本发明涉及一种智能机器人领域， 尤其是一种智能机器人系统及其充电对接方 法。 背景技术

随着时代的进步和科技的飞跃发展， 智能设备， 如： 机器人已成为人们所熟知 的产品。 不仅如此， 智能清扫机、 智能拖地机等类似的地面清洁机器人， 以其清洁 方便、 省时省力的特点， 使人们摆脱了繁琐的家务劳动而步入了寻常百 姓的家庭生 活。

目前市场上推出的地面清洁机器人， 例如： 智能型清扫机， 清扫机内置可充电 电池、 清扫单元和尘盒。 与清扫机配套使用的充电座可为可充电电池提 供电量。 清 扫机包括清扫模式和充电模式， 在清扫模式下， 由可充电电池供给能量， 清扫机对 地面进行处理， 扫出的颗粒等杂质收纳在尘盒内。 当清扫机内可充电电池的电量低 于预先设定值时， 清扫机将会由清扫模式自动转入充电模式， 回充电座充电。 清扫 机的本体上设有对接电极， 该对接电极与可充电电池连接； 充电座的本体上设有充 电电极， 当清扫机的对接电极与充电座的充电电极对接 后， 经对接电极对可充电电 池进行充电。 在清扫机向充电座移动， 以使对接电极与充电座接触的过程中， 清扫 机内的控制单元不断检测对接电极上是否有电 压或电流， 从而判断出充电座的充电 电极与清扫机的对接电极对接成功， 如果检测到有电压或电流， 则清扫机将停止朝 向充电座的移动。 清扫机的自主移动是通过驱动第一电动机带动 行走机构， 如行走 轮来实现的， 行走轮的前进和后退是由第一电动机的正转和 反转来决定。 清扫机通 常也可以被动移动， 即清扫机在不上电的时候， 也能够行走， 因此， 在第一电动机 没有对行走轮进行驱动控制时， 行走轮处于自由状态。 因而， 在此基础上， 根据目 前的充电对接方法存在着以下问题： 由于目前的充电对接方法是， 一旦检测到清扫 机的对接电极上具有电压或者电流， 则认为对接成功的方法， 不再使第一电动机驱 动行走轮， 而此时， 由于行走轮处于自由状态， 极有可能会在解除第一电动机对行 走轮的控制后还继续前进或后退， 从而使得清扫机的对接电极与充电座的充电电 极 相分离， 导致清扫机在充电时掉电、 充电失败。 发明内容

本发明所要解决的技术问题在于， 针对现有技术的不足提供一种智能机器人系 统及其充电对接方法， 能够使智能机器人与充电座可靠地对接， 从而稳定地充电。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方 案实现的：

—种智能机器人系统， 包括智能机器人和充电座， 所述智能机器人包括对接电 极、 行走机构和控制单元， 所述对接电极、 行走机构和控制单元设置于所述智能机 器人的本体上；所述充电座包括充电电极，所 述充电电极设置于所述充电座本体上， 所述智能机器人还包括电极对接锁死执行机构 ； 当所述对接电极与所述充电电极对 接成功时， 所述控制单元控制所述电极对接锁死执行机构 动作， 由所述电极对接锁 死执行机构锁住所述行走机构。

其中： 所述控制单元包括中央处理器、 检测单元和控制行走单元， 当检测单元 检测到所述对接电极对接成功时， 向所述中央处理器发送一信息， 中央处理器收到 该信息后向控制行走单元发送锁死控制信号。

根据需要， 电极对接锁死执行机构为刹车装置， 所述刹车装置包括拉杆、 摆杆 和减速垫， 所述拉杆通过拉杆旋转轴与所述摆杆连接， 所述摆杆的一端通过摆杆旋 转轴与所述智能机器人的本体固定， 所述摆杆的另一端设有减速垫， 所述减速垫与 行走机构接近；

与上述刹车装置对应的所述控制行走单元包括 第二电动机、 电动机驱动电路和 传动机构， 所述电动机驱动电路的信号端接收所述中央处 理器发送来的锁死控制信 号， 所述电动机驱动电路的驱动端与第二电动机相 连， 所述第二电动机通过所述传 动机构与所述拉杆相连。

