CN108742377B - 一种扫地机器人充电桩自动夹持装置 - Google Patents

Abstract

一种扫地机器人充电桩自动夹持装置，本发明由充电桩基座、导电体、活动爪、连杆、伸缩杆、直线电机、固定螺丝、接口板、扫地机器人车体、旋转销组成。当需要进行充电时，扫地机器人主体通过导航引导，在一定误差范围内，将接口板压在充电桩基座上后，通过自动夹持装置实现接口板触点与导电体的紧密贴合；当充满电后或者需要停止充电离开时，通过自动夹持装置的运动，释放接口板，使得扫地机器人主体可以随时离开充电桩。实现了降低扫地机器人自动返程充电过程中对导航精度的要求的目的，同时提高了电连接的可靠性，保障了扫地机器人可靠运行。

Description

一种扫地机器人充电桩自动夹持装置

技术领域

本发明属于一种机械领域的充电桩夹持装置，尤其属于一种应用于自动返程充电的扫地机器人的充电桩自动夹持装置。

背景技术

当今在家居行业，随着智能家居行业的兴起，扫地机器人已经被众多家庭接纳并使用，当前的扫地机器人大多具备自动返程充电的功能，定时打扫，自动返程充电，实现家庭保洁的自动化，可见，自动返程充电是保证扫地机器人实现家庭清洁的重要一环，一旦返程充电出现故障，整个自动化过程就被中断。

目前，市面上的扫地机器人使用的充电桩大多采用底部设置触点的办法与充电桩进行电气连接，依靠精确的导航引导，使得扫地机器人准确的运动到充电桩上面，依托扫地机器人自身重量，将扫地机器人下方的触点压在充电桩的触点上，实现充电。

这个过程中，一是面对需求的导航精度较高，容易出现不能按计划运动到充电桩上面；二是依靠自身重量压紧电连接触点的设计使得连接的可靠性不高，容易出现未能连接的情况。上述两种情况的出现都会使得充电失败。

所以，需要一种充电桩，降低对导航精度的需求，增加连接可靠性，提高成功充电的概率。

发明内容

本发明的目的在于设计一种自动夹持装置，降低扫地机器人自动返程充电过程中对导航精度的要求，提高电连接的可靠性，保障扫地机器人可靠运行。为实现上述目的，本发明由充电桩基座、导电体、活动爪、连杆、伸缩杆、直线电机、固定螺丝、接口板、扫地机器人主体、旋转销组成。

优选的，本发明的充电桩基座的主体为一“L”形，分为水平部分与竖直部分，水平部分为一平板，用于将充电桩稳定固定于地面，竖直部分的前方(充电桩基座与扫地机器人连接的一侧定义为前方)有四个用于安装导电体的孔，四个孔分成两组，竖直部分左右两侧同一高度的为一组，两组以竖直部分的水平中心线为轴线对称，每组中两个孔之间的距离与导电体上导电固定接口的距离相同，与导电体上的导电固定接口配合，实现导电体的装配；定义垂直面为垂直于水平部分同时经过竖直部分的前表面中心垂直对称线的对称面，充电桩基座以垂直面为对称面左右对称，竖直部分的右侧有两个滑动导轨、伸缩导轨、限位杆组成；两滑动导轨以伸缩导轨中心线为对称线对称，滑动导轨内有滑动空腔，滑动空腔为阶梯槽，滑动导轨的靠近竖直部分前表面位置有限位杆，用于限定活动爪的活动空间，伸缩导轨的主体为两根平行杆，远离竖直部分的一端有盖，用于限定伸缩杆向充电桩基座右侧的运动，在平行杆有盖部分分布四个安装孔，用于直线电机的安装；竖直部分的左侧与右侧以垂直面为对称面对称设置了相同的滑动导轨、伸缩导轨和限位杆。

优选的，导电体主体为一导电矩形金属杆，前面用于与接口板上的触点连接，背面有两个导电固定接口，用于连接电极，同时固定导电体在充电桩基座上。

优选的，活动爪主体为“﹃”形，在活动爪的爪端用于抓取接口板的地方有倒角，爪端两侧有两根爪杆，两爪杆靠近爪端的地方外侧都有一台阶轴，用于与连杆配合，爪杆远离爪端的地方内侧都有一台阶轴，用于与充电桩基座的滑动导轨的滑动空腔配合。

