CN107017676A - 一种移动机器人自主充电装置 - Google Patents

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杨军令
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Abstract

本发明公开了一种移动机器人自主充电装置，涉及充电桩领域，包括充电桩架体、对接调整单元和控制箱，所述对接调整单元通过安装板安装于所述充电桩架体内部，仅充电触头外露；所述对接调整单元被配置为抵消移动机器人充电时的对位不准所产生的角度和位移偏差；所述控制箱内装有充电器，且所述充电器与所述充电触头电性连接。所述对接调整单元包括充电触头、弹性件组、调节架体和C副，其中，所述充电触头通过所述C副与所述调节架体连接，所述弹性件组连接所述充电触头和所述调节架体和所述充电桩架体。本发明所述的移动机器人自主充电装置能够自动校正对接时产生的角度和位移偏差，且对接效率高，使用寿命长。

Description

一种移动机器人自主充电装置
技术领域
本发明涉及充电桩领域，尤其涉及一种移动机器人自主充电装置。
背景技术
目前，移动机器人通过安装在其内部的可充电电池提供电源，从而实现在设定区域内完成给定的工作。当电池电量较低时需要进行充电，以往采用人工将充电接口插上，充满时再人工分离，存在增加人力且在特殊场合具有危险的情况，故自主充电桩应运而生。
移动机器人的自主充电对接是在移动机器人上加装感应探测元件，感应探测元件将感应的信号传给控制系统，控制系统再规划机器人的行驶路径从而实现对接。但移动机器人在自动对接充电时，往往由于对接角度偏差使得对接不成功，无法高效完成自主充电动作，且对接过程易损坏设备，造成成本高。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种移动机器人自主充电装置，对于对接的角度偏差兼容性好，对接头自由度多，自主充电连接容易，可靠性高。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何消除移动机器人充电时的对位不准所产生的角度和位移偏差以及如何消除充电对接时移动机器人的对充电桩产生的冲击力。
为实现上述目的，本发明提供了一种移动机器人自主充电装置，包括充电桩架体、对接调整单元和控制箱，所述对接调整单元通过安装板安装于所述充电桩架体内部，仅充电触头外露；所述对接调整单元被配置为抵消移动机器人充电时的对位不准所产生的角度和位移偏差；所述控制箱内装有充电器，且所述充电器与所述充电触头电性连接。
进一步地，所述对接调整单元包括充电触头、弹性件组、调节架体和C副，其中，所述充电触头通过所述C副与所述调节架体连接，所述弹性件组连接所述充电触头和所述调节架体和所述充电桩架体。
进一步地，所述调节架体呈C字形，包括上臂、垂直臂和下臂，所述C副安装于所述垂直臂上；所述充电触头通过销轴安装在所述C副上；所述下臂末端设置有U形限位器。
进一步地，所述上臂上设置有长条孔。
进一步地，所述弹性件组包括第一弹性件、第二弹性件、第三弹性件、第四弹性件、第五弹性件和第六弹性件，其中，所述第一弹性件连接所述上臂的末端和所述安装板，所述第二弹性件和所述第三弹性件分列两侧连接所述上臂靠近所述垂直臂的地方和所述安装板；所述第四弹性件和所述第五弹性件分列两侧连接所述充电触头和所述上臂；所述第六弹性件连接所述下臂和所述充电触头。
进一步地，所述第一弹性件与所述安装板的连接被配置为使得所述充电触头具有第一自由度。
进一步地，所述第二弹性件和第三弹性件与所述安装板的连接被配置为使得所述充电触头具有第二自由度。
进一步地，所述第四弹性件和所述第五弹性件与所述充电触头的连接被配置为使得所述充电触头具有第三自由度。
进一步地，所述第六弹性件与所述充电触头的连接被配置为使得所述充电触头具有第四自由度。
进一步地，所述第一弹性件、第二弹性件、第三弹性件、第四弹性件、第五弹性件和第六弹性件均为弹簧。
当移动机器人在需要充电时，将自主移动到该充电桩前，与充电桩前端露出的充电触头对接进行充电，本发明所述的移动机器人自主充电装置，能够在对准充电桩进行充电过程中所产生的冲击力通过充电桩所具有的第一自由度缓冲；移动机器人在对准充电座进行充电过程中所产生的角度偏差通过充电座所具有的第二自由度抵消；移动机器人在对准充电座进行充电过程中所产生的上下位移偏差通过充电座所具有的第三自由度抵消；移动机器人在对准充电座进行充电过程中所产生的左右位移偏差通过充电座所具有的第四自由度抵消。本发明所述的移动机器人自主充电装置能够自动校正对接时产生的角度和位移偏差，且对接效率高，使用寿命长。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的移动机器人自主充电装置三维视图；
图2是本发明的一个较佳实施例的自主充电装置内部的三维视图；
图3为本发明的一个较佳实施例的对接调整单元三维视图；
图4为本发明的一个较佳实施例的对接调整单元的正视图；
图5为图4的A-A剖视图；
其中，1-充电桩架体；2-对接调整单元；3-控制箱；4-充电器；5-调节架体；6-安装板；7-充电触头；8-C副；9-销轴；10-架体安装轴(上臂)；11-第一弹性件；12-第二弹性件；13-第三弹性件；14-第四弹性件；15-第五弹性件；16-第六弹性件。
具体实施方式
