水平狀態，此時機械手的食指、中指、無名指和尾指都處于水平狀態，控制系統控制舵機五和舵機六工作，進而控制無名指和尾指彎曲；在機器人頭部的雙攝像頭傳感器的配合下，機械手的食指和中指緩慢、平穩地接近外部充電模塊的接口，直至機械手的食指和中指指尖上的充電電極插入外部充電模塊的接口內并與接口相連接，此時內部電源模塊的蓄電池與插座電源相連接，對蓄電池進行充電；當控制系統內本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種機器人充電裝置，其特征在于，包括機器人、機械手模塊、傳感器模塊，內部電源模塊、控制系統和外部充電模塊，所述機械手模塊、傳感器模塊和內部電源模塊分別與所述控制系統相連接；所述機器人包括頭部、軀干和手部，所述機械手模塊設置在機器人的手部，所述傳感器模塊包括雙攝像頭傳感器和超聲波傳感器，所述雙攝像頭傳感器設置在機器人的頭部，所述超聲波傳感器設置在機械手模塊上，所述內部電源模塊和控制系統設置在機器人的軀干內，所述外部充電模塊設置在外接的插座電源上；所述機械手模塊模擬人手的外觀造型和內部結構，包括腕部、掌部、拇指、食指、中指、無名指、尾指、舵機一、舵機二、舵機三、舵機四、舵機五、舵機六、舵機七、舵機八和牽引線，其中，所述腕部包括屈伸部和旋轉部；所述掌部設有兩個關節；所述拇指設有兩個關節，所述食指、中指、無名指和尾指設有三個關節；所述舵機一與腕部的屈伸部通過所述牽引線相連接，所述舵機二與拇指通過所述牽引線相連接，所述舵機三與食指通過所述牽引線相連接，所述舵機四與中指通過所述牽引線相連接，所述舵機五與無名指通過所述牽引線相連接，所述舵機六與尾指通過所述牽引線相連接，所述舵機七與掌部通過所述牽引線相連接，所述舵機八與腕部的旋轉部相連接；所述食指和中指的指尖設有充電電極；所述舵機一、舵機二、舵機三、舵機四、舵機五、舵機六、舵機七和舵機八分別與所述控制系統相連接；所述超聲波傳感器設置在所述機械手的掌部；所述內部電源模塊包括蓄電池、配電元件和電線，所述蓄電池與配電元件通過所述電線相連接，所述機械手食指和中指指尖的充電電極與所述配電元件通過所述電線相連接；所述外部充電模塊包括外殼、電源適配器、接口和超聲波探測區，所述電源適配器封裝在所述外殼內，所述接口和超聲波探測區設置在所述外殼上，所述接口與電源適配器相連接，所述超聲波探測區設置在接口上方，所述接口設有兩個，與所述機械手的食指和中指指尖的充電電極相對應配合設置；所述控制系統包括單片機。...

【技術特征摘要】
1.一種機器人充電裝置，其特征在于，包括機器人、機械手模塊、傳感器模塊，內部電源模塊、控制系統和外部充電模塊，所述機械手模塊、傳感器模塊和內部電源模塊分別與所述控制系統相連接；所述機器人包括頭部、軀干和手部，所述機械手模塊設置在機器人的手部，所述傳感器模塊包括雙攝像頭傳感器和超聲波傳感器，所述雙攝像頭傳感器設置在機器人的頭部，所述超聲波傳感器設置在機械手模塊上，所述內部電源模塊和控制系統設置在機器人的軀干內，所述外部充電模塊設置在外接的插座電源上；所述機械手模塊模擬人手的外觀造型和內部結構，包括腕部、掌部、拇指、食指、中指、無名指、尾指、舵機一、舵機二、舵機三、舵機四、舵機五、舵機六、舵機七、舵機八和牽引線，其中，所述腕部包括屈伸部和旋轉部；所述掌部設有兩個關節；所述拇指設有兩個關節，所述食指、中指、無名指和尾指設有三個關節；所述舵機一與腕部的屈伸部通過所述牽引線相連接，所述舵機二與拇指通過所述牽引線相連接，所述舵機三與食指通過所述牽引線相連接，所述舵機四與中指通過所述牽引線相連接，所述舵機五與無名指通過所述牽引線相連接，所述舵機六與尾指通過所述牽引線相連接，所述舵機七與掌部通過所述牽引線相連接，所述舵機八與腕部的旋轉部相連接；所述食指和中指的指尖設有充電電極；所述舵機一、舵機二、舵機三、舵機四、舵機五、舵機六、舵機七和舵機八分別與所述控制系統相連接；所述超聲波傳感器設置在所述機械手的掌部；所述內部電源模塊包括蓄電池、配電元件和電線，所述蓄電池與配電元件通過所述電線相連接，所述機械手食指和中指指尖的充電電極與所述配電元件通過所述電線相連接；所述外部充電模塊包括外殼、電源適配器、接口和超聲波探測區，所述電源適配器封裝在所述外殼內，所述接口和超聲波探測區設置在所述外殼上，所述接口與電源適配器相連接，所述超聲波探測區設置在接口上方，所述接口設有兩個，與所述機械手的食指和中指指尖的充電電極相對應配合設置；所述控制系統包括單片機。2.根據權利要求1所述的機器人充電裝置，其特征在于，所述內部電源模塊的配電元件包括穩壓電路板和驅動電路板。3.根據權利要求1所述的機器人...

【專利技術屬性】
技術研發人員：洪澤全，于兆勤，劉建群，鄧信能，張誠釗，謝曉鍵，王一帆，陳子平，符柱成，張锏，冼杰鏗，
申請(專利權)人：廣東工業大學，
類型：發明
國別省市：廣東,44