CN103023091B - 机器人操作的车辆充电站 - Google Patents

Abstract

一种为电动车辆的电池充电的机器人充电站，其包括基部板、提升部和机器人手臂，其中提升部与基部板联接并被配置为并基本横向于基部板延伸。末端执行器包括被配置为与位于电动车辆的插座相联接的多个电触点。机器人手臂被配置为在三个运动度内移动末端执行器。

Description

机器人操作的车辆充电站

技术领域

本发明一般涉及一种针对电动或扩展领域的电动车辆的机器人操作的车辆充电站。

背景技术

不同种类的机动车辆，例如电动车辆（EV）、增程式电动车辆（EREV）、和混合动力电动车辆（HEV），其装配有需要周期性充电的能量存储系统。通常，通过将能量存储系统连接至电源，例如AC供电线路，可为其充电。尽管在每辆车辆使用之前或之后为车辆能量存储系统再充电是有利的，当前的系统要求车辆驾驶员手动地将供电线路插入车辆。这样的手动操作对车辆驾驶员来说并不总是方便的，可能导致错过充电的情况和/或随之的车辆性能退化。

发明内容

为电动车辆的电池充电的机器人充电站包括基部板、提升部（riser）和机器人手臂。提升部与基部板联接并基本横向于基部板延伸。机器人手臂从提升部延伸并支撑末端执行器，其中机器人手臂被配置为以三个运动度移动末端执行器。末端执行器包括多个电触点（contacts），其被配置为联接置于电动车辆上的插座。

在一种配置中，基部板包括第一端部和第二端部，其中提升部在接近第一端部处联接基部板，轮胎卡位被置于靠近第二端部。该机器人充电站可进一步包括被配置为检测电动车辆存在的存在传感器，和被配置为选择性地控制机器人手臂的控制器。

机器人手臂可包括被配置为给控制器提供可视化反馈的目标跟踪摄像机，其中该控制器被配置为利用可视化反馈引导机器人手臂的运动。

末端执行器可包括被配置为附接于机器人手臂的基部板，和围绕多个电触点的可退回引导件。可退回引导件选择性地在延伸状态和收起状态之间转换，其中可退回引导件被配置为在延伸状态时将末端执行器与插座对齐。末端执行器可进一步包括多个支撑腿（supportleg），其在可退回引导件和基部板之间延伸。多个支撑腿可在第一位置和第二位置之间枢转，该腿被配置为当位于第一位置时将可退回引导件保持在延伸状态。另外，支撑腿可被配置为当其枢转至第二位置时允许可退回引导件转换至收起状态。

可退回引导件可包括临近多个电触点的面内向的表面，并进一步包括位于该面内向的表面上的斜面，所述斜面被配置为使末端执行器与位于车辆上的插头对齐。

末端执行器可包括从基部板延伸并围绕多个电触点的机械引导件。在一种配置中，当可退回引导件处于延伸状态时，可退回引导件可以进一步从基部板向外延伸比机械引导件更远。

机器人充电站可进一步包括与末端执行器的基部板联接的并与机器人手臂联接的柔性安装适配器，以允许基部板枢转并绕轴线平移。

类似地，机器人为电动车辆的电池充电的方法可包括：检测电动车辆的存在；将机器人手臂从收回位置转换至操作位置，支撑末端执行器的机器人手臂被配置为与位于电动车辆上的插座（receptacle）电联接；引导末端执行器与车辆上的插座接合地连接；为末端执行器通电。

