一种移动机器人快速续能站机构设计与系统实现

胡丹丹，王磊，王漫，高庆吉

(中国民航大学机器人研究所，天津300300)

移动机器人大都使用高质量的机载可充电蓄电池组来给自身供电，一般只能维持几个小时，一旦电能耗尽，必须采用人工干预的方式来给机器人充电，此时，机器人就处于一种非连续的任务环[1]，这严重阻碍了机器人的长期自治。随着人们对移动机器人能实现长期值守、延长自治时间以及增加活动范围等功能的要求越来越高，其动力能源的补充成为一个亟待解决的问题。

目前该方面的研究工作主要集中在自主充电和自主更换电池两个方面。GREY WALTER 于1963年首次为两台机器人设计了充电站[2]，在充电站中放置一个光源和充电器，机器人通过光源的引导进入电站进行对接充电。加利福尼亚大学[3]在Pioneer 2DX 移动机器人上添加自制充电对接触头，与充电站上设计的喇叭状接口巧妙对接，从而实现其自主充电。哈尔滨工业大学谭益松[4]设计的家用保安机器人智能充电系统，也设计了类似的喇叭状接口，有机配合机械系统和导航系统，避免对单个系统的过分依赖。韩国成均馆大学的自主充电系统[5]，利用磁铁的引力和斥力来实现对接，该结构减少了对机器人控制精度的依赖，允许只依靠机械结构即可轻松实现对接。该种续能方式为机器人提供了能源续接，不会非正常方式影响电池使用寿命，但其充电时间较长，严重降低了机器人的工作效率，只适用于间断运行的机器人。

相对于自主充电的移动机器人续能方式，自动更换电池则是一种更高效的续能方式，其极大地节省了机器人的续能时间，适用于保安机器人、巡逻机器人等需要不间断工作的机器人。……