1.本技术属于无线充电技术领域，更具体地说，是涉及一种导轨式无线充电装置及充电方法。
背景技术：
2.变电站是电力系统不可或缺的部分。随着科技的发展，变电站内有多种智能机器人代替人工对变电站进行高效的管理和维护。而无人小车行驶一段时间后就需要充电补能。目前，无人小车的充电方式基本都是通过人工手动方式实施充电对接作业，这样占用工人较多时间，且需要工人额外花精力来管理无人小车充电工作，费时费力，且不同种类无人小车的充电方式各有差异，容易造成时间和人力的浪费，影响变电站的运行效率。
3.随着变电站的自动化发展，无人小车通过传统的人工插接充电方式已经无法满足实际需求了。因此，实现无人小车的无线充电是亟需解决的问题。
技术实现要素：
4.本技术实施例的目的在于提供一种导轨式无线充电装置，以解决现有技术中无人小车传统的人工充电方式费时费力的技术问题。
5.为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种导轨式无线充电装置，包括：充电桩、轨道间距调节装置、直线移动装置、升降装置、位置感应装置及无线充电装置，所述直线移动装置和所述升降装置设置在充电桩的正面且位于地面之下，所述升降装置设置在所述直线移动装置上，所述无线充电装置包括发射线圈和接收线圈，所述发射线圈设置在所述升降装置上，所述接收线圈设置在无人小车的底部，所述轨道间距调节装置包括驱动组件以及两根导轨，所述驱动组件调节两根所述导轨之间的间距，两根所述导轨对称设置在所述充电桩及直线移动装置的两侧，所述位置感应装置设置在所述充电桩及无人小车上。
6.在一个实施方式中，所述驱动组件包括减速器、驱动电机、连接轴、第一丝杆、第二丝杆、第一安装座、第二安装座、第一滑块和第二滑块，所述连接轴的两端分别与第一丝杆、第二丝杆连接，第一丝杆转动设置在第一安装座上，第二丝杆转动设置在第二安装座上，第一滑块设置在第一丝杆上并用于安装一根导轨，第二滑块设置在第二丝杆上并用于安装另一根导轨，所述驱动电机通过所述减速器与所述连接轴传动连接，所述第一丝杆和所述第二丝杆的螺纹方向相反。
7.在一个实施方式中，所述充电桩的侧面设有用于感应两根所述导轨之间间距的第三红外测距传感器。
8.在一个实施方式中，两根所述导轨相对的一侧设有安装槽，所述安装槽内活动式设有导向块，所述导向块上间隔设有若干永久磁铁，所述导轨的安装槽底部设有电磁铁，所述导向块和所述安装槽底部之间设有拉簧，所述导向块上间隔设有若干第一压力传感器；所述无人小车的两侧底部设有与所述导向块配合的导向凹槽。
9.在一个实施方式中，所述导轨的入口端设有与第一安装座和第二安装座平行设置在导向台，所述导向台上设有导向长槽，所述导轨上设有插接在导向长槽内的导向柱，所述导轨的入口端设置滚柱。
10.在一个实施方式中，所述直线移动装置包括：丝杆电机、第三安装座、第三丝杆和第三滑块，所述第三丝杆转动安装在所述第三安装座内，所述第三滑块设置在所述第三丝杆上，所述丝杆电机的一端与所述第三丝杆连接，所述升降装置设置在所述第三滑块上。
11.在一个实施方式中，所述升降装置包括：底座、安装框、电动缸、伸缩杆和超声测距传感器，所述底座设置在所述第三滑块上，所述电动缸设置在所述底座上并与所述安装框连接，所述伸缩杆设置两根且一端设置在所述底座上，另一端设置在所述安装框上，所述超声测距传感器设置在所述安装框的顶部，所述发射线圈设置在所述安装框内。
12.在一个实施方式中，所述位置感应装置包括：设置在所述充电桩上的第一红外测距传感器和第一通信模块、设置在所述安装框上的第二红外测距传感器，设置在所述无人小车上的激光测距传感器、第二通信模块及摄像头，所述第一红外测距传感器用于检测无人小车与充电桩之间的间距，所述第二红外测距传感器用于检测所述发射线圈与充电桩之间的间距，所述第一通信模块和所述第二通信模块配合实现无人小车与充电桩的信息交流，所述摄像头用于拍摄充电桩正前面画面，所述激光测距传感器用于检测所述充电桩与无人小车之间的间距。
13.在一个实施方式中，所述无人小车的底部设有两个位于所述接收线圈两侧的磁阻传感器。
14.本技术的另一目的在于提供一种导轨式无线充电装置的充电方法，基于如上所述的导轨式无线充电装置，所述充电方法包括以下步骤：