附图说明

图1是电动车辆机器人充电站的示意性透视图。

图2是带有机器人手臂的电动车辆机器人充电站的示意性平面图，其中机器人手臂处于操作状态。

图3是带有机器人手臂的电动车辆机器人充电站的示意性平面图，其中机器人手臂处于收回状态。

图4是利用机器人充电站为电动车辆充电的方法流程图。

图5是诸如位于电动车辆上的充电插座的示意性透视图。

图6是机器人充电站的末端执行器的一个实施例的示意性透视图。

图7是与电动车辆接合的末端执行器的一个实施例的示意性透视图。

图8是图7提供的末端执行器的局部放大的透视性示意图。

图9是图7提供的末端执行器的示意性局部分解剖面图，其沿线9-9剖开，可退回引导件处于延伸状态。

图10是如图7提供的示意性剖视图，其沿线9-9剖开，可退回引导件处于收缩状态。

图11是包括力传感方式的末端执行器的一个实施例的示意性侧视图。

图12A是用于将末端执行器安装至手柄的柔性安装适配器的示意性俯视图，所示为未施加载荷状态。

图12B是用于将末端执行器安装至手柄的柔性安装适配器的示意性俯视图，与所施加的力一同示出。

图13A是图12A提供的柔性安装适配器的示意性剖面侧视图，其沿线13-13剖开，所示为未施加载荷状态。

图13B是图12A提供的柔性安装适配器的示意性剖面侧视图，其沿线13-13剖开，与所施加的力一同示出。

具体实施方式

参考附图，其中在不同的视图中使用相同的附图标记代表相同或同样的部件，图1示意性地示出了为电动车辆的主要能量存储装置充电或再充电的机器人充电站10。如本文所使用的，电动车辆可涵盖任何，包括电动机作为车辆驱动的动力源的车辆。尽管为了描述的目的使用汽车作为示范车辆，但是其他车辆也可以类似地使用。电动车辆的一些例子包括但不限于纯电动车辆（EV）、插电混合动力电动车辆（PHEV）、增程式电动车辆（EREV）。这些车辆可包括客车、跨界车（crossovervehicle）、运动型多用途车辆、休旅车（recreationalvehicles）、卡车、公共汽车、商用车，等等。

通过消耗从能量存储装置（例如车辆电池）而来的耗电能以在推进期间为电动机提供动力，电动车辆可运行。在延长的能量耗尽时间段之后，在可以恢复继续推进之前，车辆电池可能需要再充电。通过直接地或借助一个或多个中间部件将车辆电池接合至电源，这种再充电才能进行。

机器人充电站10可以是固定的设备，其可布置在车辆驾驶员的住处（即，在驾驶员的车库或车棚内）、驾驶员的工作地点、或商业充电场所。充电站10可包括与提升部14联接的可活动机器人手臂12，其中手臂12被配置为自动地将末端执行器16联接至车辆100上的配套插头/插座102，以为车辆电池104（在图2中大致示出）充电。如下面将详述的，末端执行器16可包括具有多个电触点（electricalcontact）的特殊构造的插头，其中电触点设计为与车辆上类似的触点联接。可选择性地为触点通电，以将电能从充电单元17传送至车辆和/或车辆电池。

充电单元17可整合到提升部14内，或者通过可插接式输电线路18独立地连接至充电站10。另外，该充电单元可通过电源线19联接至外部电源（例如，电网电力、屋顶安装太阳能电池等）。充电单元17可被配置为提供直流（DC）电源或提供交流（AC）电源，其中所提供的能量可包括一个或多个不同的电压／相位。根据外部电源、充电单元17以及车辆的功率容量的性质，充电单元17可包括变换器/转换器，来为车辆提供恰当地调节过的、整流过的和/或过滤过的AC或DC电源供应。在充电单元17是标准的、安装在墙内的充电单元中的一种配置中，充电站10可包括插座（例如大致在图5中示出的），其可接收可插接式输电线18并将任何所接收的电能提供给末端执行器16。

在一个实施例中，机器人手臂12能够在四个运动度内移动末端执行器16。例如，如图1-2所示，末端执行器32可沿着车辆（X方向20）、横穿车辆（Y方向22）、垂直Z方向24移动，并可具有绕垂直的轴线/方向的转动度（θZ旋转26）。在另一实施例中，机器人手臂12可被配置为仅以三个运动度（也就是X、Y和θZ（即，方向120、122和126））移动末端执行器16。在该实施例中，Z平移可以被固定和/或可通过机器人手臂12的固有或经设计的柔度（compliance）来调节的。尽管根据具体应用，机器人手臂12可以具有更多或更少的运动度，但是在汽车充电应用中，绕X或Y轴的独立转动控制并不是严格必须的。也就是，只有车辆的小转动会期望发生在θX或θY方向，例如可由轮胎气压和/或不同的重量分配引起的起伏。这些小的变化可通过手臂12和/或末端执行器16的固有或经设计的柔度来调节。

