WO2019219339A1 - Charger robot for a motor vehicle, method, device and computer-readable storage medium with instructions for controlling a charger robot - Google Patents

Charger robot for a motor vehicle, method, device and computer-readable storage medium with instructions for controlling a charger robot Download PDF

Info

Publication number
WO2019219339A1
WO2019219339A1 PCT/EP2019/060389 EP2019060389W WO2019219339A1 WO 2019219339 A1 WO2019219339 A1 WO 2019219339A1 EP 2019060389 W EP2019060389 W EP 2019060389W WO 2019219339 A1 WO2019219339 A1 WO 2019219339A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
charging
robot
plug
drives
sensor
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/060389
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Daniel Schütz
Stephan Herold
Kristin Fondahl
Robert SCHLABE
Moritz BÖSENBERG
Malte JÖRG
Nabil HAMMOUCHE
Özkan Yavuz SAHIN
Original Assignee
Volkswagen Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen Aktiengesellschaft filed Critical Volkswagen Aktiengesellschaft
Publication of WO2019219339A1 publication Critical patent/WO2019219339A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30Constructional details of charging stations
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12Electric charging stations

Definitions

  • Storage medium with instructions for controlling a charging robot
  • the present invention relates to a loading robot for a motor vehicle and a
  • Method, apparatus and computer readable storage medium having instructions for controlling such a loader robot.
  • CN 105539190 A describes an automatic charging device with three degrees of freedom for an electric motor vehicle and a control method for the charging device.
  • the loader includes three-way motion platforms, motion platform motors, Hall sensors, mounting brackets and a loading port.
  • the motion platforms include a base, a vertical motion motion platform, a forward-reverse motion motion platform, and a left-right motion platform. The paths of movement of the three platforms are perpendicular to each other.
  • the motion platforms are interconnected by the base.
  • the loader can be controlled to move flexibly in the three directions and to have a charging interface in close abutment with the vehicle.
  • DE 20 2012 003 577 U1 describes an automatic connector for use in charging stations for electric vehicles.
  • a 180-degree hinged housing which can be rotated by a rotary actuator in a working position.
  • the power supply is to a plug that can be moved in any direction and can be connected to an arranged under a vehicle power outlet.
  • the housing is activated only when the position for establishing the contact connection has been detected in the vehicle. If the vehicle has reached the required position, then under the vehicle, the folding housing is rotated 180, so that the plug points upwards in the direction of the vehicle above it. The plug is then placed in the socket under the vehicle
  • US 2014/0333261 A1 describes an automatic charging device for an electric vehicle.
  • the charging device comprises a charging plug and a
  • the moving mechanism includes a first moving device, a second moving device, and a third moving device
  • Movement device are connected to each other and move the charging connector laterally or in the longitudinal direction, to align it relative to a charging socket of the electric vehicle.
  • the third moving device vertically moves the charging plug to insert or remove it from the charging socket.
  • DE 10 2016 207 767 A1 describes a device for plugging an electrical charging plug into a charging socket of an electric vehicle.
  • the device has a parallel kinematic system which allows three translational degrees of freedom of movement and one rotational degree of freedom of movement.
  • a charging plug is mounted so that the charging plug can be moved in the four degrees of freedom of movement.
  • the parallel kinematic system is mounted on a frame attachable to a wall. The frame allows a first Wheelreraum of
  • the robotic loader holds the charging plug over a gripper, so that the charging plug is detachable after plugging in from the loading robot and the robotic loader does not have to move when lowering the vehicle.
  • a gripper or tool requires an application-specific development and represents another component that can fail.
  • a mechanism with actuator for opening and closing the gripper is needed. Due to the cost sensitivity of the intended charger robot, it is advisable to dispense with a gripper.
  • the detection of the geometrically unique contour of the charging socket on the vehicle for positionally accurate plugging is already solved today, while finding the handle of the charging plug in the inserted state is connected to undetermined position with additional high effort.
  • the charging plug is connected to the charging robot so that the system can not automatically solve the charging plug from the robot loader.
  • the robot loader is designed to be non-self-locking, so that after the plugging operation, when the charging plug is plugged into the vehicle and the charging robot is connected to the charging plug, the drives of the charging robot are de-energized and therefore also lowered when lowering the vehicle of the robots.
  • Robot structure or a non-self-locking drive concept e.g. via toothed belt or a spindle with coarse thread, thus solves the problem of tracking when lowering the vehicle.
  • the robot structure if the robot structure is in a non-plugged position, the robot structure falls down in the case of currentless drives. In this case, brakes can be provided on the drives, which in turn lead to increased costs in the overall system of the charger robot.
  • the charging plug is also connected to the loading robot so that the system can not automatically solve the charging plug from the robot loader.
  • the robotic loader is designed to be self-locking, so that after the plugging operation, when the charging plug is plugged into the vehicle and the charging robot is connected to the charging plug, the drives of the charging robot must be tracked when lowering the vehicle. In this case, a controlled tracking of the charging robot when lowering the vehicle must be guaranteed.
  • the robot structure via the self-locking in the drive concept, e.g. by a self-locking spindle or worm gear, even in the case of power interruption held.
  • the robot structure is held in de-energized drives in the mated state at a fixed position, so that a lowering of the vehicle leads to a relative movement to the loading robot. This can lead to damage to the vehicle and the loading robot.
  • a loading robot for a motor vehicle comprises:
  • control device for controlling the charging robot in response to a force detected by the sensor and applied to the plug receptacle or the charging plug.
  • a method for controlling a charging robot according to the invention comprises the steps:
  • an apparatus for controlling a charging robot comprises:
  • a computing unit for determining a compensating movement based on a detected force exerted on the plug receptacle or the charging plug force
  • a computer-readable storage medium includes instructions that, when executed by a computer, cause the computer to perform the following steps to control a loader robot according to the invention:
  • the robot has a concept for active
  • Tracking has.
  • the motor vehicle lowers, while the charging plug is inserted is, the loading robot detects a change in position and corrects the position of the charging robot or the charging plug relative to the motor vehicle.
  • the change in position is detected indirectly via the forces resulting from the position change, which are exerted on the plug receptacle or the charging plug.
  • the active tracking can damage the charger robot, in particular at the charging plug, but also at the
  • the sensor device is set up to detect a change in a current consumption at at least one of the drives. This approach is particularly suitable for not too large gear ratios on the drives.
  • Embodiment of this solution regulate the drives to a fixed position. If the current consumption at one or more drives changes, the kinematic model of the robot structure indicates a movement of the charging plug and the drives can be tracked.
  • the drives run in the mated, unmoved state, i. with plugged in charging plug, in a zero-force control. The drives compensate only the weight of the robot structure in the current position. If an external additional force is introduced via the lowering of the motor vehicle into the charging plug, the structure can be moved to a new position.
  • the sensor system has a sensor module between the charging plug and the robot structure, which outputs a manipulated variable in response to a force.
  • the force on the charging plug can be minimized. This approach is particularly suitable for large gear ratios on the drives.
  • the sensor module By arranging the sensor module between the robot structure and the charging plug, the forces occurring are detected directly at the location of the force introduction.
  • the sensor module concept allows tracking regardless of the specific drive or transmission selection.
  • the sensor module is integrated in the connector receptacle.
  • the sensor module is embedded in an elastic material, that is enclosed by the elastic material, or is held by a spring system.
  • the connector receptacle connects the robot structure to the charging connector.
  • the modulus of elasticity of the material and the geometric shape of the plug receptacle or the spring constants are chosen so that the charging plug is held without deformation of the connector receptacle.
  • the sensor module gives no signal when using buttons (binary) or when using Potentiometers (analog) only a small signal. If an additional external force acts on the plug, for example by lowering the vehicle, the sensor signal changes, which can be used by the control device for compensating movement of the charging robot.
  • the sensor module has at least one sensor element for detecting forces perpendicular to a plug-in direction of the charging plug in a charging socket. For the detection of the lowering, it is sufficient if at least one sensor element detects the movement of the charging plug down. Detecting down, up, left, and right movements requires four sensor elements. By a cross arrangement of the sensor elements also a diagonal tilting of the charging plug can be identified, if e.g. the sensor element for the upward movements and the sensor element for the movements to the left are triggered. For a more accurate direction detection analogue sensors are to be preferred.
  • the sensor module has at least one further
  • Sensor element may be a binary or analog sensor. This sensor element can be used to limit the insertion force or to detect a collision. The sensor module can thus not only detect the lowering of the motor vehicle, but is also suitable for collision detection.
  • the loading robot has an energy store for securing a power supply of the drives and the control device in the event of a power supply interruption via a connection to a power grid.
  • the robot has in addition to a connection to the power supply via an additional
  • Energy storage such as an accumulator.
  • an additional energy storage can be ensured that the robot structure can be spent without power supply from the power grid from any position in the rest position.
  • the user or an automatic control system can drive the charger plug in the event of a power failure from the inserted state to the idle state. Otherwise, use of the vehicle would be prevented by the inserted charging plug.
  • the drives and the control device are connected to the power supply parallel to the energy store.
  • the drives and the Control device fed only from the energy storage, which in turn is connected via a charger to the power grid.
  • the energy storage can be easily integrated into the robot system. Due to the long life of the charger robot, the charger can be small and the capacity of the charger
  • control device is set up
  • the pick-up of the charging plug is initiated because the charging process is also interrupted. If the charging robot receives a charging request via a communication interface to the vehicle or the user, while there is an interruption to the power grid, preferably no plug-in procedure is initiated. Instead, a corresponding message is output to the vehicle or to the user. The user may then take appropriate action to correct the interruption.
  • control device is arranged before moving the
  • Robotic structure in the rest position to unlock a locking element of the charging plug can be locked in the charging socket to prevent it from falling out or unauthorized removal of the charging plug.
  • the locking element must first be unlocked before the robot structure can be moved.
  • Fig. 1 shows schematically an embodiment of a charging robot for a
  • Fig. 2 shows schematically a method for controlling a charging robot
  • Fig. 3 shows a first embodiment of a device for controlling a
  • FIG. 4 shows a second embodiment of a device for controlling a charging robot
  • FIG. 5 shows schematically a preferred embodiment of a loading robot for a
  • Fig. 6 shows schematically a first concept of protection of the power supply
  • Fig. 7 schematically shows a second concept of protection of the power supply
  • FIGS. 8-17 schematically show various embodiments of a sensor module.
  • Fig. 1 shows schematically in the form of a schematic diagram of an embodiment of a
  • the loading robot 1 has a robot structure of a series of structural members 2, on which by means of joints 7 a work platform 9 is mounted.
  • the work platform 9 carries a plug receptacle 3.
  • a charging plug 4 can be introduced and fixed there.
  • the structural members 2 are attached via further joints 7 to carriage 6, which are movable along linear axes 5. About drives 8, the carriage 6 and thus the structural members 2 are moved. By the movement of the structural members 2 is a movement or positioning of the
  • the drives 8 are
  • the loading robot 1 has a control device 11, which outputs suitable control signals to the drives 8.
  • a sensor 10 By means of a sensor 10 forces are detected, for example, by lowering the loading robot 1
  • Fig. 2 shows schematically a method for controlling a charging robot according to the invention. In a first step, one on the plug receptacle or the
  • the force applied to the charging connector is 20. Based on the detected force exerted on the connector receptacle or charging connector, a compensation movement is then determined 21. The actuators are then driven according to the particular compensation movement 22.
