管道機(jī)器人無線充電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及涉及機(jī)器人無線充電領(lǐng)域，尤其是一種管道機(jī)器人無線充電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 管道機(jī)器人用于大型管道工程的檢測(cè)、清理、維護(hù)等，管道機(jī)器人理想的動(dòng)力供應(yīng) 是機(jī)載蓄電池，但由于管道的密封性和尺寸特征所限，導(dǎo)致管道機(jī)器人機(jī)載蓄電池容量有 限，導(dǎo)致管道機(jī)器人存在持續(xù)作業(yè)時(shí)間短、應(yīng)用范圍有限、工作效率低下等缺陷。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種管道機(jī)器人無線充電系統(tǒng)，可以解決解決 管道機(jī)器人電能持續(xù)供應(yīng)問題，能夠?qū)崿F(xiàn)無線充電，確保管道機(jī)器人有充足的電量持續(xù)進(jìn) 行管道作業(yè)，大大提高管道機(jī)器人持續(xù)作業(yè)時(shí)間和范圍，保證其密閉性、安全性和高效實(shí)用 性。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種管道機(jī)器人無線充電系 統(tǒng)，
[0005] 該系統(tǒng)包括用于電能的轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)臒o線充電器裝置和通過無線充電器裝置對(duì) 管道機(jī)器人進(jìn)行無線充電的管道機(jī)器人無線充電接收裝置；
[0006] 安裝于管道外部的無線充電器裝置中，變頻充電模塊分別與初級(jí)線圈和電源模塊 連接，充電通訊定位及控制模塊分別與變頻充電模塊和電源模塊連接；
[0007] 安裝于管道機(jī)器人內(nèi)部的管道機(jī)器人無線充電接收裝置中，次級(jí)線圈與整流降壓 模塊相連，整流降壓模塊連接機(jī)載電池模塊，接收通訊定位及控制模塊分別與整流降壓模 塊和機(jī)載電池模塊相連；
[0008] 無線充電器裝置中的充電通訊定位及控制模塊與管道機(jī)器人無線充電接收裝置 中的接收通訊定位及控制模塊之間實(shí)現(xiàn)通過無線移動(dòng)通訊，準(zhǔn)確定位無線充電器裝置的位 置。
[0009] 當(dāng)電源模塊為交流電源時(shí)，無線充電器裝置的變頻充電模塊由整流電路a、穩(wěn)壓濾 波電路b及逆變電路c組成；
[0010] 電壓輸入端一端與整流電路a中整流橋臂D2與整流橋臂D3相連，電壓輸入端另 一端與整流橋臂D1與整流橋臂D4相連；整流橋臂D1與整流橋臂D3與穩(wěn)壓濾波電路b中 的電容C1、電容C2和電阻R2、電阻R3相連；穩(wěn)壓濾波電路b中的電阻R1、二極管D分別與 逆變電路c中的逆變橋臂T1與逆變橋臂T4相連；逆變電路c中的逆變橋臂T2與逆變橋臂 T3與電壓輸出端相連；
[0011] 逆變電路c的四個(gè)IGBT器件的門極G1、門極G2、門極G3、門極G4分別與充電通訊 定位及控制模塊中第一PWM驅(qū)動(dòng)芯片連接。
[0012] 當(dāng)電源模塊為直流電源時(shí)，變頻充電模塊由逆變電路c組成；
[0013] 電壓輸入端正極與逆變電路c中的逆變橋臂T1與逆變橋臂T2相連，電壓輸入端 負(fù)極與逆變電路C中的逆變橋臂T3與逆變橋臂T4相連，四個(gè)絕緣門極雙極性晶體管IGBT的門極G1、門極G2、門極G3、門極G4分別與充電通訊定位及控制模塊中第一PWM驅(qū)動(dòng)芯片 連接。
[0014] 充電通訊定位及控制模塊中，第一PWM驅(qū)動(dòng)芯片與第一CPU模塊、第一通訊模塊相 連。
[0015] 管道機(jī)器人無線充電接收裝置的整流降壓模塊的整流降壓模塊由整流電路d、穩(wěn) 壓電路e、降壓電路f、濾波電路g、穩(wěn)壓電路h組成；
