[0001] 本申请涉及园林作业智能设备技术领域，特别涉及一种充电桩和一种割草机器人。

[0002] 随着各行各业设备智能化的发展，园林作业设备行业中常见的割草机也逐渐从人工操作的手动割草机发展到能自动割草的智能割草机(割草机器人)。割草机器人可以按照用户的设定对划定范围内的草坪进行割草作业，其具有能自动行走的基本特点，因此割草机器人是一个相对耗电的设备，当完成割草任务或者电量不足的时候，割草机器人会进行回充，即回到充电桩进行充电。

[0003] 目前行业内割草机回充电桩一般使用红外收发模式，采用两组红外收发对接，但普遍有以下缺点：

[0004] 1.充电桩红外发射广角度在130度区域内，其缺点是当割草机在0度和180度方位时，单侧有25度的盲区，即0～25度和155～180度两个区域，割草机在盲区内启动回充的话，需要花更多时间找寻到充电桩发射范围以接收红外信号，其找充电桩需要比较长的时间(统计值为2～5分钟)。

[0005] 2.当割草机到充电桩一米距离时，通过左右红外灯组校正，割草机处于S型摇摆状态前行到充电桩。

[0006] 综上，目前的割草机回充用时长，误差较大，存在不稳定因素，使用户体验感较差。

[0007] 因此，提供一种高效平稳的回充系统是本领域技术人员亟待解决的技术问题。实用新型内容

[0008] 本申请实施例的目的之一在于提供一种回充效率更高更稳定的充电桩和割草机器人，以解决现有技术中回充效率低的技术问题。

[0009] 本申请的一个方面，提供一种充电桩，其包括：

[0010] 底座，用于停放割草机器人；

[0011] 外壳，连接于所述底座的一端；

[0012] 红外发射模组，收容于所述外壳，所述红外发射模组包括：

[0013] 第一红外发射单元，其形成第一发射区域，所述第一发射区域包括第一边线和第二边线，所述第一边线和第二边线的夹角为90度；

[0014] 第二红外发射单元，其形成第二发射区域，所述第二发射区域包括第三边线和第四边线，所述第三边线和第四边线的夹角为90度，所述第三边线与所述第一边线位于同一直线，所述第二边线与所述第四边线平行并间隔一预设距离；

[0015] 第三红外发射单元和第四红外发射单元，其位于所述第二边线与所述第四边线之间，所述第三红外发射单元的发射区域和所述第四红外发射单元的发射区域在所述第二边线与所述第四边线之间形成重叠区域，且所述重叠区域的中线到所述第二边线和所述第四边线的距离相等。

[0016] 在一些实施方式中，所述充电桩进一步包括第五红外发射单元，其发射角为360度，其中所述第五红外发射单元与所述底座的垂直距离大于所述第一红外发射单元、所述第二红外发射单元、所述第三红外发射单元和所述第四红外发射单元到所述底座的垂直距离。

[0017] 在一些实施方式中，所述红外发射模组还包括基板和屏蔽罩，所述基板固定至所述外壳，所述屏蔽罩固定于所述基板，所述第一红外发射单元、所述第二红外发射单元、所述第三红外发射单元和所述第四红外发射单元、所述第五红外发射单元安装于所述屏蔽罩。

[0018] 在一些实施方式中，所述屏蔽罩包括依次相连的前板、顶板和后板，所述顶板与所述基板相对设置，其中所述第一红外发射单元和所述第二红外发射单元设置于所述前板，所述第三红外发射单元和所述第四红外发射单元设置于所述后板，所述第五红外发射单元设置于所述顶板。

[0019] 在一些实施方式中，所述前板包括第一开孔、第二开孔、第三开孔和第四开孔，其中所述第一开孔和所述第二开孔位于所述前板的相对两端，所述第三开孔和所述第四开孔位于所述第一开孔和所述第二开孔之间且相互间隔，所述第一红外发射单元穿设于所述第一开孔，所述第二红外发射单元穿设于所述第二开孔，所述第三红外发射单元固定于所述后板前壁并对应于所述第三开孔，所述第四红外发射单元固定于所述后板前壁并对应于所述第四开孔。

[0020] 在一些实施方式中，所述前板的相对两端朝所述后板弯折。

[0021] 在一些实施方式中，所述外壳包括红外发射窗口和窗口盖板，所述红外发射模组对应于所述红外发射窗口，所述窗口盖板盖设于所述红外发射窗口并可透红外光，所述前板朝向所述窗口盖板设置。

[0022] 在一些实施方式中，所述充电桩进一步包括充电头，所述外壳进一步包括电极穿孔，所述电极穿孔位于所述红外发射窗口下方，所述充电头包括充电电极，所述充电头固定于所述外壳内，所述充电电极穿过所述电极穿孔突出于所述外壳。

