专利：一种基于磁振耦合式无线充电的农业巡检机器人系统.pdf

19 中华 人民共和国 国家知识产权局 12 实用新型专利 10 授权公告 号 45 授权公告日 21 申请 号 202021872151 3 22 申请日 2020 08 31 73 专利权人 华 南理工大 学 地址 510640 广东省广州市天河区五山路 381号 72 发明人 岳元茂 钟康 肖文勋 李旭鹏 郭可亭 易双宏 王思琦 巫方正 张柳健 于宙 陈旭涛 74 专利代理 机构 广州粤高专利商标代理有限 公司 4 4102 代理人 何淑珍 江裕强 51 Int Cl B60L 53 12 2019 01 B60L 53 66 2019 01 H02J 7 00 2006 01 H02J 50 12 2016 01 B25J 11 00 2006 01 B25J 19 00 2006 01 54 实用新型名称 一种基于磁振耦合式无线充电的农业巡检 机 器人系统 57 摘要 本实用新型公开了一种基于磁振耦合式无 线充电的农业巡检机器人系统 所述系统包括巡 检机器人小车 无线充电桩 压力传感器组件 后 台服务器 WIFI信息传输系统以及供电线路 供 电线路与无线充电桩 连接 为无线充电桩提供电 力 无线充电桩与巡检机器人小车相匹配 后台 服务器通过WIFI信息传输系统分别与巡检机器 人小车 无线充电桩和压力传感器组件相连接 本实用新型结构简单 智 能化程度高 提高了巡 检农场 果园或温室大棚的巡检效率 节约了人 力资源 同时解决了传统传感器监测的系统结构 复杂 架设线路困难等问题 以及有线充电方式 的火灾爆炸隐患 有效提高了巡检机器人小车充 电的安全性 实现了节能减排 具有良好的经济 效益与社会效益 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 214028232 U 2021 08 24 CN 214028232 U 1 一种基于磁振耦合式无线充电的农业巡检机器人系统 其特征在于 包括巡检机器 人小车 无线 充电桩 压力传感器组件 后台服 务器 W IFI信息传输系统以及供电线路 供电线路连接无线充电桩 为无线充电桩提供电力 无线充电桩与巡检机器人小车相 匹配 后台服务器通过WIFI信息传输系统分别与巡检机器人小车 无线充电桩和 压力传感 器组件相连接 分别用于改变巡检机器人小车 的运动状态 改变无线充电桩的工作状态和 确定 巡检机器人小车的位置 2 根据权利要求1所述的一种基于磁振耦合式无线充电的农业巡检机器人系统 其特 征在于 后台服务器通过WIFI信息传输系统改变并控制巡检机器人小车沿轨道运动 所述 巡检机器人小车包括电池 副边侧装置 检测装置 动力装置 蓝牙装置 调节装置 其中 电池为检测装置 动力装置 蓝牙装置和调节装置提供电源 检测装置根据需要 装载不同的探测仪器 动力装置为巡检机器人小车提供动力 副边侧线圈通过变流电路连 接电池 蓝牙装置用于与无线充电桩中的蓝牙装置互相匹配 进而使得副边侧装置与无线 充电桩共同作用为电池充电 调节装置用于根据后台服务器的指令对环境进行温湿度调 节 3 根据权利要求2所述的一种基于磁振耦合式无线充电的农业巡检机器人系统 其特 征在于 所述无线 充电桩 包括原边侧装置和蓝牙装置 其中 原边侧装置直接与供电线路连接 蓝牙装置用于与巡检机器人小车中的蓝牙装 置相匹配 进而使得原 边侧装置与巡检机器人小 车中的副边侧装置基于磁振耦合原理建立 电磁联系 实现从原 边侧装置到副边侧装置的电能传输 进而实现磁振耦合式无线充电 后 台服 务器通过W IFI信息传输系统改变无线 充电桩的工作状态 4 根据权利要求3所述的一种基于磁振耦合式无线充电的农业巡检机器人系统 