移動機器人充電技術發(fā)展綜述報告目錄TOC\o"1-2"\h\u27623移動機器人充電技術發(fā)展綜述報告 117658關鍵詞：移動機器人：充電技術：物流 1180611室內(nèi)物流類機器人充電技術的功能特點 2173131.1有線接觸式充電 236991.2無線非接觸式充電 4208632室內(nèi)物流類充電技術發(fā)展現(xiàn)狀 883842.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 884502.2充電樁發(fā)展現(xiàn)狀 11288322.3自主充電技術的現(xiàn)狀及關鍵技術 133283室內(nèi)物流類機器人發(fā)展趨勢 1416055參考文獻 1611875致謝 17摘要：隨著應用場景對移動機器人使用頻率和數(shù)量的要求越來越高，充電系統(tǒng)已經(jīng)成為應用企業(yè)選用移動機器人時的一個重要考量因素，如何更好的實現(xiàn)移動機器人電量、充電時機、電池維護等的準確控制，是目前眾多移動機器人及相關技術企業(yè)爭相探索的方向。本文首先介紹了室內(nèi)物流類機器人充電技術的功能特點及充電方式，然后對室內(nèi)物流類機器人充電技術的發(fā)展現(xiàn)狀展開詳細闡述，總結(jié)了對于充電技術的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，概述了充電樁發(fā)展現(xiàn)狀及目前主要面臨的問題，然后簡述了自主充電技術的現(xiàn)狀及其關鍵技術，為我國室內(nèi)物流類移動機器人充電技術發(fā)展提供一定思考與借鑒意義。關鍵詞：移動機器人：充電技術：物流近年來，智慧物流、智能制造在個性化消費需求增加、勞動力短缺/勞動力成本增加、新一代信息技術不斷發(fā)展等多重因素驅(qū)動下，已成為降低成本、提高效率的重要工具。效率。和質(zhì)量。它將繼續(xù)上漲，推動市場對移動機器人的需求。室內(nèi)物流類移動機器人充電技術作為一種集光、電、機、計算機于一體的自動化技術。它將各種先進的控制理論與電子信息等先進技術相結(jié)合，具有智能化、柔性化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化、計算機化等諸多特點，使物流系統(tǒng)變得靈活、自動化、高效，能夠滿足最新的制造要求。作為移動機器人的重要部件和電源，電池和管理系統(tǒng)在產(chǎn)品設計之初需要考慮尺寸、容量、重量等。這不僅關系到移動機器人的工業(yè)設計，還直接影響投資成本、運行效率、車輛結(jié)構、適用性、可靠性、安全性等。同時，應用場景對移動機器人的使用頻率和數(shù)量的需求也在增加。如何合理設計充電系統(tǒng)開始受到移動機器人企業(yè)越來越多的關注。1室內(nèi)物流類機器人充電技術的功能特點根據(jù)對室內(nèi)物流機器人自動充電技術的研究和分析，眾多研究者提出的自動充電方式大致可分為有線接觸式充電和無線非接觸式充電兩種。根據(jù)實際生產(chǎn)需要，設計合適的充電方式。1.1有線接觸式充電有線接觸式充電是利用電纜線或金屬作為能量傳遞介質(zhì)來傳遞電能。這是最傳統(tǒng)的電力傳輸方式，也是最常見、最常用的電池充電方式。這種充電方式成本相對較低，易于實現(xiàn)、設計、推廣，易于操作。另外，充電效率很高，一般在95%以上，充電功率也很大。為持續(xù)運行的物流機器人供電的理想選擇。下面的圖1.1為用于有線充電的充電站。圖1.1有線式充電樁但不可否認，有線觸點充電也有很多不足之處，需要改進。首先，有線接觸充電的充電電極，如掃地機器人的充電極，大部分都暴露在空氣中，存在觸電風險，存在重大安全隱患。還有，當兩個充電電極在空氣中時，接觸時有電壓差，會產(chǎn)生電火花，這往往是不允許的。另外，如果兩個充電電極是耦合的，對精度的要求也比較高。這將充電樁的成本降低到一些難度和成本。