[0023] 在一些实施方式中，所述第三红外发射单元和第四红外发射单元的发射角相同并小于30度。

[0024] 在一些实施方式中，所述第一红外发射单元、所述第二红外发射单元、所述第三红外发射单元和所述第四红外发射单元的发射距离大于所述第五红外发射单元的发射距离。

[0025] 本申请的另一个方面，还提供一种与前述充电桩配合工作的割草机器人，其中，所述割草机器人包括红外接收模组，所述红外接收模组用于接收充电桩所包括的红外发射模组所发射的红外光。

[0026] 在一些实施方式中，所述红外接收模组包括第一红外接收单元、第二红外接收单元、第三红外接收单元和第四红外接收单元，所述第一红外接收单元和所述第二红外接收单元分别位于所述红外接收模组的两端且发射中心线夹角为120度，所述第三红外接收单元和所述第四红外接收单元相邻并隔离设置于所述第一红外接收单元与所述第二红外接收单元之间。

[0027] 依据本申请实施方式的充电桩和割草机器人，其通过两个90度发射角的第一红外发射单元和第二红外发射单元的边线组合形成不交叠远距离180度广角寻桩区域，避免寻桩盲区，使得割草机器人在各个方位都能快速寻桩成功，缩短割草机器人回到充电桩的时间，同时寻桩过程可以直线进行；同时第三红外发射单元和第四红外发射单元在第一红外发射单元的第二边线与第二红外发射单元的第四边线之间形成重叠区域，且所述重叠区域的中线到第二边线和第四边线的距离相等，可以使得割草机器人在充电桩正前方前进时在小角度范围校正对准，使得整个回充过程高效平稳。

[0040] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

[0041] 另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

[0042] 下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

[0043] 图1是本申请一种实施方式的充电桩的立体拆解示意图。在本实施方式中，充电桩10包括外壳100、底座120和红外发射模组103。底座120一方面可作为充电桩10平稳放置在地面的基础，同时也可以作为停放割草机器人20。底座120可以带有栅栏格，方便安装水管等用于对割草机器人20的底盘进行清洗。外壳100呈立柱形，连接于底座120的一端。红外发射模组103收容于所述外壳100。作为一个示例，外壳100朝向底座120另一端设置有红外发射窗口1003，所述红外发射模组103对应于所述红外发射窗口1003，通过窗口盖板105盖设于所述红外发射窗口1003从而将红外发射模组103封装在外壳100内部，红外发射模组103发出的红外光穿过可透红外光的窗口盖板105朝所述外壳100外发射。

[0044] 在一些实施方式中，所述充电桩10进一步包括充电头101，所述外壳100进一步包括一对电极穿孔1001，所述电极穿孔1001位于所述红外发射窗口1003下方。充电头101包括一对充电电极1011，所述充电头101固定于所述外壳100内，而充电电极1011分别穿过对应的电极穿孔1001突出于所述外壳100并朝向所述底座120的另一端。当割草机器人20回充到位后，其通过充电电极1011与外壳100内的充电电路(图未示)连接而实现充电。

[0045] 请参看图2～图4，图2是本申请一种实施方式的充电桩的红外发射模组的立体放大示意图，图3是本申请一种实施方式的充电桩的俯瞰剖视图，其中显示了红外发射模组从俯瞰视角的布局结构，图4则是本申请一种实施方式的充电桩的红外发射模组发射红外光的示意图。红外发射模组103包括第一红外发射单元301、第二红外发射单元302、第三红外发射单元303和第四红外发射单元304。其中第一红外发射单元301形成第一发射区域，所述第一发射区域包括第一边线L1和第二边线L2，所述第一边线L1和第二边线L2的夹角α1为90度，也就是第一红外发射单元的发射角α1为90度。第二红外发射单元302形成第二发射区域，所述第二发射区域包括第三边线L3和第四边线L4，其中所述第三边线L3和第四边线L4的夹角α2为90度，也就是第二红外发射单元的发射角α2为90度。所述第三边线L3与所述第一边线L1位于同一直线，所述第二边线L2与所述第四边线L4平行并间隔一预设距离D。

[0046] 第三红外发射单元303和第四红外发射单元304位于所述第二边线L2与所述第四边线L4之间。第三红外发射单元303的发射区域和第四红外发射单元304的发射区域在所述第二边线L2与所述第四边线L4之间部分重叠，且重叠区域的中线C到所述第二边线L2和所述第四边线L4的距离相等。

