CN106953202B - 一种充电接头及充电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种充电接头及充电设备，充电接头包括：充电触碰件、弹性部件、碰撞感测开关及导航部件；其中，充电触碰件用于与充电对象对接进行充电；弹性部件与充电触碰件连接，用于在外力作用下发生位移触发碰撞感测开关；碰撞感测开关与充电触碰件和/或弹性部件连接，用于导通或断开充电回路；导航部件用于发出导航信号以引导充电对象移动至充电接头所在位置并与充电触碰件对接。本发明实施例提供的技术方案，充电对象(如机器人)自动移动至充电接头所在位置并与充电触碰件对接充电，解决了现有技术中无法实现自动对接的问题，减少人工操作，并提高充电接头使用安全性。

Description

一种充电接头及充电设备
技术领域
本发明实施例属于机器人技术领域，具体地说，涉及一种充电接头及充电设备。
背景技术
随着现代科技的飞速发展，移动机器人的应用范围越来越广泛，不管是家中，还是商场、银行等公共场所都能够见到移动机器人的身影。由于移动机器人多采用蓄电池供电，蓄电池续航时长有限，因此移动机器人需要充电以避免断电。
现有技术中，现有移动机器人还无法实现自动对接充电桩的充电接头实现充电的功能，移动机器人的充电过程往往需要人工的介入，如果不能及时充电将会影响机器人的使用。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种充电接头及充电设备，以解决现有技术中存在的问题。
为解决现有技术中的技术问题，本发明实施例提供了一种充电接头，包括：充电触碰件、弹性部件、碰撞感测开关及导航部件；其中，
所述充电触碰件用于与充电对象对接进行充电；
所述弹性部件与所述充电触碰件连接，用于在外力作用下发生位移触发所述碰撞感测开关；
所述碰撞感测开关与所述充电触碰件和/或所述弹性部件连接，用于导通或断开充电回路；
所述导航部件用于发出导航信号以引导所述充电对象移动至所述充电接头所在位置并与所述充电触碰件对接。
可选地，所述导航部件包括：第一导航信号发生器、第二导航信号发生器及信号挡罩，其中：
所述信号挡罩包含有两个信号室；
所述第一导航信号发生器和所述第二导航信号发生器分别设置在所述两个信号室内，并通过所述两个信号室的信号出口发出导航信号，且所述第一导航信号发生器发出的第一导航信号的辐射区域和第二导航信号发生器发出的第二导航信号的辐射区域有部分重合。
可选地，所述信号挡罩包含T型部和U型部；
所述T型部包括前挡板和中挡板；
所述U型部包括后挡板和两个侧挡板；
其中，所述中挡板与所述后挡板相连接，并将所述U型部分隔成镜像对称的两个信号室；所述第一导航信号发生器和所述第二导航信号发生器以所述中挡板为中心对称设置在所述两个信号室中；所述前挡板分别与所述两个侧挡板之间的敞口构成所述两个信号室的信号出口。
可选地，所述导航部件还包括对接检测器；
所述对接检测器用于检测所述充电对象是否与所述充电触碰件对接成功；
其中，所述碰撞感测开关处于触发状态且所述对接检测器检测到所述充电对象与所述充电触碰件对接成功时，所述充电回路导通。
可选地，所述对接检测器为红外线接收器，以在接收到充电对象发出的红外编码信号后基于所述红外编码信号检测充电对象是否与所述充电触碰件对接成功。
可选地，还包括：基座；其中，
所述充电触碰件设置在所述基座上；
所述弹性部件处于所述充电触碰件与所述基座之间；
所述对接检测器设置在所述基座上。
可选地，所述碰撞感测开关包括开关触发件和碰撞感测件；
其中，所述开关触发件设置在所述充电触碰件和/或所述弹性部件上，所述碰撞感测件设置在所述基座上；或者所述开关触发件设置在所述基座上，所述碰撞感测件设置在所述充电触碰件和/或所述弹性部件上。
可选地，所述充电触碰件包括两个触碰片；所述对接检测器设置在所述两个触碰片之间。
可选地，还包括：保护盖；
所述保护盖设置在所述基座上；
所述保护盖上设有通孔，所述充电触碰件透过所述通孔伸出。
相应地，本发明实施例还提供了一种充电设备，包括：
设置在所述充电设备上的如上述中任一项所述的充电接头。
另外，可选地，所述充电设备为：充电桩或机器人。