[0016] 整流電路d由整流橋QZ組成，穩(wěn)壓電路e由壓二級(jí)管VS1組成，穩(wěn)壓電路h由穩(wěn) 壓二級(jí)管VS2組成，降壓電路f由全控型開關(guān)管T5、續(xù)流二極管D5和電感L組成，濾波電路 g由電容C3、電容C4和電阻R4組成；
[0017] 所述整流橋QZ輸入端與次級(jí)線圈相連；穩(wěn)壓二級(jí)管VS1陰極N與整流橋QZ的正 極輸出端相連，穩(wěn)壓二級(jí)管VS1陽極P與整流橋QZ的負(fù)極輸出端相連；續(xù)流二極管D5陽極 與機(jī)載電池7負(fù)極輸出端相連，全控型開關(guān)管T5的門極G5端由接收通訊定位及控制模塊 的第二PWM驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)，全控型開關(guān)管T5的C端與整流橋QZ的正極輸出端相連，全控型 開關(guān)管T5的E端與電感L、續(xù)流二極管D5陰極相連，電感L與電阻R4相連，電阻R4兩端與 電容C3、電容C4相連，穩(wěn)壓二級(jí)管VS2陰極N與電阻R4相連，穩(wěn)壓二級(jí)管VS2陽極P與整 流橋QZ的負(fù)極輸出端相連。
[0018] 機(jī)載電池模塊由機(jī)載鋰電池與電池監(jiān)測(cè)芯片組成，由電池監(jiān)測(cè)芯片完成對(duì)電池當(dāng) 前狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，包括當(dāng)前電池的充、放電狀態(tài)、電壓、電流、溫度和剩余電量等參數(shù)的監(jiān)測(cè)， 同時(shí)還能自動(dòng)采集這些數(shù)據(jù)，并將其放在儲(chǔ)存器中，電池監(jiān)測(cè)芯片的數(shù)據(jù)輸出端與接收通 訊定位及控制模塊中的第二CPU模塊的數(shù)據(jù)輸入端連接。
[0019] 電池監(jiān)測(cè)芯片的各引腳分別連接有電阻R5、電阻R6、電阻7、電阻R8、電阻R9、電阻 R10、電容C5、電容C6、電容C7、電容C8、電容C9、場(chǎng)效應(yīng)管F1及場(chǎng)效應(yīng)管F2。
[0020] 接收通訊定位及控制模塊中，第二PWM驅(qū)動(dòng)芯片分別與第二CPU模塊、第二通訊模 塊相連。
[0021] 本發(fā)明提供的管道機(jī)器人無線充電系統(tǒng)，由電源模塊提供電能，充電通訊定位及 控制模中的第一CPU模塊通過第一PWM驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)變頻充電模塊動(dòng)作，變頻充電模塊將 電源電壓經(jīng)過頻率變換后，經(jīng)初級(jí)線圈發(fā)射高頻電磁信號(hào)，該高頻電磁信號(hào)穿過管道壁或 管道壁預(yù)留窗口到達(dá)管道機(jī)器人內(nèi)的次級(jí)線圈，完成電能的無線傳輸；再由次級(jí)線圈接收 電磁信號(hào)并轉(zhuǎn)換為交流電壓，整流降壓模塊將高頻交流電壓整流濾波成直流電壓，對(duì)管道 機(jī)器人機(jī)載電池模塊充電，管道機(jī)器人在完成充電后繼續(xù)進(jìn)行管道作業(yè)，可以解決解決管 道機(jī)器人電能持續(xù)供應(yīng)問題，能夠?qū)崿F(xiàn)無線充電，確保管道機(jī)器人有充足的電量持續(xù)進(jìn)行 管道作業(yè)，大大提高管道機(jī)器人持續(xù)作業(yè)時(shí)間和范圍，保證其密閉性、安全性和高效實(shí)用 性。
【附圖說明】
[0022] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：
[0023] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明無線充電器裝置的電路原理圖；
[0025] 圖3為本發(fā)明管道機(jī)器人無線充電接收裝置的電路原理圖；
[0026] 圖4為本發(fā)明管道機(jī)器人無線充電接收裝置中機(jī)載電池模塊與接收通訊定位及 控制模塊示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 如圖1所示，一種管道機(jī)器人無線充電系統(tǒng)，