[0047] 请一并参考图5、图8和图9，其中图5是本申请实施方式的充电桩10的红外发射模组103形成寻桩区域500的示意图；图8是本申请实施方式的割草机器人20从不同角度进行回充的示意图；图9是本申请实施方式的割草机器人20与充电桩10近距离状态下的回充示意图。以充电桩10背靠墙壁设置600为例，通过红外发射模组103的位于相对两侧的第一红外发射单元301和第二红外发射单元302的两个90度不交叠发射区域，组合形成寻桩角α为180度的远距离第一寻桩区500，当割草机器人20以各种角度进入第一寻桩区500时，其通过接收到充电桩10的第一红外发射单元301或者第二红外发射单元302发出的光信号判断割草机器人20当前所在区域具体是第一发射区域还是第二发射区域，相当于可以判断是在充电桩10前方的左区域还是右区域，从而接下来控制割草机器人20开始向充电桩正前方行走，此过程中不需要割草机器人20来回调整方向摆动前进来寻桩，可以直线走到充电桩10正前方。当割草机器人20越过第二边线L2或者第四边线L4进入两条边线之间的区域时，也就是割草机器人20脱离了第一红外发射单元301和第二红外发射单元302的发射范围时，割草机器人20进入到充电桩10的正前方。通过充电桩10的第一红外发射单元301和第二红外发射单元302的两个90度不交叠发射区域使远距离识别区域覆盖达到180度广角，割草机器人20可以在庭园任何方位，在3～5秒短时间内找到充电桩10，大大缩减了回充时间，提升了回充效率，而且回充过程中割草机器人20减少了摇摆前进的情况，使得回充性能能为稳定。

[0048] 进一步的，当割草机器人20到达充电桩10正前方时，其距离充电桩10大约为2～3米范围，其搜寻到充电桩10正前方的第三红外发射单元303和第四红外发射单元304发射的红外信号，并开始校正割草机器人20的对准姿态，由于第三红外发射单元303和第四红外发射单元304在所述第二边线L2与所述第四边线L4之间形成重叠区域，且所述重叠区域的中线C到所述第二边线L2和所述第四边线L4的距离相等，也就是说第三红外发射单元303和第四红外发射单元304的发射范围差异较小，且两者在边线之间对称设置，使得校正过程在小角度范围内进行，进一步减少割草机器人20向充电桩方20继续前行过程中的摇摆，使得割草机器人20的回充效率和稳定性进一步提升。

[0049] 在一些实施方式中，第一红外发射单元301和第二红外发射单元302的发射距离相等，作为一个示例，其发射距离为3米。当然还可以设定为3.5米、4米甚至更广，可根据庭园、草坪的面积适当设置。在发射距离之外，红外接收模组无法接收到对应的红外发射单元的红外光发射信号。第三红外发射单元303和所述第四红外发射单元304的发射角度小于第一红外发射单元301和第二红外发射单元302的发射角度，第三红外发射单元303和所述第四红外发射单元304的发射距离大于第一红外发射单元301和第二红外发射单元302的发射距离。

[0050] 在一些实施方式中，所述第三红外发射单元303的发射角α3和第四红外发射单元304的发射角α4相同并小于30度。作为一个示例，第三红外发射单元303发射角α3和第四红外发射单元304的发射角α4为24度，其可以更好兼顾180度广角寻桩覆盖范围与正前方前进校准的综合效率。

[0051] 在一些实施方式中，充电桩10进一步包括第五红外发射单元305，其发射角为360度。第五红外发射单元305的发射距离可以更短，比如可以设置在1米左右。第五红外发射单元305的360度发射可以弥补第三红外发射单元303和第四红外发射单元304的盲区，当割草机器人20行走到充电桩10一米距离以内，其接收到第五红外发射单元305发射的信号，此时割草机器人20经过前期的校准而位置精确，在与第五红外发射单元305对接后继续直线行走直到接触到充电桩10的充电电极1011，完成回充对接，可以接下来的充电工作。

[0052] 在一些实施方式中，第五红外发射单元305与所述底座120的垂直距离大于所述第一红外发射单元301、所述第二红外发射单元302、所述第三红外发射单元303和所述第四红外发射单元304到所述底座的垂直距离。由此可以将360度发射角的第五红外发射单元305的发射区域与其他红外发射单元的发射区域分隔开，提升对接识别的准确性。

[0053] 请再参看图2，在一些实施方式中，所述红外发射模组103还包括基板1030和屏蔽罩1039，所述基板1030通过螺孔1034配合螺钉(图未示)固定至所述外壳100，所述屏蔽罩1039固定于所述基板1030，所述第一红外发射单元301、所述第二红外发射单元302、所述第三红外发射单元303和所述第四红外发射单元304、所述第五红外发射单元305安装于所述屏蔽罩1039。通过屏蔽罩集成式安装多组红外发射单元，使得各红外发射单元进行发光隔离的同时提升模组的紧凑性。

