CN108173310B - 一种机器人的充电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种机器人的充电装置，包括：步进电机、传动机构、电极移动架、弹性碳刷和电极插片。工作时，步进电机通过传动机构带动电极移动架做伸缩运动，从而带动电极插片运动。当电极插片向前运动插入充电箱开始充电时，步进电机停止运转，当充电结束时，步进电机反转，电极移动架缩回，以使电机插片向后运动，一次充电过程结束。在充电过程中，电极移动架进行伸缩运动，但弹性碳刷始终与电极移动架的导电体接触，并且，弹性碳刷并未跟着运动，因此，与弹性碳刷连接的导线也未运动，减小了对导线的损伤，以及减少了充电装置的整体体积。并且，碳刷在导电体表面相对运动时，会在运动表面产生少量碳粉使得滑动顺畅，保证了充电过程中电流稳定。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，更具体地说，涉及一种机器人的充电装置。
背景技术
随着社会的发展，机器人越来越多的出现在我们的生活中。在一些恶劣的环境下，机器人可以代替人类进行工作。机器人在工作中需要有充足能源支撑其工作，满足自动巡检要求；因此，需要机器人具有自主充电的功能。现有的一种充电方案是，采用齿轮齿条结构带动充电头运动，当充电头来回运动时，导线会有相对的移动，摩擦时间久了会对导线产生损坏。现有的另一种充电方案是，采用电动推杆进行伸缩运动，机构复杂，体积较大，并且导线同样会有相对移动的问题，来回拉扯的导线会特别占用空间，对导线的磨损很大，导线的寿命受到影响。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种机器人的充电装置，欲实现减小了充电装置的整体体积，减少了对导线的损伤的目的。
为了实现上述目的，现提出的方案如下：
一种机器人的充电装置，包括：步进电机2、传动机构3,4、电极移动架5、弹性碳刷6和电极插片7；
所述步进电机2通过所述传动机构3,4连接所述电极移动架5；
所述电极插片7安装在所述电极移动架5的导电体上；
所述弹性碳刷6相对所述步进电机2固定安装；
导线通过所述弹性碳刷6连接所述电极移动架5的导电体；
所述步进电机2通过所述传动机构3,4带动所述电极移动架5做伸缩运动，以控制所述电极插片7做伸缩运动。
优选的，所述弹性碳刷6，具体包括：
碳刷头61、弹簧62、安装槽63、导线固定孔64和导体65；
所述碳刷头61与所述电极移动架5的导电体接触；
所述导体65连接所述碳刷头61。
优选的，所述电极移动架5，具体包括：
固定座51、导电体52和电极插片安装座53；
所述导电体52的一端固定在所述固定座51，另一端固定在所述电极插片安装座53；
所述电极插片7安装在所述电极插片安装座53的电极插片安装槽531，并与所述导电体52连接。
优选的，所述导电体52固定在所述电极插片安装座53的端部设有螺纹孔，所述电极插片7通过螺钉穿过电极插片安装座53的通孔安装到所述螺纹孔。
优选的，所述导电体52的轴向设有导电接触平面521，所述弹性碳刷(6)接触所述导电接触平面521。
优选的，所述导电体52，具体为：铜棒。
优选的，所述传动机构3,4，具体包括：
丝杠螺母3和丝杠4，所述丝杠螺母3和丝杠4配合连接；
所述丝杠螺母3安装在所述固定座51；
所述步进电机2带动所述丝杠4转动。
优选的，所述充电装置还包括：充电座1、限位开关8和卧式丝杠轴承支座9；
所述步进电机2、所述弹性碳刷6、限位开关8和所述卧式丝杠轴承支座9均安装在所述充电座1；
所述丝杠4的一端连接所述步进电机2，另一端连接所述卧式丝杠轴承支座8。
优选的，所述充电座，具体包括：
充电座头部11、充电座中部12和充电座尾部13；
所述充电座头部11设有步进电机安装孔111，与所述步进电机2连接的所述丝杠4穿过所述步进电机安装孔111；
所述充电座中部12设有限位开关安装缝121，用于安装固定所述限位开关8；
所述充电座尾部13设有导电体穿梭孔131和碳刷安装槽132，所述卧式丝杠轴承支座9安装在所述充电座尾部13。
优选的，所述充电座1、固定座51和所述电极插片安装座53的材料均为绝缘塑料。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
上述技术方案提供的一种机器人的充电装置，包括：步进电机2、传动机构、电极移动架5、弹性碳刷6和电极插片7。工作时，步进电机2通过传动机构带动电极移动架5做伸缩运动，从而带动电极插片7向前、向后运动。当电极插片5向前运动插入充电箱开始充电时，步进电机2停止运转，当充电结束时，步进电机2反转，电极移动架5缩回，以使电机插片5向后运动，一次充电过程结束。在充电过程中，电极移动架5进行伸缩运动，但弹性碳刷6始终与电极移动架5的导电体接触，并且，弹性碳刷6并未跟着运动，因此，与弹性碳刷6连接的导线也未运动，减小了对导线的损伤，以及减少了充电装置的整体体积。并且，碳刷在导电体表面相对运动时，会在运动表面产生少量碳粉，使得滑动顺畅，保证了充电过程中电流稳定。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