15.s1、无人车进入预备充电区，位置感应装置感应到无人小车的充电需求并发送预充电信号；
16.s2、轨道间距调节装置根据无人小车的车型调整两根导轨之间的间距；
17.s3、无人小车行驶至两根导轨之间，在两根导轨的导向定位作用下，向靠近充电桩的方向移动至升降装置上方；
18.s4、升降装置进行升降动作，使得发射线圈向无人车上的接收线圈靠近并保持最佳间距；
19.s5、直线移动装置带动升降装置往复运动，以调整发射线圈的位置，使得发射线圈与接收线圈同轴线对齐；
20.s6、发射线圈通电，可以对无人小车实现无线充电。
21.本技术提供的导轨式无线充电装置的有益效果在于：与现有技术相比，本技术导轨式无线充电装置，可以自动实现无人小车的无线充电，无需人工进行操作，即节约了人力及时间成本，又可以适用于不同车型的无人小车进行无线充电，具有安全性高及实用性高的优点。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些
实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本技术实施例提供的导轨式无线充电装置与无人小车对接准备充电的结构示意图；
24.图2为本技术实施例提供的导轨式无线充电装置与无人小车的斜仰视结构示意图；
25.图3为本技术实施例提供的导轨式无线充电装置的整体结构示意图；
26.图4为本技术实施例提供的导轨式无线充电装置省略导轨调节装置的结构示意图；
27.图5为图4中a处的放大图；
28.图6为本技术实施例提供的导轨式无线充电装置中导轨的横向剖视结构示意图；
29.图7为本实施例提供的导轨式无线充电装置的防误触流程示意图。
30.其中，图中各附图标记：
31.1、充电桩；11、第三红外测距传感器；2、轨道间距调节装置；21、驱动组件；211、减速器；212、驱动电机；213、连接轴；214、第一丝杆；215、第二丝杆；216、第一安装座；217、第二安装座；218、第一滑块；219、第二滑块；22、导轨；221、安装槽；222、导向块；223、永久磁铁；224、电磁铁；225、拉簧；226、第一压力传感器；227、导向台；228、导向长槽；229、导向柱；23、滚柱；3、直线移动装置；31、丝杆电机；32、第三安装座；33、第三丝杆；34、第三滑块；4、升降装置；41、底座；42、安装框；43、电动缸；44、伸缩杆；45、超声测距传感器；5、位置感应装置；51、第一红外测距传感器；52、第一通信模块；53、第二红外测距传感器；54、激光测距传感器；55、第二通信模块；56、摄像头；6、无线充电装置；61、发射线圈；62、接收线圈；7、无人小车；71、导向凹槽；72、磁阻传感器。
具体实施方式
32.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
33.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
34.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
35.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
36.如图1-图6所示，现对本技术实施例提供的一种导轨式无线充电装置进行说明。该
导轨式无线充电装置，包括：充电桩1、轨道间距调节装置2、直线移动装置3、升降装置4、位置感应装置5及无线充电装置6。
37.充电桩1内设有控制系统，用于提供一个安全的充电条件以及控制各个部件的配合工作。充电桩1设置在地面上，充电桩1正面所面对的地面区域为无人小车7的停放区域。在本实施例中，直线移动装置3和升降装置4设置在充电桩1的正面且位于地面之下，或者说直线移动装置3和升降装置4的高度低于无人小车7的底盘高度，以便无人小车7能行驶至升降装置4的上方。升降装置4设置在直线移动装置3上，直线移动装置3用于驱动升降装置4沿直线往复运动。
