CN108598783B - 一种电动公交车充电接头装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动公交车充电接头装置,包括充电接头箱,充电接头移动机构和挡板升降机构;充电接头箱一面开有用于充电接头进出的开口;充电接头移动机构和挡板升降机构均位于充电接头箱内部,充电接头移动机构包括提供驱动力的充电接头驱动电机,充电接头,丝杠螺杆和丝杠螺母,充电接头驱动电机与丝杠螺杆同轴,丝杠螺杆与丝杠螺母啮合传动,丝杠螺母通过连接件与充电接头连接,充电接头下方设导轨滑轮,导轨滑轮沿导轨滑行;挡板升降机构包括用于闭合开口的挡板,挡板一侧设有齿条,齿条与设于箱体上的齿轮啮合传动,与箱体内壁固定的挡板驱动电机带动齿轮同步转动。本发明有效防水防尘,能实现充电接头与充电接口自动对接。

Description

一种电动公交车充电接头装置
技术领域
本发明涉及充电接头领域,更具体的说,它涉及一种电动公交车充电接头装置。
背景技术
随着新能源技术的不断发展,大量的新能源公交车在各个城市中投入运营,但是,电动公交车存在如下几个不足:第一,电动公交车的成本相对较高,其主要原因是电动汽车的蓄电池的价格比较高;第二,现有电池的容量较小,使汽车的续航能力不高,一般采用增加电池组的方法来改善续航能力,但是这种方法会增加汽车的负载,有悖于汽车的轻量化和节能减排的目标;第三,电动公交车的充电设施不完善,现有的充电桩数量有限,充电效率比较低,不利于大量的电动公交车投入使用和分配。因此,如果能在电动公交车行驶的路径中进行电能的补给,就能减少车载蓄电池的数量,减少汽车负载,节能减排,并且极大地提高了电动公交车的续航能力。
现有公交车充电接头大多位于公交车侧身,当充电接口位于公交车站台顶棚时,充电接头需设置在公交车顶部,若暴露于空气中,易受雨雪天气等恶劣的自然环境的破坏。同时,公交车充电接头位于公交车顶部时,难以实现人工操作公交车充电接头与公交车站台上充电接口的对接。
发明内容
本发明的目的在于提供一种位于公交车顶端,有效防水防尘,能实现自动对接的电动公交车充电接头装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种电动公交车充电接头装置,包括充电接头箱,均位于充电接头箱内部的充电接头移动机构和挡板升降机构;充电接头箱一面开有用于充电接头进出的开口;充电接头移动机构包括提供驱动力的充电接头驱动电机,充电接头,丝杠螺杆和丝杠螺母,充电接头驱动电机与丝杠螺杆同轴,丝杠螺杆与丝杠螺母啮合传动,丝杠螺母通过连接件与充电接头连接,充电接头下方设导轨滑轮,导轨滑轮沿导轨滑行;挡板升降机构包括用于闭合开口的挡板,挡板一侧设齿条,齿条与设于箱体上的齿轮啮合传动,与箱体固定的挡板驱动电机带动齿轮同步转动。充电接头驱动电机正转,充电接头沿导轨向箱体内部运动到指定位置;充电接头驱动电机反转,充电接头沿导轨向箱体外部运动到指定位置。挡板驱动电机正转,挡板下降到开口闭合的指定位置;挡板驱动电机反转,挡板上升到开口完全露出的指定位置。
进一步,箱体内部设反射式光电开关,箱体外部设反射式光电开关的发射元件和接收元件。
进一步,箱体设有用于挡板移动的限位槽。挡板沿限位槽上下滑行。
进一步,挡板与开口的闭合处用密封件进行密封。密封件可以为橡胶、塑料或石墨等材料制成。
本发明的工作过程如图5所示:公交车驶入车站,公交车站台充电接口到指定位置,此时位于公交车顶端的充电接头装置上的反射式光电开关在站台充电接口到达指定范围内后,通过站台充电接头的反射信号接收到自身发射的红外信号,发出触发信号。充电接头箱中的控制器接收到光电开关发出的触发信号,按照程序控制挡板升降机构上升,通过挡板驱动电机带动齿轮、齿条啮合传动带动挡板到达指定位置。此时,控制器控制充电接头驱动电机带动丝杠螺柱同步转动,充电接头驱动电机反转,充电接头沿导轨向箱体外部运动到充电指定位置,系统等待站台充电接口与公交车顶部充电接头对接。充电接头对接后,系统开始充电,控制器实时检测充电电路中的充电电流。站台充电接口停止供电后,控制器接收信号控制充电接头驱动电机正转,充电接头沿导轨向箱体内运动,充电接头与站台充电接口分离,充电接头运动到箱体内部指定位置。然后,控制器控制挡板驱动电机反转,挡板下降到闭合指定位置。反射式光电开关等待下一次触发信号,系统处于待机状态,等待下一次充电过程。