更好地， 所述刹车装置为一个或多个。

另外， 所述电极对接锁死执行机构为带有制动线圈的 第一电动机， 与其相对应 的所述控制行走单元包括三极管驱动电路、 三极管控制单路， 所述三极管控制单路 包括， 三极管和继电器， 其中所述继电器包括继电器线圈和继电器触点 开关， 所述 三极管驱动电路的输入端与所述中央处理器连 接， 接收所述锁死控制信号， 所述三 极管驱动电路的输出端与所述三极管的基极相 连， 所述三极管的集电极与所述继电 器线圈相连， 所述继电器触点开关与所述第一电动机中的制 动线圈相连， 当所述继 电器触点开关闭合， 所述制动线圈闭合。

所述的智能机器人为地面清洁机器人或空气净 化机器人或保安机器人。 本发明还提供了一种上述的智能机器人系统的 充电对接方法， 在充电模式中， 包括如下步骤：

步骤 1 : 智能机器人根据充电座发射的引导信号， 向所述充电座靠近并对接； 步骤 2 : 智能机器人的控制单元检测所述智能机器人与 所述充电座是否对接成 功， 如果没有对接成功， 返回步骤 1 ; 如果对接成功， 执行步骤 3 ;

步骤 3 : 所述控制单元控制智能机器人的电极对接锁死 执行机构动作， 由所述 电极对接锁死执行机构锁住所述行走机构。

更好地， 对接成功后， 在步骤 3之前， 控制单元控制行走机构继续向前移动一 设定距离。

更好地， 在步骤 2中， 通过检测智能机器人本体上的对接电极是否存 在电压或 电流来判断所述智能机器人与所述充电座是否 对接成功。

其中， 在步骤 3中， 所述电极对接锁死执行机构为刹车装置， 控制单元控制刹 车装置锁住所述行走机构。

另外，在步骤 3中，所述电极对接锁死执行机构为带有制动� �圈的第一电动机， 所述控制单元通过制动线圈控制， 将由第一电动机带动的行走机构锁死。

本发明的有益效果在于： 当智能机器人与充电座对接成功后， 使电极对接锁死 执行机构控制行走机构， 使智能机器人保持与充电座对接成功的状态， 从而避免了 由于行走机构不当移动而造成的对接电极与充 电座的充电电极分离， 由此有效防止 智能机器人充电时掉电、 充电失败的状况发生， 使得智能机器人可以稳定、 可靠地 充电。

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方 案进行详细地说明。 附图说明

图 1 是本发明实施例中的智能机器人系统中智能机 器人和充电座的结构示意 图；

图 2是本发明的智能机器人系统的充电座结构示� �图；

图 3是本发明智能机器人与充电座充电对接方法� �程图；

图 4是本发明智能机器人的控制原理框图；

图 5是本发明实施例一的控制行走单元中的三极� �控制电路原理图； 图 6是本发明实施例一中三极管驱动电路的输入� � 输出信号的关系示意图； 图 7为本发明实施例一中的控制行走单元工作原� �框图；

图 8A-图 8D是本发明实施例二刹车装置结构示意图；

图 9是本发明实施例二中的控制行走单元工作原� �框图。 具体实施方式

图 1 是本发明实施例中的智能机器人系统中智能机 器人和充电座的结构示意 图； 图 4是本发明智能机器人的控制原理框图。

如图 1和图 4所示，本发明的智能机器人系统包括智能机� �人 100和充电座 200。 智能机器人 100包括本体 101， 在本体 101 的内部设置有控制单元 105、 电极对接 锁死执行机构 107和行走机构 106，其中所述控制单元 105包括： 中央处理器 1051、 检测单元 1052和控制行走单元 1053 ; 所述行走机构 106 为两个行走轮 1061， 其位 于壳体 101 的两侧； 所述控制行走单元 1053输出控制信号给电极对接锁死执行机 构 107， 由所述电极对接锁死执行机构 107对行走轮 1061实施锁死控制。

另外， 除了所述行走机构 106为行走轮 1061之外， 行走机构 106还可以是其 他行走部件。

图 2是本发明的智能机器人系统的充电座结构示� �图， 如图 1和图 2所示， 在 智能机器人 100的前端部设有对接电极 104， 所述对接电极 104包括正、 负极各一 个电极， 该对接电极 104相对于智能机器人 100的中心线呈左右对称设置。 另外， 智能机器人 100还包括信号接收单元 102， 该装置位于智能机器人 100的前端部， 用于接收来自充电座 200的发射信号。 充电座 200直立部上设置有充电电极 201， 所述充电电极 201包括正、负极各一个电极，该充电电极 201相对于充电座本体 200 的中心线呈左右对称。 另外， 在充电座 200上设置有信号发射单元 202， 用于发射 引导信号引导智能机器人 100接近充电座 200。