本发明实施例提供的技术方案，通过设置碰撞感测开关，在碰撞感测开关处于触发状态时导通充电回路，提高了充电接头的使用安全性，避免对人体造成危害；另外，本发明实施例提供的技术方案还通过设置导航部件，实现了引导充电对象（如机器人）自动移动至充电接头所在位置并与充电触碰件对接的功能，解决了现有技术中无法实现自动对接的问题，节省了人工的操作。此外，本发明实施例提供的技术方案，结构简单，安装方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明实施例的一部分，本发明实施例的示意性实施例及其说明用于解释本发明实施例，并不构成对本发明实施例的不当限定。
在附图中：
图1为本发明实施例的充电接头的结构示意图；
图2为本发明实施例的充电接头的分解结构示意图；
图3为本发明实施例的导航部件的剖视结构示意图；
图4为本发明实施例的导航部件的使用示意图；
图5为本发明实施例的保护盖的安装结构示意图；
图6为本发明实施例的充电接头的另一形式结构示意图。
10：充电触碰件；20：弹性部件；30：碰撞感测开关；31：开关触发件；32：碰撞感测件；40：导航部件；41：第一导航信号发生器；42：第二导航信号发生器；43：信号挡罩；50：对接检测器；60：基座；70：保护盖。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明实施例保护的范围。
发明人在实现本发明的过程中发现，目前为移动机器人充电的做法都很麻烦，需要将机器人移动至充电桩处充电，避免不了人工的操作，操作非常的麻烦。而且为机器人充电的充电桩的充电接头极易因人员误操作碰触到触碰片而导通充电回路出现漏电的情况，对人体造成危害，安全性不高。另外，现有移动机器人还无法实现自动对接充电桩的充电接头实现充电的功能。
因此，为解决现有技术中的缺陷，本发明实施例提供一种充电接头及充电设备，提高了充电接头的使用安全性，同时还能够引导充电对象自动对接充电接头。
以下将配合附图及实施例来详细说明本发明实施例的实施方式，藉此对本发明实施例如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施，以下结合附图对本发明的结构做进一步说明。
实施例1：
图1为本发明实施例的充电接头的结构示意图，如图1所示。本发明实施例提供了一种充电接头，包括：充电触碰件10、弹性部件20、碰撞感测开关30及导航部件40。其中，
充电触碰件10用于与充电对象对接进行充电，弹性部件20与充电触碰件10连接，用于在外力作用下发生位移触发碰撞感测开关30。具体地，充电触碰件10与弹性部件20连接，充电触碰件10与充电对象接触时，在外力作用下，弹性部件20会发生位移（或者形变），并触发碰撞感测开关30，同时，通过设置的弹性部件20为充电触碰件10提供回复力，弹性部件20包括但不限于压力弹簧、弹片等。在外部压力作用下，充电触碰件10压缩弹性部件20，弹性部件20产生外部压力相反的作用力。外部压力消失时，充电触碰件10在弹性部件20的回复力的作用下回位。
在现有技术中为机器人充电都需要人工的操作，且操作非常的麻烦，如果机器人能够在需要充电时，自动寻找充电桩进行自动充电，将大大减少人工的操作。为实现这一目的，本发明实施例提供的充电接头还包括：导航部件40。导航部件40用于发出导航信号以引导充电对象移动至充电接头所在位置并与充电触碰件10连接。以充电接头设置在充电桩上为例，充电接头通过导航部件40发出导航信号，充电对象（例如为可移动机器人）通过接收到导航信号，根据导航信号移动至充电桩处，并与充电触碰件10连接，并且若充电对象与充电触碰件10对接成功，则实现自动充电。在具体实施时，充电接头需要结合供电主体（例如充电桩或者机器人）一起使用。充电触碰件10与机体连接，且充电触碰件10与机体之间可发生相对位移，一种实现方式是充电触碰件10与机体通过伸缩杆连接。在充电对象对充电触碰件10施加外部压力时，充电触碰件10在受到外部压力的作用发生位移并触发碰撞感测开关30，碰撞感测开关30生成碰撞信号并将碰撞信号发送至机体，以便机体根据碰撞信号做出相应的响应。
在充电触碰件10发生相对位移时，弹性部件20在充电触碰件10的压缩下发生了形变，产生了外部压力的反作用力，当外部压力消失时，弹性部件20给予充电触碰件10回复力，充电触碰件10根据回复力的作用进行复位。