图1示出了本发明涉及的一种移动机器人自主充电装置的一个较佳实施例的整体外观效果，图2示出了本发明涉及的一种充电桩的优选实施方式。该实施方式中，这种移动机器人自主充电装置包括充电桩架体1、对接调整单元2、控制箱3。充电桩架体1内部安装有对接调整单元2，并露出充电触头7；对接调整单元2通过自身机构用于抵消移动机器人充电时的对位不准所产生的角度和位移偏差；控制箱3内装有充电器4，且充电器与充电触头有电线连接，以保证充电桩为需充电设备供电。
图3、图4和图5详细叙述对接调整单元2的调整机构。第一弹性件11将调节架体5与安装板连接，使充电触头7具有第一自由度(前后移动)；充电触头7通过一个销轴9安装在C副8上，使充电触头7具有第二自由度(以销轴为支点左右摆动)；第四弹性件14、第五弹性件15和第六弹性件16将充电触头7悬挂在销轴9中部，使充电触头可上下浮动，因而具有第三自由度(上下移动)，这三个弹性件可保证在充电桩在非工作状态时充电触头7与调节架体5方向一致；调节架体5由一个架体安装轴10固定在安装板6上，使得调节架体可以以架体安装轴10为支点摆动，该摆动和第二自由度共同作用，使得充电触头7具有了第四自由度(左右移动)；调节架体5的架体安装轴孔为一长条孔，可对第一自由度进行限位；第二弹性件12、第三弹性件13对称布置在调节架体5后部两端，可保证在充电桩非工作状态时将调节架体5拉回初始状态，从而保证充电触头7在充电桩每次结束工作后能回到原位。
第一自由度的作用是：当需充电设备与充电触头7对接产生前后方向的冲击力时，第一弹性件11可以缓冲该冲击力，同时使充电触头7压紧充电设备，保证充电触头不会与充电设备脱离而充电中断。
第二自由度的作用是：充电触头7可以以销轴9为支点自由摆动，可以抵消需充电设备的对位不准所产生的角度偏差，即使需充电设备以比较歪斜的方向进入，依然可以顺利进行对接。
第三自由度的作用是：第四弹性件14、第五弹性件15和第六弹性件16的作用，充电触头可沿着销轴9上下浮动，可以抵消需充电设备的对位不准所产生的位移偏差，降低充电设备的充电口的安装精度，消除因地面不平而导致的对接失败。
第四自由度的作用是：调节架体5的摆动和第二自由度的共同作用使充电触头7可以实现左右平移。
在需充电设备的对位不准所产生角度偏差时，在第二自由度的作用下，可以使充电触头7和需充电设备的充电口对接，但是充电触头7不是垂直进入充电口，可能导致设备损坏和对接失败。第四自由度可以保证充电触头7垂直进入充电口。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种移动机器人自主充电装置，其特征在于，包括充电桩架体、对接调整单元和控制箱，所述对接调整单元通过安装板安装于所述充电桩架体内部，仅充电触头外露；所述对接调整单元被配置为抵消移动机器人充电时的对位不准所产生的角度和位移偏差；所述控制箱内装有充电器，且所述充电器与所述充电触头电性连接。
2.如权利要求1所述的移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述对接调整单元包括充电触头、弹性件组、调节架体和C副，其中，所述充电触头通过所述C副与所述调节架体连接，所述弹性件组连接所述充电触头和所述调节架体和所述充电桩架体。
3.如权利要求2所述的移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述调节架体呈C字形，包括上臂、垂直臂和下臂，所述C副安装于所述垂直臂上；所述充电触头通过销轴安装在所述C副上；所述下臂末端设置有U形限位器。
4.如权利要求3所述的移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述上臂上设置有长条孔。
5.如权利要求3所述的移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述弹性件组包括第一弹性件、第二弹性件、第三弹性件、第四弹性件、第五弹性件和第六弹性件，其中，所述第一弹性件连接所述上臂的末端和所述安装板，所述第二弹性件和所述第三弹性件分列两侧连接所述上臂靠近所述垂直臂的地方和所述安装板；所述第四弹性件和所述第五弹性件分列两侧连接所述充电触头和所述上臂；所述第六弹性件连接所述下臂和所述充电触头。
6.如权利要求5所述的移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述第一弹性件与所述安装板的连接被配置为使得所述充电触头具有第一自由度。
7.如权利要求5所述的移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述第二弹性件和第三弹性件与所述安装板的连接被配置为使得所述充电触头具有第二自由度。
8.如权利要求5所述的移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述第四弹性件和所述第五弹性件与所述充电触头的连接被配置为使得所述充电触头具有第三自由度。
9.如权利要求5所述的移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述第六弹性件与所述充电触头的连接被配置为使得所述充电触头具有第四自由度。
10.如权利要求5所述的移动机器人自主充电装置，其特征在于，所述第一弹性件、第二弹性件、第三弹性件、第四弹性件、第五弹性件和第六弹性件均为弹簧。
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