智能机器人 100具有两种模式， SP : 工作模式和充电模式。 当智能机器人 100 在控制单元 105的控制下处于工作模式时， 行走轮 1061带动智能机器人 100移动 并进行相应的操作， 如果所述智能机器人是清洁机器人， 如清扫机、 吸尘器等， 则 在工作表面进行清洁操作处理； 如果是空气净化器， 则进行空气净化操作； 如果是 安保机器人，则进行相应的安保操作。当智能 机器人 100的电量低于预先设定值时， 智能机器人 100在控制单元 105的作用下， 自动由工作模式转入充电模式。 此时， 智能机器人 100的信号接收单元 102接收充电座的信号发射单元 202发送的引导信 号， 在该引导信号的引导下， 控制单元 105驱动用于控制行走轮 1061 的第一电动 机， 由第一电动机带动行走轮 1061， 使智能机器人 100向充电座 200移动， 当智能 机器人 100的对接电极 104与充电座 200充电电极 201准确对接后，通过充电座 200 对智能机器人 100进行充电。

图 3是本发明智能机器人与充电座对接工作流程� �， 如图 3和图 4所示， 智能 机器人 100的信号接收单元 102接收到充电座 200的信号发射单元 202发射的引导 信号后，向充电座 200靠近并对接（步骤 S 100 ) ; 由控制单元 105中的检测单元 1052 检测对接电极 104上是否有电压， 如果对接电极 104上有电压说明对接成功， 转入 步骤 S 102 , 如检测不到对接电极 104上带有电压则转入步骤 S 100 (步骤 S 101 ) ; 中 央处理器 1051 向控制行走单元 1053发送锁死控制信号， 控制行走单元 1053通过 控制电极对接锁死执行机构 107对行走轮 1061实施锁死， 使智能机器人 100停止 并固定在原地 （步骤 S 102 )。

另外， 检测单元 1052还可以通过检测对接电极 104上是否带有电流， 判断所 述充电电极 201与所述对接电极 104是否对接成功。

另外， 当检测单元 1052检测到对接电极 104上带有电压时， 所述控制单元 105 中的控制行走单元 1053驱动用于控制行走轮 1061的第一电动机， 由第一电动机带 动行走轮 1061继续行走， 使智能机器人 100向着充电座 200移动一个预先设置的 行程， 可使对接电极 104与充电电极 201更紧密、 有效地接触， 此时控制行走单元 1053通过电极对接锁死执行机构 107对行走轮 1061进行锁死控制， 使智能机器人 100在原地停留并且固定。

实施例一

在本发明的一个具体实施例中， 电极对接锁死执行机构 107为带有制动线圈的 第一电动机。图 7为本发明实施例一中的控制行走单元工作原� �框图，如图 7所示， 所述控制行走单元 1053包括： 三极管驱动电路 1053a以及三极管控制电路 1053b。 图 5是本发明一实施例的控制行走单元中的三极� �控制电路原理图， 图 6是本发明 该实施例中三极管驱动电路的输入、输出信号 的关系示意图。结合图 5和图 7可见， 所述三极管控制单路 1053b包括， 三极管 Q 1和继电器 K1 ; 其中所述继电器 K1包 括继电器线圈 K11和继电器触点开关 K12。 三极管驱动电路 1053a的输出信号作为 三极管 Q1的基极驱动信号。如图 5和图 6所示， 三极管 Q1的基极与三极管驱动电 路 1053a的输出端相连， 三极管 Q 1的集电极与继电器线圈 K11连接， 继电器触电 开关 K12的两个端点与带有制动线圈的第一电动机内 的制动线圈 LI的两个端点相 连； 三极管 Q1的发射极接地。 当三极管驱动电路 1053a输入端接收到锁死信号时， 在该三极管驱动电路 1053a输出端输出一高电平，该高电平作为三极� ��的驱动信号， 使得三极管 Q1导通， 从而将继电器线圈 K11与电源接通， 继电器线圈 K11带电， 使得继电器触点开关 K12闭合， 从而使得制动线圈 L1 闭合。 由于在闭合前， 旋转 的电动机转子产生一旋转的磁场， 而制动线圈 L1 处于该旋转的磁场内， 当制动线 圈 L1闭合时， 在闭合的制动线圈 L1中产生巨大的感应电流， 该感应电流对该电动 机转子产生一与转子原来转向相反的制动力， 从而使第一电动机在瞬间停止下来， 处于锁紧状态。 受此影响， 由第一电动机带动转动的行走轮 1061 此时也处于锁紧 状态。

