CN102904307A

CN102904307A - 一种巡线机器人太阳能充电基站的充电对接与分离装置

Info

Publication number: CN102904307A
Application number: CN2012103962714A
Authority: CN
Inventors: 吴功平; 肖华; 付兴伟
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: GUANGDONG KEYSTAR INTELLIGENCE ROBOT Co.,Ltd.
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2032-10-18
Also published as: CN102904307B

Abstract

本发明涉及一种巡线机器人太阳能充电基站的充电对接与分离装置。该装置包括对接偏差自适应机构、设置在对接偏差自适应机构上的充电座机构、以及与充电座机构配接的充电头；安装在高空输电线路上的悬垂线夹上，充电头安装在机器人的机械臂上，当沿着输电线路移动机械臂使充电头与该装置进行对接时，该装置可以适应由于充电头和其本身的安装误差、输电线路受机器人重力产生向下形变等带来的对中偏差，从而实现巡线机器人与太阳能自动充电基站的对接，对接简单、效率高、安全可靠，成本低。

Description

一种巡线机器人太阳能充电基站的充电对接与分离装置

技术领域

本发明涉及一种充电对接与分离装置，尤其是涉及一种巡线机器人太阳能充电基站的充电对接与分离装置。

背景技术

用巡线机器人进行线路巡检可以到达人工难以到达的线路，提高巡检效率，极大减低了巡检的劳动强度和人工巡线的潜在的风险，是机器人技术和电力巡检技术发展的必然趋势。巡线机器人在高压输电线路上作业时，一般采用内置蓄电池进行供电，但巡线机器人作业时能量消耗大，长时间运行时需要频繁更换蓄电池，高压输电线路往往需要跨越山川湖泊，丛林荒漠，现场更换蓄电池费时费力，给巡线造成了极大的不便，因此在线取电就显得非常必要。

太阳能作为一种安全绿色的能源，已经广泛地应用于不同领域，而且光伏发电技术现已非常成熟，便于利用。因此，在杆塔上建立太阳能自动充电基站包括太阳能电池板、储能蓄电池、充电监控系统，将太阳能转化为电能储存到储能蓄电池中，当巡线机器人的蓄电池的电量不足时，充电基站里的储能蓄电池就可以对巡线机器人提供电能补给，从而实现巡线机器人的在线取电。然而如何实现巡线机器人与太阳能自动充电基站的充电对接与分离就成了决定这一在线取电方式是否可行的关键问题。

目前，市面上清洁机器人的充电对接是通过在机器人装感应探测元件，以及在需要对接的充电座上装上配套的感应元件，感应探测元件将探测到的感应信号传给机器人的控制系统，控制系统再控制机器人的行驶路径进行对接。这种方式控制系统复杂，对接效率低，并且对接精度依赖感应元器件的感应信号，存在对接可靠性问题，不适用于高空作业的巡线机器人与太阳能自动充电基站的对接；如果采用家用产品的普通插头插座的方式对接，将插头装在机械臂上，插座装在悬垂线夹上，机器人在输电线路上行驶，通过沿着输电线路移动机械臂使得插头与插座对接时，由于插头和插座存在的安装误差、输电线路受机器人重力产生的向下形变而产生插头和插座的对中偏差，而使得对接失败，因此这种方式同样不适用于高空作业的巡线机器人与太阳能自动充电基站的对接。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种可以自适应由于充电头和装置的安装误差、输电线路受机器人重力产生的向下形变所带来的对中偏差，使它们准确对接的一种巡线机器人太阳能充电基站的充电对接与分离装置。

本发明还有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种巡线机器人在对接时只需要沿着输电线路移动机械臂，就可以完成对接，对接简单、效率高的一种巡线机器人太阳能充电基站的充电对接与分离装置。

本发明再有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种安全可靠、成本低的一种巡线机器人太阳能充电基站的充电对接与分离装置。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种巡线机器人太阳能充电基站的充电对接与分离装置，其特征在于，包括对接偏差自适应机构、设置在对接偏差自适应机构上的充电座机构、以及与充电座机构配接的充电头。