38.在本实施例中，无线充电装置6包括发射线圈61和接收线圈62，发射线圈61设置在升降装置4上，接收线圈62设置在无人小车7的底部，具体设置在无人小车7的中轴线上，升降装置4用于调整发射线圈61的高度，以调节发射线圈61和接收线圈62之间的间距，保证发射线圈61和接收线圈62处于最佳无线充电间距。直线移动装置3用于调整发射线圈61的移动，以使发射线圈61与接收线圈62同轴线对齐，保证无线充电处于最佳状态。
39.在本实施例中，轨道间距调节装置2包括驱动组件21以及两根导轨22，驱动组件21用于调节两根导轨22之间的间距，两根导轨22以直线移动装置3的中轴线对称设置，直线移动装置3和升降装置4设置在充电桩1的中轴线上，两根导轨22位于充电桩1和直线移动装置3的两侧。在本实施例中，位置感应装置5设置在充电桩1及无人小车7上，用于确认无人小车7相对充电桩1的相对位置。
40.无人小车7需要充电时，无人小车7行驶至充电桩1的正前面，位置感应装置5将无人小车7的车型信息、位置信息等与充电桩1进行交流，轨道间距调节装置2再根据车型信息调整两根导轨22之间的间距，两根导轨22之间的间距调完成后，无人小车7在两根导轨22的定位导向作用下行驶至两根导轨22之间，并行驶至升降装置4上方；升降装置4带动发射线圈61上升，调整发射线圈61与接收线圈62之间的间距，保持最佳距离；然后直线移动装置3带动发射线圈61水平往复移动，进行位置微调，使得发射线圈61和接收线圈62同轴线对接，保证无线充电处于最佳状态。该导轨式无线充电装置可以自动实现无人小车7的无线充电，无需人工进行操作，即节约了人力及时间成本，又可以适用于不同车型的无人小车7进行无线充电，具有安全性高及实用性高的优点。
41.在本实施例中，如图1-图3所示，驱动组件21包括减速器211、驱动电机212、连接轴213、第一丝杆214、第二丝杆215、第一安装座216、第二安装座217、第一滑块218和第二滑块219。减速器211设置在第一安装座216和第二安装座217之间，第一安装座216和第二安装座217呈直线设置且设置在充电桩1的后面。第一安装座216和第二安装座217均为框结构，第一丝杆214转动安装在第一安装座216内，第二丝杆215转动安装在第二安装座217内，连接轴213的两端分别与第一丝杆214、第二丝杆215连接，具体地，第一丝杆214、第二丝杆215和连接轴213一体成型。其中，第一滑块218设置在第一丝杆214上并用于安装一根导轨22，第二滑块219设置在第二丝杆215上并用于安装另一根导轨22，两根导轨22平行设置。其中，减速器211至少包括安装壳和设置安装壳能的齿轮组件，驱动电机212通过减速器211与连接轴213传动连接，具体地，驱动电机212设置在安装壳上并通过齿轮组件与连接轴213传动连接，第一丝杆214和第二丝杆215的螺纹方向相反，当驱动电机212工作时，通过齿轮组件带动连接轴213转轴，连接轴213带动第一丝杆214和第二丝杆215同步转动，由于第一丝杆214
和第二丝杆215的螺纹方向相反，第一滑块218和第二滑块219相对靠近或者相反远离，实现两根导轨22之间间距的调节。齿轮组件包括主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮设置在驱动电机212的输出轴上，从动齿轮设置在连接轴213上，主动齿轮和从动齿轮啮合。
42.在本实施例中，充电桩1的侧面设有用于感应两根导轨22之间间距的第三红外测距传感器11，第三红外测距传感器11用于确定两根导轨22之间的间距，以适配需要充电无人小车7的车身宽度。
43.在本实施例中，如图3和图6所示，两根导轨22相对的一侧设有安装槽221，安装槽221内活动式设有导向块222，导向块222上间隔设有若干永久磁铁223，导轨的安装槽221底部设有电磁铁224，电磁铁224通电时，永久磁铁223和电磁铁224为同性磁铁，相互排斥，使得两块导向块222相靠近而夹持在无人小车7的两侧。导向块222和安装槽221底部之间设有拉簧225，当电磁铁224断电后，失去排斥磁力，拉簧225将导向块222拉向导轨内部，使得导向块222与无人小车7分离。在本实施例中，导向块222上间隔设有若干第一压力传感器226，第一压力传感器226用于感应导向块222与无人小车7之间的夹持压力，只要当两根导轨上的第一压力传感器226检测到的压力基本相同，说明无人小车7定位完成。无人小车7的两侧底部设有与导向块222配合的导向凹槽71，导向凹槽71的设置是保证无人小车7再驶入时呈直线行驶，以保证多个第一压力传感器226检测的压力相同。