[0054] 在一些实施方式中，所述屏蔽罩1039包括依次相连的前板1039f、顶板1039t和后板1039b，所述顶板1039t与所述基板1030相对设置并具有一高度差，以足够容纳部分红外发射单元在其内。屏蔽罩1039是不可透红外光才来制作。其中所述第一红外发射单元301和所述第二红外发射单元302设置于所述前板1039f，所述第三红外发射单元303和所述第四红外发射单元304设置于所述后板1039b，所述第五红外发射单元305设置于所述顶板1039t。将侧边组的一对红外发射单元(第一红外发射单元301和第二红外发射单元302)和中心组的一对红外发射单元(第三红外发射单元303和第四红外发射单元304)错开而分别置于前板1039f和后板1039b，既能方便对两组不同发射范围和作用的红外发射单元进行光隔离，而且能有效利用设备的空间，提升设备的整体可靠性。

[0055] 进一步的，在一些实施方式中，所述前板1039f包括第一开孔h1、第二开孔h2、第三开孔h3和第四开孔h4，其中所述第一开孔h1和所述第二开孔h2位于所述前板1039f的相对两端，所述第三开孔h3和所述第四开孔h4位于所述第一开孔h1和所述第二开孔h2之间且相互间隔，所述第一红外发射单元303穿设于所述第一开孔h1，所述第二红外发射单元302穿设于所述第二开孔h2，所述第三红外发射单元303固定于所述后板1039b前壁并对应于所述第三开孔h3，所述第四红外发射单元304固定于所述后板1039b前壁并对应于所述第四开孔h4。前板1039f朝向所述窗口盖板105设置。

[0056] 在一些实施方式中，所述前板1039f的相对两端朝所述后板1039b弯折。通过弯折的两端部安装第一红外发射单元301和第二红外发射单元302，可以更好的将两个红外发射单元的发射区域进行分隔，并且能更好的覆盖到达0度和180度边线区域。

[0057] 请参看图6和图7，图6是本申请一种实施方式的割草机器人的局部拆解结构示意图，图7是本申请一种实施方式的割草机器人的红外接收模组的结构示意图。本申请的另一个方面所提供的一种与前述充电桩配合工作的割草机器人20，其包括红外接收模组201，所述红外接收模组201用于接收充电桩10所的红外发射模组103所发射的红外光。

[0058] 在一些实施方式中，所述红外接收模组201包括第一红外接收单元211、第二红外接收单元212、第三红外接收单元213和第四红外接收单元214，所述第一红外接收单元211和所述第二红外接收单元212分别位于所述红外接收模组201的两端且发射中心线夹角为120度，所述第三红外接收单元213和所述第四红外接收单元214相邻并隔离设置于所述第一红外接收单元211与所述第二红外接收单元212之间。

[0059] 本文参照了各种示范实施例进行说明。然而，本领域的技术人员将认识到，在不脱离本文范围的情况下，可以对示范性实施例做出改变和修正。例如，各种操作步骤以及用于执行操作步骤的组件，可以根据特定的应用或考虑与系统的操作相关联的任何数量的成本函数以不同的方式实现(例如一个或多个步骤可以被删除、修改或结合到其他步骤中)。

[0060] 虽然在各种实施例中已经示出了本文的原理，但是许多特别适用于特定环境和操作要求的结构、布置、比例、元件、材料和部件的修改可以在不脱离本披露的原则和范围内使用。以上修改和其他改变或修正将被包含在本文的范围之内。

[0061] 前述具体说明已参照各种实施例进行了描述。然而，本领域技术人员将认识到，可以在不脱离本披露的范围的情况下进行各种修正和改变。因此，对于本披露的考虑将是说明性的而非限制性的意义上的，并且所有这些修改都将被包含在其范围内。同样，有关于各种实施例的优点、其他优点和问题的解决方案已如上所述。然而，益处、优点、问题的解决方案以及任何能产生这些的要素，或使其变得更明确的解决方案都不应被解释为关键的、必需的或必要的。本文中所用的术语“包括”和其任何其他变体，皆属于非排他性包含，这样包括要素列表的过程、方法或设备不仅包括这些要素，还包括未明确列出的或不属于该过程、方法、系统或设备的其他要素。此外，本文中所使用的术语“耦合”和其任何其他变体都是指物理连接、电连接、磁连接、光连接、通信连接、功能连接和/或任何其他连接。

[0062] 具有本领域技术的人将认识到，在不脱离本申请的基本原理的情况下，可以对上述实施例的细节进行许多改变。因此，本申请的范围应根据以下权利要求确定。