  • an interruption of a power supply via a connector may occur during the charging process be detected 23 to a power grid. In such a case, the robot structure is moved to a defined rest position 25. If the charging plug is locked in the charging socket, a locking element of the charging plug is first unlocked before moving the robot structure 24. Receives 26, the charging robot via a communication interface to the vehicle or to the User, while there is an interruption to the power grid, so no
  • FIG. 3 shows a simplified schematic representation of a first embodiment of a device 30 for controlling a charging robot according to the invention.
  • the device 30 has an input 31, via which sensor signals of a sensor system of the charging robot can be received.
  • the sensor system can also be integrated into the device 30.
  • the device 30 also has a computing unit 32 for determining a
  • a drive controller 33 then drives the drives according to the particular compensation movement, for example, by issuing control signals directly to the drives or by appropriate commands
  • Control modules of the drives can be detected based on the received sensor signals. If this happens, cause the
  • Robot structure first unlocks a locking element of the charging plug.
  • the data generated by the drive control 33 are output via an output 36 of the device 30 to the loading robot.
  • the arithmetic unit 32 and the drive control 33 can be controlled by a control unit 34. If necessary, settings of the computing unit 32, the drive control 33 or the control unit 34 can be changed via a user interface 37. Via the user interface 37, the user can also request a loading enter. Such may alternatively or additionally emanate from the vehicle and received via the input 31. If a charge request is received while there is an interruption to the power grid, then no plugging operation is initiated. Instead, a corresponding message is output via the output 36 to the vehicle or via the user interface 37 to the user.
  • the data accumulating in the device 30 can be stored in a memory 35 of the device 30, for example for later evaluation or for use by the components of the device 30.
  • the arithmetic unit 32 which
  • Drive controller 33 and control unit 34 may be implemented as dedicated hardware, for example as integrated circuits. Of course, they can also be partially or fully combined or implemented as software on a computer
  • suitable processor is running, for example on a GPU or a CPU.
  • the input 31 and the output 36 may be implemented as separate interfaces or as a combined bidirectional interface.
  • the device 40 has a processor 42 and a memory 41.
  • device 40 is a computer or controller.
  • the memory 41 stores instructions which, when executed by the processor 42, cause the device 40 to execute the steps according to one of the described methods.
  • the instructions stored in the memory 41 thus embody an executable by the processor 42
  • the device 40 has an input 43 for receiving information, in particular data from a sensor system of the charging robot. Data generated by the processor 42 are transmitted via a
  • Output 44 provided. In addition, they can be stored in the memory 41.
  • the input 43 and the output 44 can become a bidirectional interface
  • the processor 42 may include one or more processor units, such as microprocessors, digital signal processors, or combinations thereof.
  • the memories 35, 41 of the described embodiments can have both volatile and non-volatile memory areas and a wide variety of memory devices and
  • Storage media include, for example, hard disks, optical storage media or semiconductor memory.
  • Fig. 5 shows schematically a preferred embodiment of a charging robot 1 for a motor vehicle.
  • the loading robot 1 largely corresponds to the loading robot 1 from FIG. 1, but in addition it has an energy store 16.
  • the energy storage 16 serves to protect the power supply of the drives 8 and the control device 11 in the event that there is an interruption of the power supply through the power grid.
  • the energy store 16 can be incorporated into the robot system in different ways, as will be explained below with reference to FIGS. 6 and 7. If an interruption is detected, the control device 1 1 causes a movement of the
  • Robot structure in a defined storage position.
  • the control device 1 1, if necessary, unlock a locking element of the charging plug 4 before.
  • Another difference to the loading robot 1 of FIG. 1 is that the sensor 10 a
  • Sensor module 12 which is disposed between the charging connector 4 and the robot structure. Details of this sensor module 12 will be explained below with reference to FIGS. 8 to 18
  • Fig. 6 shows schematically a first concept of securing the power supply via an additional energy store 16, e.g. an accumulator.
  • the control device 1 1 and the drives 8 are connected in parallel to the energy storage 16 via a supply control 18 to the power grid 17.
  • the supply control 18 may for example be part of a DC power supply or a control unit of an independent UPS (UPS: uninterruptible power supply).
  • FIG. 7 shows schematically a second concept of securing the power supply via an additional energy store 16.
  • the control device 11 and the drives 8 are connected directly to the energy store 16 and are therefore always fed from the energy store 16.
  • the energy storage 16 in turn is connected to a charger 19, which in turn is connected to the power grid 17. Due to the usually long service life of the charging robot, the charger 19 can be made small and the capacity of the energy storage 16 can be selected for a few mating cycles in order to minimize the costs in the overall system.
  • analog sensors for example, magnetic sensors (eg, 3D magnetic sensors), electrical sensors (eg potentiometers or buttons) or optical sensors (eg
  • Digital / binary sensors may include electrical sensors (e.g., microswitches) or optical sensors (e.g.
  • Optocouplers or light barriers are installed.
  • FIG. 8 schematically shows a first embodiment of a sensor module 12.
  • Partial image a) shows an isometric view
  • partial image b) shows a plan view.
  • the sensor module 12 has a mechanical interface 50 for plug receptacle, which is represented here and below only by a rod.
  • the rod is embedded in an elastic material 13 at the lower end. Instead of the elastic material 13 and a spring system can be realized.
  • the sensor module 12 comprises four potentiometers 51, which are actuated upon tilting of the rod by means of a respective mechanical coupling 53. Based on the resulting signals of the potentiometer 51, the tilting of the rod can be detected and evaluated.
  • Two buttons 52 which detect forces in the direction of insertion, can also be used to realize an emergency stop.
  • the sensor module 12 functions like a joystick in this example.
  • the potentiometers 51 and buttons 52 are preferably of two
  • each microcontroller monitors each one potentiometer 51 for a horizontal and a vertical movement and a button 52.
  • the microcontroller communicate with each other, e.g. via UART (UART: Universal Asynchronous Receiver Transmitter) or I2C (I2C: I-Squared-C) to ensure mutual monitoring.
  • UART Universal Asynchronous Receiver Transmitter
  • I2C I-Squared-C
  • Each microcontroller is connected to a motor controller via a CAN connection (CAN: Controller Area Network).
  • the buttons 52 can optionally be switched to an emergency stop relay circuit which disconnects the power supply.
  • Fig. 9 shows schematically a second embodiment of a sensor module 12.
  • This embodiment corresponds to the principle of the embodiment of Fig. 8, however, the mechanical interface is not embedded here in the elastic material 13 or is not held by the spring system. Rather, the elastic material 13 or the spring system serves for the connection of two components 54.
  • the sensor module 12 again comprises four potentiometers and two buttons (not explicitly shown), by means of which the
  • FIG. 10 shows schematically a third embodiment of a sensor module 12.
  • This embodiment corresponds to the principle of the embodiment of FIG. 9, but the sensor module 12 is designed as a stylus cube.
  • Drawing a) shows a section through the stylus cube, drawing b) a look into the stylus cube.
  • two components 54 are interconnected.
  • One of the components has an actuator 55 which engages the stylus cube.
  • Plug-in direction button 52 on the side walls or the bottom of the stylus cube actuated by the actuator 55 On the basis of an evaluation, which button 52 has been actuated, the direction of the tilt can be determined or the compression in
  • Plugging direction are detected.
  • the sensor module 12 uses five buttons 52.
  • Fig. 1 1 shows schematically a fourth embodiment of a sensor module 12.
  • Sensor module 12 includes a centrally disposed elastic material 13 and
  • partial image b) a side view in the case of a relative tilting by an off-center force F
  • Insertion direction by a centrally acting force F and partial image d) is a plan view of the support plate 56.
  • Actuator 55 is connected to the support plate 56. In the case of a relative
  • buttons 52 Tilting one or two buttons 52 are actuated. With a pressure in the plugging direction, however, all four buttons 52 are actuated. Based on an evaluation, which button 52 has been actuated, thus the direction of the deflection can be determined or
  • the sensor module 12 schematically shows a fifth embodiment of a sensor module 12.
  • This embodiment corresponds to the principle of the embodiment of FIG. 11, but instead of the four buttons eight sensors 57 are used, for example microswitches or piezosensors.
  • the sensor module 12 optionally comprises a centrally arranged elastic material 13 or spring system, a carrier plate 56 with eight sensors 57 and a cruciform trained actuator 55 with eight trigger elements 58 for the sensors 57.
  • a specific storage of the support plate 56 and the actuator 55 is the simplicity not shown.
  • Partial image a) shows a perspective view of the sensor module 12
  • partial image b) is a top view of the support plate 56
  • partial image c) is a top view of the actuating element 55.
  • a digital signal is passed on actuation, so that a reorientation of the charger robot can be initiated.
  • the pressures that occur can be considered quantitatively. As before, only a few of the sensors 57 will trip in the case of a relative tilt. In the case of a pressure in the plug-in direction, on the other hand, all the sensors 57 are triggered. Based on an evaluation of the sensor signals can Thus, determines the direction of the deflection or a compression in the direction of insertion are detected.
  • FIG. 13 schematically shows a sixth embodiment of a sensor module 12.
  • a magnetic sensor 60 is used to detect changes in the position of a magnet 59.
  • Partial image a) shows a perspective view of a first variant of the sensor module 12
  • partial image b) is a perspective view of a second variant of the sensor module 12. In the first
  • Variant only a single 3D magnetic sensor 60 is used to detect a tilt or displacement of the magnet 59 in all directions.
  • a combination of two magnetic sensors 60, a bearing of an elastic material 13 or a spring system and at least two buttons 52 is used, which are arranged on a support plate 56.
  • the magnetic sensors 60 are used here only for detecting tilting and displacements perpendicular to
  • 3D magnetic sensors have the property of accurately detecting movements in all spatial directions and are relatively inexpensive. They are also wear-free and have a more accurate resolution than other analog sensors.
  • FIG. 14 schematically shows a seventh embodiment of a sensor module 12.
  • a combination of piezosensors 61 and optocouplers 62 is used.
  • a concrete storage of the components is not shown for the sake of simplicity.
  • the optocouplers 62 in turn each comprise a light-emitting
  • the piezo sensors 61 have a high
  • the sensor module 12 has at least two buttons 52 which are arranged on a support plate 56 in order to reliably detect a compression in the insertion direction.
  • a bearing made of an elastic material 13 or a spring system can also be used in this embodiment.
  • Fig. 15 shows schematically an eighth embodiment of a sensor module 12. This embodiment corresponds to the principle of the embodiment of Fig. 8, however instead of the potentiometer photoelectric sensors used to determine the rotations. A concrete storage of the components is not shown for the sake of simplicity.
  • Photocells each have a light emitting device 63 and a photodetector 64.
  • the light-emitting device 63 may be e.g. a light emitting diode or a
  • the photodetector 64 may be e.g. to act a photodiode or a phototransistor.
  • the light-emitting component 63 and the photodetector 64 are shown only in one of the light barriers.
  • Encoder disks 65 for example slices with slots, encoding of the rotation is possible.
  • the sensor module 12 has at least two buttons 52 which are arranged on a support plate 56 in order to reliably detect a compression in the insertion direction.
  • a bearing made of an elastic material 13 or a spring system can be used.
  • FIG. 16 schematically shows a ninth embodiment of a sensor module 12. Also in this embodiment, an optical detection of changes in position is used.
  • light emitting devices 63 e.g. Light-emitting diodes or laser diodes
  • photodetectors 64 e.g. Photodiodes or phototransistors
  • Light emitting devices 63 and the photodetectors 64 are disposed on a support member 66.
  • the light-emitting devices 63 are enclosed by a mask 67, which is connected to the movable work platform.
  • Partial image a) shows a section along the plane in which the light-emitting components 63 are arranged.
  • Partial image b) shows a section perpendicular to the plane in which the light-emitting components 63 are arranged.
  • a concrete storage of the components is not shown for the sake of simplicity.
  • Each shift of the mask 67 is detected by a plurality of photodetectors 64 and uniquely determined.
  • the function of the light-emitting components 63 can be checked as part of an initialization in a rest position loading robot.
  • the sensor module 12 additionally has at least two buttons in order to reliably detect a compression in the insertion direction.
  • the buttons, which are not shown in the figure, can be arranged analogously to the arrangement in FIG. 8.
  • Fig. 17 schematically shows a tenth embodiment of a sensor module 12. This embodiment also utilizes optical detection of position changes.
  • a laser 68 transmits a light beam 69 to a beam on the rod, i. at the

