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四足機器人通用磁吸充電樁

壁掛式磁吸對位充電樁,具備 5A USB-C PD 輸出及兼容 Unitree Go2、Spot 和 Anymal 的接觸板。機器人可自動駛入充電板,無需人工插線即可充電。

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大多數消費級四足機器人隨機附帶手動充電器——你需要找到機器人,將其翻轉,把圓孔插頭插入背部附近的接口,然後等待 90 分鐘。原廠配件只是個適配器,而非充電樁。對於需要無人值守運行的部署(如安全巡邏、農業檢查、跨班次實驗室演示),缺失的關鍵部件是一個機器人可以自行尋找並駛入的被動接觸式充電樁。

磁吸對位方案具有較高的機械容錯性:充電樁配備一個 30cm 的帶錐形坡道的著陸墊,兩側設有四個釹磁鐵,當機器人進入接觸板 4-5cm 範圍內時,磁鐵會輕輕將其拉入正確位置。一對彈簧加載的銅觸點會與機器人腹部的導電條對接。機器人不需要完美對正——磁鐵可以處理 ±15° 的偏航誤差和 ±3cm 的橫向偏移。

控制採用兩線制:當機器人腹部觸點接觸到充電樁極板時,微小電流流過充電樁內的 100Ω 檢測電阻;充電樁的 MCU(ESP32)檢測到電壓降,通過 CAN 握手(或僅根據時間,取決於機器人型號)進行驗證,並開啟 5A USB-C PD 供電。如果機器人偏離中心或移開,接觸中斷,電源將在 50ms 內切斷。

Bill of materials

GaN USB-C PD 電源 (100W)
牆插式 5-20V 輸出,充電樁通過 PD 協議選擇 12V 配置文件
$35
ESP32-C3 mini
充電樁控制器——與機器人握手、監測電流、通過 Wi-Fi 顯示狀態
$5
彈簧 Pogo 觸點 (2 對)
正負極,鍍金,額定電流 8A。與機器人腹部的導電條對接
$12
N52 磁鐵 (4x)
側軌對位磁鐵,30×10×5mm。拉力根據目標機器人重量進行調整
$8
鋁製著陸墊 (30×30cm)
陽極氧化處理以提高表面耐用性,導電條佈置在下方
$25
壁掛支架 (3D 打印 PA12-CF)
使充電樁保持 8° 向下傾斜,以便雜物從墊片上排出
$6
狀態 RGB LED 環
圍繞著陸墊——綠色=充電中,黃色=故障,藍色=待機,紅色=保護觸發
$4
Estimated total
$95

Compatible robots

Variants

  • 戶外 / IP65 版本
    增加一個帶鉸鏈的矽膠蓋,在沒有機器人對接時覆蓋觸點。成本增加約 15 美元,但可讓充電樁在有遮蓋的露台雨天環境下存活。
  • 多機器人版本
    更大的著陸墊 (50×50cm),四個帶有獨立 PD 通道的接觸區——適合兩台機器人輪流共享一個充電樁的小型機隊。適用於巡檢設置。
  • 太陽能供電離網版本
    取消牆插,由 200W 太陽能板 + MPPT + 12V LiFePO4 電池供電。適用於機器人必須在無電網環境下持續工作的戶外部署。

Install

  1. 1.將壁掛支架安裝在機器人站立時腹部高度減去 4cm 的位置——對於 Go2 為 28cm,Spot 為 36cm,Anymal-D 為 50cm。機器人靠近墊片後會通過降低身體自動著陸。
  2. 2.在機器人腹部佈置導電條:在中心線兩側沿脊柱粘貼 8cm 長的 5mm 銅箔膠帶。將 JST-XH 引線焊接至現有電池的正負極接點。
  3. 3.通過機器人的 SDK(Go2 ROS2 節點、Spot Boston Dynamics SDK)配置機器人的返航點,使其駛向充電樁前方 15cm 處,降低身體,然後向前爬行 12cm。
  4. 4.通過 ESP32 的 BLE 設置模式將充電樁配對至網絡(默認應用:ESPHome 控制面板)。配對後,充電樁狀態將顯示為 Home Assistant 實體。

FAQ

它是否兼容某些機器人自帶的原廠無線充電器?

不兼容——Go2 和 Spot 使用通過特定接觸端口的電偶充電。四足機器人的無線(Qi 式)充電器仍然很少見;本充電樁是基於接觸式的。

如果機器人對位不正,只有一個觸點連接怎麼辦?

MCU 會檢測到不對稱電流並拒絕開啟電源。機器人自身的欠壓保護以及充電樁上的故障蜂鳴器會發出提醒。

充電需要多長時間?

Go2 (15Ah 電池組) 在 5A 電流下從 20% 充滿約需 75 分鐘。Spot 較大的電池組約需 110 分鐘。比原廠 8A 充電器稍慢,但有利於電池壽命。

人踩在上面會壞嗎?

不會——鋁製墊片厚度為 4mm。雖然我們建議不要踩踏,但在腳部壓力下不會損壞。

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