今天，有線接觸充電有很多實際用途，所以我們的手機使用的是有線接觸充電的原理和方法。有線接觸充電也廣泛應用于電動汽車充電領域，以提高電動汽車的充電效率。此外，在機器人領域，掃地機器人充電站使用金屬觸點進行有線接觸充電。這設計簡單方便，非?？尚?。物流移動機器人通常由幾個部分組成。一種是硬件，包括充電站（或充電站）和電池，另一種是軟件，包括充電管理、電池管理、充電站（或充電站）管理等。這主要是指充電系統(tǒng)中自動移動機器人充電表的安全性。常見的充電方式包括自動充電、手動充電和電池充電。（1）自動充電當移動機器人需要額外的動力時。在地面控制中心的指示下，它會自動報告并請求充電。當您開車到指定的充電區(qū)域或站點時，內(nèi)置的充電連接器會自動連接到地面充電系統(tǒng)并進行充電。充電完成后，移動機器人會自動退出充電系統(tǒng)，移動到工作區(qū)或待機區(qū)正常使用。通常，充電過程是全自動的、智能化的，不需要專門的人員。這種充電方式特別適用于工作周期長、車輛少、自動化程度高的情況。煙草、冶金、化工、汽車、航空等行業(yè)。（2）手動充電當移動機器人功率低時。在地面控制中心的指揮下，驅(qū)車前往指定的充電區(qū)或充電站。移動機器人與充電器之間的電氣連接由專人手動完成，為電池充電。完成后，去耦電路將手動運行。它返回工作狀態(tài)。手動充電功能安全可靠。實現(xiàn)起來簡單易行，但需要專職人員，浪費人力資源，降低自動化程度。自動化程度不高，車少人多，經(jīng)常在工況下使用，是標準的工作制。例如，如果您每天使用移動機器人8小時，則需要在休息時間為移動機器人充電。（3）更換電池充電當移動機器人電力不足時，電池組將由專職人員手動更換。更換后的電池充電后即可使用。這種充電方式的特點是簡單快速，但需要專人處理，需要配備兩倍多的電池組。目前，上述三種充電方式中，自動充電方式最為成熟、高效，也是大多數(shù)移動機器人廠商采用的方案。自動充電通常使用刷塊或針在車身和充電站之間傳輸電流。前者通常用于叉車和大型移動機器人。而拔插形式多見于kiva類移動機器人。為保證連續(xù)不間斷的工作，移動機器人的充電頻率具有高頻的特點。在一些應用場景中，移動機器人在其整個生命周期內(nèi)的充電時間可能會達到數(shù)萬次。不同的充電方式?jīng)]有高下之分，主要根據(jù)企業(yè)實際的生產(chǎn)情況和投資情況來選擇。對于應用公司而言，他們通常希望盡可能少地為移動機器人充電，以節(jié)省工作時間，并增加電池容量以延長充電時間。1.2無線非接觸式充電考慮到有線充電帶來的缺陷，無線充電相關的技術也在逐步發(fā)展。無線充電具有安全系數(shù)高、設備損耗率低、傳輸更靈活等優(yōu)點，幾乎完全克服了有線的缺陷。經(jīng)理。到目前為止，無線非接觸充電技術可以分為三種：電磁感應形式的無線充電技術、電磁共振形式的無線充電技術和電磁輻射形式的無線充電技術。（1）電磁輻射無線充電技術也稱為微波充電，這是一種低功率無線充電方式。它主要由三部分組成：微波發(fā)射器、發(fā)射天線和微波接收器。主要工作原理如下。微波發(fā)射裝置首先將直流電轉(zhuǎn)換成微波高頻能量，通過發(fā)射天線發(fā)射出去。微波能量傳播到大片空地后，由接收天線接收。最后，微波接收裝置發(fā)射微波能量。能量被轉(zhuǎn)換為直流電，為各種負載供電。微波充電結(jié)構的具體原理如下圖1.2所示。微波發(fā)射機發(fā)射的微波是高頻信號，傳輸距離可達50米，信號頻率可達3000MHz。圖1.2微波充電原理示意圖但是，微波能量的傳輸受傳輸介質(zhì)的影響，遇到障礙物時很難通過，所以在使用微波負載時，應用環(huán)境是開放的，沒有障礙物是需要的。不僅如此，微波能量的傳輸效率還受天氣和地形的影響，高頻高能的電磁波對人體及周圍的生物體產(chǎn)生不利影響，因此電磁波無線充電技術應廣泛應用于無線充電領域。私營部門。你不能。但是，它通常用于空間力量和軍事領域。