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

The invention relates to a charger robot (1) for a motor vehicle, a method, a device and a computer-readable storage medium with instruction for controlling a charger robot (1). The charger robot (1) has a robot structure formed by two or more structural elements (2), as well as a plug receiver (3) for a charging plug (4). Self-locking drives (8) permit a movement of the plug receiver (3) relative to a charging plug socket of the the motor vehicle. A sensor system (10) detects a force exerted on the plug receiver (3) or the charging plug (4). A control device (11) controls the charger robot (1) in response to a force exerted on the plug receiver (3) or the charging plug (4) detected (20) by the sensor system (10).

Description

Beschreibung  description
Laderoboter für ein Kraftfahrzeug, Verfahren, Vorrichtung und computerlesbares Charging robot for a motor vehicle, method, apparatus and computer readable
Speichermedium mit Instruktionen zur Steuerung eines Laderoboters  Storage medium with instructions for controlling a charging robot
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Laderoboter für ein Kraftfahrzeug sowie ein The present invention relates to a loading robot for a motor vehicle and a
Verfahren, eine Vorrichtung und ein computerlesbares Speichermedium mit Instruktionen zur Steuerung eines solchen Laderoboters. Method, apparatus and computer readable storage medium having instructions for controlling such a loader robot.
Für das automatische Laden von Elektrofahrzeugen in der Privatgarage werden derzeit Laderoboter entwickelt, die in der Lage sind, einen Ladestecker in eine Ladebuchse For the automatic charging of electric vehicles in the private garage charging robots are currently being developed, which are able to a charging plug into a charging socket
Elektrofahrzeugs einzustecken. Bei einer Roboterlösung für eine Privatgarage besteht die Herausforderung, ein kostengünstiges System zu entwickeln. Electric vehicle. For a robotic solution for a private garage, the challenge is to develop a cost-effective system.
Vor diesem Hintergrund beschreibt die CN 105539190 A eine automatische Ladevorrichtung mit drei Freiheitsgraden für ein elektrisches Kraftfahrzeug und ein Steuerverfahren für die Ladevorrichtung. Die Ladevorrichtung umfasst Bewegungsplattformen für drei Richtungen, Motoren für die Bewegungsplattform, Hall-Sensoren, Befestigungsklammern und eine Ladeöffnung. Die Bewegungsplattformen umfassen eine Basis, eine Bewegungsplattform für vertikale Bewegungen, eine Bewegungsplattform für Vorwärts-Rückwärts-Bewegungen und eine Bewegungsplattform für Links-Rechts-Bewegungen. Die Bewegungswege der drei Plattformen sind senkrecht zueinander. Die Bewegungsplattformen sind durch die Basis miteinander verbunden. Die Ladevorrichtung kann so gesteuert werden, dass sie sich flexibel in den drei Richtungen bewegt und eine Ladeschnittstelle genau in Stoßverbindung mit dem Fahrzeug steht. Against this background, CN 105539190 A describes an automatic charging device with three degrees of freedom for an electric motor vehicle and a control method for the charging device. The loader includes three-way motion platforms, motion platform motors, Hall sensors, mounting brackets and a loading port. The motion platforms include a base, a vertical motion motion platform, a forward-reverse motion motion platform, and a left-right motion platform. The paths of movement of the three platforms are perpendicular to each other. The motion platforms are interconnected by the base. The loader can be controlled to move flexibly in the three directions and to have a charging interface in close abutment with the vehicle.
Die DE 20 2012 003 577 U1 beschreibt einen Automatik-Verbinder für die Anwendung in Ladestationen für Elektrofahrzeuge. Im Bodenbereich befindet sich ein um 180 Grad klappbares Gehäuse, das durch einen Schwenkantrieb in eine Arbeitsposition gedreht werden kann. In diesem Gehäuse befindet sich die Stromzuführung zu einem Stecker, der in jede Richtung verfahrbar ist und der so mit einer unter einem Fahrzeug angeordneten Steckdose verbunden werden kann. Das Gehäuse wird nur aktiviert, wenn in dem Fahrzeug die Position zur Herstellung der Kontaktverbindung erkannt wurde. Hat das Fahrzeug die erforderliche Position erreicht, so wird unter dem Fahrzeug das klappbare Gehäuse um 180 gedreht, sodass der Stecker nach oben in Richtung des darüber stehenden Fahrzeuges zeigt. Der Stecker wird dann in die unter dem Fahrzeug angeordnete Steckdose DE 20 2012 003 577 U1 describes an automatic connector for use in charging stations for electric vehicles. In the floor area there is a 180-degree hinged housing, which can be rotated by a rotary actuator in a working position. In this case, the power supply is to a plug that can be moved in any direction and can be connected to an arranged under a vehicle power outlet. The housing is activated only when the position for establishing the contact connection has been detected in the vehicle. If the vehicle has reached the required position, then under the vehicle, the folding housing is rotated 180, so that the plug points upwards in the direction of the vehicle above it. The plug is then placed in the socket under the vehicle
eingeschoben. Die US 2014/0333261 A1 beschreibt eine automatische Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug. Die Ladevorrichtung umfasst einen Ladestecker und einen inserted. US 2014/0333261 A1 describes an automatic charging device for an electric vehicle. The charging device comprises a charging plug and a
Bewegungsmechanismus für den Ladestecker. Der Bewegungsmechanismus umfasst eine erste Bewegungsvorrichtung, eine zweite Bewegungsvorrichtung und eine dritte Movement mechanism for the charging plug. The moving mechanism includes a first moving device, a second moving device, and a third moving device
Bewegungsvorrichtung. Die erste Bewegungsvorrichtung und die zweite Mover. The first movement device and the second
Bewegungsvorrichtung sind miteinander verbunden und bewegen den Ladestecker seitlich bzw. in Längsrichtung, um ihn relativ zu einer Ladebuchse des Elektrofahrzeug auszurichten. Die dritte Bewegungsvorrichtung bewegt den Ladestecker vertikal, um ihn in die Ladebuchse einzuführen oder daraus zu entfernen. Movement device are connected to each other and move the charging connector laterally or in the longitudinal direction, to align it relative to a charging socket of the electric vehicle. The third moving device vertically moves the charging plug to insert or remove it from the charging socket.
Die DE 10 2016 207 767 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Stecken eines elektrischen Ladesteckers in eine Ladesteckdose eines Elektrofahrzeugs. Die Vorrichtung weist ein Parallelkinematiksystem auf, welches drei translatorische Bewegungsfreiheitsgrade und einen rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrad erlaubt. An dem Parallelkinematiksystem ist ein Ladestecker derart angebracht, dass der Ladestecker in den vier Bewegungsfreiheitsgraden bewegt werden kann. Das Parallelkinematiksystem ist an einem an einer Wand anbringbaren Gestell angebracht. Das Gestell erlaubt eine erste Drehausrichtung des DE 10 2016 207 767 A1 describes a device for plugging an electrical charging plug into a charging socket of an electric vehicle. The device has a parallel kinematic system which allows three translational degrees of freedom of movement and one rotational degree of freedom of movement. At the parallel kinematic system, a charging plug is mounted so that the charging plug can be moved in the four degrees of freedom of movement. The parallel kinematic system is mounted on a frame attachable to a wall. The frame allows a first Drehrerichtung of
Parallelkinematiksystems um eine erste Achse sowie eine Fixierung des gemäß der ersten Drehausrichtung ausgerichteten Parallelkinematiksystems. Parallel kinematics system about a first axis and a fixation of the aligned according to the first Drehrerichtung parallel kinematic system.
Bei Fahrzeugen mit einem Luftfahrwerk besteht eine Herausforderung darin, dass sich das Fahrzeug nach dem Abstellen bzw. Parken des Fahrzeugs in den ersten 30min ca. 5cm absenkt. Das Absenken des Fahrzeugs muss bei dem Roboterkonzept berücksichtigt werden, damit keine Beschädigungen am Fahrzeug oder am Laderoboter auftreten. Dies kann auf unterschiedliche Weise geschehen. For vehicles with an air suspension is a challenge that the vehicle lowers after parking or parking the vehicle in the first 30min about 5cm. The lowering of the vehicle must be taken into account in the robot concept, so that no damage to the vehicle or the robot loader occur. This can be done in different ways.
Bei einem ersten Ansatz hält der Laderoboter den Ladestecker über einen Greifer, sodass der Ladestecker nach dem Einstecken vom Laderoboter lösbar ist und sich der Laderoboter beim Absenken des Fahrzeugs nicht mitbewegen muss. Allerdings bedarf ein Greifer bzw. Werkzeug einer applikationsspezifischen Entwicklung und stellt ein weiteres Bauteil dar, das ausfallen kann. Zudem wird ein Mechanismus mit Aktuator zum Öffnen und Schließen des Greifers benötigt. Aufgrund der Kostensensibilität des angestrebten Laderoboters ist es ratsam, auf einen Greifer zu verzichten. Zudem ist das Detektieren der geometrisch eindeutigen Kontur der Ladebuchse am Fahrzeug zum positionsgenauen Stecken heute bereits gelöst, während das Auffinden des Griffs des Ladesteckers im gesteckten Zustand an unbestimmter Position mit zusätzlichem hohen Aufwand verbunden ist. Bei einem zweiten Ansatz ist der Ladestecker so mit dem Laderoboter verbunden, dass das System nicht selbsttätig den Ladestecker vom Laderoboter lösen kann. Der Laderoboter ist nicht-selbsthemmend konzipiert, sodass nach dem Steckvorgang, wenn der Ladestecker im Fahrzeug eingesteckt ist und der Laderoboter mit dem Ladestecker verbunden ist, die Antriebe des Laderoboters stromlos geschaltet werden und daher beim Absenken des Fahrzeugs der Laderoboter geführt ebenfalls absenkt. Eine nicht-selbsthemmende In a first approach, the robotic loader holds the charging plug over a gripper, so that the charging plug is detachable after plugging in from the loading robot and the robotic loader does not have to move when lowering the vehicle. However, a gripper or tool requires an application-specific development and represents another component that can fail. In addition, a mechanism with actuator for opening and closing the gripper is needed. Due to the cost sensitivity of the intended charger robot, it is advisable to dispense with a gripper. In addition, the detection of the geometrically unique contour of the charging socket on the vehicle for positionally accurate plugging is already solved today, while finding the handle of the charging plug in the inserted state is connected to undetermined position with additional high effort. In a second approach, the charging plug is connected to the charging robot so that the system can not automatically solve the charging plug from the robot loader. The robot loader is designed to be non-self-locking, so that after the plugging operation, when the charging plug is plugged into the vehicle and the charging robot is connected to the charging plug, the drives of the charging robot are de-energized and therefore also lowered when lowering the vehicle of the robots. A non-self-locking
Roboterstruktur bzw. ein nicht-selbsthemmenden Antriebskonzept, z.B. über Zahnriemen oder eine Spindel mit Steilgewinde, löst somit das Problem der Nachführung beim Absenken des Fahrzeugs. Befindet sich die Roboterstruktur hingegen in einer nichtgesteckten Position, so fällt die Roboterstruktur bei stromlosen Antrieben herunter. Für diesen Fall können Bremsen an den Antrieben vorgesehen werden, die aber wiederum zu erhöhten Kosten im Gesamtsystem des Laderoboters führen. Robot structure or a non-self-locking drive concept, e.g. via toothed belt or a spindle with coarse thread, thus solves the problem of tracking when lowering the vehicle. On the other hand, if the robot structure is in a non-plugged position, the robot structure falls down in the case of currentless drives. In this case, brakes can be provided on the drives, which in turn lead to increased costs in the overall system of the charger robot.
Bei einem dritten Ansatz ist der Ladestecker ebenfalls so mit dem Laderoboter verbunden, dass das System nicht selbsttätig den Ladestecker vom Laderoboter lösen kann. Der Laderoboter ist allerdings selbsthemmend konzipiert, sodass nach dem Steckvorgang, wenn der Ladestecker im Fahrzeug eingesteckt ist und der Laderoboter mit dem Ladestecker verbunden ist, die Antriebe des Laderoboters beim Absenken des Fahrzeugs nachgeführt werden müssen. Dabei muss eine geregelte Nachführung des Laderoboters beim Absenken der Fahrzeugs gewährleistet werden. Im nichtgesteckten Zustand wird die Roboterstruktur über die Selbsthemmung im Antriebskonzept, z.B. durch eine selbsthemmende Spindel oder ein Schneckengetriebe, auch im Fall einer Stromunterbrechung gehalten. Allerdings wird die Roboterstruktur bei stromlosen Antrieben auch im gesteckten Zustand an einer fixen Position gehalten, sodass ein Absenken des Fahrzeugs zu einer Relativbewegung zum Laderoboter führt. Dies kann zu Beschädigungen am Fahrzeug und am Laderoboter führen. In a third approach, the charging plug is also connected to the loading robot so that the system can not automatically solve the charging plug from the robot loader. However, the robotic loader is designed to be self-locking, so that after the plugging operation, when the charging plug is plugged into the vehicle and the charging robot is connected to the charging plug, the drives of the charging robot must be tracked when lowering the vehicle. In this case, a controlled tracking of the charging robot when lowering the vehicle must be guaranteed. In the non-plugged state, the robot structure via the self-locking in the drive concept, e.g. by a self-locking spindle or worm gear, even in the case of power interruption held. However, the robot structure is held in de-energized drives in the mated state at a fixed position, so that a lowering of the vehicle leads to a relative movement to the loading robot. This can lead to damage to the vehicle and the loading robot.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Lösungen für einen Laderoboter und die Steuerung eines solchen Laderoboters aufzuzeigen, die es auf kostengünstige Weise ermöglichen, das Absenken eines zu ladenden Fahrzeugs sowie das Auftreten von Stromunterbrechungen zu bewältigen. It is an object of the invention to provide solutions for a loading robot and the control of such a charging robot, which allow in a cost-effective manner to cope with the lowering of a vehicle to be loaded as well as the occurrence of power interruptions.
Diese Aufgabe wird durch einen Laderoboter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 1 und durch ein computerlesbares Speichermedium mit Instruktionen gemäß Anspruch 12 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist ein Laderoboter für ein Kraftfahrzeug auf:This object is achieved by a loading robot having the features of claim 1, by a method having the features of claim 10, by an apparatus having the features of claim 11, and by a computer-readable storage medium having instructions according to claim 12. Preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims. According to a first aspect of the invention, a loading robot for a motor vehicle comprises:
- eine Robotorstruktur aus zwei oder mehr Strukturgliedern; a robotic structure of two or more structural members;
- eine Steckeraufnahme für einen Ladestecker;  - A connector receptacle for a charging plug;
- Antriebe für eine Bewegung der Steckeraufnahme relativ zu einer Ladesteckdose des Kraftfahrzeugs, wobei die Antriebe selbsthemmend ausgebildet sind;  - Drives for a movement of the connector receptacle relative to a charging socket of the motor vehicle, wherein the drives are designed to be self-locking;
- eine Sensorik zum Erfassen einer auf die Steckeraufnahme oder den Ladestecker ausgeübten Kraft; und  a sensor for detecting a force applied to the plug receptacle or the charging plug; and
- eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung des Laderoboters in Reaktion auf eine von der Sensorik erfasste, auf die Steckeraufnahme oder den Ladestecker ausgeübte Kraft.  a control device for controlling the charging robot in response to a force detected by the sensor and applied to the plug receptacle or the charging plug.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Steuerung eines erfindungsgemäßen Laderoboters die Schritte: According to a further aspect of the invention, a method for controlling a charging robot according to the invention comprises the steps:
- Erfassen einer auf die Steckeraufnahme oder den Ladestecker ausgeübten Kraft;  Detecting a force applied to the plug receptacle or the charging plug;
- Bestimmen einer Ausgleichsbewegung auf Basis der erfassten, auf die Steckeraufnahme oder den Ladestecker ausgeübten Kraft; und  Determining a compensating movement based on the detected force applied to the plug receptacle or the charging plug; and
- Ansteuern der Antriebe entsprechend der bestimmten Ausgleichsbewegung.  - Drive the drives according to the specific compensation movement.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Vorrichtung zur Steuerung eines erfindungsgemäßen Laderoboters auf: According to a further aspect of the invention, an apparatus for controlling a charging robot according to the invention comprises:
- Eine Recheneinheit zum Bestimmen einer Ausgleichsbewegung auf Basis einer erfassten, auf die Steckeraufnahme oder den Ladestecker ausgeübten Kraft; und  - A computing unit for determining a compensating movement based on a detected force exerted on the plug receptacle or the charging plug force; and
- Eine Antriebssteuerung zum Ansteuern der Antriebe entsprechend der bestimmten  - A drive control for driving the drives according to the determined
Ausgleichsbewegung. Compensating movement.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein computerlesbares Speichermedium Instruktionen, die bei Ausführung durch einen Computer den Computer zur Ausführung der folgende Schritte zur Steuerung eines erfindungsgemäßen Laderoboters veranlassen: In accordance with another aspect of the invention, a computer-readable storage medium includes instructions that, when executed by a computer, cause the computer to perform the following steps to control a loader robot according to the invention:
- Erfassen einer auf die Steckeraufnahme oder den Ladestecker ausgeübten Kraft;  Detecting a force applied to the plug receptacle or the charging plug;
- Bestimmen einer Ausgleichsbewegung auf Basis der erfassten, auf die Steckeraufnahme oder den Ladestecker ausgeübten Kraft; und  Determining a compensating movement based on the detected force applied to the plug receptacle or the charging plug; and
- Ansteuern der Antriebe entsprechend der bestimmten Ausgleichsbewegung.  - Drive the drives according to the specific compensation movement.
Der Begriff Computer ist dabei breit zu verstehen. Insbesondere umfasst er auch The term computer is to be understood broadly. In particular, it also includes
Steuergeräte und andere prozessorbasierte Datenverarbeitungsvorrichtungen. Controllers and other processor-based data processing devices.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Roboter über ein Konzept zur aktiven According to the invention it is provided that the robot has a concept for active
Nachführung verfügt. Senkt sich das Kraftfahrzeug ab, während der Ladestecker eingesteckt ist, so detektiert der Laderoboter eine Positionsänderung und korrigiert die Position des Laderoboters bzw. des Ladesteckers relativ zum Kraftfahrzeug. Die Positionsänderung wird dabei indirekt über die aus der Positionsänderung resultierenden Kräfte detektiert, die auf die Steckeraufnahme oder den Ladestecker ausgeübten werden. Durch die aktive Nachführung können Schäden am Laderoboter, insbesondere am Ladestecker, aber auch an der Tracking has. The motor vehicle lowers, while the charging plug is inserted is, the loading robot detects a change in position and corrects the position of the charging robot or the charging plug relative to the motor vehicle. The change in position is detected indirectly via the forces resulting from the position change, which are exerted on the plug receptacle or the charging plug. The active tracking can damage the charger robot, in particular at the charging plug, but also at the
Ladebuchse zuverlässig verhindert werden. Charging socket reliably prevented.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Sensorik eingerichtet, eine Änderung einer Stromaufnahme an zumindest einem der Antriebe zu erfassen. Dieser Ansatz eignet sich besonders bei nicht zu großen Getriebeübersetzungen an den Antrieben. In einer According to one aspect of the invention, the sensor device is set up to detect a change in a current consumption at at least one of the drives. This approach is particularly suitable for not too large gear ratios on the drives. In a
Ausführungsform dieser Lösung regeln die Antriebe auf eine feste Position. Ändert sich die Stromaufnahme an einem oder mehreren Antrieben, kann über das kinematische Modell der Roboterstruktur auf eine Bewegung des Ladesteckers geschlossen werden und die Antriebe können nachgeführt werden. In einer anderen Ausführungsform dieser Lösung laufen die Antriebe im gesteckten, nicht-bewegten Zustand, d.h. bei eingestecktem Ladestecker, in einer Null-Kraft-Regelung. Die Antriebe kompensieren dabei nur die Gewichtskraft der Roboterstruktur in der aktuellen Position. Wird eine externe zusätzliche Kraft über das Absenken des Kraftfahrzeugs in den Ladestecker eingebracht, kann die Struktur in eine neue Position bewegt werden. Embodiment of this solution regulate the drives to a fixed position. If the current consumption at one or more drives changes, the kinematic model of the robot structure indicates a movement of the charging plug and the drives can be tracked. In another embodiment of this solution, the drives run in the mated, unmoved state, i. with plugged in charging plug, in a zero-force control. The drives compensate only the weight of the robot structure in the current position. If an external additional force is introduced via the lowering of the motor vehicle into the charging plug, the structure can be moved to a new position.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die Sensorik ein Sensormodul zwischen dem Ladestecker und der Roboterstruktur auf, das in Reaktion auf eine Krafteinwirkung eine Stellgröße ausgibt. Durch Nachführen der Roboterstruktur auf Basis der Stellgröße mittels der Steuerungsvorrichtung kann die Krafteinwirkung auf den Ladestecker minimiert werden. Dieser Ansatz eignet sich besonders bei großen Getriebeübersetzungen an den Antrieben. Indem das Sensormodul zwischen der Roboterstruktur und dem Ladestecker angeordnet ist, werden die auftretenden Kräfte unmittelbar am Ort der Krafteinleitung erfasst. Zudem erlaubt das Sensormodulkonzept eine Nachführung unabhängig von der konkreten Antriebs- oder Getriebewahl. According to one aspect of the invention, the sensor system has a sensor module between the charging plug and the robot structure, which outputs a manipulated variable in response to a force. By tracking the robot structure based on the manipulated variable by means of the control device, the force on the charging plug can be minimized. This approach is particularly suitable for large gear ratios on the drives. By arranging the sensor module between the robot structure and the charging plug, the forces occurring are detected directly at the location of the force introduction. In addition, the sensor module concept allows tracking regardless of the specific drive or transmission selection.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist das Sensormodul in die Steckeraufnahme integriert. Dabei ist das Sensormodul in ein elastisches Material eingebettet, d.h. von dem elastischen Material umschlossen, oder wird durch ein Federsystem gehalten. Die Steckeraufnahme verbindet die Roboterstruktur mit dem Ladestecker. Das E-Modul des Materials sowie die geometrische Form der Steckeraufnahme bzw. die Federkonstanten sind so gewählt, dass der Ladestecker ohne Verformung der Steckeraufnahme gehalten wird. In diesem Fall gibt das Sensormodul bei Verwendung von Tastern (binär) kein Signal oder bei Verwendung von Potentiometern (analog) nur ein geringes Signal aus. Wirkt am Stecker eine zusätzliche externe Kraft, z.B. durch Absenken des Fahrzeugs, verändert sich das Sensorsignal, was durch die Steuerungsvorrichtung für eine kompensierende Bewegung des Laderoboters genutzt werden kann. According to one aspect of the invention, the sensor module is integrated in the connector receptacle. In this case, the sensor module is embedded in an elastic material, that is enclosed by the elastic material, or is held by a spring system. The connector receptacle connects the robot structure to the charging connector. The modulus of elasticity of the material and the geometric shape of the plug receptacle or the spring constants are chosen so that the charging plug is held without deformation of the connector receptacle. In this case the sensor module gives no signal when using buttons (binary) or when using Potentiometers (analog) only a small signal. If an additional external force acts on the plug, for example by lowering the vehicle, the sensor signal changes, which can be used by the control device for compensating movement of the charging robot.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das Sensormodul zumindest ein Sensorelement zum Erfassen von Kräften senkrecht zu einer Steckrichtung des Ladesteckers in eine Ladebuchse auf. Für die Erkennung der Absenkung ist es ausreichend, wenn mindestens ein Sensorelement die Bewegung des Ladesteckers nach unten erkennt. Für eine Erkennung von Bewegungen nach unten, oben, links und rechts sind vier Sensorelemente erforderlich. Durch eine Kreuzanordnung der Sensorelemente lässt sich auch ein diagonales Kippen des Ladesteckers identifizieren, wenn z.B. das Sensorelement für die Bewegungen nach oben und das Sensorelement für die Bewegungen nach links ausgelöst werden. Für eine genauere Richtungserkennung sind analoge Sensoren zu bevorzugen. According to one aspect of the invention, the sensor module has at least one sensor element for detecting forces perpendicular to a plug-in direction of the charging plug in a charging socket. For the detection of the lowering, it is sufficient if at least one sensor element detects the movement of the charging plug down. Detecting down, up, left, and right movements requires four sensor elements. By a cross arrangement of the sensor elements also a diagonal tilting of the charging plug can be identified, if e.g. the sensor element for the upward movements and the sensor element for the movements to the left are triggered. For a more accurate direction detection analogue sensors are to be preferred.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das Sensormodul zumindest ein weiteres According to one aspect of the invention, the sensor module has at least one further
Sensorelement zum Erfassen von Kräften in der Steckrichtung auf. Auch bei diesem Sensor element for detecting forces in the plugging direction. Also with this
Sensorelement kann es sich um einen binären oder analogen Sensor handeln. Dieses Sensorelement kann verwendet werden, um die Steckkraft zu begrenzen oder eine Kollision zu detektieren. Das Sensormodul kann somit nicht allein das Absenken des Kraftfahrzeugs erkennen, sondern eignet sich auch zur Kollisionserkennung. Sensor element may be a binary or analog sensor. This sensor element can be used to limit the insertion force or to detect a collision. The sensor module can thus not only detect the lowering of the motor vehicle, but is also suitable for collision detection.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist der Laderoboter einen Energiespeicher zur Absicherung einer Stromversorgung der Antriebe und der Steuerungsvorrichtung für den Fall einer Unterbrechung einer Stromversorgung über einen Anschluss an ein Stromnetz auf. Für den Fall, dass eine Stromunterbrechung während eines Ladevorgangs auftritt, verfügt der Laderoboter neben einem Anschluss an das Stromnetz über einen zusätzlichen According to one aspect of the invention, the loading robot has an energy store for securing a power supply of the drives and the control device in the event of a power supply interruption via a connection to a power grid. In the event that a power interruption occurs during a charging process, the robot has in addition to a connection to the power supply via an additional
Energiespeicher, beispielsweise einen Akkumulator. Durch die Verwendung eines zusätzlichen Energiespeichers kann gewährleistet werden, dass die die Roboterstruktur auch ohne Stromversorgung über das Stromnetz aus einer beliebigen Position in die Ruheposition verbracht werden kann. Insbesondere wird sichergestellt, dass der Nutzer oder die eine Steuerungsautomatik den Laderstecker im Falle eines Stromausfalls aus dem gesteckten Zustand in den Ruhezustand fahren kann. Andernfalls würde eine Nutzung des Fahrzeugs durch den gesteckten Ladestecker verhindert. Energy storage, such as an accumulator. By using an additional energy storage can be ensured that the robot structure can be spent without power supply from the power grid from any position in the rest position. In particular, it is ensured that the user or an automatic control system can drive the charger plug in the event of a power failure from the inserted state to the idle state. Otherwise, use of the vehicle would be prevented by the inserted charging plug.
In einer Ausführungsform sind die Antriebe und die Steuerungsvorrichtung parallel zum Energiespeicher mit dem Stromnetz verbunden. Alternativ werden die Antriebe und die Steuerungsvorrichtung nur aus dem Energiespeicher gespeist, der seinerseits über ein Ladegerät mit dem Stromnetz verbunden ist. Mit beiden Ansätzen kann der Energiespeicher problemlos in das Robotersystem eingebunden werden. Aufgrund der langen Standzeiten des Laderoboters kann das Ladegerät klein dimensioniert und die Kapazität des In one embodiment, the drives and the control device are connected to the power supply parallel to the energy store. Alternatively, the drives and the Control device fed only from the energy storage, which in turn is connected via a charger to the power grid. With both approaches, the energy storage can be easily integrated into the robot system. Due to the long life of the charger robot, the charger can be small and the capacity of the charger
