CN109050321A - 自适应位姿变化的自动充电装置及自动充电系统 - Google Patents

自适应位姿变化的自动充电装置及自动充电系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自适应位姿变化的自动充电装置及自动充电系统，所述自动充电装置包括充电枪头及用于固定充电枪头的多个杆件，相邻的杆件之间在沿第一方向和第二方向的平面内可旋转设置，所述杆件包括受控状态及自由状态，受控状态下杆件用于驱动充电枪头进行插接运动，自由状态下杆件用于进行位姿自适应变化。本发明中受控状态下杆件能够驱动充电枪头与充电座进行插接，充电过程中当充电座位置发生变化时，自由状态下杆件能够进行位姿自适应变化，保证了充电的可靠性、连续性和稳定性。

Description

自适应位姿变化的自动充电装置及自动充电系统
技术领域
本发明涉及电动工具(电动汽车等)充电设备技术领域，特别是涉及一种自适应位姿变化的自动充电装置及自动充电系统。
背景技术
伴随着电动汽车快速发展，电动汽车正快速普及，电动汽车快速充电成为汽车工业和能源产业发展的重点。随着自动泊车技术的成熟，可自主泊车的电动汽车已经开始应用，对自动快速充电装置的需求越来越迫切。
现有技术中的自动充电装置，当机械臂带动充电枪插入到电动汽车充电座中后，一旦电动汽车由于上下人等原因致使车辆位姿产生较大幅度变化时，由于机械臂和充电枪均处于刚性状态，就会导致机械臂等自动充电装置的执行机构发生卡死现象，甚至引起机械臂或其他充电装置的机械零件损坏，无法自动恢复到正确的状态，需要人工现场维护才能修复。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种自适应位姿变化的自动充电装置及自动充电系统。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自适应位姿变化的自动充电装置及自动充电系统，以在充电过程中进行自适应位姿变化。
为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：
一种自适应位姿变化的自动充电装置，所述自动充电装置包括充电枪头及用于固定充电枪头的多个杆件，相邻的杆件之间在沿第一方向和第二方向的平面内可旋转设置，所述杆件包括受控状态及自由状态，受控状态下杆件用于驱动充电枪头进行插接运动，自由状态下杆件用于进行位姿自适应变化。
作为本发明的进一步改进，所述杆件包括：
受控状态，杆件驱动充电枪头沿第一方向和/或第二方向运动，以使充电枪头沿第一方向与充电座进行插接运动；
自由状态，当充电枪头跟随充电座沿第二方向同步运动时，杆件根据充电枪头的位姿进行自适应变化。
作为本发明的进一步改进，所述自动充电装置中至少包括三个可旋转设置的杆件。
作为本发明的进一步改进，所述杆件包括固定安装于充电枪头下方的第一杆件、沿平面可旋转安装的第二杆件、及沿平面可旋转安装于第一杆件和第二杆件之间的若干第三杆件。
作为本发明的进一步改进，相邻的杆件连接处通过旋转部和收容部配合安装，每个杆件上有且仅只有一个旋转部。
作为本发明的进一步改进，所述杆件的转轴上分别固定安装有角度传感器，用于获取各杆件在平面内的角度信息。
作为本发明的进一步改进，所述自动充电装置充电完成后，根据各杆件当前的角度信息规划充电枪头的拔出运动路径轨迹，并驱动杆件运动进行充电枪头的拔出。
作为本发明的进一步改进，所述充电枪头上设有若干第一吸附件，用于充电过程中和外部充电座进行吸附。
本发明另一实施例提供的技术方案如下：
一种自适应位姿变化的自动充电系统，所述自动充电系统包括：
上述的自动充电装置，及
充电座，所述充电座上设有充电口，用于和充电枪头进行插接。
作为本发明的进一步改进，所述充电座上设有若干第二吸附件，用于充电过程中和充电枪头进行吸附。
本发明的有益效果是：
