¿Cómo puedo diseñar una batería y un sistema de carga ligeros para un robot que se carga solo?

Question

Mi proyecto consiste en que el robot navegue hasta su estación de carga, se acople, se cargue y luego reanude lo que estaba haciendo. El robot es un hexápodo con 18 motores para las patas y 2 motores para la cámara, y funcionará con una NVidia Jetson Nano (que no debería consumir más de 5 W según el sitio web).

Dado que hay tantos motores, estoy planeando en un 5-6S li-po o li-ion. Espero que el sistema utilice alrededor de 10-30W en funcionamiento. Quiero que sea compacto, pero al mismo tiempo no quiero tener que enchufar manualmente el robot a un cargador de equilibrio. El diseño de la estación de carga que tengo en la cabeza consiste en 2 contactos metálicos a cada lado, que se conecta a algún circuito de carga. El circuito de carga tiene que ser capaz de cargar las baterías sin apagar el robot.

He investigado lo mejor que he podido sobre productos que puedan solucionar este problema, pero me temo que o no he encontrado nada o no he sido capaz de entender nada...

No quiero tener que diseñar / fabricar el circuito si es necesario, ya que el bot incendiarse serían muchos $$$ pero soy capaz y estoy dispuesto.

¿Existen estos módulos de carga? ¿Cómo resuelven este problema los ingenieros del sector de la robótica autónoma?

Answer 1

Mi padre solía reparar el sistema Swisslog Transcar en un hospital local, y yo le he ayudado un par de veces. Resolvieron el problema exactamente como lo has descrito. El robot se aparcaba encima de una estación de carga, el ordenador central de control enviaba una señal al cargador para que elevara los 2 contactos metálicos debajo del coche, y el cargador se encendía. Cuando terminaba la carga, se apagaba y el robot seguía con su trabajo. Utilizaron dos baterías de coche (tal vez camión, no me acuerdo), por lo que 2x12V o 2x24V tipos de plomo-ácido (es un sistema más antiguo). Creo que el circuito del cargador comprobaba la corriente y el voltaje de la batería.

No conozco ningún módulo acabado para esta aplicación (sólo para Li-ion de 1 celda), pero las baterías de Li-ion tampoco son muy difíciles de cargar. Usa una fuente de corriente constante para tu serie de celdas, y usa un shunt por celda que no permita que tu celda sobrepase un cierto voltaje. (Mi padre construyó algo así a partir de un puñado de piezas viejas, como LM317 y TL431 y resistencias, no es exactamente ciencia espacial, pero se puede construir uno más sofisticado) Para la seguridad se podría utilizar un termómetro para detectar cualquier anomalía temprana y apagarlo. También para proteger la batería y evitar que tu robot se quede atascado en algún sitio, comprueba el voltaje regularmente desde el software (si cae por debajo de cierta carga, se daña).