本发明实施例提供的充电接头，通过设置碰撞感测开关30，在碰撞感测开关30处于触发状态时导通充电回路，提高了充电接头的使用安全性，避免对人体造成危害；通过设置导航部件40，实现了引导充电对象（如机器人）自动移动至充电接头所在位置并与充电触碰件10对接的功能，解决了现有技术中无法实现自动对接的问题，节省了人工的操作。此外，本发明实施例提供的技术方案，结构简单，安装方便。
下面进一步对本发明实施例提供的充电接头进行详细介绍。
图2为本发明实施例的充电接头的分解结构示意图，参见图2。本发明实施例中，导航部件40包括：第一导航信号发生器41、第二导航信号发生器42及信号挡罩43。
下面进一步对导航部件40进行具体介绍，图3为本发明实施例的导航部件40的剖视结构示意图，参见图3。信号挡罩43包含有两个信号室，第一导航信号发生器41和第二导航信号发生器42分别设置在两个信号室内。具体地，信号挡罩43包含T型部和U型部，T型部包括前挡板和中挡板，U型部包括后挡板和两个侧挡板。其中，中挡板与后挡板相连接，并将U型部分隔成镜像对称的两个信号室。在具体实施时，前挡板的厚度为0.9-1.3mm，中挡板、后挡板以及两个侧板的厚度均为1.9-2.6mm，前挡板的长度为11.0-13mm，中挡板的长度为14-17mm，后挡板的长度为18-21mm，两个侧挡板的长度均为6-9mm。本发明实施例中，挡光罩的各挡板的尺寸优选为：前挡板的厚度为1.1mm，中挡板、后挡板以及两个侧板的厚度均为2.3mm，前挡板的长度为12.2mm，中挡板的长度为16.3mm，后挡板的长度为19.7mm，两个侧挡板的长度均为7.8mm。
第一导航信号发生器41和第二导航信号发生器42以中挡板为中心对称设置在两个信号室中。具体地，第一导航信号发生器41和第二导航信号发生器42均为红外线信号灯。在后挡板上设置有两个对称的灯孔，红外线信号灯通过灯孔设在信号室中，灯孔间距为11-14mm。本发明实施例中，灯孔间距优选为12.7mm。其中，前挡板分别与两个侧挡板之间的敞口构成两个信号室的信号出口。
图4为本发明实施例的导航部件40的使用示意图，参见图4。第一导航信号发生器41和第二导航信号发生器42分别设置在两个信号室内，并通过两个信号室的信号出口发出导航信号，且第一导航信号发生器41发出的第一导航信号的辐射区域和第二导航信号发生器42发出的第二导航信号的辐射区域有部分重合。现以充电对象为可移动机器人，充电接头设置在充电桩上为例对导航部件40如何使用进行说明。导航信号辐射区域根据距离充电接头的长短划分导航信号边界、一级减速界和二级减速界。机器人需要充电的状态下，在移动中寻找充电桩，当机器人超出导航信号边界时，可原地旋转或者继续移动寻找导航信号；当机器人进入到第一导航信号的辐射区域或者第二导航信号的辐射区域时，机器人会继续移动寻找第一导航信号的辐射区域和第二导航信号的辐射区域重合的区域；当机器人进入到第一导航信号的辐射区域和第二导航信号的辐射区域重合的区域时，机器人则会根据导航信号向充电桩移动，同时机器人会根据距离充电桩的距离的长短以不同的速度移动，例如，在距离充电桩较远时会很快的速度移动，当过了一级减速界时以及过了二级减速界时，机器人的移动速度回逐渐减慢，直至到达设置有充电接头的充电桩位置，以便与充电接头连接实现充电。
当碰撞感测开关30被触发后，说明有物体与充电触碰件10接触并对充电触碰件10施加了压力。在正常情况下，如果是充电对象与充电触碰件10接触并对充电触碰件10施加了压力，既可以导通充电回路，但是如果是用户触碰了充电触碰件10就容易造成触电的危险，因此仅仅是触碰感测开关30被触发还不能够导通充电回路，还需对充电对象进行身份验证。
因此，参见图1和图2，本发明实施例中可选地，导航部件40还包括对接检测器50，对接检测器50用于检测充电对象是否与充电触碰件10对接成功。其中，碰撞感测开关30处于触发状态且对接检测器50检测到充电对象与充电触碰件10对接成功时，充电回路导通。
具体地，验证由对接检测器50完成，充电对象与充电触碰件10对接包括但不限于信息对接，例如，充电对象与对接检测器50相互之间发送的信息是否匹配，若匹配则对接成功。对接检测器50包括但不限于红外线接收器，以在接收到充电对象发出的红外编码信号后基于红外编码信号检测充电对象是否与充电触碰件对接成功。