本发明相比现有技术优点在于:
1、位于公交车顶部的充电接头装置,具有防水防尘功能,充电接头位于箱体内部,避免直接接触恶劣的自然环境,降低了自然环境对充电接头的破坏性,延长了充电接头的使用寿命。
2、充电接头移动机构和挡板升降机构的设置,实现了充电接头自动进出防水箱,无需人工操作,省时省力,又安全可靠。
3、充电接头位于公交车顶部,充分利用了公交车顶部空间,减少了公交车底部负载。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为充电接头移动机构的结构示意图。
图3为挡板升降机构的结构示意图。
图4为充电接头箱外部的结构示意图。
图5为充电接头对接的流程图。
图6为实施例2充电装置固定于站台的示意图。
图7为实施例2调整机构示意图。
图8为实施例2充电接口示意图。
图9为实施例2定位机构的结构示意图。
图10是实施例2调整机构的运动控制模型图。
图11是实施例2超声波探头竖直方向定位原理图。
图12是实施例2超声波探头水平方向定位原理图。
图13是实施例3多充电接口充电装置的示意图。
图14是实施例3多充电接口的示意图。
图15为实施例3多充电接口定位机构的示意图。
图16为实施例4可移动充电装置的示意图。
图17为实施例4的左视图。
图18为实施例4调整机构的结构示意图。
图19是实施例4调整机构的运动控制模型图。
图20是实施例4的超声波探头竖直方向定位原理图。
图21是实施例4的超声波探头水平方向定位原理图。
图22为实施例5自动充电装置设置于充电桩上的示意图。
图23为实施例5充电装置的左视图。
图24为实施例5充电接口定位机构的示意图。
图25为实施例5显示模块的示意图。
图中标识:控制器1,调整机构2,定位机构3,第一臂21,第二臂22,充电接口23,转台4,转台转轴41,转台驱动电机42,第一臂伺服电机211,第二臂伺服电机221,接口伺服电机231,接口旋转电机232,第一充电接口234,第二充电接口235,第三充电接口236,超声波探头31,第一水平超声波探头311,第二水平超声波探头312,竖向超声波探头313,反射式光电开关31,摄像机32,步进电机33,充电接口本体34,连接件233,第一水平步进电机331,第二水平步进电机332,竖向步进电机333,移动机构5,滑台51,同步带52,滑台导轨53,上带521,下带522,移动伺服电机54,对射式光电开关531,缓冲弹簧532,控制线541,绕线轮542,显示模块6,充电接头箱7,充电接头滑行机构8,挡板升降机构9,开口71,充电接头驱动电机81,充电接头82,丝杠螺杆83,丝杠螺母84,第一连接件88,第二连接件85,导轨滑轮86,导轨87,挡板91,齿条92,齿轮93,挡板驱动电机94,反射式光电开关72,发射元件721,接收元件722,限位槽73,密封件74。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例1
一种电动公交车充电接头装置,如图1-5所示,包括充电接头箱7,充电接头移动机构8和挡板升降机构9;充电接头箱7开有用于充电接头进出的开口71;充电接头移动机构8和挡板升降机构9均位于充电接头箱7内部,充电接头移动机构8包括提供驱动力的充电接头驱动电机81,充电接头驱动电机81通过第一连接件88固定于箱体,充电接头82,丝杠螺杆83和丝杠螺母84,充电接头驱动电机81与丝杠螺杆83同轴,丝杠螺杆83与丝杠螺母84啮合传动,丝杠螺母84通过连接件85与充电接头82连接,充电接头82下方设导轨滑轮86,导轨滑轮86沿导轨87滑行;挡板升降机构9包括用于闭合开口的挡板91,挡板91一侧设齿条92,齿条92与设于箱体上的齿轮93啮合传动,与箱体固定的挡板驱动电机94带动齿轮93同步转动。充电接头驱动电机81正转,充电接头82沿导轨87向箱体内部运动到指定位置;充电接头驱动电机81反转,充电接头82沿导轨87向箱体外部运动到指定位置。挡板驱动电机94正转,挡板91下降到开口71闭合的指定位置;挡板驱动电机94反转,挡板91上升到开口71完全露出的指定位置。充电接头装置还设有控制器,控制器控制充电接头移动机构8中充电接头的移动和挡板升降机构9中挡板的升降。