Energiespeichers für wenige Steckzyklen ausgewählt werden. Auf diese Weise lassen sich die Kosten im Gesamtsystem minimieren. Energy storage for a few mating cycles are selected. In this way, the costs in the overall system can be minimized.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Steuerungsvorrichtung eingerichtet, die According to one aspect of the invention, the control device is set up
Steckeraufnahme im Falle einer Unterbrechung der Stromversorgung über den Anschluss an das Stromnetz in eine Ruheposition zu bewegen. Kommt es während eines Ladevorgangs zu einer Unterbrechung zum Stromnetz, wird das Abholen des Ladesteckers eingeleitet, da der Ladevorgang ebenfalls unterbrochen ist. Empfängt der Laderoboter einen Ladewunsch über eine Kommunikationsschnittstelle zum Fahrzeug oder zum Nutzer, während eine Unterbrechung zum Stromnetz vorliegt, so wird vorzugsweise kein Steckvorgang eingeleitet. Stattdessen wird eine entsprechende Meldung an das Fahrzeug oder an den Nutzer ausgegeben. Der Nutzer kann daraufhin gegebenenfalls geeignete Maßnahmen zur Behebung der Unterbrechung veranlassen. To move the plug receptacle to a rest position when the power supply is disconnected via the mains connection. If there is an interruption to the power supply during a charging process, the pick-up of the charging plug is initiated because the charging process is also interrupted. If the charging robot receives a charging request via a communication interface to the vehicle or the user, while there is an interruption to the power grid, preferably no plug-in procedure is initiated. Instead, a corresponding message is output to the vehicle or to the user. The user may then take appropriate action to correct the interruption.
Vorzugsweise ist die Steuerungsvorrichtung eingerichtet, vor dem Bewegen der Preferably, the control device is arranged before moving the
Roboterstruktur in die Ruheposition ein Verriegelungselement des Ladesteckers zu entriegeln. Je nach Ausführung des Ladesteckers kann der Ladestecker in der Ladebuchse verriegelt sein, um ein Herausfallen oder eine unberechtigte Entnahme des Ladesteckers zu verhindern. In diesem Fall muss das Verriegelungselement zunächst entriegelt werden, bevor die Roboterstruktur bewegt werden kann. Robotic structure in the rest position to unlock a locking element of the charging plug. Depending on the design of the charging plug, the charging plug can be locked in the charging socket to prevent it from falling out or unauthorized removal of the charging plug. In this case, the locking element must first be unlocked before the robot structure can be moved.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich. Further features of the present invention will become apparent from the following description and the appended claims, taken in conjunction with the figures.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Laderoboters für ein Fig. 1 shows schematically an embodiment of a charging robot for a
Kraftfahrzeug;  Motor vehicle;
Fig. 2 zeigt schematisch ein Verfahren zur Steuerung eines Laderoboters; Fig. 2 shows schematically a method for controlling a charging robot;
Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Steuerung eines Fig. 3 shows a first embodiment of a device for controlling a
Laderoboters; Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zur Steuerung eines Laderoboters; Loading robot; Fig. 4 shows a second embodiment of a device for controlling a charging robot;
Fig. 5 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines Laderoboters für ein Fig. 5 shows schematically a preferred embodiment of a loading robot for a
Kraftfahrzeug;  Motor vehicle;
Fig. 6 zeigt schematisch ein erstes Konzept einer Absicherung der Stromversorgung; Fig. 6 shows schematically a first concept of protection of the power supply;
Fig. 7 zeigt schematisch ein zweites Konzept einer Absicherung der Stromversorgung; Fig. 7 schematically shows a second concept of protection of the power supply;
und  and
Fig. 8-17 zeigen schematisch verschiedene Ausführungsformen eines Sensormoduls. FIGS. 8-17 schematically show various embodiments of a sensor module.
Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist. For a better understanding of the principles of the present invention, embodiments of the invention will be explained in more detail below with reference to the figures. It is understood that the invention is not limited to these embodiments, and that the features described can also be combined or modified without departing from the scope of the invention as defined in the appended claims.
Fig. 1 zeigt schematisch in Form einer Prinzipskizze eine Ausführungsform eines Fig. 1 shows schematically in the form of a schematic diagram of an embodiment of a
Laderoboters 1 für ein Kraftfahrzeug. Der Laderoboter 1 weist eine Roboterstruktur aus einer Reihe von Strukturgliedern 2 auf, an denen mittels Gelenken 7 eine Arbeitsplatform 9 montiert ist. Die Arbeitsplatform 9 trägt eine Steckeraufnahme 3. In die Steckeraufnahme 3 kann ein Ladestecker 4 eingebracht und dort fixiert werden. Die Strukturglieder 2 sind über weitere Gelenke 7 an Schlitten 6 befestigt, die entlang Linearachsen 5 bewegbar sind. Über Antriebe 8 können die Schlitten 6 und damit die Strukturglieder 2 bewegt werden. Durch die Bewegung der Strukturglieder 2 ist eine Bewegung bzw. Positionierung der Charging robot 1 for a motor vehicle. The loading robot 1 has a robot structure of a series of structural members 2, on which by means of joints 7 a work platform 9 is mounted. The work platform 9 carries a plug receptacle 3. In the plug receptacle 3, a charging plug 4 can be introduced and fixed there. The structural members 2 are attached via further joints 7 to carriage 6, which are movable along linear axes 5. About drives 8, the carriage 6 and thus the structural members 2 are moved. By the movement of the structural members 2 is a movement or positioning of the
Steckeraufnahme 3 mit dem Ladestecker 4 im Raum möglich. Die Antriebe 8 sind Plug receptacle 3 with the charging plug 4 in the room possible. The drives 8 are
selbsthemmend ausgeführt. Zur Steuerung der Bewegung weist der Laderoboter 1 eine Steuerungsvorrichtung 1 1 auf, die geeignete Steuersignale an die Antriebe 8 ausgibt. Mittels einer Sensorik 10 werden Kräfte erfasst, die beispielsweise durch ein Absenken des Self-locking executed. For controlling the movement, the loading robot 1 has a control device 11, which outputs suitable control signals to the drives 8. By means of a sensor 10 forces are detected, for example, by lowering the
Kraftfahrzeugs auf die Steckeraufnahme 3 oder den Ladestecker 4 ausgeübte werden. Die Steuerungsvorrichtung 1 1 ist eingerichtet, den Laderoboter 1 in Reaktion auf eine von der Sensorik 10 erfasste Kraft zu steuern, insbesondere die Steckeraufnahme 3 bzw. den Ladestecker 4 nachzuführen. Fig. 2 zeigt schematisch ein Verfahren zur Steuerung eines erfindungsgemäßen Laderoboters. In einem ersten Schritt wird eine auf die Steckeraufnahme oder den Motor vehicle are exerted on the connector receptacle 3 or the charging plug 4. The control device 1 1 is set up to control the loading robot 1 in response to a force detected by the sensor 10, in particular to track the plug receptacle 3 or the charging plug 4. Fig. 2 shows schematically a method for controlling a charging robot according to the invention. In a first step, one on the plug receptacle or the
Ladestecker ausgeübte Kraft erfasst 20. Auf Basis der erfassten, auf die Steckeraufnahme oder den Ladestecker ausgeübten Kraft, wird daraufhin eine Ausgleichsbewegung bestimmt 21. Die Antriebe werden dann entsprechend der bestimmten Ausgleichsbewegung angesteuert 22. Optional kann während des Ladevorgangs eine Unterbrechung einer Stromversorgung über einen Anschluss an ein Stromnetz detektiert 23 werden. In einem solchen Fall wird die Roboterstruktur in eine definierte Ruheposition bewegt 25. Sofern der Ladestecker in der Ladebuchse verriegelt ist, wird vor dem Bewegen der Roboterstruktur zunächst ein Verriegelungselement des Ladesteckers entriegelt 24. Empfängt 26 der Laderoboter einen Ladewunsch über eine Kommunikationsschnittstelle zum Fahrzeug oder zum Nutzer, während eine Unterbrechung zum Stromnetz vorliegt, so wird kein The force applied to the charging connector is 20. Based on the detected force exerted on the connector receptacle or charging connector, a compensation movement is then determined 21. The actuators are then driven according to the particular compensation movement 22. Optionally, an interruption of a power supply via a connector may occur during the charging process be detected 23 to a power grid. In such a case, the robot structure is moved to a defined rest position 25. If the charging plug is locked in the charging socket, a locking element of the charging plug is first unlocked before moving the robot structure 24. Receives 26, the charging robot via a communication interface to the vehicle or to the User, while there is an interruption to the power grid, so no
Steckvorgang eingeleitet. Stattdessen wird eine entsprechende Meldung an das Fahrzeug oder an den Nutzer ausgegeben 27. Plugging initiated. Instead, a corresponding message is issued to the vehicle or to the user 27.
Fig. 3 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung 30 zur Steuerung eines erfindungsgemäßen Laderoboters. Die Vorrichtung 30 hat einen Eingang 31 , über den Sensorsignale einer Sensorik des Laderoboters empfangen werden können. Die Sensorik kann dabei auch in die Vorrichtung 30 integriert sein. Die Vorrichtung 30 hat zudem eine Recheneinheit 32 zum Bestimmen einer 3 shows a simplified schematic representation of a first embodiment of a device 30 for controlling a charging robot according to the invention. The device 30 has an input 31, via which sensor signals of a sensor system of the charging robot can be received. The sensor system can also be integrated into the device 30. The device 30 also has a computing unit 32 for determining a
Ausgleichsbewegung auf Basis einer erfassten, auf die Steckeraufnahme oder den Compensation movement based on a detected, on the plug receptacle or the
Ladestecker ausgeübten Kraft. Eine Antriebssteuerung 33 steuert dann die Antriebe entsprechend der bestimmten Ausgleichsbewegung an, beispielsweise durch Ausgabe von Steuersignalen direkt an die Antriebe oder durch entsprechende Befehle an Charging plug exerted force. A drive controller 33 then drives the drives according to the particular compensation movement, for example, by issuing control signals directly to the drives or by appropriate commands
Steuerungsmodule der Antriebe. Optional kann während des Ladevorgangs auf Grundlage der empfangenen Sensorsignale eine Unterbrechung einer Stromversorgung über einen Anschluss an ein Stromnetz detektiert 23 werden. Falls dies passiert, veranlasst die Control modules of the drives. Optionally, during the charging process, an interruption of a power supply via a connection to a power supply can be detected based on the received sensor signals. If this happens, cause the
Antriebssteuerung 33 eine Bewegung der Roboterstruktur in eine definierte Ruheposition. Sofern der Ladestecker in der Ladebuchse verriegelt ist, wird vor dem Bewegen der Drive control 33, a movement of the robot structure in a defined rest position. If the charging plug is locked in the charging socket, before moving the
Roboterstruktur zunächst ein Verriegelungselement des Ladesteckers entriegelt. Die von der Antriebssteuerung 33 generierten Daten werden über einen Ausgang 36 der Vorrichtung 30 an den Laderoboter ausgegeben. Robot structure first unlocks a locking element of the charging plug. The data generated by the drive control 33 are output via an output 36 of the device 30 to the loading robot.
Die Recheneinheit 32 und die Antriebssteuerung 33 können von einer Kontrolleinheit 34 gesteuert werden. Über eine Benutzerschnittstelle 37 können gegebenenfalls Einstellungen der Recheneinheit 32, der Antriebssteuerung 33 oder der Kontrolleinheit 34 geändert werden. Über die Benutzerschnittstelle 37 kann der Nutzer zudem einen Ladewunsch eingeben. Ein solcher kann alternativ oder zusätzlich auch vom Fahrzeug ausgehen und über den Eingang 31 empfangen werden. Wird ein Ladewunsch empfangen, während eine Unterbrechung zum Stromnetz vorliegt, so wird kein Steckvorgang eingeleitet. Stattdessen wird eine entsprechende Meldung über den Ausgang 36 an das Fahrzeug oder über die Benutzerschnittstelle 37 an den Nutzer ausgegeben. The arithmetic unit 32 and the drive control 33 can be controlled by a control unit 34. If necessary, settings of the computing unit 32, the drive control 33 or the control unit 34 can be changed via a user interface 37. Via the user interface 37, the user can also request a loading enter. Such may alternatively or additionally emanate from the vehicle and received via the input 31. If a charge request is received while there is an interruption to the power grid, then no plugging operation is initiated. Instead, a corresponding message is output via the output 36 to the vehicle or via the user interface 37 to the user.
Die in der Vorrichtung 30 anfallenden Daten können bei Bedarf in einem Speicher 35 der Vorrichtung 30 abgelegt werden, beispielsweise für eine spätere Auswertung oder für eine Nutzung durch die Komponenten der Vorrichtung 30. Die Recheneinheit 32, die If necessary, the data accumulating in the device 30 can be stored in a memory 35 of the device 30, for example for later evaluation or for use by the components of the device 30. The arithmetic unit 32, which
Antriebssteuerung 33 sowie die Kontrolleinheit 34 können als dedizierte Hardware realisiert sein, beispielsweise als integrierte Schaltungen. Natürlich können sie aber auch teilweise oder vollständig kombiniert oder als Software implementiert werden, die auf einem Drive controller 33 and control unit 34 may be implemented as dedicated hardware, for example as integrated circuits. Of course, they can also be partially or fully combined or implemented as software on a computer
geeigneten Prozessor läuft, beispielsweise auf einer GPU oder einer CPU. Der Eingang 31 und der Ausgang 36 können als getrennte Schnittstellen oder als eine kombinierte bidirektionale Schnittstelle implementiert sein. suitable processor is running, for example on a GPU or a CPU. The input 31 and the output 36 may be implemented as separate interfaces or as a combined bidirectional interface.
Fig. 4 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung 40 zur Steuerung eines erfindungsgemäßen Laderoboters. Die Vorrichtung 40 weist einen Prozessor 42 und einen Speicher 41 auf. Beispielsweise handelt es sich bei der Vorrichtung 40 um einen Computer oder ein Steuergerät. Im Speicher 41 sind Instruktionen abgelegt, die die Vorrichtung 40 bei Ausführung durch den Prozessor 42 veranlassen, die Schritte gemäß einem der beschriebenen Verfahren auszuführen. Die im Speicher 41 abgelegten Instruktionen verkörpern somit ein durch den Prozessor 42 ausführbares 4 shows a simplified schematic representation of a second embodiment of a device 40 for controlling a charging robot according to the invention. The device 40 has a processor 42 and a memory 41. For example, device 40 is a computer or controller. The memory 41 stores instructions which, when executed by the processor 42, cause the device 40 to execute the steps according to one of the described methods. The instructions stored in the memory 41 thus embody an executable by the processor 42