[0028] 該系統(tǒng)包括用于電能的轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)臒o線充電器裝置和通過無線充電器裝置對(duì) 管道機(jī)器人進(jìn)行無線充電的管道機(jī)器人無線充電接收裝置；
[0029] 安裝于管道外部的無線充電器裝置中，變頻充電模塊3分別與初級(jí)線圈4和電源 模塊2連接，充電通訊定位及控制模塊1分別與變頻充電模塊3和電源模塊2連接；
[0030] 安裝于管道機(jī)器人內(nèi)部的管道機(jī)器人無線充電接收裝置中，次級(jí)線圈5與整流降 壓模塊6相連，整流降壓模塊6連接機(jī)載電池模塊7,接收通訊定位及控制模塊8分別與整 流降壓模塊6和機(jī)載電池模塊7相連；
[0031] 無線充電器裝置中的充電通訊定位及控制模塊1與管道機(jī)器人無線充電接收裝 置中的接收通訊定位及控制模塊8之間實(shí)現(xiàn)通過無線移動(dòng)通訊，準(zhǔn)確定位無線充電器裝置 的位置。
[0032] 如圖2所示，當(dāng)電源模塊2為交流電源時(shí)，無線充電器裝置的變頻充電模塊3由整 流電路a、穩(wěn)壓濾波電路b及逆變電路c組成；
[0033] 電壓輸入端一端與整流電路a中整流橋臂D2與整流橋臂D3相連，電壓輸入端另 一端與整流橋臂D1與整流橋臂D4相連；整流橋臂D1與整流橋臂D3與穩(wěn)壓濾波電路b中 的電容C1、電容C2和電阻R2、電阻R3相連；穩(wěn)壓濾波電路b中的電阻R1、二極管D分別與 逆變電路c中的逆變橋臂T1與逆變橋臂T4相連；逆變電路c中的逆變橋臂T2與逆變橋臂 T3與電壓輸出端相連；
[0034] 逆變電路c的四個(gè)IGBT器件的門極G1、門極G2、門極G3、門極G4分別與充電通訊 定位及控制模塊1中第一PWM驅(qū)動(dòng)芯片9型號(hào)為HCPL-316J，生產(chǎn)廠家為AVAG0公司連接。
[0035] 當(dāng)電源模塊2為直流電源時(shí)，變頻充電模塊由逆變電路c組成；
[0036] 電壓輸入端正極與逆變電路c中的逆變橋臂T1與逆變橋臂T2相連，電壓輸入端 負(fù)極與逆變電路c中的逆變橋臂T3與逆變橋臂T4相連，四個(gè)絕緣門極雙極性晶體管IGBT 的門極G1、門極G2、門極G3、門極G4分別與充電通訊定位及控制模塊1中第一PWM驅(qū)動(dòng)芯 片9連接。
[0037] 本發(fā)明無線充電器裝置的工作原理為：電源模塊2提供電能，充電通訊定位及控 制模塊1中的第一CPU模塊10通過第一PWM驅(qū)動(dòng)芯片9驅(qū)動(dòng)變頻充電模塊3動(dòng)作，變頻充 電模塊3將電源電壓經(jīng)過頻率變換后，經(jīng)初級(jí)線圈4發(fā)射高頻電磁信號(hào)，該高頻電磁信號(hào) 穿過管道壁或管道壁預(yù)留窗口到達(dá)無線充電的管道機(jī)器人無線充電接收裝置的次級(jí)線圈5 部分，完成電能的無線傳輸。
[0038] 無線充電的管道機(jī)器人無線充電接收裝置的工作原理為：無線充電的管道機(jī)器人 無線充電接收裝置安裝于管道機(jī)器人內(nèi)部，由次級(jí)線圈5、整流降壓模塊6、機(jī)載電池模塊 7、接收通訊定位及控制模塊8這四個(gè)模塊組成。次級(jí)線圈5與整流降壓模塊6相連，整流 降壓模塊6連接機(jī)載電池模塊7,接收通訊定位及控制模塊8分別與整流降壓模塊6、機(jī)載 電池模塊7相連。接收通訊定位及控制模塊8由北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與無 線充電裝置的實(shí)時(shí)定位與通訊；機(jī)載電池模塊7由電池監(jiān)測(cè)芯片13和鋰電池組組成，實(shí)時(shí) 監(jiān)測(cè)電池電量。
[0039] 如圖3所示，管道機(jī)器人無線充電接收裝置的整流降壓模塊6的整流降壓模塊6 由整流電路d、穩(wěn)壓電路e、降壓電路f、濾波電路g、穩(wěn)壓電路h組成；