优选的，连杆为一两端有孔的矩形杆，孔的大小由活动爪的爪杆靠近爪端的地方外侧台阶轴的直径较小的一段的直径决定，连杆的两端有倒角。

优选的，伸缩杆实质为直线电机的电机轴，主体为一矩形杆，伸缩杆的一端有一台阶轴，该台阶轴用于与连杆上的孔相配合。

优选的，接口板的主体为一矩形主体板，主体板的上下端倒圆角，以便于被活动爪抓取，主体板前面(与充电桩基座接触的一面)有触点，该触点具备一定的弹性(成熟技术，图示没有画出)，在与导电体贴合过程中被压紧，使得接合更加可靠，背面有一突出矩形块，矩形块一端与接口板的主体板固定连接，另一端倒圆角，在该矩形块上挖出一孔，用于与扫地机器人主体相连，孔的大小与旋转销的直径相同。

优选的，扫地机器人主体与现有主流扫地机器人相同，不同点在于前端有两平行凸出的矩形块，两个矩形块都与扫地机器人主体固定连接，两矩形块的间距与接口板背面的矩形块厚度相同，两矩形块上相同位置有孔，该孔的大小与旋转销相同。

装配关系：

充电桩基座放于地面，导电体通过背面的两个导电固定接口与充电桩基座的导电体安装孔配合，将导电体固定于充电桩基座上；活动爪通过两个内侧的台阶轴与充电桩基座的两个滑动导轨配合，将活动爪与充电桩基座装配在一起，并使得活动爪内侧的台阶轴可以沿充电桩基座的滑动导轨滑动；直线电机通过固定螺丝连接充电桩基座的直线电机安装孔固定在充电桩基座上；伸缩杆连接直线电机的电机轴，直线电机为伸缩杆的直线伸缩运动提供动力；伸缩杆的顶端通过台阶轴与连杆一端的孔配合，伸缩杆的台阶轴同时与上下两连杆的孔配合，连杆可以绕伸缩杆的台阶轴旋转；连杆另一端的孔与活动爪的两外侧的台阶轴配合，实现与活动爪的连接，连杆可以绕活动爪外侧的台阶轴旋转。

扫地机器人主体前端两矩形块上的孔与接口板背部的矩形块上的孔通过旋转销插接，使得接口板可以绕旋转销转动。

运动过程：

返程充电抓取过程：

当扫地机器人主体通过导航引导，在一定误差范围内，将接口板压在充电桩基座上后，由于导航、随机干扰、机械误差等因素，接口板不是完全到达充电的理想位置，此时，通过直线电机驱动，使得伸缩杆被向后驱动，伸缩杆的运动，带动连杆的运动，连杆的运动使得活动爪被拉动，由于充电桩基座限位杆的作用，同时因为连杆开始运动时的运动方向产生的是使得活动爪转动的力矩，所以活动爪会先发生绕轴转动，使得活动爪有更大几率抓取到接口板，在抓取到接口板后，由于充电桩基座的限位杆及连杆运动方向的共同作用，使得活动爪发生沿充电桩基座的滑动导轨滑动，使得接口板被逐步拉向充电桩基座，实现接口板触点与导电体的紧密贴合。

完成充电释放过程：

通过直线电机驱动，使得伸缩杆被向前驱动，伸缩杆的运动，带动连杆的运动，连杆的运动使得活动爪被推动，由于充电桩基座的限位杆及连杆运动方向的共同作用，使得活动爪发生沿充电桩基座的滑动导轨滑动，使得活动爪先向外运动与接口板脱离，在脱离到一定距离，活动爪内侧的台阶轴滑动到充电桩基座的滑动导轨的尽头时，在连杆的推动下活动爪转而发生绕活动爪内侧的台阶轴的绕轴运动，使得上下两个活动爪完全张开，使得扫地机器人主体可以随时离开充电桩。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中

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是本发明一种扫地机器人充电桩自动夹持装置的电桩基座的立体图。