为了在上述的三个或四个运动度内（即，沿方向20、22、24、26的运动）控制末端执行器16，机器人手臂12可被配置为操作多个关节，每个关节在一个或更多的自由度内可控。大致如图1所述，在一种某种配置中，手臂12可包括三个转动关节（即，转动关节30、32、34）和一个平移关节36。每个转动关节30、32、34可允许手臂12的一部分绕各自的轴线40、42、44转动。在一种配置中，三个相应的轴线40、42、44可彼此平行布置，而在空间中分隔开。如图所示，第一和第二关节的轴线40、42可以是分隔开的并通过第一手臂构件50被保持为相对于彼此严格地对齐。类似地，第二和第三关节的轴线42、44可以是分隔开的并通过第二手臂构件52相对于彼此严格地对齐。最后，末端执行器16可安装在第三手臂构件54上，第三手臂构件54可被配置为绕第三关节的轴线44旋转。

如图1中所示，当系统被配置为具有四个运动度时，三个手臂构件50、52、54可通过平移关节36而共同地沿着提升部14平移，其中平移关节36可位于手臂12的基部。平移关节36可例如包括线性滑块、线性促动器、促动正时线缆或滑轮系统、液压或气压冲头/气缸（ram/cylinder）、齿条和小齿轮或任何其他合适的线性移动方式。

手臂12在每个关节30、32、34的运动可由各自的关节促动器60、62、64、66控制，其中关节促动器60、62、64、66可选择性地在控制器70的指令下促动。与转动关节30、32、34联接的促动器60、62、64例如可以是将电信号转换为受控的机械转动的伺服电机。在一种配置中，促动器60、62、64可直接地或者通过一个或多个扭矩倍增传动装置（例如，行星齿轮系统）来联接关节。在一种替换配置中，每个促动器60、62、64可定位在提升部14处或提升部14内，并通过一个或多个联动件、滑轮和/或线缆（其能够将促动器60、62、64的机械输出传送至各自所联接的关节30、32、34）而联接接合每一个相应的关节30、32、34。以此方式，通过操作关节30、32、34、36，可在四个运动度（X,Y，Z,θZ）内控制末端执行器16的运动，如方程1大致给出的，其中T是变换矩阵，(Φ₁,Φ₂,Φ₃,Φ_T)代表关节变量（即，三个可控制的转动，和一个可控制的平移）。

$\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\\ \mathrm{\θZ}\end{array}\right]=T\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\φ}}_1\\ {\mathrm{\φ}}_2\\ {\mathrm{\φ}}_3\\ {\mathrm{\φ}}_T\end{array}\right]$ 方程1

用来执行控制方案并驱动各种促动器的控制器70可实施为服务器、主机、可编程逻辑控制器（PLC），和/或可包括一个或多个数字计算机或数字处理装置。所包含的每个计算机/处理装置可具有一个或多个微处理器或中央处理器（CPU）/只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、电可擦除编程式只读存储器（EEPROM）、高速时钟、模拟-数字(A／D)电路、数字-模拟(D／A)电路和任何需要的输入/输出（I/O）线路和装置，以及信号调节和缓冲电子设备。

尽管在图1-3中显示为单一装置，但是为简单和清楚起见，控制器70的各种元件可以分布在用于优化地控制机器人手臂12所需的许多不同的硬件和软件部件上。位于控制器70内或易于访问的单独控制例行程序/系统可存储在ROM中或其他合适的有形存储位置和/或存储装置中，并可通过所关联的控制系统的硬件部件而自动地执行，来提供相应的控制功能。

提升部14可固定在基部板80上，其中基部板80可基本平放在地面。基部板80可为机器人充电站10的操作提供稳定的基础，并可抑制提升部14在机器人手臂12的伸展过程中的弯曲或扭曲。基部板80可由结构材料构成，例如铁、钢或铝，其可阻止脱离地面的弯曲或变形。在一种配置中，基部板80可伸长为具有第一端部81和第二端部82，其中提升部14在接近第一端部81处固定。

基部板80进一步包括接近第二端82的轮胎卡位（tiretrap）83，其可为车辆驾驶员提供车辆相对提升部14正确地定位以使手臂12与车辆正确地联接的指示。轮胎卡位83例如可包括间隔开的第一突出部分84和第二突出部分86，二者之间限定了凹部88。车轮可以遇到并驶过第一升高部分84，在那里车轮的垂直平移被传送至车辆，从而其可被驾驶者察觉，以为车辆驾驶者传达位置的感知。感觉到这个动作时，驾驶者可在车辆驶过第二升高部分86（其比第一升高部分84大，以提供增强的阻力）之前停止车辆的向前运动。这样，车轮可停在第一和第二升高部分84、86之间的凹部88内。