在上述的一种巡线机器人太阳能充电基站的充电对接与分离装置，所述对接偏差自适应机构包括两个支撑柱、设置在两个支撑柱上能上下往复运动的垂直运动组件、设置在垂直运动组件上能左右往复运动的左右运动组件；上述充电座机构设置在所述左右运动组件上。

在上述的一种巡线机器人太阳能充电基站的充电对接与分离装置，所述两个支撑柱上下两端的中心均开有盲孔，并在两个支撑柱旁侧对称开有槽；所述垂直运动组件包括垂直移动滑板；所述垂直移动滑板的上下两端开有盲孔，两个支撑柱两端的盲孔里各装有一个上下复位弹簧，上下复位弹簧的一端与支撑柱的内端面相连，另外一端穿入垂直移动滑板的盲孔与其相连；所述垂直移动滑板中间还开有槽，所述左右运动组件设置在开设在垂直移动滑板中间的槽内。

在上述的一种巡线机器人太阳能充电基站的充电对接与分离装置，所述左右运动组件包括左右移动滑板，所述左右移动滑板装在开设于垂直移动滑板中间的槽内；所述垂直移动滑板中间槽的左右两端开有盲孔，所述左右移动滑板的左右两端也开有盲孔，左右复位弹簧的一端穿入垂直移动滑板的盲孔与其连接，另一端穿入左右移动滑板的盲孔与其连接；该左右移动滑板中间还开有槽，上述充电座机构设置在左右移动滑板中间的槽内。

在上述的一种巡线机器人太阳能充电基站的充电对接与分离装置，所述充电座机构包括导向锥、正负极插销、插销底盘、底盘挡片、缓冲弹簧以及底座；所述正负极插销固定在插销底盘上；导向锥与插销底盘之间设有有底盘挡片，缓冲弹簧设置在插销底盘与底座之间；所述导向锥底端两侧、底盘挡片两侧以及底座顶端两侧都伸出开有通孔的两个凸片；通过螺栓和螺母导向锥、底盘挡片以及底座连接固定；所述导向锥的前部分为锥形空心圆柱，后部分为空心圆柱，充电头的圆柱半径与导向锥后部分空心圆柱的内圆半径相等；正负极插销位于导向锥的后部分，通过导线与太阳能自动充电基站本体的充电系统相连接。

在上述的一种巡线机器人太阳能充电基站的充电对接与分离装置，所述左右移动滑板的中间槽的上下端开有通孔，所述底座上下端开有盲孔，弹簧片穿过左右移动滑板中间槽的通孔，插入到底座上下端的盲孔内。

在上述的一种巡线机器人太阳能充电基站的充电对接与分离装置，所述充电头包括一底端带有凸缘的实体圆柱，实体圆柱上开有沉头孔，沉头孔内装有导线和电极片，导线的一端与机器人的充电系统连接，导线的另一端穿过沉头孔的小孔连接到大孔底端的电极片上。

因此，本发明具有如下优点：1.可以自适应由于充电头和装置的安装误差、输电线路受机器人重力产生的向下形变所带来的对中偏差，使它们准确对接；2.对接时，巡线机器人只需要沿着输电线路移动机械臂，就可以完成对接，对接简单、效率高。3.安全可靠、成本低。

附图说明

图1是本发明的的主视结构示意图。

图2是图1的俯视结构示意图。

图3是图1的左视结构示意图。

图4是图1中A-A剖视结构示意图。

图5是图3中 B-B剖视结构示意图。

图6是充电头的主视结构示意图。

图7是图6中C-C剖视结构示意图。

图8是本发明的对接示意图。

图9是巡线机器人与太阳能自动充电基站的整体结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。图中，导向锥1、正负极插销2、插销底盘3、底盘挡片4、缓冲弹簧5、底座6、支撑柱7、上下移动滑板8、上下复位弹簧9、左右移动滑板10、左右复位弹簧11、弹簧片12、.轴13、带有凸缘的实体圆柱14、电极片15、装置箱16、支撑架17、电线路18、垂线夹19、电缆20、巡线机器人21、太阳能自动充电基站本体22、杆塔23。