图2是本发明一种扫地机器人充电桩自动夹持装置的电桩基座右视图及A-A剖视图。

图3是本发明一种扫地机器人充电桩自动夹持装置的导电体的立体图。

图4是本发明一种扫地机器人充电桩自动夹持装置的活动爪的立体图。

图5是本发明一种扫地机器人充电桩自动夹持装置的活动爪另一个视角的立体图。

图6是本发明一种扫地机器人充电桩自动夹持装置的连杆的立体图。

图7是本发明一种扫地机器人充电桩自动夹持装置的伸缩杆的立体图。

图8是本发明一种扫地机器人充电桩自动夹持装置的直线电机的立体图。

图9是本发明一种扫地机器人充电桩自动夹持装置的接口板的立体图。

图10是本发明一种扫地机器人充电桩自动夹持装置的接口板另一个视角的立体图。

图11是本发明一种扫地机器人充电桩自动夹持装置的扫地机器人车体的立体图。

图12是本发明一种扫地机器人充电桩自动夹持装置的旋转销的立体图。

图13是本发明一种扫地机器人充电桩自动夹持装置的扫地机器人车体与接口板的立体图。

图14是本发明一种扫地机器人充电桩自动夹持装置的未夹持状态的立体图。

图15是本发明一种扫地机器人充电桩自动夹持装置的夹持运动过程中的立体图。

图16是本发明一种扫地机器人充电桩自动夹持装置的夹持完成状态的立体图。

图中数字所表示的相应部件名称：1.充电桩基座；2.水平部分；3.竖直部分；4.导电体；5.孔；6.导电固定接口；7.滑动导轨；8.限位杆；9.滑动空腔；10.活动爪；11.平行杆；12.盖；13.伸缩杆；14.安装孔；15.直线电机；16.伸缩导轨；17.接口板；18.触点；19.爪端；20.倒角；21.杆；22.台阶轴；23.连杆；24.内侧台阶轴；25.活动爪；26.连杆孔；27.直线电机；28.伸缩杆上的杆；29.伸缩杆上的台阶轴；30.圆角；31.矩形块；32.矩形块上的孔；33.扫地机器人主体；34.旋转销；35.扫地机器人主体上的矩形块；36.扫地机器人主体矩形块上的孔。

具体实施方式

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作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。

本发明由充电桩基座、导电体、活动爪、连杆、伸缩杆、直线电机、固定螺丝、接口板、扫地机器人主体、旋转销组成。

参见图1、图2，本发明一种扫地机器人充电桩自动夹持装置的充电桩基座1的立体图，充电桩基座1的主体为一“L”形，分为水平部分2与竖直部分3，水平部分2为一平板，用于将充电桩基座1稳定固定于地面，竖直部分3的前方(充电桩基座与扫地机器人连接的一侧定义为前方)有四个用于安装导电体4的孔5，四个孔5分成两组，竖直部分3左右两侧同一高度的为一组，两组以竖直部分3的水平中心线为轴线对称，每组中两个孔5之间的距离与导电体4上导电固定接口6的距离相同，与导电体4上的导电固定接口6配合，实现导电体4的装配；定义垂直面为垂直于水平部分2同时经过竖直部分3的前表面中心垂直对称线的对称面，充电桩基座1以垂直面为对称面左右对称，竖直部分3的右侧有两个滑动导轨7、伸缩导轨16、限位杆8组成；两个滑动导轨7以伸缩导轨16中心线为对称线对称，滑动导轨16内有滑动空腔9，滑动空腔9为阶梯槽，滑动导轨16的靠近竖直部分前表面位置有限位杆8，用于限定活动爪10的活动空间，伸缩导轨16的主体为两根平行杆11，远离竖直部分的一端有盖12，用于限定伸缩杆13向充电桩基座1右侧的运动，在平行杆11有盖12部分分布四个安装孔14，用于直线电机15的安装；竖直部分3的左侧与右侧以垂直面为对称面对称设置了相同的滑动导轨7、伸缩导轨16和限位杆8。

参见图3，本发明一种扫地机器人充电桩自动夹持装置的导电体4的立体图，导电体4主体为一导电矩形金属杆，前面用于与接口板17上的触点18连接，背面有两个导电固定接口6，用于连接电极，同时固定导电体4在充电桩基座1上。

参见图4、图5，本发明一种扫地机器人充电桩自动夹持装置的活动爪25的立体图，活动爪25主体为“﹃”形，在活动爪25的爪端19用于抓取接口板17的地方有倒角20，爪端19两侧有两根爪杆21，两爪杆21靠近爪端19的地方外侧都有一台阶轴22，用于与连杆23配合，爪杆21远离爪端19的地方内侧都有一台阶轴24，用于与充电桩基座1的滑动导轨7的滑动空腔9配合。

参见图6，本发明一种扫地机器人充电桩自动夹持装置的连杆23的立体图，连杆23为一两端有孔26的矩形杆，孔26的大小由活动爪25的两杆21靠近爪端19的地方外侧台阶轴22的直径较小的一段的直径决定，连杆23的两端有倒角。

