电极保护装置、用于自动行走设备的充电站及割草系统的制作方法

本实用新型涉及自动行走设备领域，具体而言涉及一种电极保护装置、用于自动行走设备的充电站及割草系统。

背景技术：

智能割草机器人等自动行走设备已经得到广泛普及。其能够代替传统割草机，减少维护草坪所需人力成本。自动行走设备能够自动运行，有效的解放了人力，为用户带来了便利。

自动行走设备通常采用电池包为设备提供动力。当工作一段时间后，电池包电量不足，则需要返回充电站进行充电。充电站通常设在自动行走设备工作区域的边界导线上。自动行走设备检测电池包，接收到返回充电的指令后，其控制单元会控制自动行走设备沿着边界导线运行，返回至充电站进行对接充电。

现有的充电站上，其充电电极一直带电。这样不仅使得充电站始终消耗电能，而且还会造成安全隐患。

为了解决上述问题，现有技术中设置有单独的输入模块，其能够向充电站的控制器输入控制信号，再由充电站的控制器充电站内的控制主供电线路上的电子开关通电或断电。但是，上述方式需要另外设置输入模块，需要额外的电子器件和控制电路。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种电极保护装置、用于自动行走设备的充电站及割草系统，本实用新型通过自动行走设备推动电极保护装置触发触发信号而实现对充电站主供电电路工作状态的切换。本实用新型具体采用如下技术方案。

首先，为实现上述目的，提出一种电极保护装置，该电极保护装置可活动地安装在自动行走设备的充电站的充电电极的外周，其能够被自动行走设备推动而使充电电极的前端位于电极保护装置的外侧，并触发触发单元输出触发信号；

所述触发信号用于切换充电站中主供电电路的电路状态。

可选的，如上任一所述的电极保护装置，其中，所述充电站的每一个电极上均分别对应设置有一个电极保护装置，各电极保护装置之间相互独立移动。

可选的，如上任一所述的电极保护装置，其中，每一个所述电极保护装置能够分别被自动行走设备推动而独立触发触发单元。

可选的，如上任一所述的电极保护装置，其中，各所述触发单元串联连接在充电信号的输出电路中。

可选的，如上任一所述的电极保护装置，其中，所述电极保护装置为设置在电极外周的可伸缩结构。

可选的，如上任一所述的电极保护装置，其中，所述可伸缩结构包括保护筒主体；

未被自动行走设备推动时，所述保护筒主体的前端凸出于充电站的壳体，设置在所述充电电极的外部；

被自动行走设备推动时，充电电极的前端位于保护筒主体的外侧，且充电电极的前端与自动行走设备上的充电接头对接充电。

可选的，如上任一所述的电极保护装置，其中，所述可伸缩结构还包括：安装在保护筒主体内侧的位置恢复装置，用于驱动所述保护筒主体由充电电极的后端恢复至充电站的壳体外。

可选的，如上任一所述的电极保护装置，其中，所述位置恢复装置为弹性件。

可选的，如上任一所述的电极保护装置，其中，所述触发单元包括设置在所述可伸缩结构与充电站壳体之间的机械开关或传感装置。

可选的，如上任一所述的电极保护装置，其中，传感装置包括分别设置在可伸缩结构与充电站壳体上的霍尔元件和磁性装置；或者，所述传感装置为设置在可伸缩结构或充电站壳体上的光电传感器、距离传感器、位移传感器中的一种或其组合。

可选的，如上任一所述的电极保护装置，其中，每一个所述触发单元均被触发时，所述触发信号切换充电站中主供电电路至充电状态；

任意一个触发单元被撤销触发时，切换充电站中主供电电路至非充电状态；

充电状态下，所述主供电电路具有充电电压；非充电状态下，所述主供电电路具有非充电电压；

其中，所述充电电压大于所述非充电电压，所述非充电电压为断路电压或接地电压或待机电压。

可选的，如上任一所述的电极保护装置，其中，所述自动行走设备推动所述可伸缩结构向充电站壳体内收缩时，充电电极至少部分裸露于所述可伸缩结构外，触发单元被可伸缩结构触发；

所述自动行走设备撤销对所述可伸缩结构的推动时，所述可伸缩结构恢复至充电站壳体的外部，充电电极位于所述可伸缩结构内，所述触发单元撤销触发。

同时，本实用新型还提供一种用于自动行走设备的充电站，其包括如上任一所述的电极保护装置。

本实用新型的另一种割草系统，其包括自动行走设备以及与该自动行走设备匹配的充电站，其中所述充电站上设置有如上任一所述的电极保护装置。

有益效果

本实用新型的电极保护装置设置在充电电极的外周并能够由自动行走设备推动而通过触发单元输出触发信号，通过触发信号接通或关断充电站的主供电电路。由此，不充电时，本实用新型可保护充电电极免受污染、损坏，并避免误触碰，提高充电站的安全性和电极的使用寿命；对接充电时，本实用新型又可以通过自动行走设备的运动，利用机器的对接撞击力推动电极保护装置回缩，使充电电极外露与自动行走设备上的充电接头对接充电，接通主供电电路，不需要人为操作。本实用新型所提供的充电站上，充电电极不充电时不带电，当接收到触发单元的信号时自动切换充电电极带电，提高了割草系统的安全性。