实施例：

本装置包括充电座机构、对接偏差自适应机构。该装置通过装置箱16和支撑架17安装在高空输电线路18上的悬垂线夹19上，并通过电缆20与装在杆塔23上的太阳能自动充电基站本体22相连。当沿高空输电线路行驶的巡线机器人21需要充电时，机器人21沿着输电线路18移动安装在其机械臂上的充电头与该装置进行对接，充完电后，机器人移动安装在其机械臂上的充电头与该装置分离。所述的沿高空输电线路行驶的巡线机器人可以选用专利号为：200410061316.8，名称为：一种沿架空高压输电线路行驶的机器人，申请日为2004.12.10日的发明中所记载的机器人。

与该装置对接的充电头安装在巡线机器人21的机械臂上，在不考虑输电线路的形变、充电头和充电对接与分离装置的安装误差等所引起的对中偏差时，充电头的插孔与该装置的正负极插销2沿着输电线路方向对中。

充电头是一底端带有凸缘的实体圆柱14，并在其上开有沉头孔，里面装有导线和电极片15，导线的一端与机器人21的充电系统连接，导线的另一端穿过沉头孔的小孔连接到大孔底端的电极片15上。

充电座机构由导向锥1，正负极插销2，插销底盘3，底盘挡片4，缓冲弹簧5，底座6组成；正负极插销2固定在插销底盘3上，导向锥1与插销底盘3之间装有底盘挡片4，插销底盘3与底座6之间装有缓冲弹簧5，起对接缓冲的作用。导向锥1底端两侧、底盘挡片4两侧以及底座6顶端两侧都伸出开有通孔的两个凸片，通过螺栓和螺母连接这三个零部件；而且导向锥1的前部分为锥形空心圆柱，后部分为空心圆柱，充电头的圆柱半径与导向锥1后部分空心圆柱的内圆半径相等。正负极插销2位于导向锥1的后部分，通过导线与太阳能自动充电基站本体22的充电系统相连接。

机器人与太阳能自动充电基站的充电对接，即通过移动机械臂上的充电头，使充电头沉头孔的大孔内与电极片15与充电对接与分离装置内的正负极插销2贴合。当巡线机器人机械臂上的充电头与该装置的正负极插销2对接时，由于充电头和该装置存在安装误差、输电线路受机器人重力会产生向下形变，从而带来对接时的对中偏差，造成对接失败，因而需要对接偏差自适应机构来适应这种对中偏差。

导向锥1的作用在于给正负极插销2导向。充电头首先与导向锥1的前半部分锥形空心圆柱接触，导向锥1传递受力和力矩给对接偏差自适应机构，对接偏差自适应机构使正负极插销2适应对中偏差，从而实现与充电头的对接。

对接偏差自适应机构由两个支撑柱7，上下移动滑板8，上下复位弹簧9，左右移动滑板10，左右复位弹簧11，弹簧片12，轴13组成。支撑柱7的上下两端的中心开有盲孔，并在旁侧开有槽，作为上下移动滑板8的滑动轨道；上下移动滑板8中间开有槽，左右移动滑板10装在槽里面，并且可以在槽里面左右滑动；左右移动滑板10中间开有槽，充电座机构的底座6通过轴13连接装在左右移动滑板10的槽内，可以实现一定角度的偏转，这样充电座机构具有上下移动、左右移动、上下偏转三个自由度。

上下移动滑板8的上下两端开有盲孔，支撑柱7两端的盲孔里各装有一个上下复位弹簧9，上下复位弹簧9的一端与支撑柱7的内端面相连，另外一端穿入上下移动滑板8的盲孔与其相连，从而补偿充电对接时机械臂上的充电头与充电座机构中正负极插销2的上下位移偏差，并保证分离后正负极插销2的复位；上下移动滑板8的中间开有槽，槽的左右两端开有盲孔，左右移动滑板10的左右两端也开有盲孔，左右复位弹簧11的一端穿入上下移动滑板8的盲孔与其连接，另一端穿入左右移动滑板10的盲孔与其连接，从而补偿充电对接时机械臂上的充电头与充电座机构中正负极插销2的左右位移偏差，并保证分离后正负极插销2的复位。