如图1所示,充电接头箱7内部设反射式光电开关72。如图4所示,箱体外部设反射式光电开关的发射元件721和接收元件722。
如图3所示,充电接头箱7设有用于挡板91移动的限位槽73。挡板91沿限位槽73上下滑行。
如图4所示,挡板91与开口71的闭合处用密封件74进行密封。密封件74可以为橡胶、塑料或石墨等材料制成。
实施例2
一种电动公交车自动充电装置,如图6-9所示,该装置位于公交站台上方,包括设置于站台上方的控制器1、调整机构2和定位机构3;调整机构包括第一臂21、第二臂22和充电接口23,第一臂21固定于转台4,转台4绕转台转轴41转动,第一臂伺服电机211控制第一臂21运动,第二臂伺服电机221与第一臂21固定,第二臂伺服电机221控制第二臂22运动,第二臂22与接口伺服电机231固定,接口伺服电机231轴连接连接件233,充电接口23与接口旋转电机232连接,接口旋转电机232固定于连接件233;充电接口23设有定位机构3,包括与充电接头对接的充电接口本体34,超声波探头31和步进电机33,步进电机33带动超声波探头31转动;控制器1控制调整机构2和定位机构3。充电接口的初始位置高于公交车车体的最高高度。
转台运动原理:转台4后端下部的设计为锥齿轮面,其覆盖角度为±60°,锥齿轮中心线处和转台驱动电机42带动的锥齿轮相配合,通过转台驱动电机42带动,锥齿轮副把转台驱动电机42的转动转化为转台4的转动。
如图10所示,调整机构2的调整原理为:以第一臂伺服电机211轴为原点O,第一臂21和第二臂22向外水平伸展的方向为X轴正方向,竖直向上为轴Y正方向,在第一臂21和第二臂22的运动平面建立二维坐标系,充电接口23中点的坐标为(x,y)。对于任意位置的充电接口23,其空间坐标始终满足如下关系:
Figure 177029DEST_PATH_IMAGE001
其中,θ 1—第一臂21与X轴正方向的夹角,θ 2—第二臂22与Y轴负方向的夹角,θ 3—充电接口23与第二臂的夹角,l 1—第一臂21的长度,l 2—第二臂23的长度。控制器1控制伺服电机采用位置控制模式,该模式是通过外部输入脉冲的频率来确定转动速度的大小,并通过脉冲的个数来确定转动的角度,这种模式对速度和位置严格控制。控制器1的存储器记录下从初始位置开始控制器1为控制伺服电机所发出的脉冲个数,结合机械结构所设计好的减速器的减速比和伺服电机预设参数,就能在程序中记录下每个连接处所转的角度,即图10中的θ 1θ 2θ 3,因此第一臂21、第二臂22和充电接口23的任意一点坐标能得到。
充电接口23首先在竖直方向上调整,即保持X坐标不变,仅调整Y坐标。因为此时X 的坐标值是已知的,可看作常量
Figure 891913DEST_PATH_IMAGE002
,所以调整机构2在竖直方向上调整,第一臂伺服电机 211和第二臂伺服电机221的转角始终满足:
Figure 213173DEST_PATH_IMAGE003
,所以,
Figure 780552DEST_PATH_IMAGE004
控制器1对第一臂伺服电机211和第二臂伺服电机221所发出的脉冲个 数之比满足该式即可保证第一臂21、第二臂22和充电接口23在竖直方向运动。
在调整好第一臂21、第二臂22和充电接口23的竖直方向后,充电接口23和公交车 上的充电接头处于同一水平面,第一臂21、第二臂22和充电接口23开始进行水平方向的调 整,即保持Y坐标不变,仅调整X坐标。控制的原理和竖直方向的调整相同,Y坐标即为常量
Figure 162904DEST_PATH_IMAGE005
