CN106427633A - 一种汽车充电机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车充电机器人，包括：充电接头、用于承载所述充电接头并携带所述充电接头移动的位移平台、用于对汽车上与所述充电接头匹配的充电接口位置进行感应的感应装置，以及分别与所述位移平台及所述感应装置相连以基于所述感应装置的感应信号控制所述位移平台携带所述充电接头移动并与所述充电接口相对接的控制系统。这样，可以对汽车进行自动充电，无需人工参与，节省时间增加效率，并且造价相对便宜。

Description

一种汽车充电机器人
技术领域
本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种汽车充电机器人。
背景技术
目前，电动汽车由于对环境影响相对于传统汽车较小，其发展前景被广泛看好，发展迅速，而与此同时，相对于电动汽车的能源相关技术也应运而生，电动汽车的能源提供由车载蓄电池提供，目前的充电技术当为电动汽车充电时需要人工操作将充电插头插入充电设备，而市面上少数自动充电设备也需要借助其他辅助器件并且造价昂贵，另外电动汽车的充电插座随汽车的车型不同，安装位置和倾斜角度也不同，已有的定位方式需对充电机器人各关节单独顺序操作，操作缓慢，且不能满足全部车型的充电定位需求。如何实现自动充电装置自动化定位成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。
本发明提供一种汽车充电机器人，其特征在于，包括：
充电接头、用于承载所述充电接头并携带所述充电接头移动的位移平台、用于对汽车上与所述充电接头匹配的充电接口位置进行感应的感应装置，以及分别与所述位移平台及所述感应装置相连以基于所述感应装置的感应信号控制所述位移平台携带所述充电接头移动并与所述充电接口相对接的控制系统。
进一步的，所述位移平台为XYZ三向位移平台，所述位移平台包括：第一向位移机构、第二向位移机构及第三向位移机构，所述第一向位移机构、所述第二向位移机构及所述第三向位移机构均包括：位移基座、与所述位移基座相活动装配并可在所述位移基座上沿某一方向位移的位移台，以及驱动所述位移基座与所述位移台发生相对运动的驱动装置，所述驱动装置与所述控制系统相连，所述第一向位移机构中的位移台用于承载所述充电接头，所述第一向位移机构中的位移基座与所述第二向位移机构中的位移台相装配，所述第二向位移机构中的位移基座与所述第三向位移机构中的位移台相装配，所述第一向位移机构、所述第二向位移机构及所述第三向位移机构中的至少一个采用活动式套筒结构。
进一步的，所述活动式套筒结构包括：内套筒及活动套设于所述内套筒外的外套筒，驱动所述内套筒与所述外套筒发生相对运动的所述驱动装置，当所述位移基座为所述内套筒时，所述位移台为所述外套筒，当所述位移基座为所述外套筒时，所述位移台为所述内套筒。
进一步的，所述第一向位移机构及所述第二向位移机构均采用活动式套筒结构，所述第三向位移机构采用活动式滑轨结构，所述活动式滑轨结构包括：底座及沿位移方向与所述底座活动式装配的滑板，驱动所述底座与所述滑板发生相对运动的所述驱动装置，所述位移基座为所述底座，所述位移台为所述滑板。
进一步的，所述活动式套筒结构的驱动装置包括螺杆，穿设于所述螺杆上的活动件，导轨及第一动力源，所述第一动力源带动所述螺杆旋转，所述螺杆设有外螺纹，所述活动件上设有与所述外螺纹匹配的内螺纹，当所述位移台为所述外套筒时，所述导轨固设于所述内套筒内壁上，所述活动件一侧与所述导轨活动式装配，另一侧固设于所述外套筒内壁上；当所述位移台为所述内套筒时，所述导轨固设于所述外套筒内壁上，所述活动件一侧与所述导轨活动式装配，另一侧固设于所述内套筒内壁上。
进一步的，所述活动式套筒结构的驱动装置包括螺杆，穿设于所述螺杆上的螺母，连接件及第一动力源，所述第一动力源带动所述螺杆旋转，所述螺杆设有外螺纹，所述螺母上设有与所述外螺纹匹配的内螺纹，当所述位移台为所述外套筒时，所述连接件固设于所述螺母与所述外套筒内壁之间，当所述位移台为所述内套筒时，所述连接件固设于所述螺母与所述内套筒内壁之间。
进一步的，所述活动式滑轨结构的驱动装置包括第二动力源，齿轮及与所述齿轮匹配的直线齿条，所述第二动力源带动所述齿轮旋转，所述直线齿条沿位移方向与所述底座装配，所述第二动力源水平卧式设于所述底座内部。
进一步的，所述感应装置包括设置在所述第一向位移机构中的位移台上的摄像头及设于所述充电接头上的光电传感器，所述摄像头将对所述充电接口拍摄的照片发送到所述控制系统并与所述控制系统的参考图像比对得出所述第二向位移机构及所述第三向位移机构的位移方向与位移距离，所述光电传感器确定所述第一向位移机构的终点位置。