图1为本发明实施例提供的一种机器人的充电装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种机器人的充电装置的侧视图；
图3为本发明实施例提供的弹性碳刷的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的充电座的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的限位开关的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的电极移动架的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的电极移动架的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的导电体的结构示意图。
具体实施方式
当前机器人充电结构复杂，设计成本高，体积较大，并且稳定性差。并且机器人的伸缩充电机构当电极插片向前运动时，后面需要连接导线，在伸缩的过程中，来回拉扯的导线会特别占用空间，并且对导线的磨损很大。本发明的充电装置改变充电时后面需要拖拉导线的情况。弹性碳刷6相对步进电机2固定安装，导线通过弹性碳刷6连接电机移动架5的导电体，因此，在充电过程中，电极移动架5进行伸缩运动，但弹性碳刷6并未跟着运动，减小了对导线的损伤，以及减少了充电装置的整体体积。并且，碳刷在导电体表面相对运动时，会在运动表面产生少量碳粉，使得滑动顺畅，保证了充电过程中电流稳定。
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本实施例提供了一种机器人的充电装置，参见图1和图2，该装置包括：充电座1、步进电机2、传动机构3,4、电极移动架5、弹性碳刷6和电极插片7、限位开关8和卧式丝杠轴承支座9。
所述步进电机2通过所述传动机构3,4连接所述电极移动架5。传动机构3,4具体为丝杠螺母3和丝杠4，所述丝杠螺母3和丝杠4配合连接，所述丝杠螺母3安装在电极移动架5，所述丝杠4的一端连接所述步进电机2，另一端连接所述卧式丝杠轴承支座8，所述步进电机2带动所述丝杠4转动。进而带动电极移动架5做伸缩运动。使用步进电机2，可以对速度、行程精确的控制，减少了对复杂传动机构的依赖，明显减少了充电装置的体积，有利于机器人小型化的设计。
所述电极插片7安装在所述电极移动架5的导电体52上。所述步进电机2、所述弹性碳刷6、限位开关8和所述卧式丝杠轴承支座9均安装在所述充电座1。所述弹性碳刷6相对所述步进电机2固定安装。导线通过所述弹性碳刷6连接所述电极移动架5的导电体52；当电极插片5插入充电箱时，充电箱的电流依次通过电极插片7、导电体52、弹性碳刷6和导线流入机器人的机载电源。
所述步进电机2通过所述传动机构3,4带动所述电极移动架5做伸缩运动，以控制所述电极插片7做伸缩运动。但弹性碳刷6并未跟着运动，减小了对导线的损伤，并且，碳刷在导电体表面相对运动时，会在运动表面产生少量碳粉，使得滑动顺畅，保证了充电过程中电流稳定。
参见图3，弹性碳刷6，具体包括：碳刷头61、弹簧62、安装槽63、导线固定孔64和导体65；
所述碳刷头61与所述电极移动架5的导电体52接触；所述导体65连接所述碳刷头61。导线固定孔64设置在导体65，弹簧62的两端分别抵接碳刷头61和导体65。导体65的一部分穿过弹簧62的中空部分，与碳刷头61设置的轴向孔滑动连接。因此，可以通过弹簧62恢复力使得碳刷头61一直与电极移动架5的导电体52接触。安装槽63用于将弹性碳刷6安装在充电座1。将螺钉的头放入安装槽63，螺钉穿过安装槽63上的缝隙然后穿过充电座1上的通孔，螺钉尾部用螺母进行拧紧固定。导线固定孔64用于连接外接导线。
参见图4，充电座1，具体包括：充电座头部11、充电座中部12和充电座尾部13。
所述充电座头部11设有步进电机安装孔111，与所述步进电机2连接的所述丝杠4穿过所述步进电机安装孔111。
所述充电座中部12设有限位开关安装缝121，用于安装固定所述限位开关8。参见图5，限位开关8上设有螺纹孔81，螺钉穿过安装限位开关安装封121插入螺纹孔81与限位开关8固定。电机移动架5回缩碰到限位开关8的弹片82时，步进电机2停止运动。
所述充电座尾部13设有导电体穿梭孔131和碳刷安装槽132，所述卧式丝杠轴承支座9安装在所述充电座尾部13。
参见图6，所述电极移动架5，具体包括：固定座51、导电体52和电极插片安装座53。
所述导电体52的一端固定在所述固定座51，另一端固定在所述电极插片安装座53；所述电极插片7安装在所述电极插片安装座53的电极插片安装槽531，并与所述导电体52连接。固定座51安装有所述丝杠螺母3。具体的，导电体52可以为铜棒。