44.在本实施例中，导轨的入口端设有与第一安装座216和第二安装座217平行设置在导向台227，导向台227上设有导向长槽228，导轨22上设有插接在导向长槽228内的导向柱229，轨道22在进行间距调整时，导向柱229在导向槽内滑动，导向台227的作用是用于支撑导轨的入口端，以保证导轨的两端均有支撑力，使得导轨保持水平状态。
45.在本实施例中，两根导轨22的入口端均设置滚柱23，滚珠的目的是将无人小车7驶入两根导轨之间进行导向。
46.如图4所示，在本实施例中，直线移动装置3包括：丝杆电机31、第三安装座32、第三丝杆33和第三滑块34。其中，丝杆电机31设置在充电桩1的底部，第三安装座32为框型结构且安装在地面下，第三丝杆33转动安装在第三安装座32内，第三滑块34设置在第三丝杆33上，丝杆电机31的一端与第三丝杆33连接，升降装置4设置在第三滑块34上。丝杆电机31工作时，能实现第三丝杆33的正转或反转，从而带动第三滑块34往复运动，实现升降装置4的往复运动。第三丝杆33的轴线在两根导轨的对称线上。
47.在本实施例中，如图5所示，升降装置4包括：底座41、安装框42、电动缸43、伸缩杆44和超声测距传感器45。其中，底座41设置在第三滑块34上，电动缸43设置在底座41上并与安装框42连接，伸缩杆44设置两根且一端设置在底座41上，另一端设置在安装框42上，两根伸缩杆44的作用是用于将安装框42伸缩式安装在底座41上，电动缸43的作用是实现安装框42的升降功能，发射线圈61设置在安装框42内，从而发射线圈61实现了升降功能。在本实施例中，超声测距传感器45设置在安装框42的顶部，超声测距传感器45用于检测发射线圈61与接收线圈62之间的间距。
48.在本实施例中，如图1-图5所示，位置感应装置5包括：设置在充电桩1上的第一红外测距传感器51和第一通信模块52、设置在安装框42上的第二红外测距传感器53，设置在无人小车7上的激光测距传感器54、第二通信模块55及摄像头56。
49.其中，第一红外测距传感器51设置在充电桩1的正面，第一红外测距传感器51用于
检测充电桩1与无人小车7之间的间距，第二红外测距传感器53设置在安装框42的侧面，用于检测发射线圈61距离充电桩1正面的间距。第一通信模块52和第二通信模块55采用无线通讯，如wifi，相互配合实现无人小车7与充电桩1的信息交流，如充电需求、无人小车7车型等信息交互，摄像头56设置有两个并位于无人小车7的两侧，摄像头56用于拍摄充电桩1正前面的画面，以便无人小车7准确的确认充电桩1前无其他障碍物或小车，以及方便无人小车7准确地驶入至两根导轨之间。激光测距传感器54设置在无人小车7的端面，用于检测充电桩1与无人小车7之间的间距，避免无人小车7碰撞充电桩1或者停靠充电桩1过近，不便于直线移动装置3调整发射线圈61的位置。
50.在本实施例中，无人小车7的底部设有两个位于接收线圈62两侧的磁阻传感器72。磁阻传感器72为异向磁阻传感器。磁阻传感器72用于检测发射线圈61在间断通电时发出的磁感线方向与大小，以便调整发射线圈61的位置，使得发射线圈61与接收线圈62同轴线对齐。
51.在本实施例中，还提供一种导轨式无线充电装置的充电方法，该充电方法基于上述的导轨式无线充电装置实现，该充电方法包括以下步骤：
52.s1、无人车进入预备充电区，位置感应装置5感应到无人小车7的充电需求并发送预充电信号；
53.s2、轨道间距调节装置2根据无人小车7的车型调整两根导轨之间的间距；
54.s3、无人小车7行驶至两根导轨之间，在两根导轨的导向定位作用下，向靠近充电桩1的方向移动至升降装置4上方；
55.s4、升降装置4进行升降动作，使得发射线圈61向无人小车7上的接收线圈62靠近并保持最佳间距；
56.s5、直线移动装置3带动升降装置4往复运动，以调整发射线圈61的位置，使得发射线圈61与接收线圈62同轴线对齐；