本实用新型为充电站的两个充电电极分别对应设置有两个相互独立的电极保护装置，两个电极保护装置又分别对应设置有两个触发单元，两个触发单元之间串联连接在主供电电路上。本实用新型只有在两个触发单元同时均处于闭合状态时，才能够导通主供电电路为充电电极通电。因此，本实用新型能够有效提高充电过程的安全性。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本实用新型的实施例一起，用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的充电站中主供电电路的电路模块示意图；

图2是本实用新型的自动行走设备与充电站对接充电过程的示意图；

图3是本实用新型中充电站的立体示意图；

图4是图3中充电站的剖视图；

图5是图3中充电站在对接充电状态下的剖视图。

图中，1-边界线，2-充电站，3-进站感应信号，4-充电电极，5-自动行走设备，6-充电接头，7-开关单元，8-电极保护装置，9-弹性件。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本实用新型中所述的“内、外”的含义指的是相对于充电站本身而言，由其壳体指向内部开关单元的方向为内，反之为外；而非对本实用新型的装置机构的特定限定。

本实用新型中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

本实用新型中所述的“前、后”的含义指的是自动行走设备对接充电过程中，充电站首先接触自动行走设备的方向即为前，反之即为后，而非对本实用新型的装置机构的特定限定。

本实用新型为自动行走设备充电站上的充电电极设计了一种电极保护装置。其可活动地安装在自动行走设备的充电站上充电电极的外周，能够被自动行走设备推动而使充电电极的前端裸露于电极保护装置的外侧，并触发触发单元输出触发信号；所述触发信号用于切换充电站中主供电电路的电路状态。该结构能够通过电极保护装置被自行走设备的壳体推动，而使得充电站上的充电电极外露，使得外露的充电电极能够与自动行走设备上的充电接头6对接，实现对自动行走设备内部电池包等能量存储单元的充电。

考虑到自动行走设备上的电池包通常设置有正负两个甚至多个充电接头6，因此，本实用新型还可进一步的在充电站的每一个电极上分别对应设置一个电极保护装置，设置各电极保护装置之间相互独立移动。这样，通过设置各电极保护装置之间结构独立，设置各电极保护装置之间无关联传动，保证各电极保护装置之间移动状态互不影响。由此，本实用新型可进一步的分别为每一个所述电极保护装置分别设置独立的触发单元，使得每一个电极保护装置独立地被自动行走设备推动后能够独立通过自身的移动而触发触发单元，输出相应的触发信号。这样，通过将各所述触发单元串联连接在充电信号的输出电路中，或通过将各触发单元的触发信号连接至与门电路，就可以保证充电站中主供电电路只能够在各个电极保护装置均被触发时，才能接通主供电电路。由此，可以避免杂物或其他情况误碰电极保护装置造成误触发，避免误触发造成出现触电风险。

具体而言，本实用新型所提供的电极保护装置可设置为安装在电极外周的可伸缩结构。其可通过保护筒主体、安装在保护筒主体后侧的位置恢复装置，以及由设置在所述可伸缩结构与充电站壳体之间的机械开关、传感装置等元件所构成的触发单元而实现。

未被自动行走设备推动时，所述的保护筒主体，其由弹性件等位置恢复装置的势能所驱动，保持其前端凸出于充电站的壳体，设置在所述充电电极的外部，保护充电电极；

被自动行走设备推动时，保护筒主体能够随同自动行走设备的移动而向后至少部分地收缩至充电站内，使得充电电极的前端位于保护筒主体的外侧，使得充电电极的前端能够与自动行走设备上的充电接头6对接充电。

此时，本实用新型还可进一步的通过串联电路的结构设计或与门电路的逻辑设计，使得被自动行走设备推动时，改电极保护装置只有在每一个所述触发单元均被触发时，才通过所述触发信号切换充电站中主供电电路至充电状态；而在任意一个触发单元被撤销触发时，切换充电站中主供电电路至非充电状态。

为保护使用者避免触电风险同时节约充电站能耗，本实用新型可设置充电状态下，所述主供电电路具有充电电压；可设置非充电状态下，所述主供电电路具有非充电电压，从而通过将所述充电电压设置为大于所述非充电电压，通过设置所述非充电电压为断路电压或接地电压或待机电压而相应的降低误碰触电所造成的危害，并降低充电站系统在非充电状态下的待机能耗。

实施例1

如图1-2所示，充电站2包括能量提供单元、开关单元7、控制单元和充电电极4，充电站2还可设置边界线信号发生装置，用于向边界线中发射电流信号。此外，在充电站上或其附近还可进一步设置有进站感应信号发生装置，其具体可选择为进站感应线圈或电导线，用于产生进站感应信号3。