优选的，所述导电体52固定在所述电极插片安装座53的端部设有螺纹孔，所述电极插片7通过螺钉穿过电极插片安装座53的通孔安装到所述螺纹孔。不再需要导线连接，简化了结构。
参见图7和图8，所述导电体52的轴向设有导电接触平面521，所述弹性碳刷6接触所述导电接触平面521。此导电接触平面521增大了导电时碳刷头61跟导电体52的接触面积。
所述充电座1、固定座51和所述电极插片安装座53的材料均为绝缘材料，确保充电过程中与外界环境绝缘。优选的，所述充电座1、固定座51和所述电极插片安装座53的材料均为绝缘塑料，以减轻重量。
工作时，步进电机2带动丝杠4转动，丝杠4转动通过丝杠螺母3带动电极移动架5整体伸出运动，从而两个电极插片7向前运动，当电极插片7插入充电箱开始充电时，步进电机2停止运转，当充电结束时，步进电机2反向运转，电极移动架5整体回缩，当固定座51碰到限位开关8的弹片82时，步进电机2停止运动，一次充电过程结束。在此过程中，电极移动架5会进行伸缩运动，但两个弹性碳刷5始终通过导电接触平面521与两个导电体52接触，在弹性碳刷5上设有导线跟机器人的机载电源进行相连，当两个电极插片7插入充电箱时，充电箱的电流通过电极插片7、导电体52、弹性碳刷6和导线流入机器人的机载电源，
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对本发明所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种机器人的充电装置，其特征在于，包括：步进电机(2)、传动机构(3,4)、电极移动架(5)、弹性碳刷(6)和电极插片(7)；
所述步进电机(2)通过所述传动机构(3,4)连接所述电极移动架(5)；
所述电极插片(7)安装在所述电极移动架(5)的导电体上；
所述弹性碳刷(6)相对所述步进电机(2)固定安装；
导线通过所述弹性碳刷(6)连接所述电极移动架(5)的导电体；
所述步进电机(2)通过所述传动机构(3,4)带动所述电极移动架(5)做伸缩运动，以控制所述电极插片(7)做伸缩运动；
所述弹性碳刷(6)，具体包括：
碳刷头(61)、弹簧(62)、安装槽(63)、导线固定孔(64)和导体(65)；
所述碳刷头(61)与所述电极移动架(5)的导电体接触；
所述导体(65)连接所述碳刷头(61)；
所述导线固定孔(64)设置在导体(65)；
所述弹簧(62)的两端分别抵接所述碳刷头(61)和所述导体(65)；
所述导体(65)的一部分穿过所述弹簧(62)的中空部分，与所述碳刷头（ 61） 设置的轴向孔滑动连接；
所述安装槽(63)用于安装所述弹性碳刷(6)；
所述导线固定孔(64)用于连接外接导线。
2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述电极移动架(5)，具体包括：
固定座(51)、导电体(52)和电极插片安装座(53)；
所述导电体(52)的一端固定在所述固定座(51)，另一端固定在所述电极插片安装座(53)；
所述电极插片(7)安装在所述电极插片安装座(53)的电极插片安装槽(531)，并与所述导电体(52)连接。
3.根据权利要求2所述的充电装置，其特征在于，所述导电体(52)固定在所述电极插片安装座(53)的端部设有螺纹孔，所述电极插片(7)通过螺钉穿过电极插片安装座(53)的通孔安装到所述螺纹孔。
4.根据权利要求2所述的充电装置，其特征在于，所述导电体(52)的轴向设有导电接触平面(521)，所述弹性碳刷(6)接触所述导电接触平面(521)。
5.根据权利要求2所述的充电装置，其特征在于，所述导电体(52)，具体为：铜棒。
6.根据权利要求2所述的充电装置，其特征在于，所述传动机构(3,4)，具体包括：
丝杠螺母(3)和丝杠(4)，所述丝杠螺母(3)和丝杠(4)配合连接；
所述丝杠螺母(3)安装在所述固定座(51)；
所述步进电机(2)带动所述丝杠(4)转动。
7.根据权利要求6所述的充电装置，其特征在于，还包括：充电座(1)、限位开关(8)和卧式丝杠轴承支座(9)；
所述步进电机(2)、所述弹性碳刷(6)、限位开关(8)和所述卧式丝杠轴承支座(9)均安装在所述充电座(1)；
所述丝杠(4)的一端连接所述步进电机(2)，另一端连接所述卧式丝杠轴承支座(8)。
8.根据权利要求7所述的充电装置，其特征在于，所述充电座，具体包括：
充电座头部(11)、充电座中部(12)和充电座尾部(13)；
所述充电座头部(11)设有步进电机安装孔(111)，与所述步进电机(2)连接的所述丝杠(4)穿过所述步进电机安装孔(111)；
所述充电座中部(12)设有限位开关安装缝(121)，用于安装固定所述限位开关(8)；
所述充电座尾部(13)设有导电体穿梭孔(131)和碳刷安装槽(132)，所述卧式丝杠轴承支座(9)安装在所述充电座尾部(13)。
9.根据权利要求8所述的充电装置，其特征在于，所述充电座(1)、固定座(51)和所述电极插片安装座(53)的材料均为绝缘塑料。
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