为将充电接头实现整体化，参见图1和图2，本发明中，充电接头还包括：基座60。其中，充电触碰件10设置在基座60上，弹性部件20处于充电触碰件10与基座60之间，导航部件40设置在基座60上。在具体实施时，充电触碰件10与基座60通过伸缩杆连接，充电触碰件10与基座60之间可以进行相对移动。充电触碰件10包括两个触碰片，对接检测器50设置在两个触碰片之间。基座60将充电接头整合为一个整体，充电接头通过基座60与机体连接，使得机体与充电接头的连接整体化、简单化。
继续参见图2，本发明实施例中，碰撞感测开关30包括开关触发件31和碰撞感测件32，其中，开关触发件31设置在充电触碰件10和/或弹性部件20上，碰撞感测件32设置在基座60上，或者开关触发件31设置在基座60上，碰撞感测件32设置在充电触碰件10和/或弹性部件20上。
之所以碰撞感测开关30能被触发，是因为开关触发件31与碰撞感测件32之间发生了相对位移，若把开关触发件31固定设置在充电触碰件10和/或弹性部件20上，则碰撞感测件32需要固定在基座60上，因为在外力作用下与基座60发生相对位移的是充电触碰件10或弹性部件20，或者充电触碰件10或弹性部件20一起发生相对位移。同理，若把碰撞感测件32固定设置在充电触碰件10和/或弹性部件20上，则需要把开关触发件31设置在基座60上。例如，当充电触碰件10相对于基座60发生位移时，开关触发件31与碰撞感测件32之间就会发生相对位移，从而通过开关触发件31触发碰撞感测件32。
本发明实施例中，以开关触发件31设置在充电触碰件10上，碰撞感测件32设在基座60上为例。在充电触碰件10受到外部压力时，开关触发件31随充电触碰件10发生位移，并触发设在基座60上的碰撞感测件32，以便碰撞感测件32生成碰撞信号。
本发明实施例中碰撞感测件32包括但不限于磁感应开关、光电感应开关。当碰撞感测件32为磁感应开关时，开关触发件31与碰撞感测件32之间能够产生磁感应，当开关触发件31在碰撞感测件32的感测区域内靠近或远离碰撞感测件32时，可以触发碰撞感测件32。当碰撞感测件32为光电感应开关时，开关触发件31进入光电感应开关的感测区域后，遮挡或者反射了光电感应开关的光束，阻碍了光电感应开关自身的通信，从而对光电感应开关进行触发，其中，光电感应开关的感测区为一U型槽，开关触发件31插入碰撞感测件32的U型槽内使碰撞感测件32被触发。
光电感应开关检测方式包括但不限于：开关触发件31阻断光电感应开关根据对射红外线传输，MCU（微控制单元，Microcontroller Unit）接到传感信号判断触发。其中光电感应开关响应频率可为1kHz，电源电压DC5～24V。
图5为本发明实施例的保护盖70的安装结构示意图，参见图5。本发明实施例中，充电接头还包括：保护盖70，通过设置保护盖70可以避免充电接头的除了充电触碰件10以外的部件与外部物体接触，延长了充电接头的使用寿命。具体地，保护盖70设置在所述基座60上，保护盖70上设有通孔，充电触碰件10透过所述通孔伸出。保护盖70的制作材料和颜色可以与机体的制作材料和颜色相同或者相近，以避免破坏机体的外观。
实施例2
相应地，本发明实施例还提供了一种充电设备，包括：
设置在充电设备上的上述实施例1中提供的充电接头。
其中，充电设备可以是充电桩或机器人。当充电设备为机器人时，设有充电接头的机器人可以作为移动充电桩为其他机器人提供充电电压；还可作为充电对象移动至充电桩进行充电。
在具体实施时，机器人通过充电接头引导至充电对象处（充电桩或者是需要充电的设备），碰撞感测开关30处于触发状态且对接检测器50检测到充电对象与充电触碰件10对接成功时，充电回路导通，机器人为充电对象充电，或者充电对象为机器人充电。
需要说明的是，充电接头设置在不同的充电设备上时，充电触碰件10的形状可做适应性的改变。例如，图5所示充电接头中充电触碰件10伸出的长度较图6示出的充电触碰件10的长度要长，图5所示的充电接头适于设置在充电桩上；图6所示的充电接头适于设置在机器人上。
综上所述，本发明实施例提供的技术方案，通过设置碰撞感测开关30，在碰撞感测开关30处于触发状态时导通充电回路，通过设置导航部件40能够引导充电对象（如机器人）移动至充电接头所在位置，并与充电触碰件10连接，以实现充电对象自动充电，不需要人工的操作，解决了现有技术中无法实现自动对接的问题。同时，通过设置对接检测器50，可保证在碰撞感测开关30处于触发状态且对接检测器50检测到充电对象与充电触碰件10对接成功时才导通充电回路，防止误操作导致的触电情况发生，提高了充电接头的使用安全性，避免对人体造成危害。此外，本发明实施例提供的技术方案，结构简单，安装方便。而且不影响机器人及其他主体的整体美观。
