CN107696907A - 一种智能无人充电桩 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能无人充电桩，包括测控系统，外壳和充电插头，外壳内有用于驱动充电插头的x轴驱动机构、y轴驱动机构、z轴驱动机构。x轴驱动机构包括x轴齿轮导轨和x轴伺服电机，z轴驱动机构包括固定在外壳内的z轴螺纹柱和z轴伺服电机，在z轴螺纹柱上设置轴承传动齿轮，轴承传动齿轮与z轴伺服电机的传动齿轮啮合，在z轴螺纹柱上设置有用于固定充电插头的固定座，y轴驱动机构包括固定在固定座上的齿条护套和y轴伺服电机，充电插头设置在齿条杆的前端。本充电桩采用机械手加测控系统，与充电系统结合，无需人工操控、能够自动对电动车充电插座位置识别、镜头视觉定位、机构调整插头对接、充电及充电完成后插头拔出并复位。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种用于给电动车充电的智能无人充电桩。
背景技术
在现有技术中，公知的技术是电动汽车因运行零排放，构造相对简单，使用维护成本低等优点，得到国家相关产业政策补贴支持，而且很多欧洲国家已经制定淘汰燃气汽车的时间表，我国也在制定中。电动汽车必将越来越普及，充电桩使用的便利程度成为电动汽车能否普及的一个重要环节。现有充电桩需人工介入充电过程，因车载电池充电时间长及充电桩位置、使用便利性等问题，造成目前公共充电桩的使用效率极低。
现有公共充电桩因运营成本关系，大都无人值守，充电操作是由车主自行完成，特别是目前车载电池充电时间长，有时充完电又无人挪车腾位，造成充电桩使用效率极低。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种智能无人充电桩，本充电桩采用机械手加测控系统，与充电系统结合，无需人工操控、能够自动对电动车充电插座位置识别、镜头视觉定位、机构调整插头对接、充电及充电完成后插头拔出并复位。
本方案是通过如下技术措施来实现的：一种智能无人充电桩，包括测控系统，外壳和充电插头，本方案的特点是：在外壳内设置有用于驱动充电插头的x轴驱动机构、y轴驱动机构、z轴驱动机构。
x轴驱动机构包括x轴齿轮导轨和固定在外壳上的x轴伺服电机，x轴伺服电机的传动齿轮与x轴齿轮导轨啮合。z轴驱动机构包括固定在外壳内的z轴螺纹柱，z轴螺纹柱通过支撑轴承固定在外壳上，在z轴螺纹柱上设置轴承传动齿轮，所述轴承传动齿轮与z轴伺服电机的传动齿轮啮合，在z轴螺纹柱上设置有用于固定充电插头的固定座，固定座的内螺纹与z轴螺纹柱的螺纹匹配，在外壳内设置有导向杆，所述固定座套装在导向杆上。y轴驱动机构包括固定在固定座上的齿条护套和y轴伺服电机，在齿条护套内设置有齿条杆，齿条杆的齿条与y轴伺服电机的传动齿轮啮合，充电插头设置在齿条杆的前端；所述测控系统分别与x轴伺服电机、z轴伺服电机、y轴伺服电机连接。
在齿条杆的前端设置距离传感器和摄像头，所述距离传感器和摄像头与测控系统连接。在外壳的前端设置显示屏，所述显示屏与测控系统连接。在外壳的前端设置用于齿条杆移动的z轴轨迹槽。有用于支付费用和查询电池电量、电池状况、曾充电时间及电量费用的移动终端，所述移动终端与测控系统通过无线方式通信。
本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该方案中x轴驱动机构包括x轴齿轮导轨和固定在外壳上的x轴伺服电机，这样可以带动整个充电桩沿x轴移动；y轴驱动机构包括固定在固定座上的齿条护套和y轴伺服电机，在齿条护套内设置有齿条杆，充电插头、摄像头和距离传感器和齿条杆一同沿y轴运动，在z轴螺纹柱上设置轴承传动齿轮，这样z轴伺服电机可以通过轴承传动齿轮驱动z轴螺纹柱旋转，固定座就可以沿z轴螺纹柱沿z轴运动，即上下移动，进而带动齿条杆上下移动，z轴螺纹柱通过支撑轴承固定在外壳上，这样便于z轴螺纹柱转动；有导向杆，这样可以对固定座起固定作用，避免固定座转动，使得固定座只能上下移动；测控系统用于控制x轴伺服电机、z轴伺服电机、y轴伺服电机的运动，使充电插头靠近电动汽车充电插座，测控系统通过摄像头采集电动汽车充电插座图像信息检查充电插头与电动汽车充电插座是否完全对位、对齐，测控系统通过距离传感器测量充电插头与电动汽车充电插座的距离，距离传感器可以采用红外距离传感器；测控系统可在充电结束后测算充电电量及费用，并显示于显示屏上，可刷卡自动支付或扫码支付，还可通过无线方式发送到移动终端，用户可通过APP在移动终端查看并支付费用，测控系统还可以储存电动无人车电池电量、电池状况、曾充电时间及电量费用等信息供移动终端查询，测控系统采用公知的控制器或计算机等。由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的结构示意图。
图2为充电桩内部结构示意图。