,第一臂伺服电机211和第二臂伺服电机221的转角始终满足:
Figure 420710DEST_PATH_IMAGE006
,所以
Figure 991499DEST_PATH_IMAGE007
, 控制器1对第一臂伺服电机211和第二臂伺服电机221所发出 的脉冲个数之比满足该式即可保证充电调整机构在水平方向上的运动。
充电接口本体34上侧设有竖向超声波探头313,以及在充电接口本体34两侧各设有第一水平超声波探头311和第二水平超声波探头312,竖向步进电机333带动竖向超声波探头313转动,第一水平步进电机331带动第一水平超声波探头311转动,第二水平步进电机332带动第二水平超声波探头312转动。竖向超声波探头313对调整机构进行竖直方向的定位,水平超声波探头对调整机构进行水平方向的定位。根据实际探测距离,超声波探头可设置成不同频率,例如40KHz(检测8米以内)或25KHz(20米以内)。
如图11所示,竖向超声波探头313在竖直方向的定位过程是:竖向步进电机333以预设摆角带动竖向超声波探头313检测是否有公交车即将进入车站。在检测到有公交车进站时,竖向超声波探头313采集距离数据,竖向步进电机333组输出角度数据,判断公交车是否停驶。公交车停靠后,竖向超声波探头313开始定位,控制器1控制转台转动,使充电接口23平面处于可以和公交车接头箱对接的指定平面内,转台4转动的角度和接口伺服电机231控制充电接口23转过的角度相等,保证充电接口23的平面始终平行于公交车的对接平面。控制器1判断第二臂22上的充电接口位置高度并发出指令控制第一臂伺服电机211和第二臂伺服电机221分别对第一臂21和第二臂22进行姿态调整,并控制接口伺服电机231和接口旋转电机232对充电接口23进行姿态调整。
竖向步进电机333和竖向超声波探头313均设置在充电接口本体34的上方中间位置,由竖向步进电机333控制竖向超声波探头313,对第一臂21、第二臂22和充电接口23进行竖直方向上的定位。竖向超声波探头313探测到的扫描平面垂直于充电接口平面向前。竖向超声波探头313探测方向水平向前时,此时将竖向步进电机333的位置设置为初始位置。竖向步进电机333相对于初始位置进行±10°的循环匀速转动,探测方向高于初始位置为正,低于初始位置为负,竖向超声波探头313的扫描区域为图中的I、II、III。竖向超声波探头313能够采集到距离信号的区域为I和II,在III区无数据采集。若以无数据的分界线为正,则控制器1根据竖向步进电机333的转角调整第一臂21和第二臂22向上运动;若有无数据的分界线为负,则控制器1根据竖向步进电机333的转角调整机械臂向下运动;若有无数据的分界线为0°,即处于初始位置,则说明调整成功,此时,充电接口23与公交车上的充电接头处于同一水平面,第一臂21、第二臂22和充电接口23不需要再进行上下的运动调整。
在充电接口23两侧各设一个水平步进电机,水平步进电机控制水平超声波探头的探测方向,对第一臂21、第二臂22和充电接口23进行水平方向上的定位,如图12所示。水平超声波探头在水平方向的定位过程是:两个水平步进电机的初始位置设定为使其控制的水平超声波探头信号收发方向垂直于充电接口平面向前,位于充电接口23左侧的第一水平超声波探头311由初始位置逆时针向左侧探测,右侧的第二水平超声波探头312由初始位置顺时针向右侧探测,两个水平步进电机以相同的速率转动,达到预设转角后,反向转动至初始位置,如此进行循环,同时两个水平超声波探头以相同的时间间隔,发送超声波并分别等待接收的信号,以此定位公交车上充电接头的位置。位于电动公交车上的充电接头,其长度略大于两超声波探头的间距,令站台上的充电接口和公交车上的充电接头在同一水平面上,公交车在驶入站台前,若第一水平超声波探头311探测到物体的距离信号,而第二水平超声波探头312未探测到距离信号,则判断出公交车充电接头位于第一水平超声波探头311的扫描区域I,控制器1即发出指令,控制第一臂21、第二臂22和充电接口23在水平方向上向第一水平超声波探头311的所在方向运动。