在一种配置中，存在传感器90可置于轮胎卡位83的凹部88，并被配置为探测车轮/车辆的存在。例如，在一个实施例中，存在传感器90可以是力传感器（例如，传感力的电阻器），其被配置为监视施加的压力。一旦存在传感器90看哦啊名册到施加的载荷，即，与车辆的载荷相当的载荷，其可为控制器70（通过信号线路92）提供相应的指示。在其他实施例中，存在传感器90可利用光学、声学或基于RFID的感测方式来探测车辆的存在。在另一实施例中，车辆存在传感器90可位于手臂12或提升部14的一部分上，并被配置为可视地检测车辆的存在。

手臂12可包括目标跟踪摄像机94，其或置于末端执行器16附近，或整合于末端执行器16。一旦存在传感器90检测到车辆100的存在（大致如图2所示），机器人手臂12可通过操作各种关节促动器60、62、64、66开始向车辆100移动末端执行器16。在一种配置中，最初的手臂运动可以是预先设定的，其中，在某一个开端之后，控制器70可接收来自目标跟踪摄像机94的反馈。摄像机的反馈可包括周期性捕捉的车辆100的静止图像，其可用于以闭环的方式指导手臂12的朝向车辆充电插头/插座的未来运动。控制器70可分析每一个静止图像，检测和量化车辆100上的已知/经设计的构型，以推断空间关系。从而控制器70可随后利用该推断出的空间关系作为反馈，小心地向插座102引导末端执行器16。例如，捕捉的静止图像内的构型（pattern）的尺寸通常可表明末端执行器16与车辆100的距离（即，Y方向22）。替换地，手臂12可包括分隔地布置的多个目标跟踪摄像机，以提供车辆100和/或充电插座102的立体透视图／视图。同样地，图像中（或各种图像中）构型的歪斜、或构型的位置通常可表明沿X方向20、Z方向24或θZ转动26的运动。

在另一种配置中，目标跟踪摄像机（类似于摄像机94）可包含在提升部14和/或基部板80中。尽管这样的摄像机可具体用于末端执行器16的引导目的，如前所述，但是通常它们还可以更多地用于检测车辆100的一般存在/方向/定位，和/或可为末端执行器和/或手臂12的各种部分提供障碍物规避功能。

图2示出了位于操作位置的机器人手臂12（即，展开来接合并联接车辆100，以为车辆电池104充电），图3示出了位于收起位置的机器人手臂。如图所示，机器人手臂12在提升部14附近自己折叠起来，从而其不需从提升部14不必要地突出出来。这可降低手臂12被来自周边环境的物体撞击的可能，这种撞击会导致对末端执行器16、手臂12、提升部14或任何其他关联部件的损坏。该收起的位置还为车辆提供了无障碍的进入/离开路径。

图4示出了利用机器人充电站10的充电方法120的一个例子。当车辆的存在传感器90检测到车辆100的存在，并为控制器70指出车辆静止在提升部14附近时，该方法在步骤122开始。在步骤124中，控制器可将机器人手臂12从收起位置转换至操作位置（即，“准备”位置，其中手臂可更直接地朝向车辆100平移）。该转换可包括确定末端执行器16以及任何关联的目标跟踪摄像机94的方位，以指向车辆100，从而车辆上的电插头/插座处于摄像机94的视野内。

一旦机器人手臂12位于操作位置，在步骤126中，控制器70可利用合适的控制方案，包括来自目标跟踪摄像机94的可视的/目标跟踪反馈，来指导末端执行器16与车辆100上的匹配的插头/插座联接。该联接的构造必要地包括建立末端执行器16和车辆100之间的电接触。一旦建立了电接触，则可为末端执行器16通电（在步骤128中），以开始车辆能量源/电池的充电/再充电。这样的充电可由车辆100、由充电站10，或由辅助的壁单元（wallunit）发起。另外，在步骤128中可在车辆电池104上执行调节／修复程序。在充电过程中，在步骤130中，充电站10和/或车辆100可通过修复程序监视车辆电池的电量状态(SoC)和/或该过程。如果SoC上升至预定的充电极限以上，或修复程序完成，则充电站10可在步骤132中停止对末端执行器16的通电，并将其退回至收回状态。如本文所使用的，SoC是存储在电池中的能量的测量值，通常表达为总电池容量的百分数。通过车辆100或通过充电站10，利用本文中已知的或将在下文中揭露的方法可测量/确定SoC。

