CN101557058A - 机器人用自动充电装置的接插器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机器人用自动充电装置的接插器。它包括插接母头和插接公头。插接母头为圆台结构，有同圆心的大环行槽和小环形槽，分别内置环形大触点和环形小触点，并分别由火线和零线外接电源。插接公头亦为圆台结构，有环形大触柱和环形小触柱与插接母头的大环形槽和小环形槽插配，从而分别与环形大触柱点和环形小触柱点接触，并由导线连接至机器人内部电源装置，环形大触柱和环形小触柱分别安置在弹性大套环和弹性小套环内。本发明通电接触面大，通电安全可靠，母头的触点和公头的触柱都埋于环形槽内，可防止触电事故，本发明结构简单，通用性强，适用范围大。

Description

机器人用自动充电装置的接插器

技术领域

本发明专利涉及一种机器人用自动充电装置的接插器。

背景技术

移动机器人自动充电系统的设计是机器人智能化一个很关键的环节。自动充电系统有两个主要部分组成：接插器(实现机器人内部电源与外接电源的接通)，辅助接插装置(辅助机器人实现待充电电源装置与未接电源的接通)。虽然，对移动机器人自动充电系统的研究早在1948年就开始，但是，目前移动机器人自动充电系统的设计仍然不成熟。自动充电系统的接插器都是专门独立设计的，有如下缺点：通用性差，纠错性能较差，对接误差较大，累积误差较大，适应范围较小等一系列缺点。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种机器人用自动充电装置的接插器。为达到上述目的，本发明的构思是：自动充电装置的接插器有两个部分组成：自动充电装置接插器之固定充电系统(也称为插接公头)与自动充电装置接插器之活动充电系统(也称插接母头)。插接母头主要由下列部件构成：插接母头底座、环形大触点、环形小触点、环形大盖子、环形小盖子、微型盖子、电线、插接公头主要由下列部件构成：外壳底座、环形大触点、弹性大套环、环形小触柱、弹性小套环。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种机器人用自动充电装置的接插器，包括所述一个插接母头和一个插接公头，其特征在于：1)插接母头为圆台结构，有同心的大环行槽和小环形槽，分别内置环形大触点和环形小触点，并分别由火线和零线外接电源；2)所述插接公头亦为圆台结构，有环形大触柱和环形小触柱与所述插接母头的大环行槽和小环形槽插配，从而分别与所述环形大触点和环形小触点接触，并由两根导线连接至机器人内部电源装置；所述环形大触柱和环形小触柱分别安置在弹性大套环和弹性小套环内。

上述接插母头的结构：一个圆台形底座的中根据权利要求1所述的机器人用自动充电装置的接触器，其特征在于所述接头母头的结构：一个圆台形底座的中心通过一个螺栓固定连接一个微型盖子，底座边缘有三个周向均布的螺钉固定连接一个环形大盖，底座的内圆周向均布三个螺钉固定连接一个环形小盖；在所述的环形大盖与环形小盖之间形成所述的大环形槽，内置环形大触点，环形大触点的一端抵住大环形槽底部，另一端由环形大盖和环形小盖的凸肩扣住；在所述环形小盖与微型盖子之间形成所述小环形槽，内置所述环形小触点，环形小触点的一端抵住小环形槽底部，与另一端由环形小盖和微型盖子的凸肩扣住；所述环形大盖、环形大触点和环形小盖上由两个通孔，所述火线和零线从该两通孔插入而分别连接环形大触点和环形小触点，并通过拧入螺钉将火线和零线固定。

上述接插公头的结构：一个圆形外壳与底座根据权利要求1所述的机器人用自动充电装置的连接器，其特征在于所述插接公头的结构：一个圆形外壳与底座固定连接，圆形外壳内套一个大环套，大环套底部支撑于一个大压簧上，顶部外围凸肩由外壳内凸肩限位；大套环内套装所述环形大触柱，环形大触柱有凸肩对大套环限位；环形大触柱内套一个小套环，小套环底部支撑于小压簧上，顶部外圈有凸肩环形大触柱限位，小套环内套装所述环形小触柱，环形小触柱有凸肩对小套环限位，环形大触柱和环形小触柱通过螺钉于底座固定连接；在圆形外壳和环形大触柱下部有通孔，导线从通孔插入而分别通过螺钉与环形小触柱和环形大触柱固定连接。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