本发明中受控状态下杆件能够驱动充电枪头与充电座进行插接，充电过程中当充电座位置发生变化时，自由状态下杆件能够进行位姿自适应变化，保证了充电的可靠性、连续性和稳定性；
通过角度传感器获取杆件的角度信息，根据杆件的角度信息规划充电枪头的拔出运动路径轨迹，实现了充电全过程的可靠性、连续性和稳定性。
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中记载的一些实施例，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为本发明一实施例中自动充电系统的结构示意图；
图2为本发明另一实施例中自动充电系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。
本文使用的例如“左”、“左侧”、“右”、“右侧”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“左侧”的单元将位于其他单元或特征“右侧”。因此，示例性术语“左侧”可以囊括左侧和右侧这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。
本发明一实施例中公开了一种自适应位姿变化的自动充电装置，该自动充电装置包括充电枪头及用于固定充电枪头的多个杆件，相邻的杆件之间在沿第一方向和第二方向的平面内可旋转设置，杆件包括受控状态及自由状态，受控状态下杆件用于驱动充电枪头进行插接运动，自由状态下杆件用于进行位姿自适应变化。
本发明另一实施例中还公开了一种自适应位姿变化的自动充电系统，该自动充电系统包括：
自动充电装置，及
充电座，充电座上设有充电口，用于和充电枪头进行插接。
参图1所示，在本发明的一具体实施例中，自动充电系统包括自动充电装置及充电座10，充电座10上设有充电口(未图示)，用于和充电枪头进行插接。
以下对本实施例中的自动充电装置进行详细说明，值得注意的是，本实施例中的自动充电装置可作为自动充电系统的一部分，也可以为一单独的实施例。
其中，本实施例中所指的第一方向为图1中的X方向，即充电枪头的插拔方向，第二方向为图1中的Y方向，即竖直方向。
本实施例中的自动充电装置包括充电枪头21及用于固定充电枪头的多个杆件，相邻的杆件之间在沿第一方向和第二方向的平面内可旋转设置，杆件包括受控状态及自由状态，受控状态下杆件用于驱动充电枪头进行插接运动，自由状态下杆件用于进行位姿自适应变化。
优选地，本实施例中的杆件数量设置为3个，包括固定安装于充电枪头21下方的第一杆件221、沿平面可旋转安装于底面上的第二杆件222、及沿平面可旋转安装于第一杆件221和第二杆件222之间的若干第三杆件223。
本实施例中相邻的杆件连接处通过旋转部和收容部配合安装，每个杆件上有且仅只有一个旋转部。如本实施例中第一杆件221的旋转部设于杆件下端，第一杆件221的上端与充电枪头的底面固定安装；第二杆件222的旋转部设于杆件下端，地面上固定设有与该旋转部对应安装的收容部；第三杆件223的旋转部设于杆件下端，该旋转部与第二杆件222上端的收容部配合安装，第三杆件223的上端设有收容部，用于和第一杆件221下端的旋转部配合安装。
本实施例中的杆件可在受控状态和自由状态之间切换，其中：
受控状态，杆件驱动充电枪头沿第一方向和/或第二方向运动，以使充电枪头沿第一方向与充电座进行插接运动；
自由状态，当充电枪头跟随充电座沿第二方向同步运动时，杆件根据充电枪头的位姿进行自适应变化。
优选地，本实施例中的充电枪头21上设有若干第一吸附件211，充电座10上设有若干第二吸附件11，充电枪头21和充电座10插接完成后，第一吸附件211和第二吸附件11能够牢固地吸附在一起。
本实施例中的自动充电系统工作原理如下：
充电时，充电枪头21被第一杆件221、第二杆件222和第三杆件223驱动至少实现沿X方向的插接运动，当充电枪头21与充电座10插接完成达到可靠连接后，充电枪头21与充电座10通过第一吸附件211和第二吸附件11牢固地吸附在一起(吸附力大于充电枪头插拔力的1.5倍)，确保充电枪头21不致因自重等外力原因与充电座分离，从而满足稳定连续充电的需求。