所述能量提供单元为充电电极提供充电电压，由机械开关或传感装置形成的触发单元设置在主供电电路上，并与控制单元相连。

其中的传感装置，用于感应自动行走设备上的充电接头是否与充电站上的充电电极对接。

所述传感装置的一种实现方式是距离传感器，例如，超声波、激光、红外测距传感器，或无线模块，用于检测自动行走设备与充电站的距离，两者之间距离当小于设定值时，判定电极和接头开始对接或对接完成。

所述传感装置的另一种实现方式如图3-5所示，包括机械开关和电极保护装置8，电极保护装置8可伸缩地套设在充电电极4外侧，用于保护电极，避免触碰。电极保护装置后端，还在充电站壳体内所形成的腔体中设置有导向结构，其沿所述电极保护装置的方向设置。电极保护装置设置在导向结构和腔体内壁之间，电极保护装置的后端通过弹性件连接在充电站壳体上。自动行走设备执行对接时，自动行走设备的壳体挤压电极保护装置8使其向充电站壳体内部移动，使得充电站上的充电电极得以外露，实现与自动行走设备上的充电接头对接。于此同时，电极保护装置的移动还会触发触发单元。此时，充电站的控制单元接收到触发单元的触发信号后，能够控制开关单元闭合，接通主供电电路，为自动行走设备的电池包等储能元件提供充电电压。当自动行走设备充电完成，退出充电站时，上述对电极保护装置8的挤压作用消失，弹性件的回复力推动电极保护装置伸出，包围在充电电极的前端外部。

进一步地，电极保护装置可对应充电电极的数量，设置为包括第一电极保护元件和第二电极保护元件。两个电极保护元件可分别通过设在充电站的两个电极上的保护筒主体实现。与之对应的触发单元可设置有两个。第一电极保护元件、第二电极保护元件与对应的触发单元配合设置。自动行走设备对接时，设备壳体会同时推动第一电极保护元件和第二电极保护元件向内运动，使两个电极分别从保护筒主体内部外露，并同时触发两个触发单元。此时，充电站的控制单元接收到两个触发单元的信号后，能够控制开关单元闭合，接通主供电电路，由此提高充电过程的安全性。

所述的触发单元有多种实现方式：例如，第一种方式可通过设置在充电站上的霍尔开关和设在电极保护装置8上的磁铁相互配合实现触发；第二种方式可通过机械开关实现，该机械开关可设置在充电站壳体上，电极保护装置移动时触发机械开关，机械开关向控制单元提供触发信号；第三种方式可通过光电传感器实现，其设置在充电站壳体上且能够检测到电极保护装置移动路径上光信号的变化。本领域技术人员应当理解，所述的触发单元还可以采用其他常用的技术。

所述的自动行走设备还包括信号识别单元，用于识别边界线信号和进站感应信号。所述的信号识别单元具体可设置为磁传感器以检测边界线或进站感应信号发生装置输出的电磁信号。

充电过程可通过如下的步骤实现：

步骤1、自动行走设备接收到返回充电站的指令后，其控制单元控制自动行走设备运行至边界线1；

步骤2、自动行走设备可以顺时针或逆时针方向沿着边界线行走，通过边界线信号的引导，通过识别信号发生装置向边界线中发射电流信号，感应边界线信号的磁场，沿着边界线返回充电站。其他实施方式中，自动行走设备也可以通过卫星导航、uwb、图像识别等方式确定充电站位置，驱动其返回充电站；

步骤3、自动行走设备即将到达充电站时，其信号检测单元检测到进站感应信号3，并将进站感应信号反馈给自动行走设备的控制单元，控制单元控制自动行走设备开始执行进站模式。该进站模式下自动行走设备减速，并逐步驱动其充电接头6与充电站的充电电极对接。

步骤4、在对接完成时或对接过程中，自动行走设备的壳体推动电极保护装置向充电站内部移动，由此，充电站的充电电极被露出。此对接的过程中，电极保护装置在移动的同时触发触发单元，触发单元向充电站的控制单元输出控制信号，控制单元控制电子或机械开关闭合，接通主供电电路，使得充电电极获得充电电压。充电过程中，自动行走设备上的刹车装置能够提供制动，使自动行走设备被保持在充电位置，使电极保护装置始终处于被推动向内压缩的状态。

实施例2

本实施例的其他内容与实施例1相同，本实施例的不同点在于：自动行走设备或充电站处于非充电状态时，充电站系统的主供电电路处于仍然能够保持在接通状态，只是此时提供给充电站上的充电电极的电压为非充电电压。该非充电电压可设置为小于正常充电电压。充电站的控制单元接收到触发单元的触发信号后，可控制主供电电路给将充电电极的电压提高至充电电压进行对接充电。

由此，本实用新型通过电极保护装置的设计能够：

1、在自动行走设备与充电站对接充电时，由自动行走设备推动电极保护装置触发触发单元，由触发单元发出触发信号，接通主供电电路。

2、分别为充电站上的两个电极对应设置两个独立的电极保护装置，两个电极保护装置又能够分别对应两个独立的触发单元，以通过电路串联的方式进一步避免触发单元被误触发，进一步保证充电过程的安全性。

以上仅为本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本实用新型的保护范围。

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