Programm, welches das erfindungsgemäße Verfahren realisiert. Die Vorrichtung 40 hat einen Eingang 43 zum Empfangen von Informationen, insbesondere von Daten einer Sensorik des Laderoboters. Vom Prozessor 42 generierte Daten werden über einen Program, which realizes the method according to the invention. The device 40 has an input 43 for receiving information, in particular data from a sensor system of the charging robot. Data generated by the processor 42 are transmitted via a
Ausgang 44 bereitgestellt. Darüber hinaus können sie im Speicher 41 abgelegt werden. Der Eingang 43 und der Ausgang 44 können zu einer bidirektionalen Schnittstelle Output 44 provided. In addition, they can be stored in the memory 41. The input 43 and the output 44 can become a bidirectional interface
zusammengefasst sein. be summarized.
Der Prozessor 42 kann eine oder mehrere Prozessoreinheiten umfassen, beispielsweise Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren oder Kombinationen daraus. The processor 42 may include one or more processor units, such as microprocessors, digital signal processors, or combinations thereof.
Die Speicher 35, 41 der beschriebenen Ausführungsformen können sowohl volatile als auch nichtvolatile Speicherbereiche aufweisen und unterschiedlichste Speichergeräte und The memories 35, 41 of the described embodiments can have both volatile and non-volatile memory areas and a wide variety of memory devices and
Speichermedien umfassen, beispielsweise Festplatten, optische Speichermedien oder Halbleiterspeicher. Nachfolgend sollen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren 5 bis 17 beschrieben werden. Storage media include, for example, hard disks, optical storage media or semiconductor memory. Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to FIGS 5 to 17.
Fig. 5 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines Laderoboters 1 für ein Kraftfahrzeug. Der Laderoboter 1 entspricht weitgehend dem Laderoboter 1 aus Fig. 1 , allerdings weist er zusätzlich einen Energiespeicher 16 auf. Der Energiespeicher 16 dient der Absicherung der Stromversorgung der Antriebe 8 und der Steuerungsvorrichtung 11 für den Fall, dass es zu einer Unterbrechung der Stromversorgung durch das Stromnetz kommt. Der Energiespeicher 16 kann auf unterschiedliche Weise in das Robotersystem eingebunden sein, wie weiter unten anhand der Figuren 6 und 7 erläutert wird. Falls eine Unterbrechung detektiert wird, veranlasst die Steuerungsvorrichtung 1 1 eine Bewegung der der Fig. 5 shows schematically a preferred embodiment of a charging robot 1 for a motor vehicle. The loading robot 1 largely corresponds to the loading robot 1 from FIG. 1, but in addition it has an energy store 16. The energy storage 16 serves to protect the power supply of the drives 8 and the control device 11 in the event that there is an interruption of the power supply through the power grid. The energy store 16 can be incorporated into the robot system in different ways, as will be explained below with reference to FIGS. 6 and 7. If an interruption is detected, the control device 1 1 causes a movement of the
Roboterstruktur in eine definierte Ablageposition. Dabei kann die Steuerungsvorrichtung 1 1 bei Bedarf zuvor ein Verriegelungselement des Ladesteckers 4 entriegeln. Ein weiterer Unterschied zum Laderoboter 1 aus Fig. 1 besteht darin, dass die Sensorik 10 ein Robot structure in a defined storage position. In this case, the control device 1 1, if necessary, unlock a locking element of the charging plug 4 before. Another difference to the loading robot 1 of FIG. 1 is that the sensor 10 a
Sensormodul 12 aufweist, das zwischen dem Ladestecker 4 und der Roboterstruktur angeordnet ist. Details zu diesem Sensormodul 12 werden weiter unten anhand der Figuren 8 bis 18 erläutert Sensor module 12 which is disposed between the charging connector 4 and the robot structure. Details of this sensor module 12 will be explained below with reference to FIGS. 8 to 18
Fig. 6 zeigt schematisch ein erstes Konzept einer Absicherung der Stromversorgung über einen zusätzlichen Energiespeicher 16, z.B. einen Akkumulator. Bei diesem Konzept sind die Steuerungsvorrichtung 1 1 und die Antriebe 8 parallel zum Energiespeicher 16 über eine Versorgungssteuerung 18 mit dem Stromnetz 17 verbunden. Die Versorgungssteuerung 18 kann beispielsweise Bestandteil einer DC-Spannungsversorgung oder einer Steuereinheit einer unabhängigen USV sein (USV: unterbrechungsfreie Stromversorgung). Fig. 6 shows schematically a first concept of securing the power supply via an additional energy store 16, e.g. an accumulator. In this concept, the control device 1 1 and the drives 8 are connected in parallel to the energy storage 16 via a supply control 18 to the power grid 17. The supply control 18 may for example be part of a DC power supply or a control unit of an independent UPS (UPS: uninterruptible power supply).
Fig. 7 zeigt schematisch ein zweites Konzept einer Absicherung der Stromversorgung über einen zusätzlichen Energiespeicher 16. Bei diesem Konzept sind die Steuerungsvorrichtung 1 1 und die Antriebe 8 direkt mit dem Energiespeicher 16 verbunden und werden somit immer aus dem Energiespeicher 16 gespeist. Der Energiespeicher 16 wiederum ist mit einem Ladegerät 19 verbunden, welches seinerseits mit dem Stromnetz 17 verbunden ist. Aufgrund der üblicherweise langen Standzeiten des Laderoboters kann das Ladegerät 19 klein dimensioniert und die Kapazität des Energiespeichers 16 für wenige Steckzyklen ausgewählt werden, um die Kosten im Gesamtsystem zu minimieren. 7 shows schematically a second concept of securing the power supply via an additional energy store 16. In this concept, the control device 11 and the drives 8 are connected directly to the energy store 16 and are therefore always fed from the energy store 16. The energy storage 16 in turn is connected to a charger 19, which in turn is connected to the power grid 17. Due to the usually long service life of the charging robot, the charger 19 can be made small and the capacity of the energy storage 16 can be selected for a few mating cycles in order to minimize the costs in the overall system.
Im Folgenden werden unterschiedliche Ausführungsformen des Sensormoduls 12 In the following, different embodiments of the sensor module 12
beschrieben. Grundsätzlich sind verschiedenste Sensorprinzipien nutzbar. Bei analogen Sensoren können beispielsweise magnetische Sensoren (z.B. 3D-Magnetsensoren), elektrische Sensoren (z.B. Potentiometer oder Taster) oder optische Sensoren (z.B. described. Basically, a wide variety of sensor principles can be used. In analog sensors, for example, magnetic sensors (eg, 3D magnetic sensors), electrical sensors (eg potentiometers or buttons) or optical sensors (eg
Optokoppler oder Lichtschranken) eingesetzt werden. Bei digitalen/binären Sensoren können unter anderem elektrische Sensoren (z.B. Mikroschalter) oder optische Sensoren (z.B. Optocouplers or light barriers) are used. Digital / binary sensors may include electrical sensors (e.g., microswitches) or optical sensors (e.g.
Optokoppler oder Lichtschranken) verbaut werden. Optocouplers or light barriers) are installed.
Fig. 8 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform eines Sensormoduls 12. Dabei zeigt Teilbild a) eine isometrische Ansicht, Teilbild b) eine Draufsicht. Das Sensormodul 12 weist eine mechanische Schnittstelle 50 zur Steckeraufnahme auf, die hier und im Folgenden lediglich durch einen Stab repräsentiert wird. Der Stab ist am unteren Ende in ein elastisches Material 13 eingebettet. Anstelle des elastischen Materials 13 kann auch ein Federsystem realisiert sein. Das Sensormodul 12 umfasst vier Potentiometer 51 , die bei einem Verkippen des Stabes mittels einer jeweiligen mechanischen Kopplung 53 betätigt werden. Anhand der resultierende Signale der Potentiometer 51 kann das Verkippen des Stabes erfasst und ausgewertet werden. Über zwei Taster 52, die Kräfte in Steckrichtung erfassen, lässt sich zudem ein Not-Aus realisieren. Das Sensormodul 12 funktioniert in diesem Beispiel wie ein Joystick. Die Potentiometer 51 und Taster 52 werden vorzugsweise von zwei FIG. 8 schematically shows a first embodiment of a sensor module 12. Partial image a) shows an isometric view, partial image b) shows a plan view. The sensor module 12 has a mechanical interface 50 for plug receptacle, which is represented here and below only by a rod. The rod is embedded in an elastic material 13 at the lower end. Instead of the elastic material 13 and a spring system can be realized. The sensor module 12 comprises four potentiometers 51, which are actuated upon tilting of the rod by means of a respective mechanical coupling 53. Based on the resulting signals of the potentiometer 51, the tilting of the rod can be detected and evaluated. Two buttons 52, which detect forces in the direction of insertion, can also be used to realize an emergency stop. The sensor module 12 functions like a joystick in this example. The potentiometers 51 and buttons 52 are preferably of two
Mikrocontrollern überwacht. Dabei überwacht jeder Mikrocontroller je ein Potentiometer 51 für eine horizontale und eine vertikale Bewegung sowie einen Taster 52. Die Mikrocontroller kommunizieren miteinander, z.B. über UART (UART: Universal Asynchronous Receiver Transmitter) oder I2C (I2C: I-Squared-C), um die gegenseitige Überwachung sicherzustellen. Jeder Mikrocontroller ist über einen CAN-Anschluss (CAN: Controller Area Network) mit einem Motorcontroller verbunden. Die Taster 52 können optional auf eine Not-Aus- Relaisschaltung geschaltet werden, die die Energieversorgung trennt. Monitored microcontrollers. In this case, each microcontroller monitors each one potentiometer 51 for a horizontal and a vertical movement and a button 52. The microcontroller communicate with each other, e.g. via UART (UART: Universal Asynchronous Receiver Transmitter) or I2C (I2C: I-Squared-C) to ensure mutual monitoring. Each microcontroller is connected to a motor controller via a CAN connection (CAN: Controller Area Network). The buttons 52 can optionally be switched to an emergency stop relay circuit which disconnects the power supply.
Fig. 9 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform eines Sensormoduls 12. Diese Ausführungsform entspricht vom Prinzip der Ausführungsform aus Fig. 8, allerdings ist die mechanische Schnittstelle hier nicht in das elastische Material 13 eingebettet bzw. wird nicht vom Federsystem gehalten. Vielmehr dient das elastische Material 13 bzw. das Federsystem hier zur Verbindung zweier Bauteile 54. Wie gehabt umfasst das Sensormodul 12 wiederum vier Potentiometer und zwei Taster (nicht explizit dargestellt), mittels derer sich die Fig. 9 shows schematically a second embodiment of a sensor module 12. This embodiment corresponds to the principle of the embodiment of Fig. 8, however, the mechanical interface is not embedded here in the elastic material 13 or is not held by the spring system. Rather, the elastic material 13 or the spring system serves for the connection of two components 54. As before, the sensor module 12 again comprises four potentiometers and two buttons (not explicitly shown), by means of which the
Auslenkung senkrecht zur Steckrichtung und der Druck in Steckrichtung erfassen lassen. Deflection perpendicular to the direction of insertion and the pressure in the direction of insertion.
Fig. 10 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsform eines Sensormoduls 12. Diese Ausführungsform entspricht vom Prinzip der Ausführungsform aus Fig. 9, allerdings ist das Sensormodul 12 als Taster-Würfel ausgebildet. Teilbild a) zeigt einen Schnitt durch den Taster-Würfel, Teilbild b) einen Blick in den Taster-Würfel. Mittels des elastischen Materials 13 bzw. des Federsystems sind zwei Bauteile 54 miteinander verbunden. Eines der Bauteile weist einen Betätigungselement 55 auf, das in den Taster-Würfel eingreift. Durch ein relatives Verkippen der Bauteile 54 oder ein Zusammendrücken der Bauteile 54 in 10 shows schematically a third embodiment of a sensor module 12. This embodiment corresponds to the principle of the embodiment of FIG. 9, but the sensor module 12 is designed as a stylus cube. Drawing a) shows a section through the stylus cube, drawing b) a look into the stylus cube. By means of the elastic material 13 and the spring system, two components 54 are interconnected. One of the components has an actuator 55 which engages the stylus cube. By a relative tilting of the components 54 or compression of the components 54 in
Steckrichtung werden Taster 52 an den Seitenwänden oder dem Boden des Taster-Würfels vom Betätigungselement 55 betätigt. Anhand einer Auswertung, welcher Taster 52 betätigt wurde, kann die Richtung der Verkippung bestimmt oder das Zusammendrücken in Plug-in direction button 52 on the side walls or the bottom of the stylus cube actuated by the actuator 55. On the basis of an evaluation, which button 52 has been actuated, the direction of the tilt can be determined or the compression in
Steckrichtung erfasst werden. Im gezeigten Beispiel nutzt das Sensormodul 12 fünf Taster 52. Plugging direction are detected. In the example shown, the sensor module 12 uses five buttons 52.
Fig. 1 1 zeigt schematisch eine vierte Ausführungsform eines Sensormoduls 12. Das Fig. 1 1 shows schematically a fourth embodiment of a sensor module 12. Das
Sensormodul 12 umfasst ein zentral angeordnetes elastisches Material 13 bzw. Sensor module 12 includes a centrally disposed elastic material 13 and
Federsystem, eine Trägerplatte 56 mit vier Tastern 52 sowie ein plattenförmig ausgebildetes Betätigungselement 55. Teilbild a) zeigt eine Seitenansicht des Sensormoduls 12 im  Spring system, a support plate 56 with four buttons 52 and a plate-shaped formed actuating element 55. Part of a) shows a side view of the sensor module 12 in
Normalzustand, Teilbild b) eine Seitenansicht im Falle einer relativen Verkippung durch eine außermittig wirkende Kraft F, Teilbild c) eine Seitenansicht im Falle eines Drucks in Normal state, partial image b) a side view in the case of a relative tilting by an off-center force F, partial image c) a side view in the case of a pressure in
Steckrichtung durch eine mittig wirkende Kraft F und Teilbild d) eine Draufsicht auf die Trägerplatte 56. Mittels des elastischen Materials 13 bzw. des Federsystems ist das Insertion direction by a centrally acting force F and partial image d) is a plan view of the support plate 56. By means of the elastic material 13 and the spring system is the
Betätigungselement 55 mit der Trägerplatte 56 verbunden. Im Falle einer relativen Actuator 55 is connected to the support plate 56. In the case of a relative
Verkippung werden ein oder zwei Taster 52 betätigt. Bei einem Druck in Steckrichtung werden hingegen alle vier Taster 52 betätigt. Anhand einer Auswertung, welcher Taster 52 betätigt wurde, kann somit die Richtung der Auslenkung bestimmt oder ein Tilting one or two buttons 52 are actuated. With a pressure in the plugging direction, however, all four buttons 52 are actuated. Based on an evaluation, which button 52 has been actuated, thus the direction of the deflection can be determined or
Zusammendrücken in Steckrichtung erfasst werden. Compression in plugging direction to be detected.