早在1968年，美國工程師就提出利用微波傳輸將太陽能轉(zhuǎn)化為電能供人類使用。這就是早期宇宙中太陽能發(fā)電廠的概念。除美國外，加拿大等許多發(fā)達國家都開發(fā)了基于微波充電技術的高空傳輸平臺。太空太陽能發(fā)電的基本原理是在衛(wèi)星上建造太陽能發(fā)電廠，通過微波充電技術向地球輸送電能。2008年，日本從毛伊島向夏威夷發(fā)送微波能量，實現(xiàn)了微波能量的遠距離傳輸。2010年，我國還基于對未來空間電力技術的預測，對微波充電技術進行了探討和研究，并在一些重要技術上取得了一些進展。但從目前來看，盡管全世界都在研究和實際應用微波充電技術，但微波能量的傳輸效率卻很低，甚至不到10%。（2）磁耦合共振無線充電技術充電技術基于電磁共振理論，主要由能量發(fā)射器和能量接收器兩部分組成。主要工作原理如下。通過適當調(diào)整能量發(fā)射裝置和能量接收裝置的線圈的匝數(shù)或尺寸，可以使線圈產(chǎn)生諧振，實現(xiàn)以磁場為介質(zhì)的耦合。能量可以通過能量發(fā)送器和能量去。接收設備的線圈之間的磁場共振耦合用于傳輸和傳輸。這是一個能量轉(zhuǎn)移過程，也稱為磁耦合諧振充電。磁耦合諧振無線充電的具體原理如下圖1.3所示。磁耦合諧振無線充電技術的傳輸效率高于微波充電，傳輸距離一般為米。圖1.3磁耦合諧振無線充電原理示意圖然而，目前的磁耦合諧振無線充電技術在很大程度上是理論性的，在實際應用中沒有重要的定量指導的研究成果。同時，該技術的傳輸功率小，遠未完成強大的能量傳輸，因此沒有高能量損失。自2000年以來，這項技術取得了一些突破。美國科學家提出了一種傳輸系統(tǒng)，從電磁學角度成功開啟了白熾燈，傳輸效率超過40%。國內(nèi)馬騰在理論領域討論充電技術。他利用ANSYS有限元軟件對線圈耦合的磁場強度進行仿真分析，從而驗證了機器人無線電傳輸?shù)目尚行?，同時研究了系統(tǒng)的磁感應強度與傳輸距離的關系。該技術在物流機器人裝載過程中會產(chǎn)生電磁干擾等問題。針對這個問題，侯俊凱進行了重要的討論，提出了可以解決上述問題的技術方案。同時，基于電感耦合，設計了一套適用于無線能量傳輸技術物流機器人的無線充電系統(tǒng)，為智能的建設做準備。（3）電磁感應充電電磁感應無線充電技術發(fā)展比較成熟，主要由發(fā)射裝置和接收裝置兩部分組成，例如變壓器，是當今應用最廣泛的無線充電技術。主要工作原理是電磁感應原理。即逆變器將初級直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電流，并將其發(fā)送到發(fā)射設備。這使得接收設備的次級線圈產(chǎn)生相應的感應電動勢和感應電流。將能量從發(fā)送設備傳輸?shù)浇邮斩?。這是一種常見的電磁感應充電過程，具體充電原理如下圖1.4所示。與微波充電或磁耦合諧振充電相比，這種充電方式傳輸功率更大，效率更高。它是目前使用最廣泛的無線充電方式。圖1.4電磁感應充電原理示意圖然而，通過電磁感應進行無線充電也存在嚴重的缺陷。首先，這種方式的傳輸距離很短，通常在厘米級別，目前應用在10厘米左右，而且隨著傳輸距離的增加，功耗也會增加。二是充電效率高于其他兩者，但仍只有60%-80%。在實際應用中，充電效率仍然很低。最后，還有磁場泄漏的風險。如果線圈變臟，則會產(chǎn)生渦流，這可能會帶來安全隱患。三星電子的高元振和樸繼少設計的電池充電系統(tǒng)，擁有機器人充電系統(tǒng)的發(fā)明專利。該系統(tǒng)利用電磁感應原理完成機器人與充電器之間的充電過程。那里沒人。連接電線，你就完成了。我國研究人員主要需要解決電流幅值波動較大時如何輸出穩(wěn)定電壓源的問題，因此經(jīng)過研究討論，秦桓、李富英、郭林云等在輸出端設計了穩(wěn)定電壓源。感應線圈電壓電路方案解決了輸出電壓穩(wěn)定性問題。這種技術設計的充電站的輸出功率相對較小，因為沒有考慮到所獲得的電能數(shù)量。（3）充電方式的選擇首先，我們來比較下表1.1所示的三種無線充電方式。