参见图7，本发明一种扫地机器人充电桩自动夹持装置的伸缩杆13的立体图，伸缩杆13实质为直线电机27的电机轴，主体为一矩形杆，伸缩杆28的一端有一台阶轴29，该台阶轴29用于与连杆23上的孔26相配合。

参见图9、图10，本发明一种扫地机器人充电桩自动夹持装置的接口板17的立体图，接口板17的主体为一矩形板，板的上下端倒圆角30，以便于被活动爪25抓取，接口板17的主体板前面(与充电桩基座接触的一面)有触点18，该触点18具备一定的弹性(成熟技术，图示没有画出)，在与导电体4贴合过程中被压紧，使得接合更加可靠，背面有一突出矩形块31，矩形块一端与接口杆的主体板固定连接，另一端倒圆角，在该矩形块上挖出一孔32，用于与扫地机器人主体33相连，孔32的大小与旋转销34的直径相同。

参见图11，本发明一种扫地机器人充电桩自动夹持装置的扫地机器人车体33的立体图，扫地机器人主体33与现有主流扫地机器人相同，不同点在于前端有两平行凸出的矩形块35，两个矩形块都与扫地机器人主体33固定连接，两矩形块35的间距与接口板17背面的矩形块厚度相同，两矩形块上35相同位置有孔36，该孔36的大小与旋转销34相同。

参见图13-图16，本发明的装配图及运动过程中的三维图。

装配关系：

充电桩基座1放于地面，导电体4通过背面的两个导电固定接口6与充电桩基座1的导电体安装孔5配合，将导电体4固定于充电桩基座1上；活动爪10通过两个内侧的台阶轴24与充电桩基座1的两个滑动导轨7配合，将活动爪10与充电桩基座1装配在一起，并使得活动爪10内侧的台阶轴24可以沿充电桩基座1的滑动导轨7滑动；直线电机27通过固定螺丝连接充电桩基座1的直线电机安装孔14固定在充电桩基座1上；伸缩杆13连接直线电机27的电机轴，直线电机27为伸缩杆13的直线伸缩运动提供动力；伸缩杆13的顶端通过台阶轴29与连杆一端的26配合，伸缩杆13的台阶轴29同时与上下两连杆23的孔26配合，连杆23可以绕伸缩杆13的台阶轴29旋转；连杆23另一端的孔26与活动爪10的两外侧的台阶轴22配合，实现与活动爪10的连接，连杆23可以绕活动爪10外侧的台阶轴22旋转。

扫地机器人主体33前端两矩形块35上的孔36与接口板17背部的矩形块31上的孔32通过旋转销34插接，使得接口板17可以绕旋转销34转动。

运动过程：

返程充电抓取过程：

当扫地机器人主体33通过导航引导，在一定误差范围内，将接口板17压在充电桩基座1上后，由于导航、随机干扰、机械误差等因素，接口板17不是完全到达充电的理想位置，此时，通过直线电机27驱动，使得伸缩杆13被向后驱动，伸缩杆13的运动，带动连杆23的运动，连杆23的运动使得活动爪10被拉动，由于充电桩基座限位杆8的作用，同时因为连杆23开始运动时的运动方向产生的是使得活动爪10转动的力矩，所以活动爪10会先发生绕轴转动，使得活动爪10有更大几率抓取到接口板17，在抓取到接口板17后，由于充电桩基座1的限位杆8及连杆23运动方向的共同作用，使得活动爪10发生沿充电桩基座1的滑动导轨7滑动，使得接口板17被逐步拉向充电桩基座1，实现接口板17触点与导电体4的紧密贴合。

完成充电释放过程：

通过直线电机27驱动，使得伸缩杆13被向前驱动，伸缩杆13的运动，带动连杆23的运动，连杆23的运动使得活动爪10被推动，由于充电桩基座1的限位杆8及连杆23运动方向的共同作用，使得活动爪10发生沿充电桩基座1的滑动导轨7滑动，使得活动爪10先向外运动与接口板17脱离，在脱离到一定距离，活动爪10内侧的台阶轴24滑动到充电桩基座1的滑动导轨7的尽头时，在连杆23的推动下活动爪10转而发生绕活动爪10内侧的台阶轴24的绕轴运动，使得上下两个活动爪10完全张开，使得扫地机器人主体33可以随时离开充电桩。

Claims (5)