进一步详细说明， 结合图 1至图 7所示， 智能机器人在进行充电对接时， 当智 能机器人 100的检测单元 1052检测到对接电极 101上有电压或电流时， 中央处理 器 1051向三极管驱动电路 1053a发送锁死控制信号，三极管驱动电路 1053a接收到 该信号后， 向三极管控制电路 1053b中的三极管 Q1 的基极输出高电平信号， 三极 管 Q1导通， 继电器线圈 K11与电源接通带电， 继电器触电开关 K12闭合， 使所述 制动线圈 L1闭合短路， 使第一电动机被锁紧， 无法带动行走轮 1061 自由转动。 而 当智能机器人 100充电完成后， 需要智能机器人 100离开充电座 200时， 中央处理 器 1051向所述三极管驱动电路 1053a发送一解锁信号，三极管驱动电路 1053a输出 一低电平， 则三极管控制电路 1053b中的三极管 Q1截止， 使继电器线圈 K11与电 源断开， 继电器触电开关 K12断开， 从而制动线圈 L1断开， 解除对该第一电动机 施加的制动力， 则第一电动机可以带动行走轮 1061 自由转动。

实施例二

图 8A-图 8D是本发明实施例二刹车装置结构示意图， 图 9是本发明实施例二 工作原理框图。如图 8A和图 9所示，所述控制行走单元 1053包括：第二电动机 1053d 及其驱动电路 1053c和传动机构 1053e，所述第二电动机 1053d是在智能机器人 100 本身带有的第一电动机的基础上， 为了控制刹车装置而新增加的一个电动机。 拉杆 1702通过利用齿轮、 齿条等将电动机的旋转动作转换为直线动作的 传动机构 1053e 与第二电动机 1053d相连， 并受控第二电动机 1053d的控制， 拉杆 1702—端设有 穿孔， 拉杆旋转轴 1702 ' 穿过所述拉杆 1702的穿孔与摆杆 1703连接固定； 所述摆 杆 1703—端设有穿孔，摆杆旋转轴 1703 '通过该穿孔与智能机器人 100的本体 101 连接固定，所述摆杆 1703另一端设有一减速垫 1704，该减速垫 1704与行走轮 1061 接近， 可使行走轮 1061 因摩擦力而停止， 因而导致智能机器人 100停在原地并固 定。

如图 8B和图 8C所示， 所述减速垫 1704与行走轮 1601之间设有一间隙 d， 当 对接电极 104与充电电极 201对接成功后， 控制行走单元 1053 中的电动机驱动电 路 1053c接收中央处理器 1051发送的锁死信号，并控制第二电动机 1053d通过传动 机构 1053e对拉杆 1702施加向上拉力 F时， 摆杆 1703以摆杆旋转轴 1703 ' 为中心 并以 A方向摆动， 减速垫 1704逐渐向行走轮 1601靠近， 当减速垫 1704接触到行 走轮 1601时， 通过摩擦力 f使行走轮 1601停止并固定。 当充电完成后， 需要智能 机器人 100离开充电座时， 所述可控制行走单元 1053 中的电动机驱动电路 1053c 接收中央处理器 1051 发送的解锁信号， 并控制第二电动机 1053d 通过传动机构 1053e释放对拉杆 1702施加的向上拉力 F， 因而导致减速垫 1704离开行走轮 1601， 所述行走轮 1601因失去摩擦力 f的控制而自由转动。

在上述实施例中， 所述电动机驱动电路 1053c可以采用现有技术中与所述电动 机类型、 技术指标相适应的驱动电路或驱动部件， 因这些驱动电路或驱动部件的结 构为本领域普通技术人员所熟知， 因此在本发明中不再赘述。

另外， 还可以是如图 8D所示， 在行走轮两侧各设有一个刹车装置， 其刹车原 理与实施例二相同， 因此不再赘述。

综上所述， 本发明所提供的智能机器人系统对于现有技术 来说， 大大提高了智 能机器人系统与充电座的对接成功率， 可以稳定、 可靠的充电。

上述实施例中的智能机器人可以是任何可重复 充电、 可自由移动的机器人， 如 地面清洁机器人、 空气净化机器人、 安保机器人等。