第二水平超声波探头312探测到充电接头的距离信号,而第一水平超声波探头311未探测到距离信号,则判断出公交车充电接头位于第二水平超声波探头312的扫描区域III,控制器即发出指令,控制第一臂21、第二臂22和充电接口23在水平方向上向第二水平超声波探头312的方向运动;若第一水平超声波探头311和第二水平超声波探头312同时探测到物体的距离信号,则说明对中成功,位于公交车上的充电接头与调整机构上的充电接口23在同一水平直线上,调整机构不需要再进行左右的运动调整。接口对接成功后,控制器1控制超声波探头31和步进电机33停止检测。公交车的充电接头在充电接口23超声波探头前方,采用超声波探头进行定位。
定位机构3设有摄像机32,如图9所示,摄像机采集图像数据传输至控制器1。公交车充电接头在超声波探头的下方以及在超声波探头的后方时,均采用摄像机32进行定位。摄像机32位于充电接口23上,通过摄像机32采集的图像流,控制器1实时计算摄像机32的三维坐标。在控制器1中预先写入对接接头的目标特征,以及在不同距离位置下拍摄的数据,建立目标数据库,以实现程序快速查找,进行三维坐标定位。控制器1中的识别程序能够快速匹配当前摄像机32采集到的图像的特征点和数据库相近的特征点,按照预先设定好的三维坐标系,定位此时充电接口23相对于公交车上部的充电接头的三维坐标距离,控制器1控制运动充电调整机构进行X、Y、Z向的位置调整。
如图9所示,定位机构3还设用于检测充电接口23对接的反射式光电开关31,反射式光电开关31位于充电接口上。当站台上的充电接口23与公交车上的充电接头对接成功后,反射式光电开关31开始检测充电接口23对接是否准确,若对接准确,充电进行。
实施例3
本实施例与实施例2的区别之处在于设置了多个充电接口,多个充电接口串联。如图13-15所示,充电接口23设有第一充电接口234,第二充电接口235和第三充电接口236,第一充电接口234,第二充电接口235和第三充电接口236依次串联。
第二充电接口235上端设有竖向超声波探头313,第一充电接口234一侧设有第一水平超声波探头311,第三充电接口236一侧设有第二水平超声波探头312,竖向步进电机333带动竖向超声波探头313转动,第一水平步进电机331带动第一水平超声波探头311转动,第二水平步进电机332带动第二水平超声波探头312转动。
实施例4
本实施例与实施例2的区别之处在于:调整机构和定位机构均设置于移动机构上,本实施例中的调整机构的运动控制模型、超声波探头竖直方向定位原理以及超声波探头水平方向定位原理与实施例2相同,其他结构也均与实施例2相同。
如图16-21所示,移动机构5包括滑台51,同步带52,和固定在站台上的导轨53,第一臂21和第一臂伺服电机211均固定于滑台51上。同步带52包括上带521和下带522,上带521与滑台51连接,下带522穿过滑台51,同步带52带动滑台51沿滑台导轨53移动,滑台51正向滑行时,移动伺服电机54空转,滑台51反向滑行时,移动伺服电机54正转。滑台导轨53一端设有对射式光电开关531。滑台51运动到对射式光电开关531所在位置时,控制器1控制充电装置停止充电并控制充电接口与充电接头分离。为了防止滑台51滑行过程中因撞击导轨53而引起滑台51或导轨滑台53的损坏,滑台导轨53两侧设有缓冲弹簧532。控制线541绕于绕线轮542上,绕线轮542的轴直径与移动伺服电机54的轴直径相同,移动伺服电机54的轴带动绕线轮542转动。
实施例5
本实施例与实施例2的区别之处在于在位于充电桩上的自动充电装置中增加了显示模块以及在控制器中增加了能够发送距离数据信息的无线模块。
如图22-25所示,显示模块6位于公交车驾驶台上。显示模块6包括单片机,LED提示灯,无线模块和显示屏,单片机的输入端连接无线模块,显示屏和LED提示灯均与单片机的输出端连接。