图中，1为外壳，2为导向杆，3为齿条杆，4为齿条护套，5为z轴螺栓柱，6为轴承传动齿轮，7为x轴伺服电机的传动齿轮，8为x轴齿轮导轨，9为x轴伺服电机，10为z轴轨迹槽，11为固定座，12为y轴伺服电机的传动齿轮，13为y轴伺服电机，14为充电插头，15为距离传感器和摄像头，16为显示屏，17为z轴伺服电机，18为z轴伺服电机的传动齿轮，19为支撑轴承。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过一个具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。
通过附图可以看出，本方案的智能无人充电桩，包括测控系统，外壳1和充电插头14，在外壳1内设置有用于驱动充电插头14的x轴驱动机构、y轴驱动机构、z轴驱动机构。
x轴驱动机构包括x轴齿轮导轨8和固定在外壳1上的x轴伺服电机9，x轴伺服电机的传动齿轮7与x轴齿轮导轨8啮合。z轴驱动机构包括固定在外壳1内的z轴螺纹柱5，z轴螺纹柱5通过支撑轴承19固定在外壳上，在z轴螺纹柱5上设置轴承传动齿轮6，所述轴承传动齿轮6与z轴伺服电机的传动齿轮18啮合，在z轴螺纹柱5上设置有用于固定充电插头14的固定座11，固定座11的内螺纹与z轴螺纹柱5的螺纹匹配，在外壳1内设置有导向杆，导向杆2上端固定在外壳1的顶部，下端固定在外壳1的底部，起固定导向作用，保证固定座11在Z轴上下运动时保持直线运动，不会旋转。所述固定座11套装在导向杆2上。y轴驱动机构包括固定在固定座11上的齿条护套4和y轴伺服电机13，在齿条护套4内设置有齿条杆3，齿条杆3的齿条与y轴伺服电机的传动齿轮12啮合，充电插头14设置在齿条杆3的前端；所述测控系统分别与x轴伺服电机、z轴伺服电机、y轴伺服电机连接。
在齿条杆3的前端设置距离传感器和摄像头15，距离传感器和摄像头均设置在充电插头的中间位置，所述距离传感器和摄像头15与测控系统连接。在外壳1的前端设置显示屏16，所述显示屏16与测控系统连接。在外壳1的前端设置用于齿条杆3上下移动的z轴轨迹槽10。有用于支付费用和查询电池电量、电池状况、曾充电时间及电量费用的移动终端，所述移动终端与测控系统通过无线方式通信。
工作时，摄像头检测到车位内有车停靠，采集电动汽车充电插座图像信息发送给测控系统，同时红外距离传感器将充电插头14与电动汽车充电插座距离数据发送给测控系统，测控系统控制X轴伺服电机9、Y轴伺服电机13、Z轴伺服电机17做出相应转动，使充电插头14靠近电动汽车充电插座，测控系统通过摄像头采集电动汽车充电插座图像信息检查充电插头14与电动汽车充电插座是否完全对位、对齐。若未对齐，重复采集图像信息、距离数据、XYZ三轴伺服电机动作等步骤；若对齐，距离传感器测量的充电插头14与电动汽车充电插座距离，测控系统指令Y轴伺服电机13转动合适圈数，从而将充电插头14完全插入电动汽车充电插座。测控系统检查充电插头14与电动汽车充电插座正确连接后指令充电桩开始给电动汽车充电并计费统计。充电完成后测控系统控制Y轴伺服电机13转动使充电插头14拔出，并控制X轴伺服电机9、Y轴伺服电机13、Z轴伺服电机17工作，使充电桩完全复位。
本发明并不仅限于上述具体实施方式，本领域普通技术人员在本发明的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种智能无人充电桩，包括测控系统，外壳（1）和充电插头（14），其特征是：在外壳（1）内设置有用于驱动充电插头（14）的x轴驱动机构、y轴驱动机构、z轴驱动机构；
x轴驱动机构包括x轴齿轮导轨（8）和固定在外壳（1）上的x轴伺服电机（9），x轴伺服电机的传动齿轮（7）与x轴齿轮导轨（8）啮合；
z轴驱动机构包括固定在外壳（1）内的z轴螺纹柱（5），z轴螺纹柱（5）通过支撑轴承（19）固定在外壳上，在z轴螺纹柱（5）上设置轴承传动齿轮（6），所述轴承传动齿轮（6）与z轴伺服电机的传动齿轮（18）啮合，在z轴螺纹柱（5）上设置有用于固定充电插头（14）的固定座（11），固定座（11）的内螺纹与z轴螺纹柱（5）的螺纹匹配，在外壳（1）内设置有导向杆（2），所述固定座（11）套装在导向杆（2）上；
y轴驱动机构包括固定在固定座（11）上的齿条护套（4）和y轴伺服电机（13），在齿条护套（4）内设置有齿条杆（3），齿条杆（3）的齿条与y轴伺服电机的传动齿轮（12）啮合，充电插头（14）设置在齿条杆（3）的前端；
所述测控系统分别与x轴伺服电机（9）、z轴伺服电机（17）、y轴伺服电机（13）连接。
2.根据权利要求1所述的智能无人充电桩，其特征是：在齿条杆（3）的前端设置距离传感器和摄像头（15），所述距离传感器和摄像头（15）与测控系统连接。
3.根据权利要求1或2所述的智能无人充电桩，其特征是：在外壳的前端设置显示屏（16），所述显示屏（16）与测控系统连接。
4.根据权利要求1所述的智能无人充电桩，其特征是：在外壳（1）的前端设置用于齿条杆（3）移动的z轴轨迹槽（10）。
5.根据权利要求1所述的智能无人充电桩，其特征是：有用于支付费用和查询电池电量、电池状况、曾充电时间及电量费用的移动终端，所述移动终端与测控系统通过无线方式通信。
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