左右移动滑板10中槽的上下端开有通孔，底座6上下端开有盲孔，弹簧片12穿过左右移动滑板10中槽的通孔，插入到底座6上下端的盲孔内，从而补偿充电对接时机械臂上的充电头与充电座机构中正负极插销2的上下角度偏差，并保证分离后正负极插销2的复位。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了导向锥1、正负极插销2、插销底盘3、底盘挡片4、缓冲弹簧5、底座6、支撑柱7、上下移动滑板8、上下复位弹簧9、左右移动滑板10、左右复位弹簧11、弹簧片12、.轴13、带有凸缘的实体圆柱14、电极片15、装置箱16、支撑架17、电线路18、垂线夹19、电缆20、巡线机器人21、太阳能自动充电基站本体22、杆塔23等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims

1.一种巡线机器人太阳能充电基站的充电对接与分离装置，其特征在于，包括对接偏差自适应机构、设置在对接偏差自适应机构上的充电座机构、以及与充电座机构配接的充电头。

2.根据权利要求1所述的一种巡线机器人太阳能充电基站的充电对接与分离装置，其特征在于，所述对接偏差自适应机构包括两个支撑柱（7）、设置在两个支撑柱（7）上能上下往复运动的垂直运动组件、设置在垂直运动组件上能左右往复运动的左右运动组件；上述充电座机构设置在所述左右运动组件上。

3.根据权利要求2所述的一种巡线机器人太阳能充电基站的充电对接与分离装置，其特征在于，所述两个支撑柱（7）上下两端的中心均开有盲孔，并在两个支撑柱（7）旁侧对称开有槽；所述垂直运动组件包括垂直移动滑板（8）；所述垂直移动滑板（8）的上下两端开有盲孔，两个支撑柱（7）两端的盲孔里各装有一个上下复位弹簧（9），上下复位弹簧（9）的一端与支撑柱（7）的内端面相连，另外一端穿入垂直移动滑板（8）的盲孔与其相连；所述垂直移动滑板（8）中间还开有槽，所述左右运动组件设置在开设在垂直移动滑板（8）中间的槽内。

4.根据权利要求3所述的一种巡线机器人太阳能充电基站的充电对接与分离装置，其特征在于，所述左右运动组件包括左右移动滑板（10），所述左右移动滑板（10）装在开设于垂直移动滑板（8）中间的槽内；所述垂直移动滑板（8）中间槽的左右两端开有盲孔，所述左右移动滑板（10）的左右两端也开有盲孔，左右复位弹簧的一端穿入垂直移动滑板（8）的盲孔与其连接，另一端穿入左右移动滑板（10）的盲孔与其连接；该左右移动滑板（10）中间还开有槽，上述充电座机构设置在左右移动滑板（10）中间的槽内。

5.根据权利要求4所述的一种巡线机器人太阳能充电基站的充电对接与分离装置，其特征在于，所述充电座机构包括导向锥（1）、正负极插销（2）、插销底盘（3）、底盘挡片（4）、缓冲弹簧（5）以及底座（6）；所述正负极插销（2）固定在插销底盘（3）上；导向锥（1）与插销底盘（3）之间设有有底盘挡片（4），缓冲弹簧（5）设置在插销底盘（3）与底座（6）之间；所述导向锥（1）底端两侧、底盘挡片（4）两侧以及底座（6）顶端两侧都伸出开有通孔的两个凸片；通过螺栓和螺母导向锥（1）、底盘挡片（4）以及底座（6）连接固定；所述导向锥（1）的前部分为锥形空心圆柱，后部分为空心圆柱，充电头的圆柱半径与导向锥（1）后部分空心圆柱的内圆半径相等；正负极插销（2）位于导向锥（1）的后部分，通过导线与太阳能自动充电基站本体（22）的充电系统相连接。

6.根据权利要求5所述的一种巡线机器人太阳能充电基站的充电对接与分离装置，其特征在于，所述左右移动滑板（10）的中间槽的上下端开有通孔，所述底座（6）上下端开有盲孔，弹簧片（12）穿过左右移动滑板（10）中间槽的通孔，插入到底座（6）上下端的盲孔内。

7.根据权利要求1所述的一种巡线机器人太阳能充电基站的充电对接与分离装置，其特征在于，所述充电头包括一底端带有凸缘的实体圆柱（14），实体圆柱（14）上开有沉头孔，沉头孔内装有导线和电极片（15），导线的一端与机器人（21）的充电系统连接，导线的另一端穿过沉头孔的小孔连接到大孔底端的电极片（15）上。