如果确定SoC低于最终的充电极限（即，电池未“满”）（在步骤130中），控制器70可进一步在步骤134中检测车辆100或使用者是否请求了手动停止。如果请求了手动停止，则方法进行至步骤132，其中末端执行器16停止充电并收回。如果没有请求手动停止，则方法120继续为车辆电池充电（步骤128）直到达到目标SoC或最终请求了停止。

此外，在充电之前，机器人手臂12可被配置为打开可遮挡插座102的插座门。在一种配置中，该动作可包括为车辆传送信号，以自动地打开门。在另一种配置中，其可包括在门上推动以释放锁定件，随后做出收回/链接（articulating）动作以完全地打开门。可以利用任何合适的可选择的联接的执行器（例如抽吸装置、钩和/或掣爪（latches））完成抓握。在充电进程完成之后，机器人手臂12可被配置为以类似方式关闭插座门。

图5示出了车辆充电插头/插座140的例子，其可类似于图2示出的车辆100所包括的插头/插座102。如图所示，插座140可包括多个电触点142和机械引导件144，以有助于末端执行器16和插座140之间的正确的对齐/联接。例如，机械引导件144可环绕多个电触点142，并可具有一个或多个定位特征部146，以促进正确的轴向对齐。

图6示出了与上述的末端执行器16类似的末端执行器150，其可用于联接图5的车辆充电插座140。如图所示，末端执行器150可包括多个电触点152，其每一个都被配置为配合插座140的相应的电触点142。末端执行器150可进一步包括机械引导件154，其被调整为装配在插座140的机械引导件144中或上方。末端执行器150的定位特征部156可与插座140的相似定位特征部相配合／接合，以有助于提供正确的对齐/定向。如图5-6所示，定位特征156可以是机械引导件152的键状部分，其阻止末端执行器以正确的定向之外的任何方式与插座联接。末端执行器150可进一步包括可选择地接合的保持夹持部158，其可将末端执行器150联接至插座140。夹持部158既可以确保正确的相互连接/联接（即，确保末端执行器150正确地固定至插座140），并减小对手臂12或车辆100的轻微的、不经意的撞击使末端执行器150脱落的可能性。

图7示出了与上述的末端执行器16类似的末端执行器220的另一实施例，其可用于可选择地联接车辆10的插座140。如图所示，末端执行器220可包括多个电触点222，其每一个被配置为与插座140的相应电触点142相配合。

末端执行器220可包括机械引导件224，其被配置为大致围绕电触点222，并被调整为装配在插座140的机械引导件144中或其上方。机械引导件224可包括定位特征部226，其被配置为与插座140的相似的特征部146相配合／接合，以有助于正确的对齐/定向。如图5-7所示，定位特征部226可以是机械引导件224的键状部分，其可阻止末端执行器220以正确的定向之外的任何方式与插座140联接。末端执行器220进一步包括可选择地接合的保持夹持部228，其可与插座140上设置的突出部互锁。保持夹持部228可以确保建立正确的电互连/联接，其在整个充电过程中建立并被保持（即，确保末端执行器220正确地抵靠插座140就位）。以此方式，夹持部228可减小对连接器／执行器220或车辆100的轻微的、不经意的撞击使末端执行器220脱落的可能性。

如图7-10大致所示的，末端执行器220进一步包括可退回引导部240，其大致地围绕静止的机械引导件224或从该静止固定的机械引导件224延伸出来，且可调整为进一步有助于连接器／执行器220相对插座140的对齐和定向。例如，可退回引导件240可以包括面向内部的斜面242，其大致从前缘244延伸出来。斜面242可操作为漏过/输送未对准的连接器／执行器220至插座140上。此外，可退回引导件240可包括或限定缝状开口246，其从引导件240的前缘244向固定夹持部228延伸。缝状开口246可允许插座140的突出部无阻碍地向连接器／执行器220的基部248经过，在该处其可以被夹持部228接合。可退回引导件240在缝状开口246的任一侧可包括第二斜面250，使突出部朝向加持片228漏过。在此过程中，第二斜面250可以矫正插座140与连接器／执行器220之间的较小的轴向取向差别。