进一步的，所述充电接头具有与所述充电接口的导准部相对接的导准结构。
进一步的，所述充电接口设有第一导准斜面，所述充电接头相应设有第二导准斜面，两个斜面相匹配导准。
本发明的有益效果是：
通过提供一种汽车充电机器人，包括：充电接头、用于承载所述充电接头并携带所述充电接头移动的位移平台、用于对汽车上与所述充电接头匹配的充电接口位置进行感应的感应装置，以及分别与所述位移平台及所述感应装置相连以基于所述感应装置的感应信号控制所述位移平台携带所述充电接头移动并与所述充电接口相对接的控制系统。这样，可以对汽车进行自动充电，无需人工参与，节省时间增加效率，并且造价相对便宜。
附图说明
图1为本发明实施例一充电机器人的控制模块原理图。
图2为本发明实施例一充电机器人的结构及位移方向图。
图3为本发明实施例一充电机器人的第一向位移机构剖面细节图。
图4为本发明实施例一充电机器人的第二向位移机构结构细节图。
图5为本发明实施例一充电机器人的第二向位移机构结构及第三向位移机构剖面细节图。
图6为本发明实施例一充电机器人的主视图。
图7为本发明实施例一充电机器人的右视图。
图8为本发明实施例一充电机器人带有充电桩时的结构图。
图9为本发明实施例一充电机器人的充电接口与充电接头导准结构细节图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一：
本实施例提供一种汽车充电机器人，如图1-9所示，包括：
充电接头40、用于承载充电接头40并携带充电接头40移动的位移平台30、用于对汽车上与充电接头40匹配的充电接口41位置进行感应的感应装置10，以及分别与位移平台30及感应装置10相连以基于感应装置10的感应信号控制位移平台30携带充电接头40移动并与充电接口41相对接的控制系统20。
在本实施例中，位移平台30为XYZ三向位移平台，位移平台30包括：第一向位移机构50、第二向位移机构60及第三向位移机构70，第一向位移机构50、第二向位移机构60及第三向位移机构70均包括：位移基座、与位移基座相活动装配并可在位移基座上沿某一方向位移的位移台，以及驱动位移基座与位移台发生相对运动的驱动装置，驱动装置与控制系统20相连，第一向位移机构50中的位移台用于承载充电接头40，第一向位移机构50中的位移基座与第二向位移机构60中的位移台相装配，第二向位移机构60中的位移基座与第三向位移机构70中的位移台相装配，第一向位移机构50、第二向位移机构60及第三向位移机构70中的至少一个采用活动式套筒结构。此实施例中，第一向位移机构50及第二向位移机构60均采用活动式套筒结构，第三向位移机构70采用活动式滑轨结构。第一向位移机构50沿第一方向A位移，第二向位移机构60沿第二方向B位移，第三向位移机构70沿第三方向C位移。
在本实施例中，活动式套筒结构包括：内套筒61及活动套设于内套筒61外的外套筒62，驱动所述内套筒61与所述外套筒62发生相对运动的驱动装置，位移基座为内套筒61，位移台为外套筒62。内套筒61与外套筒62之间采取过盈配合的方式提供给位移台一个支持力，并且内套筒61与外套筒62的接触面设为光滑面，以减少相对位移时产生的摩擦力。
在本实施例中，第一向位移机构50及第二向位移机构60均采用活动式套筒结构，第三向位移机构70采用活动式滑轨结构，活动式滑轨结构包括：底座71及沿第三方向C与底座71活动式装配的滑板72，驱动所述底座71与所述滑板72发生相对运动的驱动装置，位移基座为底座71，位移台为滑板72。底座71固定，滑板72沿第三方向C相对于底座71滑动，带动第一向位移机构50及第二向位移机构60一起运动。
在本实施例中，第一向位移机构50的活动式套筒结构的驱动装置包括螺杆63，穿设于螺杆63上的螺母64，连接件65及第一动力源66，第一动力源66带动螺杆63旋转，螺杆63设有外螺纹，螺母64上设有与外螺纹匹配的内螺纹，位移台为外套筒62，连接件65固设于螺母64与外套筒62内壁之间。第一动力源66选用伺服电机或者步进电机，提供螺杆63旋转动力，螺杆63设置在内套筒61旋转中心轴位置，螺杆63提供给螺母64一个旋转力，内套筒61提供外套筒62一个支持力，使得螺杆63旋转时通过连接件65带动外套筒62往远离或者靠近内套筒61方向移动。活动式套筒结构的驱动装置还包括限位件67，限位件67具有环形贯穿腔体，并固设于内套筒61与螺杆63之间，螺杆63穿过腔体，限位件腔体内壁设为光滑弧面。这样，使得螺杆63旋转时不会发生偏移以使螺杆63与螺母64之间更好的配合。