表1.1三種無線充電方式的比較電磁輻射式磁耦合諧振式電磁感應式能量來源微波、激光電磁共振電磁感應傳輸方向單一方向理論上全方位傳輸最大有25%的軸向偏移傳輸距離遠（千米級）較近（米級）很近（厘米級）傳輸效率10%40%60%-80%影響效率因素易受天氣、地形影響本身能量損失較高易受傳輸距離影響傳輸功率大小中/小安全性工作頻率對生物有害高壓下易產(chǎn)生火花線圈若有雜物易產(chǎn)生渦流從表中可以看出，無線充電技術不像接觸充電方式那樣有線，但存在線纜老化、金屬板磨損、金屬板暴露導致的安全問題等各種問題。但是，無線充電的三種方式也存在著難以解決的弊端和弊端。特別是考慮到本項目工作環(huán)境為，為室外環(huán)境，環(huán)境復雜或惡劣，不確定性較多。不僅如此，本身還配備了可以發(fā)射高磁場和高電場的設備，容易相互干擾。也就是說，在基于的工作環(huán)境中，無線充電技術的實現(xiàn)難度極大，甚至無法滿足物流機器人的充電需求。相對而言，有線接觸充電存在上述問題，但首先，有線接觸充電對環(huán)境要求不高，受環(huán)境影響不大。二是充電功率和充電效率都很高，95%的效率可以滿足物流機器人的充電要求。可能達到%以上。它比無線充電技術更易于實施、操作和維護。最后，解決有線接觸充電的缺點遠比解決無線充電的缺點可行。更高的性能和更容易實現(xiàn)。簡而言之，在這樣的工作環(huán)境中，加載有線觸點會更好更有效?？傊瑹o線充電技術是一門新興的高科技技術，但目前主要集中在理論研究，實際應用相對較少。還有很多實際問題還沒有解決。有線接觸充電方法和原理簡單，但是是目前比較有效的充電方式，也是目前大多數(shù)產(chǎn)品使用的充電方式。2室內(nèi)物流類充電技術發(fā)展現(xiàn)狀2.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀機器人自主充電技術的早期研究始于1940年代。在1940年代后期，GreyWalter設計了一種名為“Tortoises”的移動機器人。它已經(jīng)具備了自主充電的功能。GreyWalter根據(jù)機器人的特性設計了一種特殊的充電樁，依靠機器人向光行走的特性，在充電樁內(nèi)部放置一個光源，機器人通過對光源進行搜尋，實現(xiàn)對充電樁的搜索。在實際操作中，光束首先將機器人引導至充電裝置，然后機器人本體的充電機構將其插入就近的電源插座為機器人充電。圖2.1為“Tortoises”機器人。2005年，布雷西亞大學利用類似原理的導航光源實現(xiàn)了機器人的自主充電。他們通過在對接插座中安裝兩個不同高度的燈，視覺識別兩個燈，評估光源連接是否與軸對齊，將機器人放置在正確的位置，我評估是否是。GreyWalter和布雷西亞大學的所有實驗都是在實驗室環(huán)境中進行的?；诠鈧鞑ピ碓O計的光源引導方式僅適用于環(huán)境光強度較低的室內(nèi)環(huán)境。光源引導方法不適用于復雜的戶外應用場景。Tsukuba于1998年開發(fā)的移動機器人Yamabico-Liv，在相對固定的室內(nèi)環(huán)境中使用導航系統(tǒng)，將機器人引導至充電站，并在已知環(huán)境地圖信息的情況下工作，可進行特殊充電。用于連接機器人的設備，完成自動加載。使用已知地圖信息進行負載引導存在某些問題。當?shù)貓D環(huán)境發(fā)生變化時，機器人可能會失去目標，機器人的靈活性會受到地圖的限制。圖2.1Tortoises移動機器人圖2.2NomadXR40001999年，卡內(nèi)基梅隆大學機器人研究所對NomadXR400機器人進行了改造，設計了一種名為Sage的引導機器人。該機器人使用帶有3D路標的CCD攝像頭來指導機器人的充電過程。加州大學也使用NomadXR4000機器人。它由充電站色塊和紅外二極管引導，提供機器人與充電站之間的對接?？▋?nèi)基梅隆大學和加利福尼亞大學分別使用視覺傳感器和信標來定位充電器。