如图9-10大致所示，可退回引导件可以在延伸状态251（大致如图9所示）和收起状态252（其大致如图10所示）之间转换。当处于延伸状态251时，可退回引导件240可因此在电触点142、222彼此接合之前用于精细调整连接器／执行器220和插座140之间的相对位置。以此方式，相应的电触点142、222可以无堵塞/卡扣地适当地相互连接。一旦末端执行器220已经正确地被引导进入的相对插座140的正确相对位置，可退回引导件240可抵住连接器基部248转换为收起状态252，以允许末端执行器220无障碍地更完全地接合插座140。

在一种配置中，可退回引导件240可沿一个或多个导柱253行进，导柱253可允许其抵靠基部248收起。多个足够硬、预加了应力的弹簧254可绕导柱253设置并提供抵抗收起动作的弹力，和/或当连接器／执行器220从插座140移除时允许可退回引导件240伸展开。在收起/退回运动中，弹簧254可在可退回引导件240和连接器／执行器220的基部248之间被压缩。在一种配置中，弹簧254可以将可退回引导件240保持在延伸状态251，并以足够的弹力/支撑力允许引导件240在压紧之前完成其引导功能。一旦末端执行器220正确地对齐，连接器/末端执行器220的前进可以对可退回引导件240施加足够强的力，抵消弹簧所施的力，且可使弹簧弹性地压缩。

在另一种配置中，如图7-11大致所示，可利用支撑腿156、158将可退回引导件240支撑和/或锁定在延伸位置251，所述支撑腿保持就位直到被主动地释放（如图10所示）。在一个实施例中，腿256、258可与可退回引导件240枢转地连接。支撑腿256、258可在第一位置（如图9所示）和第二位置（如图10所示）之间枢转。支撑腿256、258可被配置为当在第一位置时将可退回引导件240保持在延伸状态251，并被配置为当枢转至第二位置时允许可退回引导件240转换至收缩状态252。更具体来说，如图9大致所示，腿256、258可以在可退回引导件240和基部248之间正常地延伸，并可以阻止可退回引导件240沿着导柱253的收起/退回。一旦末端执行器220滑到插座140上，插座140可接触从每个相应腿256、258延伸的突出部260、262，并使腿256、258向外枢转。一旦转出了支撑位置，可退回引导件240可以抵靠基部248收起。

如图11大致所示，基部248临近每个可枢转的腿（例如，腿256）处可包括一个或多个力传感器270、272。腿256的一部分（或其扩展部）可被配置为当腿置于基部248和引导件240之间的支撑位置时接触所述力传感器270、272。以此方式，力传感器270、272可将接触力已施加给可退回引导件240的指示提供给监管电控制器。该反馈可用来估计可退回引导件240所产生的任意接触的近似大小和方向，或用来表明引导件已经适当退回并已经完成了机械联接。例如，如果可退回引导件240与插座140偏心接触，则载荷随后可被传送至一个或多个相应的力传感器270、272。该反馈可用于确定末端执行器220是否已经充分前进到插座140上，以使引导件240退回并建立安全的联接。可替换地，在文中的机器人设备中，接触敏感的反馈可用于精确控制最终的接近和相互连接。在一个实施例中，力传感器270、272可以是力敏感电阻器，其根据施加的力的大小具有可变的电阻。

图12A-12B和图13A-13B示意性地示出了柔性安装适配器280，其可用于连接末端执行器280至手柄或机器人手臂。如图所示，柔性安装适配器280可包括以选择性地可枢转的构造联接的第一安装盘282和第二安装盘284。图12A-12B例如示意性地示出了安装适配器280的俯视图，而图13A-13B示意性地示出了沿图12A的线13-13剖开的剖面侧视图。

在一种配置中，第一安装板282可联接手柄或机器人手臂，该手柄或机器人手臂用于引导末端执行器220进入与插座140的接触。类似地，第二安装板284可与末端执行器220的基部248联接。如图12A-12B所示，第一和第二安装盘282、284可彼此连接，并可以绕枢轴286转动。第一和第二可压缩柱288、290可在枢轴286的相对的两侧被置于第一和第二安装板282、284之间。第一和第二可压缩柱288、290中的每一个可分别包括预加载荷的弹簧292、294，其仅当预加的载荷被通过安装板284施加的力（如图12B所示）抵消时才可允许柱压缩。以此方式，盘282、284可以是枢转稳定的，直到受到临界载荷。