其特 征在于 所述压力传感器组件安装于无线充电桩可充电区域内 用于测 量所受压力是否在 设定的范围内 从而确定 巡检机器人小车 是否 到 达指定充电位置 5 根据权利要求1 4任一项所述的一种基于磁振耦合式无线充电的农业巡检机器人 系统 其特征在于 所述WIFI信息传输系统包括安装于巡检机器人小车 无线充电桩 压力 传感器组件和后台服务器上 的信息传输装置 使得后台服务器与巡检机器人 无线充电桩 和压力传感器组件之间进行信息传递 实现信息传输系统的控制功能 权 利 要 求 书 1 1 页 2 CN 214028232 U 一种基于磁振耦合式无 线充电的农业巡检机 器人 系统 技术领域 0001 本实用新型涉及无线充电技术领域 特别涉及一种基于磁振耦合式无线充电的农 业巡检机器人系统 背景技术 0002 为了提高农场 温室大棚或果园中农作物的产量和品质 需要实时监测农作物生 长环境的温度 湿度等关键参数 以及是否遭受病虫害等异常状况 传统监测方法主要依靠 人工定期深入农作 物区现场查看 该方法人工成本高 工作效率低 不能实时获得农作 物的 生长状况信息 已不能适用现代农业的发展需要 此外使用传感器覆盖整个农作物 区的监 测方法 它能够同时采集多点的温湿度值 但需要安装的传感器多 而对于规模 大的农场系 统结构特别复杂 架设线路困难 需要耗费大量人力物力 而且传感器网络维护也 不方便 0003 因此 采用自动化的农业巡检机器人系统能很好的解决以上的问题 而 目前市面 上所开发的巡检机器人大多为有线充电 且没有适用于农场的巡检系统 若使用有线充电 方式对农业巡检机器人进行充电有很多隐患 插头在湿度过大时不及时更换 可能会造成 短路或火花 导致 发生火灾 爆 炸等安全事故 插头多次使用后金属表面氧化钝化会造成接 触不良 充电速度降低 充电接口发热或损坏等问题 并且有线充电需要人工干预 充电范 围有限 需要精确对准 因此 采用有线充电方式的巡检机器人系统反而降低了巡检的安全 性和快捷性 实用新型内容 0004 基于以上考虑 为了解决目前农业巡检技术浪费人力资源 传感器布控复杂资源 消 耗大 有一定的危险性等多种缺点 与有线充电方式应用于农业巡检机器人小车存在的 严重问题 提供一种基于磁振耦合式无线 充电的农业巡检机器人系统 0005 本实用新型的目的至少通过如下技 术方案之一实现 0006 一种基于磁振耦合式无线充电的农业巡检机器人系统 包括巡检机器人小车 无 线 充电桩 压力传感器组件 后台服 务器 W IFI信息传输系统以及供电线路 0007 供电线路与无线充电桩连接 为无线充电桩提供电力 无线充电桩与巡检机器人 小车相匹配 后台服务器通过WIFI信息传输系统分别与巡检机器人小车 无线充电桩和压 力传感器组件相连接 分别用于改变巡检机器人小车 的运动状态 改变无线充电桩的工作 状态和 确定 巡检机器人小车的位置 0008 进一步地 后台服务器通过WIFI信息传输系统改变并控制巡检机器人小车沿轨道 运动 所述巡检机器人小车包括电池 副边侧装置 检测装置 动力装置 蓝牙装置 调节装 置 0009 其中 电池为检测装置 动力装置 蓝牙装置和调节装置提供电源 检测装置根据 需要装载不同的探测仪器 动力装置为巡检机器人小车提供动力 副边侧线圈通过变流电 路连接电池 蓝牙装置用于与无线充电桩中的蓝牙装置互相匹配 进而使得副边侧装置与 说 明 书 1 4 页 3 CN 214028232 U 无线充电桩共同作用为电池充电 调节装置用于根据后台服务器的指 令对环境进 行温湿度 调节 0010 进一 步 地 所述无线 充电桩 包括原边侧装置和蓝牙装置 0011 其中 原边侧装置直接与供电线路连接 蓝牙装置用于与巡检机器人小车中的蓝 