本发明采用插接母头的环形大触点和环形小触点与插接公头的环形大触柱和环形小触柱相接触通电，接触面大，通电可靠。本发明的插接母头的环形大触点和环形小触点埋置在环形槽内，而插接公头的环形大触柱和环形小触柱有对应的弹性大套环和弹性小套环保持不使用时在环形槽内，插接口使用时才露出与插接母头的环形大触点和小触点接触，故安全可靠，防止触点事故。本发明的结构简单，设计合理，通用性强，纠错性能好，对接误差小，累计误差小，适用范围大。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的总体结构示意图

图2是图1自动充电装置的接插器未工作状态的剖视图

图3是自动充电装置的接插器工作状态的剖视图

图4是实例应用在服务机器人上时具体布置轴测图

具体实施方式

插接母头底座1是圆台结构由绝缘材料做成，主要是插接母头的保持架，它通过一个位于底座1中心的螺栓与微型盖子6连接起来，通过最外圈3个均匀分布的螺栓与环形大盖子4连接起来，通过次外圈3个均匀分布的螺栓与环形小盖子5连接起来，这样底座1、环形大盖子2与环形小盖子5之间形成一个环形槽，底座1、环形小盖子5与微型盖子6之间形成一个小环形槽；环形大盖子2、环形小盖子5与微型盖子6都是圆环形结构由绝缘材料做成，一端设计为台阶式结构，即有凸肩，用来固定环形大触点与环形小触点的位置；环形大触点2与环形小触点3同样都是环形结构由导电材料制成，它们一端嵌入底座1的两个环形凹槽内，一端嵌入环形大盖子、小盖子和微型盖子凸肩下；在插接母头环形大盖子4、环形大触点2、环形小盖子5环壁上开有两个孔使火线与零线分别通过孔径通道与环形大触点2与环形小触点3相通，使插接母头带电；在插接母头环形大触点2与环形小触点3与环形大盖子4与环形小盖子5与微型盖子6的台阶式结构接触面分别开有一个小螺纹孔，通过紧定螺栓将与环形大触点2与环形小触点3接触的火线或零线固定住。

插接公头的底座13是与机器人固定的接触部件，它是圆台形结构由绝缘材料做成，它通过最外圈四个螺栓与插接公头外壳8相连接，通过次外圈4个螺栓与环形大触柱9相连接，通过最内圈4个螺栓与环形小触柱9相连接，这样，在外壳、底座和环形大触柱之间形成一个环形槽，在底座13、大触柱9与小触柱11之间形成一个环形槽，在这些环形槽内下部分别放置大压簧14、小压簧15，大压簧14和小压簧15上面分别是大套环10和小套环12，大套环10和小套环12是由绝缘材料做成的环形结构，插接公头的外壳8与环形大触柱9都是台阶形结构，即有凸肩，目的是将大套环10和小套环12限制在外壳8、底座13与环形大触柱9形成的空腔与外壳8、底座13与环形小触柱11形成的空腔内上下运动；插接公头的环形大触柱9与小触柱11是由导电材料做成的环形结构；在外壳8、大触柱9、大套环10与小套环12的环壁上面开有两个孔，使电线分别接进插接公头，使插接公头能够充电；在环形大触柱9与小触柱11不和底座13接触的一面分别开有一个螺纹孔，以便用紧定螺栓固定接入插接公头的内部电源线。

在不需要充电的情况下，插接公头大套环10与小套环12是高于环形大触柱9与小触柱11的，这样主要是为了安全，避免人等无意中接触带电的大触柱9与小触柱11触电事故的发生；当需要充电的情况下，插接母头与插接公头对接时，插接母头环形大盖子4压下插接公头的大套环10，插接母头的环形小盖子5压下插接公头的小套环12，插接母头的微型盖子6嵌入插接公头环形小触柱11内，这样插接公头大触柱9与小触柱11都露出来分别与插接母头环形大触点2与环形小触点3接触，这样就可以进行充电了。

实例动作流程：机器人系统必须有激光传感器21、电子罗盘、伺服电机执行机构、机器人执行手臂17等，激光传感器21电子罗盘主要来协助配合完成机器人在随机位置时接到要充电任务时，能够对机器人位置定位以及引导机器人找到插接母头所在的一定范围内，并且能够对机器人位置进行矫正以方便机器人更快捷更准确完成自动充电任务。机器人执行手臂固定在机器人身上，主要完成对插接母头的抓取、与机器人身上插接公头的对接以及机器人充电完成之后取出插接母头并将其放回原处。三目视觉系统20固定在机器人身上，要求水平安装。插接公头充电器主要固定在机器人身上，并且需要安装在在三目视觉系统20中心线的上下四十到五十厘米的，且在三目视觉正面180度范围内才能使三目视觉系统20发挥最大的作用。