57.s6、发射线圈61通电，可以对无人小车7实现无线充电。
58.其中，在步骤s1中，当无人小车7进入预备充电区后，无人小车7上的第二通信模块55向充电桩1上的第一通信模块52发送预充电信号，并将无人小车7的自身车型信息发送给第一通信模块52。第一通信模块52接收到相对应的信号后，通过激光测距传感器54测量无人小车7与充电桩1之前的间距以及摄像头56拍摄充电桩1正前面的画面，进行是否有障碍物判断；
59.其中，在步骤s2中，当判断无障碍物时，轨道间距调节装置2根据接收到的无人小车7的车型信息，调整两根导轨之间的间距。当两根导轨之间的间距调节完成后，充电桩1上的第一红外测距传感器51对前方物体进行检测，若检测到无人小车7出现在预备充电区，则由无人小车7上的激光测距传感器54对充电桩1测距，若与第一红外测距传感器51的测距相同，则无人小车7由第二通信模块55向充电桩1的第一通信模块52发送前进信号；无人小车7通过摄像头56对两根导轨之间的车道标识线进行动态识别，开始对车身进行定位。
60.其中，在步骤s3中，无人小车7行驶至两根导轨的入口端，经过两根滚柱23的导向作用，行驶在两根导轨之间，导向块222与无人小车7上的导向凹槽71相配合，无人小车7行驶至距离充电桩1一定距离时，此时，激光测距传感器54测量的间距小于第二红外测距传感器53测量的间距，无人小车7停止行驶，此时接收线圈62位于发射线圈61的上方；电磁铁224
通电，电磁铁224与永久磁铁223为同磁性相排斥，使得两块导向块222夹持无人小车7，当多个第一压力传感器226检测到的压力一致时，无人小车7车身定位完成；在该步骤中，发射线圈61与接收线圈62存在对齐或者不对齐的现象。
61.其中，在步骤s4中，电动缸43伸长工作，通过两根伸缩杆44进行伸长，带动发射线圈61向靠近接收线圈62的方向运动，在超声测距传感器45的配合下，使得发射线圈61和接收线圈62处于最佳间距。
62.其中，在步骤s5中，发射线圈61开始间断通电，丝杆电机31正转或反转，实现发射线圈61的往复运动，通过接收线圈62两侧的异向磁阻传感器72检测发射线圈61周围的磁场强度相同时，发射线圈61和接收线圈62同轴线对齐，丝杆电机31停止工作。
63.作为优选，充电桩1通过第一红外测距传感器51和激光测距传感器54对充电桩1和无人小车7之间的间距进行两次测距，以及第一通信模块52和第二通信模块55相配合，设无人小车7的激光测距传感器54对前方物体测距参数为a,第一红外测距传感器51对物体测距参数设为b，对前方障碍物进行安全通行状态判断；其中，所述安全通行状态为：
64.当无人车从充电待命区到达充电引导车道(导轨的入口端)的动态过程中：
65.a,b变化率相等，则无人小车7正常行驶；
66.a,b变化率差值较大，则无人小车7即刻停车；
67.a，b其中一个参数不变，则无人小车7即刻停车；
68.当无人小车7和直线移动装置3、升降装置4、导轨满足非接触条件时，发射线圈61进入持续通电状态。
69.无人小车7充电完成后，第一通信模块52发送信息给第二通信模块55，使无人车驶离工作区。
70.在本实施例中，非接触条件具体包括：
71.(1)检测充电桩1是否启动；
72.(2)检测充电桩1第一通信模块52是否与无人小车7第二通信模块55连接；
73.(3)检测是否接收到压力传感器发送的信号；
74.(4)检测第一红外测距传感器测得的距离参数是否为无人小车7的充电距离；
75.(5)检测第一红外测距传感器与激光测距传感器54所测的距离是否相同；
76.在本实施例中，无人小车7进入两根导轨内进行车身定位的具体过程为：
77.无人小车7根据摄像头56拍摄的中轴线动态画面进行位姿大致调整，由导轨两侧排列的压力传感器发送给第一通信模块52的两种参数进行对比，无人小车7自身的调向装置(行走机构)将根据上述两种参数进行微调，当两种参数在合理误差范围内时，无人小车7将驶入直线移动装置3的行程内，电磁铁224断电，导向块222在拉簧225的作用下脱离无人小车7，此时无人车车身定位完成。
78.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。