雖然基于視覺的3D路標具有出色的定位效果，但對接精度受傳感器在相對較短距離內(nèi)的分辨率速度的影響。加州大學使用漏斗形加載界面。這提高了加載過程中的容錯性，但受到加載窗口自由度的限制。在充電過程中，引腳應指向充電過程窗口的樞軸點。否則，充電將失敗。PARCMOW是一家服務機器人公司設計的割草機器人。主要針對擁有大草坪的公營企業(yè)，實現(xiàn)自動割草，減少人工割草時間和能源投入，大幅降低割草成本。企業(yè)人力投入。該機器人是完全自主的，可以處理10,000平方米的草坪。PARCMOW機器人采用側(cè)面充電方式，充電電極與機器人側(cè)面電極直接接觸，為機器人充電。這種方法雖然結(jié)構簡單，具有一定的容錯性，但外露的電極很容易變形損壞，存在一定的安全隱患。作為全球最大的移動消費類機器人制造商，iRobot的家用吸塵器市場占有率很高。iRobot公司的家用吸塵機器人擁有著巨大的市場占有率，其推出的家用吸塵機器人均具有自主返回充電的能力。通過充電樁的引導，吸塵器可獲得充電樁的相對位置，并朝充電樁運動，接近充電樁以后依靠光電進行對接，最終實現(xiàn)接觸充電。圖2.3PACKMOW除草機器人圖2.4iRobot吸塵機器人充電樁移動機器人PatrolBot是MobileRobot于2005年推出的一款功能比較齊全的移動機器人，具有相對成熟的自主載荷能力。該機器人配備了專用充電站。充電站的正面輪廓是一個凸三角形。在與激光傳感器相同的高度，它包含一個帶有隱藏電極的凸形充電座。移動機器人的主激光用于掃描輪廓以定位充電站并駛?cè)雽印雍?，移動機器人推開電極表面的保護蓋，實現(xiàn)充電接口電極和機器人充電極。圖2.5MIR充電樁由丹麥MIR機器人推出的MIR200機器人還具備全自動充電功能。充電站的結(jié)構也比較簡單。與PatrolBot機器人類似，它通過識別充電站的凹三角形得到充電站的相對位置，并將其移動到相應的位置。碼頭。由于電極塊從充電站伸出，與機器人自身的電極接觸，實現(xiàn)充電。國內(nèi)對移動機器人自主充電技術的研究起步較晚。例如，2005年哈工大利用Pionner3DX輪式機器人平臺，讓機器人通過充電站上帶有電極的視覺傳感器進行接觸式充電，在不熟悉的室內(nèi)充電實驗中提供自主性，實現(xiàn)了。同樣，重慶大學將利用這個平臺對充電站進行視覺定位，利用激光傳感器識別信標的三角形，定位充電樁，然后進行配對充電。?？滴锪鞯奈锪鳈C器人采用頂部充電的方法。機器人進入充電樁后，頂部接觸充電器進行充電。該方式也是目前慣性二維碼導航類移動機器人較為常用的一種充電方式。圖2.6Pionner3DX圖2.7充電樁充電口圖2.8海康物流機器人及其充電樁2.2充電樁發(fā)展現(xiàn)狀在實際使用中。移動機器人的電池對整體性能影響很大。首先，它直接影響移動機器人的電池壽命，是移動機器人高效運行的關鍵。移動機器人的工作周期包括充電時間和放電時間。放電時間的百分比直接決定了移動機器人的生產(chǎn)效率。其次，移動機器人的使用通常是多臺機器人的集群作業(yè)，需要考慮充電管理、充電站與機器人的關系、成本和效率等問題。規(guī)劃系統(tǒng)的戰(zhàn)略設計，最大限度地提高了機器人的間歇充電，保證了更高的利用率。移動機器人的主要動力裝置是電池和放電控制。電池為24V或48V工業(yè)電池，可選擇鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳鋅電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。除了功率、容量（安培小時）、功率重量比、容量等，最重要的考慮因素是充電時間長和易于維護。近年來，鋰電池（包括磷酸鐵鋰和三元鋰）以其體積小、續(xù)航時間長等特點，不斷替代傳統(tǒng)鉛酸電池，成為目前移動機器人的主要儲能載體。電池充放電比和快速充電是目前影響充電系統(tǒng)質(zhì)量的主要因素。