图13A-13B示出了可平移的柔性机械295，其可以与柔性安装适配器280整合。如图所示，机械295可包括第一和第二预加载荷的弹簧296、298，分别位于固定夹持部300、302内，并可沿枢轴286平移。每个固定夹持部300、302可被设置在从第二安装板284延伸出来的撑臂（brace）的相对一侧，从而第二安装板284沿枢轴286的运动可以压缩预加载荷的弹簧296、298中的一个。类似于参考图12A-12B如上所述的可枢转柔性件，第二安装盘284可以是平移稳定的，直到受到超出了预加载荷弹簧力的临界载荷（如图13B大致所示）。在另一种配置中，并非整合为一个单独的装置，图12A-12B和图13A-13B提供的柔性装置可以是分开的机构，以串联结构在手柄和末端执行器220之间彼此联接。

柔性安置适配器280可包括一个或多个力传感器和/或电位计（potentiometer），其可以正确地被配置为监视通过适配器280施加的力和/或适配器280的枢转或平移运动。类似于上述的力传感器270、272，与柔性适配器280关联的传感器可提供末端执行器220和/或可退回引导件280非对齐接触的指示。

第二柔性安置适配器（类似于柔性安置适配器280）可以与第一柔性安装适配器280接合或整合，尽管可被转动90度。这样的配置可允许末端执行器220绕两个轴线枢转，同时沿两个轴线平移。

如前面所大致叙述的，电末端执行器220可整合在手柄中，或通过安装适配器280柔性地联接至手柄。这样的手柄可包括任何必要的电子和/或电气连接，以在充电过程中提供电力。在这样的过程中，使用者可握住手柄并例如朝向车辆的充电插座推进末端执行器220。随着连接器／执行器220物理地接合插座140，可退回引导件240可完善其对准/定向，从而连接器／执行器220的电触点222与插座的连接部142正确匹配。

尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。以上的描述中包含的或附图中显示的所有内容仅是例证性的说明，并不局限于此。

本申请要求于于2011年9月26日递交的美国临时专利申请No61/539241和61539249的权益，所述申请通过引用以其全部内容合并与此。

Claims (8)

1.一种为电动车辆的电池充电的机器人充电站，该充电站包括：

基部板；

提升部，其与基部板联接，并横向于基部板延伸；

机器人手臂，其从提升部延伸并支撑末端执行器，该机器人手臂被配置为在三个运动度内移动末端执行器；

其中末端执行器包括被配置为与位于电动车辆的插座相联接的多个电触点；

其中末端执行器包括被配置为附接机器人手臂的基部板、围绕多个电触点且被配置为在延伸状态和收起状态之间转换的可退回引导件，该可退回引导件被配置为环形形状，包括临近多个电触点的面向内的环形表面，且进一步包括置于该面向内的环形表面上的斜面，该斜面被配置为将末端执行器与位于车辆上的插座对齐。

2.如权利要求1所述的机器人充电站，其中基部板包括第一端部和第二端部，提升部在靠近第一端部处而与基部板联接，轮胎卡位靠近第二端部设置。

3.如权利要求1所述的机器人充电站，其中末端执行器进一步包括在可退回引导件和基部板之间延伸的多个支撑腿，多个支撑腿可在第一位置和第二位置之间枢转，支撑腿被配置为当位于第一位置时将可退回引导件保持在延伸状态，并被配置为当枢转至第二位置时允许可退回引导件转换至收起状态。

4.如权利要求3所述的机器人充电站，其中末端执行器进一步包括力传感器，其置于基部板上且被配置为当多个支撑腿中的至少一个位于第一位置时与多个支撑腿中的至少一个接触；和

其中力传感器被配置为提供可退回引导件与位于车辆上的插座之间形成了接触的指示。

5.如权利要求1所述的机器人充电站，其中末端执行器进一步包括从基部板延伸并围绕多个电触点的机械引导件；和

其中当可退回引导件处于延伸状态时，可退回引导件从基部板进一步向外延伸比机械引导件更远。

6.如权利要求5所述的机器人充电站，其中当可退回引导件处于收起状态时，可退回引导件从基部板向外延伸出与机械引导件相同的距离。

7.如权利要求5所述的机器人充电站，其中机械引导件包括被配置为与位于充电插座上的定位特征部相配合的定位特征部。

8.如权利要求1所述的机器人充电站，进一步包括与末端执行器的基部板联接的柔性安装适配器，该柔性安装适配器被配置为允许基部板绕轴线运动。