Fig. 12 zeigt schematisch eine fünfte Ausführungsform eines Sensormoduls 12. Diese Ausführungsform entspricht vom Prinzip der Ausführungsform aus Fig. 1 1 , allerdings werden anstelle der vier Taster acht Sensoren 57 verwendet, beispielsweise Mikroschalter oder Piezosensoren. Das Sensormodul 12 umfasst optional ein zentral angeordnetes elastisches Material 13 bzw. Federsystem, eine Trägerplatte 56 mit acht Sensoren 57 sowie ein kreuzförmig ausgebildetes Betätigungselement 55 mit acht Auslöseelementen 58 für die Sensoren 57. Eine konkrete Lagerung der Trägerplatte 56 und des Betätigungselements 55 ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Teilbild a) zeigt eine perspektivische Ansicht des Sensormoduls 12, Teilbild b) eine Draufsicht auf die Trägerplatte 56 und Teilbild c) eine Draufsicht auf das Betätigungselement 55. Bei der Verwendung von Mikroschaltern wird bei einer Betätigung ein digitales Signal weitergegeben, sodass eine Umorientierung des Laderoboters veranlasst werden kann. Bei der Verwendung von Piezosensoren können die auftretenden Drücke hingegen quantitativ betrachtet werden. Wie schon zuvor lösen im Falle einer relativen Verkippung nur einige der Sensoren 57 aus. Bei einem Druck in Steckrichtung lösen hingegen alle Sensoren 57 aus. Anhand einer Auswertung der Sensorsignale kann somit die Richtung der Auslenkung bestimmt oder ein Zusammendrücken in Steckrichtung erfasst werden. 12 schematically shows a fifth embodiment of a sensor module 12. This embodiment corresponds to the principle of the embodiment of FIG. 11, but instead of the four buttons eight sensors 57 are used, for example microswitches or piezosensors. The sensor module 12 optionally comprises a centrally arranged elastic material 13 or spring system, a carrier plate 56 with eight sensors 57 and a cruciform trained actuator 55 with eight trigger elements 58 for the sensors 57. A specific storage of the support plate 56 and the actuator 55 is the simplicity not shown. Partial image a) shows a perspective view of the sensor module 12, partial image b) is a top view of the support plate 56 and partial image c) is a top view of the actuating element 55. When using microswitches, a digital signal is passed on actuation, so that a reorientation of the charger robot can be initiated. When using piezosensors, however, the pressures that occur can be considered quantitatively. As before, only a few of the sensors 57 will trip in the case of a relative tilt. In the case of a pressure in the plug-in direction, on the other hand, all the sensors 57 are triggered. Based on an evaluation of the sensor signals can Thus, determines the direction of the deflection or a compression in the direction of insertion are detected.
Fig. 13 zeigt schematisch eine sechste Ausführungsform eines Sensormoduls 12. Bei dieser Ausführungsform wird ein Magnetsensor 60 genutzt, um Änderungen der Lage eines Magneten 59 zu erfassen. Eine konkrete Lagerung des Magneten 59 und des 13 schematically shows a sixth embodiment of a sensor module 12. In this embodiment, a magnetic sensor 60 is used to detect changes in the position of a magnet 59. A concrete storage of the magnet 59 and the
Magnetsensors 60 ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Teilbild a) zeigt eine perspektivische Ansicht einer ersten Variante des Sensormoduls 12, Teilbild b) eine perspektivische Ansicht einer zweiten Variante des Sensormoduls 12. Bei der ersten Magnetic sensor 60 is not shown for the sake of simplicity. Partial image a) shows a perspective view of a first variant of the sensor module 12, partial image b) is a perspective view of a second variant of the sensor module 12. In the first
Variante wird nur ein einzelner 3D-Magnetsensor 60 verwendet, um eine Verkippung oder Verschiebung des Magneten 59 in allen Raumrichtungen zu erfassen. Bei der zweiten Variante wird eine Kombination aus zwei Magnetsensoren 60, einem Lager aus einem elastischen Material 13 oder einem Federsystem sowie mindestens zwei Tastern 52 verwendet, die auf einer Trägerplatte 56 angeordnet sind. Die Magnetsensoren 60 dienen hier nur zum Erfassen von Verkippungen sowie Verschiebungen senkrecht zur Variant only a single 3D magnetic sensor 60 is used to detect a tilt or displacement of the magnet 59 in all directions. In the second variant, a combination of two magnetic sensors 60, a bearing of an elastic material 13 or a spring system and at least two buttons 52 is used, which are arranged on a support plate 56. The magnetic sensors 60 are used here only for detecting tilting and displacements perpendicular to
Steckrichtung. Verschiebungen in Steckrichtung werden hingegen mittels der Taster 52 erfasst. 3D-Magnetsensoren besitzen die Eigenschaft, Bewegungen in allen Raumrichtungen genau zu erkennen und sind relativ preisgünstig. Sie sind zudem verschleißfrei und haben eine genauere Auflösung als andere analoge Sensoren. Plug-in direction. Shifts in the direction of insertion, however, are detected by means of the button 52. 3D magnetic sensors have the property of accurately detecting movements in all spatial directions and are relatively inexpensive. They are also wear-free and have a more accurate resolution than other analog sensors.
Fig. 14 zeigt schematisch eine siebte Ausführungsform eines Sensormoduls 12. Bei dieser Ausführungsform wird eine Kombination aus Piezosensoren 61 und Optokopplern 62 genutzt. Eine konkrete Lagerung der Komponenten ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Die Optokoppler 62 umfassen ihrerseits jeweils ein lichtemittierendes 14 schematically shows a seventh embodiment of a sensor module 12. In this embodiment, a combination of piezosensors 61 and optocouplers 62 is used. A concrete storage of the components is not shown for the sake of simplicity. The optocouplers 62 in turn each comprise a light-emitting
Bauelement 63, z.B. eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode, und einen Fotodetektor 64, z.B. eine Fotodiode oder einen Fototransistor. Die Piezosensoren 61 weisen eine hohe Device 63, e.g. a light emitting diode or a laser diode, and a photodetector 64, e.g. a photodiode or a phototransistor. The piezo sensors 61 have a high
Sensitivität und eine sehr hohe Langzeitstabilität auf und sind zudem preisgünstig. Mit ihnen werden die auftretenden Kräfte und Momente gemessen und als analoger Strom Sensitivity and a very high long-term stability and are also inexpensive. With them, the occurring forces and moments are measured and as analog current
ausgegeben. Die Optokoppler 62 können die Signale analog weitergeben oder abtasten, sodass digitale Signale resultieren. Diese digitalen Signale können anschließend der Regelung bereitgestellt werden. Wie zuvor weist das Sensormodul 12 mindestens zwei Taster 52 auf, die auf einer Trägerplatte 56 angeordnet sind, um ein Zusammendrücken in Steckrichtung sicher zu erfassen. Optional kann auch bei dieser Ausführungsform ein Lager aus einem elastischen Material 13 oder ein Federsystem verwendet werden. output. The optocouplers 62 may pass or sample the signals in an analog fashion, resulting in digital signals. These digital signals can then be provided to the controller. As before, the sensor module 12 has at least two buttons 52 which are arranged on a support plate 56 in order to reliably detect a compression in the insertion direction. Optionally, a bearing made of an elastic material 13 or a spring system can also be used in this embodiment.
Fig. 15 zeigt schematisch eine achte Ausführungsform eines Sensormoduls 12. Diese Ausführungsform entspricht vom Prinzip der Ausführungsform aus Fig. 8, allerdings werden anstelle der Potentiometer Lichtschranken zur Bestimmung der Rotationen verwendet. Eine konkrete Lagerung der Komponenten ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Die Fig. 15 shows schematically an eighth embodiment of a sensor module 12. This embodiment corresponds to the principle of the embodiment of Fig. 8, however instead of the potentiometer photoelectric sensors used to determine the rotations. A concrete storage of the components is not shown for the sake of simplicity. The
Lichtschranken weisen jeweils ein lichtemittierendes Bauelement 63 und einen Fotodetektor 64 auf. Das lichtemittierende Bauelement 63 kann z.B. eine Leuchtdiode oder eine Photocells each have a light emitting device 63 and a photodetector 64. The light-emitting device 63 may be e.g. a light emitting diode or a
Laserdiode sein. Bei dem Fotodetektor 64 kann es sich z.B. um eine Fotodiode oder einen Fototransistor handeln. Zur besseren Übersicht sind nur bei einer der Lichtschranken das lichtemittierende Bauelement 63 und der Fotodetektor 64 dargestellt. Mit Hilfe von Be a laser diode. The photodetector 64 may be e.g. to act a photodiode or a phototransistor. For a better overview, the light-emitting component 63 and the photodetector 64 are shown only in one of the light barriers. With the help of
Encoderscheiben 65, z.B.. Scheiben mit Schlitzen, ist eine Codierung der Rotation möglich. Auch in dieser Ausführungsform weist das Sensormodul 12 mindestens zwei Taster 52 auf, die auf einer Trägerplatte 56 angeordnet sind, um ein Zusammendrücken in Steckrichtung sicher zu erfassen. Optional kann wiederum ein Lager aus einem elastischen Material 13 oder ein Federsystem verwendet werden. Encoder disks 65, for example slices with slots, encoding of the rotation is possible. Also in this embodiment, the sensor module 12 has at least two buttons 52 which are arranged on a support plate 56 in order to reliably detect a compression in the insertion direction. Optionally, in turn, a bearing made of an elastic material 13 or a spring system can be used.
Fig. 16 zeigt schematisch eine neunte Ausführungsform eines Sensormoduls 12. Auch bei dieser Ausführungsform wird eine optische Erkennung von Lageänderungen genutzt. Dazu sind wiederum lichtemittierende Bauelemente 63, z.B. Leuchtdioden oder Laserdioden, und Fotodetektoren 64, z.B. Fotodioden oder Fototransistoren, vorgesehen. Die 16 schematically shows a ninth embodiment of a sensor module 12. Also in this embodiment, an optical detection of changes in position is used. In turn, light emitting devices 63, e.g. Light-emitting diodes or laser diodes, and photodetectors 64, e.g. Photodiodes or phototransistors, provided. The
lichtemittierenden Bauelemente 63 und die Fotodetektoren 64 sind an einem Tragelement 66 angeordnet. Die lichtemittierenden Bauelemente 63 werden von einer Maske 67 eingefasst, die mit der beweglichen Arbeitsplatform verbunden ist. Teilbild a) zeigt einen Schnitt entlang der Ebene, in der die lichtemittierende Bauelemente 63 angeordnet sind. Teilbild b) zeigt einen Schnitt senkrecht zu der Ebene, in der die lichtemittierende Bauelemente 63 angeordnet sind. Eine konkrete Lagerung der Komponenten ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Jede Verschiebung der Maske 67 wird von mehreren Fotodetektoren 64 erfasst und eindeutig bestimmt. Die Funktion der lichtemittierende Bauelemente 63 kann im Rahmen einer Initialisierung in einer Ruheposition Laderoboters geprüft werden. Das Sensormodul 12 weist zusätzlich mindestens zwei Taster auf, um ein Zusammendrücken in Steckrichtung sicher zu erfassen. Die Taster, die in der Figur nicht abgebildet sind, können analog der Anordnung in Fig. 8 angeordnet sein. Light emitting devices 63 and the photodetectors 64 are disposed on a support member 66. The light-emitting devices 63 are enclosed by a mask 67, which is connected to the movable work platform. Partial image a) shows a section along the plane in which the light-emitting components 63 are arranged. Partial image b) shows a section perpendicular to the plane in which the light-emitting components 63 are arranged. A concrete storage of the components is not shown for the sake of simplicity. Each shift of the mask 67 is detected by a plurality of photodetectors 64 and uniquely determined. The function of the light-emitting components 63 can be checked as part of an initialization in a rest position loading robot. The sensor module 12 additionally has at least two buttons in order to reliably detect a compression in the insertion direction. The buttons, which are not shown in the figure, can be arranged analogously to the arrangement in FIG. 8.
Fig. 17 zeigt schematisch eine zehnte Ausführungsform eines Sensormoduls 12. Diese Ausführungsform nutzt ebenfalls eine optische Erkennung von Lageänderungen. Zu diesem Zweck sendet ein Laser 68 einen Lichtstrahl 69 auf einen am Stab, d.h. an der Fig. 17 schematically shows a tenth embodiment of a sensor module 12. This embodiment also utilizes optical detection of position changes. For this purpose, a laser 68 transmits a light beam 69 to a beam on the rod, i. at the
mechanischen Schnittstelle 50 zur Steckeraufnahme, angeordneten Spiegel 70. Dieser lenkt den Lichtstrahl 69 auf eine Detektormatrix 71 , z.B. ein Diodenarray. Der Stab wird mittels eines Lagers 72 beweglich gelagert. Aus der Änderung der Lage oder Form des Lichtstrahls 69 auf der Detektormatrix 71 kann die auf die Schnittstelle 50 ausgeübte Kraft ermittelt werden. Eine konkrete Lagerung der Komponenten ist der Einfachheit halber auch hier nicht dargestellt. mechanical interface 50 for plug receptacle, arranged mirror 70. This directs the light beam 69 on a detector matrix 71, for example a diode array. The rod is movably supported by means of a bearing 72. From the change in the position or shape of the light beam 69 on the detector matrix 71, the force exerted on the interface 50 can be determined become. A concrete storage of the components is not shown here for the sake of simplicity.
Bezugszeichenliste Laderoboter Loader Robot
Strukturglied structural member
Steckeraufnahme plug receptacle
Ladestecker charging plug
Linearachse linear axis
Schlitten carriage
Gelenk joint
Antrieb drive
Arbeitsplatform working Platform
Sensorik sensors
Steuerungsvorrichtung control device
Sensormodul sensor module
elastisches Material elastic material
Federsystem spring system
Sensorelement sensor element
Energiespeicher energy storage
Stromnetz power grid
Versorgungssteuerung supply control
Ladegerät charger
Erfassen einer auf die Steckeraufnahme oder den Ladestecker ausgeübten Kraft Bestimmen einer Ausgleichsbewegung Detecting a force applied to the plug receptacle or the charging plug Determining a compensating movement
Ansteuern der Antriebe Activation of the drives
Detektieren einer Unterbrechung einer Stromversorgung Detecting a power interruption
Entriegeln eines Verriegelungselements des Ladesteckers Unlocking a locking element of the charging plug
Bewegen der Roboterstruktur in eine Ruheposition Move the robot structure to a rest position
Empfangen eines Ladewunsches Receiving a charge request
Ausgeben einer Meldung Output a message
Vorrichtung device
Eingang entrance
Recheneinheit computer unit
Antriebssteuerung drive control
Kontrolleinheit control unit
Speicher Storage
Ausgang exit
Benutzerschnittstelle Vorrichtung User interface device
Speicher  Storage
Prozessor  processor
Eingang  entrance
Ausgang  exit
mechanische Schnittstellemechanical interface
Potentiometer potentiometer
Taster  button
mechanische Kopplung Bauteil mechanical coupling component
Betätigungselement  actuator
Trägerplatte  support plate
Sensor  sensor
Auslöseelement  triggering element
Magnet  magnet
Magnetsensor  magnetic sensor
Piezosensor  piezosensor
Optokoppler  optocoupler
lichtemittierendes Bauelementlight-emitting component
Fotodetektor photodetector
Encoderscheibe  encoder disk
Tragelement  supporting member
Maske  mask
Laser  laser
Lichtstrahl  beam of light
Spiegel  mirror
Detektormatrix  detector array