需要说明的是，虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本发明的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属于本发明的保护范围。
本发明实施例的示例旨在简明地说明本发明实施例的技术特点，使得本领域技术人员能够直观了解本发明实施例的技术特点，并不作为本发明实施例的不当限定。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
上述说明示出并描述了本发明实施例的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明实施例并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明实施例的精神和范围，则都应在本发明实施例所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种充电接头，其特征在于，包括：充电触碰件、弹性部件、碰撞感测开关及导航部件；其中，
所述充电触碰件用于与充电对象对接进行充电；
所述弹性部件与所述充电触碰件连接，用于在外力作用下发生位移触发所述碰撞感测开关；
所述碰撞感测开关与所述充电触碰件和/或所述弹性部件连接，用于导通或断开充电回路；
所述导航部件用于发出导航信号以引导所述充电对象移动至所述充电接头所在位置并与所述充电触碰件对接；
所述导航部件包括：第一导航信号发生器、第二导航信号发生器及信号挡罩，其中：
所述信号挡罩包含有两个信号室；
所述第一导航信号发生器和所述第二导航信号发生器分别设置在所述两个信号室内，并通过所述两个信号室的信号出口发出导航信号，且所述第一导航信号发生器发出的第一导航信号的辐射区域和第二导航信号发生器发出的第二导航信号的辐射区域有部分重合；
所述信号挡罩包含T型部和U型部；
所述T型部包括前挡板和中挡板；
所述U型部包括后挡板和两个侧挡板；
其中，所述中挡板与所述后挡板相连接，并将所述U型部分隔成镜像对称的两个信号室；所述第一导航信号发生器和所述第二导航信号发生器以所述中挡板为中心对称设置在所述两个信号室中；所述前挡板分别与所述两个侧挡板之间的敞口构成所述两个信号室的信号出口，所述第一导航信号的辐射区与所述第二导航信号的辐射区的重合区域覆盖所述前挡板远离所述后挡板的面。
2.根据权利要求1所述的充电接头，其特征在于，所述导航部件还包括对接检测器；
所述对接检测器用于检测所述充电对象是否与所述充电触碰件对接成功；
其中，所述碰撞感测开关处于触发状态且所述对接检测器对接检测器检测到所述充电对象与所述充电触碰件对接成功时，所述充电回路导通。
3.根据权利要求2所述的充电接头，其特征在于，所述对接检测器为红外线接收器，以在接收到充电对象发出的红外编码信号后基于所述红外编码信号检测充电对象是否与所述充电触碰件对接成功。
4.根据权利要求2至3中任一项所述的充电接头，其特征在于，还包括：基座；其中，
所述充电触碰件设置在所述基座上；
所述弹性部件处于所述充电触碰件与所述基座之间；
所述导航部件设置在所述基座上。
5.根据权利要求4所述的充电接头，其特征在于，所述碰撞感测开关包括开关触发件和碰撞感测件；
其中，所述开关触发件设置在所述充电触碰件和/或所述弹性部件上，所述碰撞感测件设置在所述基座上；或者所述开关触发件设置在所述基座上，所述碰撞感测件设置在所述充电触碰件和/或所述弹性部件上。
6.根据权利要求4所述的充电接头，其特征在于，所述充电触碰件包括两个触碰片；所述对接检测器设置在所述两个触碰片之间。
7.根据权利要求4所述的充电接头，其特征在于，还包括：保护盖；
所述保护盖设置在所述基座上；
所述保护盖上设有通孔，所述充电触碰件透过所述通孔伸出。
8.一种充电设备，其特征在于，包括：
设置在所述充电设备上的如权利要求1至7中任一项所述的充电接头。
9.根据权利要求8所述的充电设备，其特征在于，所述充电设备为：充电桩或机器人。
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