1.一种扫地机器人充电桩自动夹持装置，其特征在于：由充电桩基座、导电体、活动爪、连杆、伸缩杆、直线电机、固定螺丝、接口板、扫地机器人主体、旋转销组成；充电桩基座的主体为一“L”形，分为水平部分与竖直部分，水平部分为一平板，用于将充电桩稳定固定于地面，竖直部分的前方有四个用于安装导电体的孔，四个孔分成两组，竖直部分左右两侧同一高度的为一组，两组以竖直部分的水平中心线为轴线对称，每组中两个孔之间的距离与导电体上导电固定接口的距离相同，与导电体上的导电固定接口配合，实现导电体的装配；定义垂直面为垂直于水平部分同时经过竖直部分的前表面中心垂直对称线的对称面，充电桩基座以垂直面为对称面左右对称，竖直部分的右侧有两个滑动导轨、伸缩导轨、限位杆组成；两滑动导轨以伸缩导轨中心线为对称线对称，滑动导轨内有滑动空腔，滑动空腔为阶梯槽，滑动导轨的靠近竖直部分前表面位置有限位杆，用于限定活动爪的活动空间，伸缩导轨的主体为两根平行杆，远离竖直部分的一端有盖，用于限定伸缩杆向充电桩基座右侧的运动，在平行杆有盖部分分布四个安装孔，用于直线电机的安装；竖直部分的左侧与右侧以垂直面为对称面对称设置了相同的滑动导轨、伸缩导轨和限位杆；

所述活动爪主体为“﹃”形，在活动爪的爪端用于抓取接口板的地方有倒角，爪端两侧有两根爪杆，两爪杆靠近爪端的地方外侧都有一台阶轴，用于与连杆配合，爪杆远离爪端的地方内侧都有一台阶轴，用于与充电桩基座的滑动导轨的滑动空腔配合；

所述连杆为一两端有孔的矩形杆，孔的大小由活动爪的爪杆靠近爪端的地方外侧台阶轴的直径较小的一段的直径决定，连杆的两端有倒角；

所述伸缩杆实质为直线电机的电机轴，主体为一矩形杆，伸缩杆的一端有一台阶轴，该台阶轴用于与连杆上的孔相配合。

2.如权利要求1所述的一种扫地机器人充电桩自动夹持装置，其特征在于：导电体主体为一导电矩形金属杆，前面用于与接口板上的触点连接，背面有两个导电固定接口，用于连接电极，同时固定导电体在充电桩基座上。

3.如权利要求1所述的一种扫地机器人充电桩自动夹持装置，其特征在于：接口板的主体为一矩形主体板，主体板的上下端倒圆角，以便于被活动爪抓取，主体板前面有触点，该触点具备一定的弹性，在与导电体贴合过程中被压紧，使得接合更加可靠，背面有一突出矩形块，矩形块一端与接口板的主体板固定连接，另一端倒圆角，在该矩形块上挖出一孔，用于与扫地机器人主体相连，孔的大小与旋转销的直径相同。

4.如权利要求1所述的一种扫地机器人充电桩自动夹持装置，其特征在于：扫地机器人主体与现有主流扫地机器人相同，不同点在于前端有两平行凸出的矩形块，两个矩形块都与扫地机器人主体固定连接，两矩形块的间距与接口板背面的矩形块厚度相同，两矩形块上相同位置有孔，该孔的大小与旋转销相同。

5.如权利要求1所述的一种扫地机器人充电桩自动夹持装置，其特征在于：充电桩基座放于地面，导电体通过背面的两个导电固定接口与充电桩基座的导电体安装孔配合，将导电体固定于充电桩基座上；活动爪通过两个内侧的台阶轴与充电桩基座的两个滑动导轨配合，将活动爪与充电桩基座装配在一起，并使得活动爪内侧的台阶轴可以沿充电桩基座的滑动导轨滑动；直线电机通过固定螺丝连接充电桩基座的直线电机安装孔固定在充电桩基座上；伸缩杆连接直线电机的电机轴，直线电机为伸缩杆的直线伸缩运动提供动力；伸缩杆的顶端通过台阶轴与连杆一端的孔配合，伸缩杆的台阶轴同时与上下两连杆的孔配合，连杆可以绕伸缩杆的台阶轴旋转；连杆另一端的孔与活动爪的两外侧的台阶轴配合，实现与活动爪的连接，连杆可以绕活动爪外侧的台阶轴旋转；扫地机器人主体前端两矩形块上的孔与接口板背部的矩形块上的孔通过旋转销插接，使得接口板可以绕旋转销转动。

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