牙装置相匹配 进而使得原 边侧装置与巡检机器人小 车中的副边侧装置基于磁振耦合原理 建立电磁联系 实现从原边侧装置到副边侧装置的电能传输 进而实现磁振耦合式无线充 电 后台服 务器通过W IFI信息传输系统改变无线 充电桩的工作状态 0012 进一步地 当巡检机器人小车的电源电量高于某一设定值时 巡检机器人小车按 照后台服务器给定路线进行巡检 通过检测装置检测巡检区域内的具体情况 并将检测数 据通过WIFI信息传输系统传给后台服务器 后台服务器对检测数据进行分析 后台服务器 判断需要进行温湿度的调控时 后台服务器对巡检机器人小车下达指令 通过调节装置对 环境进行温湿度调节 或者将具体信息发送给相关部门进行处理 巡检机器人小车按照给 定路线继续巡检 0013 进一步地 当巡检机器人小车检测到电源电量 设定数值时 巡检机器人小车通 过WIFI信息传输系统向后台服务器传递电量不足的信息 同时开启蓝牙装置 后台服务器 通过WIFI信息传输系统发信给离巡检机器人小 车最近的无线充电桩 无线充电桩开启蓝牙 装置 当巡检机器人小车 的蓝牙装置与无线充电桩的蓝牙装置相匹配时 巡检机器人小车 减速前进 当压力传感器组件测量到的压力 保持不变且在合适的范围内时 认为巡检机器 人小车进入充电范围 压力传感器组件通过WIFI信息传输系统向后台服务器发信 后台服 务器发出指令使巡检机器人小车停下 在该位置 原边侧装置到副边侧装置的电能传输效 率达到最高 巡检机器人小车开始充电 待巡检机器人小车充电完成后 巡检机器人小车与 无线 充电桩的蓝牙模块关闭 巡检机器人小车按照 后台服 务器给定线路继续巡检 0014 进一步地 所述压力传感器组件安装于无线充电桩可充电区域内 用于测量所受 压力是否在合适的范围内 从而确定巡检机器人小车是否到达指定充电位置 若巡检机器 人小车到 达指定充电位置 压力传感器组件通过W IFI信息传输系统向后台服 务器发信 0015 进一步地 所述WIFI信息传输系统包括安装于巡检机器人小车 无线充电桩 压力 传感器组件和后台服务器上 的信息传输装置 使得后台服务器与巡检机器人 无线充电桩 和压力传感器组件之间进行信息传递 实现信息传输系统的控制功能 0016 相比与现有技 术 本实用新型的优点在于 0017 一种基于磁振耦合式无线充电的农业巡检机器人系统所需线路布置简单 且巡检 机器人小 车可根据需要装载不同的检测装置模块 提高了巡检效率 节约了人力资源 同时 与传统巡检小车相比 解决了有线充电方式的火灾隐患 有效提高了巡检机器人小车充电 的安全性 实现了节能减排 具有良好的经济效益与社会效益 附图说明 0018 图1为本实用新型实施例中一种基于磁振耦合式无线充电的农 业巡检机器人系统 的结构示 意图 说 明 书 2 4 页 4 CN 214028232 U 具体实施方式 0019 以下结合附图和实例对本实用新型的具体实施作进一步说明 但本实用新型的实 施和保护不限于此 0020 实施例 0021 一种基于磁振耦合式无线充电的农业巡检机器人系统 如图1所示 包括巡检机器 人小车 无线 充电桩 压力传感器组件 后台服 务器 W IFI信息传输系统以及供电线路 0022 供电线路与无线充电桩连接 为无线充电桩提供电力 无线充电桩与巡检机器人 小车相匹配 后台服务器通过WIFI信息传输系统分别与巡检机器人小车 无线充电桩和压 力传感器组件相连接 分别用于改变巡检机器人小车 的运动状态 改变无线充电桩的工作 状态和 确定 巡检机器人小车的位置 0023 后台服务器通过WIFI信息传输系统改变并控制巡检机器人小车沿轨道运动 所述 巡检机器人小车包括电池 副边侧装置 检测装置 动力装置 蓝牙装置 调节装置 0024 其中 