竖向超声波探头313采集距离数据,竖向步进电机333输出角度数据,控制器1接收竖向超声波探头313发出的距离信号,控制调整机构2进行高度方向的调整,调整充电接口23与公交车顶部充电接头在同一高度,此时,竖向步进电机333保持竖向超声波探头313探测的方向水平,竖向超声波探头313探测公交车充电接头与充电接口23的水平距离。控制器中的NRF24L01无线模块,通过EnhancedShockBurstTM模式发射竖向超声波探头313探测的距离信息的数据包。显示模块6中的NRF24L01无线模块通过EnhancedShockBurstTM模式接收调整机构发送的数据包,单片机读取距离数据,并采用中值滤波法进行数字滤波处理,然后将滤波后的数值实时显示在12864显示屏上。在距离数值小于等于1m时,LED灯闪烁提示驾驶员到达充电区域,及时驻车,防止碰撞。
充电接口与充电接头对接的流程为:电动公交自动充电站台处于工作状态时,竖向步进电机331以预设摆角带动超声波探头31检测是否有公交车即将进入车站。在检测到有公交车进站时,竖向超声波探头313采集距离数据,判断公交车是否停驶,公交车停靠后,竖向超声波探头313开始定位,控制器1控制转台转动,使充电接口23平面处于和公交车充电接头对接的指定平面内。竖向步进电机331输出角度数据,控制器1判断充电接口的位置高度并发出指令控制第一臂伺服电机211和第二臂伺服电机221进行姿态调整,并同时控制接口伺服电机231对充电接口23进行调整,直到充电接口23与公交车充电接头位置水平。第一水平超声波探头311和第二水平超声波探头312开始工作,第一水平超声波探头311和第二水平超声波探头312采集距离数据,第一水平步进电机331和第二水平步进电机332以预设摆角往复运动并输出角度数据,控制器1判断充电接口相对于公交车充电接头的水平位置距离,控制第一臂伺服电机211和第二臂伺服电机221进行姿态调整,直到充电接口23与公交车充电接头位置对中。充电接口23与充电接头对中成功后,摄像机32开始工作,采集公交车充电接头的位置图像,控制器1比对特征数据库,充电调整机构中的各个伺服电机进行第一臂21、第二臂22和充电接口23的精确姿态调整直到满足程序图像控制要求。两组反射式光电开关31工作,检测充电接口23对接是否正确,若对接失败,则终止系统充电程序,发出报警信号,等待人工维护调整;若对接正确,控制器1发出充电指令,开始充电。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举,本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式,本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (4)

1.一种电动公交车用充电装置,充电装置包括位于电动公交车顶端的充电接头装置,以及位于公交站台上方的充电接口装置,其特征在于:所述充电接头装置包括充电接头箱,充电接头移动机构和挡板升降机构;充电接头箱位于公交车顶端,充电接头箱一面开有用于充电接头进出的开口;充电接头移动机构和挡板升降机构均位于充电接头箱内部,充电接头移动机构包括提供驱动力的充电接头驱动电机,充电接头,丝杠螺杆和丝杠螺母,充电接头驱动电机与丝杠螺杆同轴,丝杠螺杆与丝杠螺母啮合传动,丝杠螺母通过连接件与充电接头连接,充电接头下方设导轨滑轮,导轨滑轮沿导轨滑行;挡板升降机构包括用于闭合开口的挡板,挡板一侧设齿条,齿条与设于箱体上的齿轮啮合传动,与箱体固定的挡板驱动电机带动齿轮同步转动,所述充电接口装置包括设置于公交站台上方的调整机构;调整机构包括第一臂、第二臂和充电接口,第一臂固定于转台,转台绕转台转轴转动,第一臂伺服电机控制第一臂运动,第二臂伺服电机与第一臂固定,第二臂伺服电机控制第二臂运动,第二臂与接口伺服电机固定,接口伺服电机轴连接连接件,充电接口与接口旋转电机连接,接口旋转电机固定于连接件;以第一臂伺服电机轴为原点O,第一臂和第二臂向外水平伸展的方向为X轴正方向,竖直向上为Y轴正方向,在第一臂和第二臂的运动平面建立二维坐标系,充电接口中点的坐标为(x,y),对于任意位置的充电接口,其空间坐标始终满足如下关系:
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中,θ1—第一臂与X轴正方向的夹角,θ2—第二臂与Y轴负方向的夹角,θ3—充电接口与第二臂的夹角,
Figure DEST_PATH_IMAGE004
—第一臂的长度,
Figure DEST_PATH_IMAGE006
—第二臂的长度,控制器控制伺服电机采用位置控制模式,该模式是通过外部输入脉冲的频率来确定转动速度的大小,并通过脉冲的个数来确定转动的角度。
2.根据权利要求1所述的一种电动公交车用充电装置,其特征在于:箱体内部设反射式光电开关,箱体外部设反射式光电开关的发射元件和接收元件。
3.根据权利要求2所述的一种电动公交车用充电装置,其特征在于:箱体设有用于挡板移动的限位槽。
4.根据权利要求3所述的一种电动公交车用充电装置,其特征在于:挡板与开口的闭合处用密封件进行密封。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109204024B (zh) * 2018-10-29 2020-09-22 安徽誉林汽车部件有限公司 一种防护性强的新能源汽车充电桩
CN109318736A (zh) * 2018-11-29 2019-02-12 上海上汽安悦充电科技有限公司 一种采用可升降托盘的充电连接器
CN109808529B (zh) * 2019-03-26 2023-10-27 西安工业大学 一种无人喷水机器人的行走单元及其方法
DE102019210042A1 (de) * 2019-07-08 2021-01-14 Kuka Deutschland Gmbh Automatisiertes Verbinden von einem Ladestecker mit einer Ladeschnittstelle eines Fahrzeugs
CN111169303B (zh) * 2020-01-06 2021-07-13 深圳巴斯巴科技发展有限公司 一种切换连接结构
CN111731996B (zh) * 2020-07-27 2022-03-11 赣州德业电子科技有限公司 一种动臂塔吊吊钩视频监控设备
CN112138286B (zh) * 2020-09-16 2022-09-23 安徽飞镖知识产权服务股份有限公司 一种可调节式单点式祛痘装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103457322A (zh) * 2013-09-02 2013-12-18 重庆文理学院 一种电动汽车自动充电站
CN203491759U (zh) * 2013-10-22 2014-03-19 深圳市不见不散电子有限公司 一种接口窗口开闭可控的移动电源
CN205248860U (zh) * 2015-12-18 2016-05-18 黄泓雯 充电系统及其充电连接器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103094813B (zh) * 2013-01-29 2015-05-06 蒋健棠 一种通过机械臂实现电极全自动对接的系统及方法
CN205736996U (zh) * 2016-05-13 2016-11-30 储盈信息科技(上海)有限公司 一种电动车自动充电机械臂

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103457322A (zh) * 2013-09-02 2013-12-18 重庆文理学院 一种电动汽车自动充电站
CN203491759U (zh) * 2013-10-22 2014-03-19 深圳市不见不散电子有限公司 一种接口窗口开闭可控的移动电源
CN205248860U (zh) * 2015-12-18 2016-05-18 黄泓雯 充电系统及其充电连接器

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