得益于MIRCharger48V大功率充電樁和MiR自主管理的電池管理技術BMS（BatteryManagementSystem），充電樁能夠以大功率持續(xù)穩(wěn)定地為機器人電池充電，因此可以充電一半。小時。,機器人滿載運行6小時以上。需要注意的是，快速充電需要大電流充電。在需要專用裝載設備的同時，移動機器人本身也需要裝載限制器和安全設備。還。電池快換技術也是移動機器人制造商關注的主要問題。例如，?？低?020年發(fā)布了自主研發(fā)的自動能量交換站。是一款移動機器人一站式自動換電裝置，為移動機器人7x24不間斷運行提供動力。自動能量交換站采用模塊化設計。它由兩部分組成，一個電池更換艙和一個電池艙。無需人工干預即可快速完成自動化移動機器人的電池更換。與原廠機器人相比，充電1.5小時，自動更換電池僅需2分鐘。注意移動機器人在換電過程中不會關機，可以與上層系統(tǒng)保持正常通信。更換電源完成后，即可恢復運行，無須中斷運行。類似于添加15%-20%的電池，可以替代之前需要多準備15%-20%的機器人作為充電輪換使用。顯著降低總進口成本?；谝陨弦螅苿訖C器人企業(yè)通常會從安全性、穩(wěn)定性、可靠性等方面考慮對聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品進行充電。保證充電連接器長期安全穩(wěn)定運行。特別是。您需要考慮充電連接器的電氣、機械和環(huán)境性能是否適合您的應用場景。帶電連接產(chǎn)品的接觸電阻非常低，因此在大電流流動時溫升較低。如果充電電流大，0CC快充系統(tǒng)的充電電流可以達到1440A。插頭壽命高達10萬次，滿足移動機器人高頻充電要求（高抗沖擊、抗振動），保證運行工況下充電連接的穩(wěn)定性。也使得其充電連接技術在大電流、高插拔、可靠性等方面無可匹敵。目前，部分常規(guī)物流機器人等服務類型具備自動充電能力。然而，這類機器人通常在尋找充電點方面效率低下，只能在小范圍內(nèi)移動。此外，充電過程中沒有人機交互。如果充電站位置發(fā)生變化，機器人會再次搜索充電站位置。還有一種有線充電方式，叫做電擊充電，當機器人走到固定充電站時，機身側(cè)面的充電觸點就起來了。然而，使用有線電池充電不僅會在充電觸點上產(chǎn)生火花，還會導致灰塵堆積、接觸面脫落、機械磨損和維護困難等問題，這一切都可能帶來重大的安全隱患。無線充電技術雖然取得了進步，但還不夠成熟，無法普及，更談不上在行業(yè)內(nèi)，遠不如接觸式充電使用方便。因此市場上幾乎沒有機器人是通過無線充電進行充電的。因此，現(xiàn)階段物流機器人充電樁技術面臨的問題主要集中在機器人對于充電樁的尋找和對接，還有如何克服有線式接觸充電本身固有的技術缺陷這兩大方面。2.3自主充電技術的現(xiàn)狀及關鍵技術從上述物流機器人充電站技術的背景和應用現(xiàn)狀來看，充電站的核心技術中充電站對接技術和監(jiān)控技術這兩個重要的技術點和難點可以清晰地看到。充電樁的核心技術有兩大部分技術重點和難點，即充電樁的對接技術和充電時電流電壓的監(jiān)測技術。2.3.1充電樁對接技術充電站對接過程大致可以分為兩部分。機器人定位導航粗略定位，充電站精細定位相互尋找。（1）通過機器人定位導航進行粗定位服務機器人最常用的定位導航技術是激光雷達SLAM技術和視覺導航技術。LiDARSLAM的原理是通過LiDAR粗略地發(fā)送激光信號，并通過激光信號的返回時間和角度創(chuàng)建環(huán)境的二維地圖。這使機器人能夠了解環(huán)境并執(zhí)行定位和導航。激光雷達具有精度高、速度快、復雜度低、可掃描的地圖范圍比較廣等優(yōu)點，目前激光雷達在SLAM技術中的應用最為穩(wěn)定，最可靠、性能最好的定位導航。數(shù)字圖像處理和計算機視覺技術的發(fā)展，以及超聲波和激光所感知的信息量有限，未能滿足機器人定位導航的新要求，產(chǎn)生了視覺導航技術。視覺導航主要通過采集環(huán)境圖像、進行圖像處理、提取和分析特征值來獲取3D地圖信息。