电池为检测装置 动力装置 蓝牙装置和调节装置提供电源 检测装置根据 需要装载不同的探测仪器 本实施例中 检测装置包括温湿度检测仪 电火花探测仪 动力 装置为巡检机器人小车提供动力 副边侧线圈通过变流电路连接电池 蓝牙装置用于与无 线充电桩中的蓝牙装置互相匹配 进而使得副边侧装置与无线充电桩共同作用为电池充 电 调节装置用于根据后台服 务器的指令对环境进行温湿度调节 0025 所述无线 充电桩 包括原边侧装置和蓝牙装置 0026 其中 原边侧装置直接与供电线路连接 蓝牙装置用于与巡检机器人小车中的蓝 牙装置相匹配 进而使得原 边侧装置与巡检机器人小 车中的副边侧装置基于磁振耦合原理 建立电磁联系 实现从原边侧装置到副边侧装置的电能传输 进而实现磁振耦合式无线充 电 后台服 务器通过W IFI信息传输系统改变无线 充电桩的工作状态 0027 当巡检机器人小车的电源电量高于某一设定值时 巡检机器人小车按照后台服务 器给定路线进 行巡检 本实施例中 通过电火花探测仪可检测巡检区域内是否有安全隐患 并将相关数据通过WIFI信息传输系统传给后台服务器进 行实时监测 通过温湿度探测仪可 对农场 果园或大棚等环境进行检测 并将检测数据通过WIFI信息传输系统传给后台服务 器 后台服务器对检测数据进 行分析 后台服务器判断需要进 行温湿度的调控时 后台服务 器对巡检机器人小 车下达指 令 通过调节装置对环境进 行温湿度调节 或者将需调控地点 温湿度等信息发送给相关部门进行处 理 巡检机器人小车按照给定路线继续巡检 0028 进一步地 当巡检机器人小车检测到电源电量 设定数值时 巡检机器人小车通 过WIFI信息传输系统向后台服务器传递电量不足的信息 同时开启蓝牙装置 后台服务器 通过WIFI信息传输系统发信给离巡检机器人小 车最近的无线充电桩 无线充电桩开启蓝牙 装置 当巡检机器人小车 的蓝牙装置与无线充电桩的蓝牙装置相匹配时 巡检机器人小车 减速前进 当压力传感器组件测量到的压力 保持不变且在合适的范围内时 认为巡检机器 人小车进入充电范围 压力传感器组件通过WIFI信息传输系统向后台服务器发信 后台服 务器发出指令使巡检机器人小车停下 在该位置 原边侧装置到副边侧装置的电能传输效 率达到最高 巡检机器人小车开始充电 待巡检机器人小车充电完成后 巡检机器人小车与 无线 充电桩的蓝牙模块关闭 巡检机器人小车按照 后台服 务器给定线路继续巡检 0029 进一步地 所述压力传感器组件安装于无线充电桩可充电区域内 用于测量所受 说 明 书 3 4 页 5 CN 214028232 U 压力是否在合适的范围内 从而确定巡检机器人小车是否到达指定充电位置 若巡检机器 人小车到 达指定充电位置 压力传感器组件通过W IFI信息传输系统向后台服 务器发信 0030 进一步地 所述WIFI信息传输系统包括安装于巡检机器人小车 无线充电桩 压力 传感器组件和后台服务器上 的信息传输装置 使得后台服务器与巡检机器人 无线充电桩 和压力传感器组件之间进行信息传递 实现信息传输系统的控制功能 0031 上述一种基于磁振耦合式无线充电的农业巡检机器人系统 提高了巡检农业 果 园或大棚巡检效率 节约了人力 资源 同时解决了传统巡检机器人小车有线充电方式的火 灾隐患 有效提高了巡检机器人小 车充电的安全性 实现了节能减排 具有良好的经济效益 与社会效益 0032 以上内容仅为本实用新型的较佳实施例 对于本领域的普通技术人员 依据本实 用新型 的思想 在具体实施方式及应用范围上均会有 改变之处 本说明书内容不应理解为 对本实用新型的限制 说 明 书 4 4 页 6 CN 214028232 U 图1 说 明 书 附 图 1 1 页 7 CN 214028232 U