防爆无线充电在移动机器人中的应用

无人化时代来临，机器人会怎样改变人们的生产和生活？近段时间以来，“无人化”智能产业正处于一个风口阶段，似乎我们的生活被“无人化”时代充斥着，比如无人机、无人驾驶汽车、无人工厂、无人餐厅等，让我们目不暇接、眼花缭乱。这些智能技术不断推出的时候，“机器换人”成为很多产业未来的发展趋势。

例如：传统的煤炭生产方式存在矿难事件频发、人工成本居高不下、矿工作业艰苦危险、开采效率难以提升等问题。随着信息技术的发展，煤矿产业开始向数字化、智能化、无人化发展，升级为“智慧矿山”。类似于煤矿、化工厂存在危险工作环境的场景，从安全生产的角度上讲，对无人化具有更强烈的需求。

随着云计算、物联网、人工智能等新技术的推广与应用，AGV/AMR/VGV/RGV、巡检机器人等移动机器人应用场景灵活、自动化程度、高技术也日益成熟，在制造业、仓储、物流等行业已经得到了广泛的应用，同时加速在煤矿、石油、化工、铁路、军工、航空、航天等多场景拓展。这些行业通常都存在易燃易爆气体、粉尘环境，采用机器人代替人工，可以解决危险环境中的操作人员、设备使用安全问题。

移动机器人应用于具有易燃易爆气体或粉尘环境中，必需满足相关的防爆要求。这是因为机器人在在运行时偶尔会产生点火源或静电，当遇到泄漏、蒸发或扩散的危险气体或粉尘时，极易引起燃烧或爆炸。防爆机器人必须对车体、充电装置、驱动装置、导航装置、通信装置等部件进行防爆认证。具体来说，电池，充电器、传感器以及驱动电机等每一个部件都需要符合防爆标准，包括线缆的连接、不同电气部件的布置、隔离等。

机电设备的防爆处理通常采用隔爆的方式，就是设计一个满足防爆要求的隔爆箱，将相关的电子部件放置在隔爆箱内部，从而满足整机的防爆认证要求。但是，移动机器人一般采用储能蓄电池作为动力来源，需要定期的进行充电。传统的充电方式是接触式的充电方式，即移动机器人与固定的充电桩电极进行接触式连接。众所周知，接触式的充电方式在接触瞬间存在拉弧、打火等现象，很难用于具有爆炸性气体、粉尘的工作环境。又因为移动机器人的充电需要频繁的进行接触和断开，很难采用隔爆的方式进行处理。由于缺乏有效的解决措施，防爆机器人只能采用在安全区充电，在危险区工作的模式，大大降低了机器人的作业时间和作业范围。因此，高度安全性的充电方式成为移动机器人整车防爆认证的瓶颈之一。

无线充电是一种利用磁场耦合谐振原理的新型非接触充电技术，目前已经可以应用于智能手机、电动汽车等行业。采用无线充电技术，无需插拔、无需接触、机器人靠近即可进行充电。由于没有裸露电极，也不会出现拉弧打火问题，因此可以解决移动机器人充电的防爆处理问题。另外，机器人与充电桩无需精确对准，无电极氧化和污损问题，不会造成因电极接触不良而导致的充电故障问题，可以实现机器人与充电桩的对接成功率，大大提高了防爆无线充电作业的可靠性，节约了人工检修维护的成本，整个防爆无线充电过程安全可靠。防爆无线充电技术已经成为防爆机器人或防爆AGV的最佳充电解决方案。

由于防爆性能属于产品的安全性技术指标，防爆无线充电产品、防爆机器人无线充电或防爆AGV无线充电必须满足相应个国家强制性防爆认证标准。目前国家的防爆认证分为如下三类，分别适用于不同的机器人无线充电或AGV无线充电场景。

Ⅰ类：煤矿井下电气设备；