視覺導航技術的主要優(yōu)勢在于可以采集3D信息，即可以從觀察到的2D圖像中提取出相關的3D世界信息，從而使確定的地圖信息與實際環(huán)境更加一致，提高定位和導航精度。然而，單個傳感器的定位和導航總是存在缺陷，難以滿足人類對機器人日益增長的需求。因此，當今應用最廣泛的定位導航技術是由多傳感器信息融合驅(qū)動的。即激光雷達與視覺相結(jié)合，用于同步定位導航。通過激光點數(shù)據(jù)和圖像特征數(shù)據(jù)建立二維柵格圖，通過視覺函數(shù)進行閉環(huán)檢測，在激光點云的基礎上進一步優(yōu)化柵格圖，得到三個新的地圖維度信息?；诙鄠鞲衅鲾?shù)據(jù)融合的方法具有較高的定位精度，可以很好地解決閉環(huán)檢測問題。這也是本項目中用于機器人定位導航的定位方式。（2）對接頭相互尋找進行精準定位與機器人相比，機器人的充電口要比機器人小很多，所以即使機器人在充電站的工作區(qū)域，也不能保證充電口能正確對接。為了使充電頭正確對接，不僅要依靠機器人的定位進行粗定位，還要通過連接器自身的相互搜索來進行精準定位。通過步進電機和紅外對管的相互配合實現(xiàn)對接接頭的相互搜索。步進電機用于控制對接公頭的精確移動，紅外對管用于捕捉對接母頭的具體位置。相比對接頭，紅外對管本身體積小很多，紅外光束的散射角僅為10°左右，完美滿足對接精準定位的要求。通過增加多路紅外對管是對接精度更高。由于紅外對管和對接接頭的運動范圍很窄，所以對運動速度要求不高，但對運動精度要求較高。因此，可以準確計算出步進電機的脈沖數(shù)，通過控制管和對接實現(xiàn)紅外線的精確運動，完成對接的精確定位過程。成功配對取決于電流和電壓反饋值。通過評估反饋值并重復上述過程，這就是對接頭的精準定位。2.3.2充電電流電壓監(jiān)測技術充電是一個復雜而危險的過程。為了保證充電過程和機器人的安全，防止事故發(fā)生，在充電過程中需要對充電電流和充電電壓進行監(jiān)控。充電電流電壓監(jiān)測技術作為移動機器人電池管理系統(tǒng)的重要支撐技術，受到國內(nèi)外研究人員的廣泛認可。長期以來，充電電流電壓監(jiān)測數(shù)據(jù)采集部分使用的處理器通常為DSP、單片機等，而充電電流電壓數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的界面顯示則采用VisualC++等實現(xiàn)。然而，隨著測量技術的進步和發(fā)展，虛擬測量儀器技術應運而生，越來越多的工程師嘗試將虛擬測量儀器技術應用于移動機器人電池監(jiān)測領域?？梢园l(fā)現(xiàn)大多數(shù)電流和電壓監(jiān)測方法都是基于模擬電路實現(xiàn)的。也就是說，將傳感器芯片設計為主芯片，創(chuàng)建相應的采集電路，實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換。該方法簡單易實現(xiàn)，具有很高的采集精度和使用穩(wěn)定性。3室內(nèi)物流類機器人發(fā)展趨勢室內(nèi)物流移動機器人充電行業(yè)目前正處于快速發(fā)展階段。新的備件公司總是朝著這個方向發(fā)展。行業(yè)競爭激烈，技術標準不統(tǒng)一，帶電產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。如今，大多數(shù)移動機器人制造商主要使用第三方采購方式為其產(chǎn)品充電。近期，一些大公司發(fā)布了一系列新一代物流移動機器人產(chǎn)品。注意力集中在使機器人外殼更薄，縮短充電時間，提高充電/放電比。隨著鋰電池技術的進步，大功率快充已成為提高手機運行效率、降低怠速的發(fā)展趨勢。超薄外殼需要更少的空間來連接充電連接器。因此，需要以更小尺寸提供更大的電流。同時，您需要確保連接的安全性和可靠性。這對充電連接器的設計提出了重大挑戰(zhàn)。針對這一點，開發(fā)了新一代移動機器