当机器人在工控机19的控制下在执行其他任务时，检测到机器人需要充电，就会对机器人发出充电指令，这时，机器人将停止正在进行的任务，开始执行充电指令。首先通过机器人激光传感器21及电子罗盘等对机器人所在位置以及与插接母头的相对位置进行实时定位，并进行路径规划，在激光传感器与电子罗盘的配合引导下指导机器人到达插接母头1的一定范围内，机器人通过三目视觉系统20检测是否能够检测到插接母头1，如果检测不到，就进行位姿调整，以保证机器人能够看到插接母头。机器人在保证能够检测到插接母头1之后，将停止运动，通过三目视觉系统20确定插接母头相对于插接公头8的相对位置并选择抓取方案，并引导机器人手臂17进行抓取对接行为。在三目视觉系统20的引导下，插接母头1环形大盖子4将压下插接公头8大套环10压下，插接母头患者小盖子5将压下插接公头小套环11压下，以使环形大触点2与环形大触柱9，环形小触点3与环形小触柱11能够成功对接，使通过接插母头的电流能够通过接插公头到达锂电池组，以完成对锂电池组的充电。当机器人检测到充电完成之后，机器人手臂接到指令将接插母头与接插公头分离，并且继续执行机器人原来进行的任务。

Claims (3)

1.一种机器人用自动充电装置的接触器，包括一个插接母头(1)和一个插接公头(8)，其特征在于：

a.所述插接母头(1)为圆台结构，有同心的大环行槽和小环形槽，分别内置环形大触点(2)和环形小触点(3)，并分别由火线和零线外接电源；

b.所述插接公头(8)亦为圆台结构，有环形大触柱(9)和环形小触柱(11)与所述插接母头(1)的大环行槽和小环形槽插配，从而分别与所述环形大触点(2)和环形小触点(3)接触，并由两根导线连接至机器人内部电源装置；所述环形大触柱(9)和环形小触柱(11)分别安置在弹性大套环(10)和弹性小套环(12)内。

2.根据权利要求1所述的机器人用自动充电装置的接触器，其特征在于所述接头母头(1)的结构：一个圆台形底座的中心通过一个螺栓固定连接一个微型盖子(6)，底座边缘有三个周向均布的螺钉固定连接一个环形大盖(4)，底座的内圆周向均布三个螺钉固定连接一个环形小盖(5)；在所述的环形大盖(4)与环形小盖(5)之间形成所述的大环形槽，内置环形大触点(2)，环形大触点(2)的一端抵住大环形槽底部，另一端由环形大盖(4)和环形小盖(5)的凸肩扣住；在所述环形小盖(5)与微型盖子(6)之间形成所述小环形槽，内置所述环形小触点(3)，环形小触点(3)的一端抵住小环形槽底部，与另一端由环形小盖(5)和微型盖子(6)的凸肩扣住；所述环形大盖(4)、环形大触点和环形小盖(5)上由两个通孔，所述火线和零线从该两通孔插入而分别连接环形大触点(2)和环形小触点(3)，并通过拧入螺钉将火线和零线固定。

3.根据权利要求1所述的机器人用自动充电装置的连接器，其特征在于所述插接公头(8)的结构：一个圆形外壳与底座(13)固定连接，圆形外壳内套一个大环套(10)，大环套(10)底部支撑于一个大压簧(14)上，顶部外围凸肩由外壳内凸肩限位；大套环(10)内套装所述环形大触柱(9)，环形大触柱(9)有凸肩对大套环(10)限位；环形大触柱(9)内套一个小套环(12)，小套环(12)底部支撑于小压簧(15)上，顶部外圈有凸肩环形大触柱限位，小套环(12)内套装所述环形小触柱(11)，环形小触柱(11)有凸肩对小套环(12)限位，环形大触柱(9)和环形小触柱(11)通过螺钉于底座(13)固定连接；在圆形外壳和环形大触柱(9)下部有通孔，导线从通孔插入而分别通过螺钉与环形小触柱(11)和环形大触柱(9)固定连接。

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