Claims

Patentansprüche claims
1. Laderoboter (1 ) für ein Kraftfahrzeug, mit: 1. Charging robot (1) for a motor vehicle, comprising:
- einer Robotorstruktur aus zwei oder mehr Strukturgliedern (2);  - A robotic structure of two or more structural members (2);
- einer Steckeraufnahme (3) für einen Ladestecker (4);  - A connector receptacle (3) for a charging plug (4);
- Antrieben (8) für eine Bewegung der Steckeraufnahme (3) relativ zu einer  - Drives (8) for a movement of the connector receptacle (3) relative to a
Ladesteckdose des Kraftfahrzeugs, wobei die Antriebe (8) selbsthemmend ausgebildet sind;  Charging socket of the motor vehicle, wherein the drives (8) are self-locking;
- einer Sensorik (10) zum Erfassen (20) einer auf die Steckeraufnahme (3) oder den Ladestecker (4) ausgeübten Kraft; und  - A sensor (10) for detecting (20) on the plug receptacle (3) or the charging plug (4) applied force; and
- einer Steuerungsvorrichtung (1 1 ) zur Steuerung des Laderoboters (1 ) in Reaktion auf eine von der Sensorik (10) erfasste (20), auf die Steckeraufnahme (3) oder den Ladestecker (4) ausgeübte Kraft.  - A control device (1 1) for controlling the charging robot (1) in response to one of the sensor (10) detected (20), on the plug receptacle (3) or the charging plug (4) force exerted.
2. Laderoboter (1 ) gemäß Anspruch 1 , wobei die Sensorik (10) eingerichtet ist, eine 2. loading robot (1) according to claim 1, wherein the sensor system (10) is arranged, a
Änderung einer Stromaufnahme an zumindest einem der Antriebe (8) zu erfassen.  Change a current consumption at at least one of the drives (8) to capture.
3. Laderoboter (1 ) gemäß Anspruch 1 , wobei die Sensorik (10) ein Sensormodul (12) zwischen dem Ladestecker (4) und der Roboterstruktur aufweist, das in Reaktion auf eine Krafteinwirkung eine Stellgröße ausgibt. 3. Loading robot (1) according to claim 1, wherein the sensor system (10) has a sensor module (12) between the charging connector (4) and the robot structure that outputs a manipulated variable in response to a force.
4. Laderoboter (1 ) gemäß Anspruch 3, wobei das Sensormodul (12) in die 4. Loading robot (1) according to claim 3, wherein the sensor module (12) in the
Steckeraufnahme (3) integriert ist.  Plug receptacle (3) is integrated.
5. Laderoboter (1 ) gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei das Sensormodul (12) in ein 5. Loading robot (1) according to claim 3 or 4, wherein the sensor module (12) in a
elastisches Material (13) eingebettet ist oder durch ein Federsystem (14) gehalten wird.  elastic material (13) is embedded or held by a spring system (14).
6. Laderoboter (1 ) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Sensormodul (12) zumindest ein Sensorelement (15) zum Erfassen von Kräften senkrecht zu einer Steckrichtung des Ladesteckers (4) in eine Ladebuchse aufweist. 6. loading robot (1) according to one of claims 3 to 5, wherein the sensor module (12) has at least one sensor element (15) for detecting forces perpendicular to a plugging direction of the charging plug (4) in a charging socket.
7. Laderoboter (1 ) gemäß Anspruch 6, wobei das Sensormodul (12) zumindest ein 7. Loading robot (1) according to claim 6, wherein the sensor module (12) at least one
weiteres Sensorelement (15) zum Erfassen von Kräften in der Steckrichtung aufweist.  further sensor element (15) for detecting forces in the plugging direction.
8. Laderoboter (1 ) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, mit einem Energiespeicher (16) zur Absicherung einer Stromversorgung der Antriebe (8) und der 8. Loading robot (1) according to one of the preceding claims, with an energy store (16) for securing a power supply of the drives (8) and the
Steuerungsvorrichtung (11 ) für den Fall einer Unterbrechung einer Stromversorgung über einen Anschluss an ein Stromnetz (17), wobei die Antriebe (8) und die Control device (11) in the event of a power interruption via a connection to a power grid (17), wherein the drives (8) and the
Steuerungsvorrichtung (11 ) parallel zum Energiespeicher (16) mit dem Stromnetz (17) verbunden sind oder nur aus dem Energiespeicher (16) gespeist werden und der Energiespeicher (16) über ein Ladegerät (19) mit dem Stromnetz (17) verbunden ist.  Control device (11) parallel to the energy storage (16) to the power grid (17) are connected or only from the energy storage (16) are fed and the energy storage device (16) via a charger (19) to the power grid (17).
9. Laderoboter (1 ) gemäß Anspruch 8, wobei die Steuerungsvorrichtung (1 1 ) eingerichtet ist, die Steckeraufnahme (3) im Falle einer Unterbrechung der Stromversorgung über den Anschluss an das Stromnetz (17) in eine Ruheposition zu bewegen. 9. Loading robot (1) according to claim 8, wherein the control device (1 1) is arranged to move the plug receptacle (3) in the event of a power interruption via the connection to the mains (17) in a rest position.
10. Verfahren zur Steuerung eines Laderoboters (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, mit den Schritten: 10. A method for controlling a loading robot (1) according to one of claims 1 to 9, comprising the steps:
- Erfassen (20) einer auf die Steckeraufnahme (3) oder den Ladestecker (4) ausgeübten Kraft;  - Detecting (20) a force exerted on the plug receptacle (3) or the charging plug (4) force;
- Bestimmen (21 ) einer Ausgleichsbewegung auf Basis der erfassten, auf die  Determining (21) a compensation movement based on the detected, on the
Steckeraufnahme (3) oder den Ladestecker (4) ausgeübten Kraft; und  Plug receptacle (3) or the charging plug (4) applied force; and
- Ansteuern (22) der Antriebe (8) entsprechend der bestimmten Ausgleichsbewegung.  - Driving (22) of the drives (8) according to the determined compensating movement.
1 1. Vorrichtung (30) zur Steuerung eines Laderoboters (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, mit: 1 1. A device (30) for controlling a loading robot (1) according to one of claims 1 to 9, comprising:
- Einer Recheneinheit (32) zum Bestimmen (21 ) einer Ausgleichsbewegung auf Basis einer erfassten, auf die Steckeraufnahme (3) oder den Ladestecker (4) ausgeübten Kraft; und  - A computing unit (32) for determining (21) a compensating movement based on a detected, on the plug receptacle (3) or the charging plug (4) applied force; and
- Einer Antriebssteuerung (33) zum Ansteuern (22) der Antriebe (8) entsprechend der bestimmten Ausgleichsbewegung.  - A drive control (33) for driving (22) of the drives (8) according to the determined compensating movement.
12. Computerlesbares Speichermedium mit Instruktionen, die bei Ausführung durch einen Computer den Computer zur Ausführung der Schritte des Verfahrens gemäß 12. A computer readable storage medium having instructions that, when executed by a computer, execute the computer to perform the steps of the method according to
Anspruch 10 zur Steuerung eines Laderoboters (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 veranlassen.  Claim 10 for controlling a charging robot (1) according to one of claims 1 to 9 cause.
PCT/EP2019/060389 2018-05-16 2019-04-23 Charger robot for a motor vehicle, method, device and computer-readable storage medium with instructions for controlling a charger robot WO2019219339A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018207680.4 2018-05-16
DE102018207680.4A DE102018207680A1 (en) 2018-05-16 2018-05-16 Charging robot for a motor vehicle, method, apparatus and computer-readable storage medium with instructions for controlling a charging robot

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019219339A1 true WO2019219339A1 (en) 2019-11-21

Family

ID=66290423

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/060389 WO2019219339A1 (en) 2018-05-16 2019-04-23 Charger robot for a motor vehicle, method, device and computer-readable storage medium with instructions for controlling a charger robot

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102018207680A1 (en)
WO (1) WO2019219339A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2033207B1 (en) * 2022-09-30 2024-04-08 Rocsys B V Method and device for connecting a connector of an electric vehicle charger to a socket of an electric vehicle

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1160796B (en) * 1960-04-09 1964-01-02 Demag Ag Device for the continuous loading of ships
CN102426391A (en) * 2011-09-05 2012-04-25 华南理工大学 Method for determining whether there is collision during robot operation
DE202012003577U1 (en) 2012-04-07 2012-06-21 Burkhard Hübner Automatic Fastener
DE102012216980A1 (en) * 2011-09-26 2013-04-11 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Robotic charging station for charging battery of electric vehicle, has end effector which includes electrical contacts configured to couple with receptacle disposed on electric vehicle
DE102012014936A1 (en) * 2012-07-27 2014-01-30 Kuka Roboter Gmbh Charging system and method for electrically charging a motor vehicle
US20140333261A1 (en) 2013-05-10 2014-11-13 Seoul National University R & Db Foundation Automated recharging system and method for an electric vehicle
CN105539190A (en) 2016-01-29 2016-05-04 南京航空航天大学 Three-freedom-degree automatic charging device for electric automobile and control method of three-freedom-degree automatic charging device
US20170008411A1 (en) * 2015-07-06 2017-01-12 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Battery charging apparatus for electric vehicle
DE102016004841A1 (en) * 2016-04-24 2017-10-26 Kastanienbaum GmbH Method and device for determining a movement sequence for a robot
DE102016207767A1 (en) 2016-05-04 2017-11-09 Volkswagen Aktiengesellschaft Automatic plugging of a charging plug for an electric vehicle

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1160796B (en) * 1960-04-09 1964-01-02 Demag Ag Device for the continuous loading of ships
CN102426391A (en) * 2011-09-05 2012-04-25 华南理工大学 Method for determining whether there is collision during robot operation
DE102012216980A1 (en) * 2011-09-26 2013-04-11 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Robotic charging station for charging battery of electric vehicle, has end effector which includes electrical contacts configured to couple with receptacle disposed on electric vehicle
DE202012003577U1 (en) 2012-04-07 2012-06-21 Burkhard Hübner Automatic Fastener
DE102012014936A1 (en) * 2012-07-27 2014-01-30 Kuka Roboter Gmbh Charging system and method for electrically charging a motor vehicle
US20140333261A1 (en) 2013-05-10 2014-11-13 Seoul National University R & Db Foundation Automated recharging system and method for an electric vehicle
US20170008411A1 (en) * 2015-07-06 2017-01-12 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Battery charging apparatus for electric vehicle
CN105539190A (en) 2016-01-29 2016-05-04 南京航空航天大学 Three-freedom-degree automatic charging device for electric automobile and control method of three-freedom-degree automatic charging device
DE102016004841A1 (en) * 2016-04-24 2017-10-26 Kastanienbaum GmbH Method and device for determining a movement sequence for a robot
DE102016207767A1 (en) 2016-05-04 2017-11-09 Volkswagen Aktiengesellschaft Automatic plugging of a charging plug for an electric vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018207680A1 (en) 2019-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AT520449B1 (en) Component for a charging device and charging device hereby
EP2326466B1 (en) Air cushion platform for carrying a manipulator arm and moveable robot
EP2991607B1 (en) Operating table and method for controlling an operating table
WO2019166212A1 (en) Plug-in system for charging an electrical energy store
DE102014113278B4 (en) Support system, electronically self-balanced wheelchair, method of controlling a support system and conversion kit
AT516231A1 (en) Automated shelf storage system and method for safely operating the same
DE102015009654A1 (en) MOBILE COOPERATIVE ROBOT
EP3490419B1 (en) Household robot and household robot system
DE102018118265B4 (en) Procedure and monitoring system for protecting a machine
WO2020084111A2 (en) Device for automatically charging a vehicle, in particular an electric vehicle
EP3445697B1 (en) Method and mounting device for carrying out an installation procedure in a lift shaft of a lift assembly
EP3687933A1 (en) Locating system and method for determining a current position in a lift shaft of a lift system
DE102016210508A1 (en) Handling device for use on a machine tool
DE102016222506A1 (en) Tool changing device
DE102008019345A1 (en) X-ray device and medical workstation
WO2015149984A1 (en) Assembly and method for testing point machines
DE202020101616U1 (en) Intrinsically safe modular drive technology for omnidirectional driving on the flat
WO2019219339A1 (en) Charger robot for a motor vehicle, method, device and computer-readable storage medium with instructions for controlling a charger robot
DE102008028866A1 (en) Swashplate actuator for a helicopter
DE102016120809B4 (en) Method for the robot-assisted fitting of a male component into a female component
DE10323643B4 (en) Sensor system for an autonomous industrial truck
DE102019105466B3 (en) Method for operating a drive system and drive system
DE19811220C2 (en) Toy manipulator and method for positioning, assembling and / or disassembling components using a toy manipulator
WO2019219338A1 (en) Charger robot for a motor vehicle and rest device for the charger robot
DE102020105871A1 (en) ROTARY TABLE MODULE AND COORDINATE MEASURING DEVICE WITH ROTARY TABLE MODULE AND PROCEDURE FOR OPERATING THE SAME

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19719830

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19719830

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1