在本实施例中，第二向位移机构60的活动式套筒结构的驱动装置包括螺杆63，穿设于螺杆63上的活动件68，导轨69及第一动力源66，第一动力源66带动螺杆63旋转，螺杆63设有外螺纹，活动件68上设有与外螺纹匹配的内螺纹，当位移台为外套筒62时，导轨69固设于内套筒61内壁上，活动件68一侧与导轨69活动式装配，另一侧固设于外套筒62内壁上。第一动力源66选用伺服电机或者步进电机，提供螺杆63旋转动力，螺杆63设置在内套筒61旋转中心轴位置，螺杆63提供给活动件68一个旋转力，内套筒61提供外套筒62一个支持力，使得活动件68通过导轨69结构带动外套筒62往远离或者靠近内套筒61方向移动。活动件68上设有感应器680，当活动件68沿导轨69滑动到极限位置时，感应器680感应不到导轨69位置使活动件68停止移动。
在本实施例中，活动式滑轨结构的驱动装置包括第二动力源75，齿轮73及与齿轮匹配的直线齿条74，第二动力源75带动齿轮73旋转，直线齿条74沿位移方向与底座装配，第二动力源75水平卧式设于底座71内部。第二动力源75选用伺服电机或者步进电机，伺服电机或者步进电机带动齿轮73旋转，齿轮73带动直线齿条74沿第三方向C运动，由于第二动力源75水平卧式设于底座71内部，以节省底座71内部的空间以容纳更多的电气部件，造成齿轮73的旋转方向与直线齿条74的位移方向不匹配，所以驱动装置还包括设于第二动力源75与齿轮73之间的转向器76，把第二动力源75沿第三方向C的驱动力转化为垂直于第三方向C的驱动力，使得齿轮73的旋转方向与直线齿条74的位移方向重新匹配。
在本实施例中，感应装置10包括设置在第一向位移机构50中的位移台上的摄像头12及设于充电接头40上的光电传感器11，摄像头12将对充电接口41拍摄的照片发送到控制系统20并与控制系统20的参考图像比对得出第二向位移机构60及第三向位移机构70的位移方向与位移距离，光电传感器11确定第一向位移机构50的终点位置。汽车需要充电时，感应装置10对汽车的充电接口41拍照并将照片传输到控制系统20，控制系统20内存储有各个车型的参考图像，通过对比拍摄照片上充电接口41与参考图像上充电接口的位置得到第二向位移机构60及第三向位移机构70的位移方向与位移距离，再将这个数据发送给驱动装置自动控制第二向位移机构60及第三向位移机构70中的位移台运动实现在第二方向B与第三方向C组成的平面上充电接头40与汽车的充电接口41对接，这时，控制系统20发出指令移动第一向位移机构50中的位移台，当充电接头40与汽车的充电接口41在第一方向A也对准时，光电传感器11接触不到光信号，并发送给控制系统20第一向位移机构50的位移台已移动到终点位置的信号，这时，位移平台30的位移过程结束。
在本实施例中，充电接头40具有与充电接口41的导准部42相对接的导准结构。因为活动式套筒结构在位移台运动时存在摆动余量，而导准结构的设置可以使充电接头40即使在控制系统20产生误差时，也可以通过摆动余量的运动幅度使充电接头40顺利与充电接口41对接。
在本实施例中，充电接口41设有第一导准斜面44，充电接头40相应设有第二导准斜面43，两个斜面相匹配导准。
在本实施例中，还包括：与充电接头40通过充电电缆相连接的充电桩80。充电桩80提供充电电源。
这样，可以对汽车进行自动充电，无需人工参与，节省时间增加效率，并且造价相对便宜。
实施例二：
本实施例与上述实施例的区别在于：第二向位移机构60的位移台为内套筒61，位移基座为外套筒62，导轨69固设于外套筒62内壁上，活动件68一侧与导轨69活动式装配，另一侧固设于内套筒61内壁上。
实施例三：
本实施例与上述实施例的区别在于：第一向位移机构50的位移台为内套筒61，位移基座为外套筒62，连接件65固设于螺母64与内套筒61内壁之间，内套筒61用于承载充电接头40。
实施例四：
本实施例与上述实施例的区别在于：第一向位移机构50的活动式套筒结构改为机械手，机械手装配在第二向位移机构60的位移台上，感应装置10及充电接头40设于机械手上。
实施例五：
本实施例与上述实施例的区别在于：第二向位移机构60采用与第一向位移机构50相同的驱动装置。
其他实施例与与上述实施例的区别在于：光电传感器11可以用压力传感器代替，设于充电接头40与充电接口41的接触面上。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (10)

1.一种汽车充电机器人，其特征在于，包括：充电接头、用于承载所述充电接头并携带所述充电接头移动的位移平台、用于对汽车上与所述充电接头匹配的充电接口位置进行感应的感应装置，以及分别与所述位移平台及所述感应装置相连以基于所述感应装置的感应信号控制所述位移平台携带所述充电接头移动并与所述充电接口相对接的控制系统。
2.由权利要求1所述的汽车充电机器人，其特征在于：所述位移平台为XYZ三向位移平台，所述位移平台包括：第一向位移机构、第二向位移机构及第三向位移机构，所述第一向位移机构、所述第二向位移机构及所述第三向位移机构均包括：位移基座、与所述位移基座相活动装配并可在所述位移基座上沿某一方向位移的位移台，以及驱动所述位移基座与所述位移台发生相对运动的驱动装置，所述驱动装置与所述控制系统相连，所述第一向位移机构中的位移台用于承载所述充电接头，所述第一向位移机构中的位移基座与所述第二向位移机构中的位移台相装配，所述第二向位移机构中的位移基座与所述第三向位移机构中的位移台相装配，所述第一向位移机构、所述第二向位移机构及所述第三向位移机构中的至少一个采用活动式套筒结构。
3.由权利要求2所述的汽车充电机器人，其特征在于：所述活动式套筒结构包括：内套筒及活动套设于所述内套筒外的外套筒，驱动所述内套筒与所述外套筒发生相对运动的所述驱动装置，当所述位移基座为所述内套筒时，所述位移台为所述外套筒，当所述位移基座为所述外套筒时，所述位移台为所述内套筒。
4.由权利要求2所述的汽车充电机器人，其特征在于：所述第一向位移机构及所述第二向位移机构均采用活动式套筒结构，所述第三向位移机构采用活动式滑轨结构，所述活动式滑轨结构包括：底座及沿位移方向与所述底座活动式装配的滑板，驱动所述底座与所述滑板发生相对运动的所述驱动装置，所述位移基座为所述底座，所述位移台为所述滑板。
5.由权利要求3所述的汽车充电机器人，其特征在于：所述活动式套筒结构的驱动装置包括螺杆，穿设于所述螺杆上的活动件，导轨及第一动力源，所述第一动力源带动所述螺杆旋转，所述螺杆设有外螺纹，所述活动件上设有与所述外螺纹匹配的内螺纹，当所述位移台为所述外套筒时，所述导轨固设于所述内套筒内壁上，所述活动件一侧与所述导轨活动式装配，另一侧固设于所述外套筒内壁上；当所述位移台为所述内套筒时，所述导轨固设于所述外套筒内壁上，所述活动件一侧与所述导轨活动式装配，另一侧固设于所述内套筒内壁上。
6.由权利要求3所述的汽车充电机器人，其特征在于：所述活动式套筒结构的驱动装置包括螺杆，穿设于所述螺杆上的螺母，连接件及第一动力源，所述第一动力源带动所述螺杆旋转，所述螺杆设有外螺纹，所述螺母上设有与所述外螺纹匹配的内螺纹，当所述位移台为所述外套筒时，所述连接件固设于所述螺母与所述外套筒内壁之间，当所述位移台为所述内套筒时，所述连接件固设于所述螺母与所述内套筒内壁之间。
7.由权利要求4所述的汽车充电机器人，其特征在于：所述活动式滑轨结构的驱动装置包括第二动力源，齿轮及与所述齿轮匹配的直线齿条，所述第二动力源带动所述齿轮旋转，所述直线齿条沿位移方向与所述底座装配，所述第二动力源水平卧式设于所述底座内部。
8.由权利要求1所述的汽车充电机器人，其特征在于：所述感应装置包括设置在所述第一向位移机构中的位移台上的摄像头及设于所述充电接头上的光电传感器，所述摄像头将对所述充电接口拍摄的照片发送到所述控制系统并与所述控制系统的参考图像比对得出所述第二向位移机构及所述第三向位移机构的位移方向与位移距离，所述光电传感器确定所述第一向位移机构的终点位置。
9.如权利要求1所述的一种汽车充电机器人，其特征在于：所述充电接头具有与所述充电接口的导准部相对接的导准结构。
10.如权利要求9所述的一种汽车充电机器人，其特征在于：所述充电接口设有第一导准斜面，所述充电接头相应设有第二导准斜面，两个斜面相匹配导准。
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C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Zhang Yu

Inventor after: Li Jun

Inventor before: Zhang Haiyong

Inventor before: Dai Yiliang

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170222