开始充电后，第一杆件221和第三杆件223、第三杆件223和第二杆件222、第二杆件222和底面之间的连接均由受控刚性状态转换为自由状态。当电动汽车因上下人等原因致使充电座沿Y轴方向变动较大幅度时，充电枪头21也会随充电座10产生相应幅度的变动，导致第一杆件221、第二杆件222和第三杆件223作相适应的旋转运动跟随充电枪头21的位置进行自适应位姿变化。
参图2所示，在本发明的另一实施例中，自动充电装置中充电枪头21和杆件的设置与上述实施例完全相同，而与上述实施例不同的是，本实施例中杆件的转轴上分别固定安装有角度传感器，用于获取各杆件在平面内的角度信息。
具体地，本实施例中在第一杆件221的转轴上固定安装有第一角度传感器231，第二杆件222的转轴上固定安装有第二角度传感器232，第三杆件223的转轴上固定安装有第三角度传感器233。第一角度传感器231、第二角度传感器232、第三角度传感器233分别用于获取第一杆件221、第二杆件222和第三杆件223在转轴处的角度信息。
优选地，角度信息可以为杆件的当前状态与第二方向在转轴处的角度值，角度值的范围为0°～360°。当然，在其它施例中也可以为杆件的当前状态与第一方向在转轴处的角度值。
本实施例中自动充电系统工作原理如下：
充电时，充电枪头21被第一杆件221、第二杆件222和第三杆件223驱动至少实现沿X方向的插接运动，当充电枪头21与充电座10插接完成达到可靠连接后，充电枪头21与充电座10通过第一吸附件211和第二吸附件11牢固地吸附在一起(吸附力大于或等于充电枪头插拔力的1.5倍)，确保充电枪头21不致因自重等外力原因与充电座分离，从而满足稳定连续充电的需求。
开始充电后，第一杆件221和第三杆件223、第三杆件223和第二杆件222、第二杆件222和底面之间的连接均由受控刚性状态转换为自由状态。当电动汽车因上下人等原因致使充电座沿Y轴方向变动较大幅度时，充电枪头21也会随充电座10产生相应幅度的变动，导致第一杆件221、第二杆件222和第三杆件223作相适应的旋转运动跟随充电枪头21的位置进行自适应位姿变化。与此同时，固定安装在第一杆件221、第二杆件222、第三杆件223的转轴上对应的第一角度传感器231、第二角度传感器232、第三角度传感器233分别检测出第一杆件221、第二杆件222、第三杆件223的角度值。
充电结束后，第一杆件221、第二杆件222、第三杆件223会舍弃初始的角度信息，将按位置变化后第一杆件221、第二杆件222、第三杆件223的新位置恢复受控的刚性状态，根据第一杆件221、第二杆件222、第三杆件223当前的角度信息规划充电枪头的拔出运动路径轨迹，并驱动各杆件运动进行充电枪头的拔出，从而不受充电座位置变化的影响，实现了全充电过程的自适应位姿变化，充电具有可靠、连续和稳定的特点。
应当理解的是，上述实施例中以三个可旋转设置的杆件为例进行说明，在其他实施例中，杆件的数量可以根据需要进行设置，但在确保自适应位姿变化的前提下，至少需设置三个杆件。
由以上技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：
本发明中受控状态下杆件能够驱动充电枪头与充电座进行插接，充电过程中当充电座位置发生变化时，自由状态下杆件能够进行位姿自适应变化，保证了充电的可靠性、连续性和稳定性；
通过角度传感器获取杆件的角度信息，根据杆件的角度信息规划充电枪头的拔出运动路径轨迹，实现了充电全过程的可靠性、连续性和稳定性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种自适应位姿变化的自动充电装置，其特征在于，所述自动充电装置包括充电枪头及用于固定充电枪头的多个杆件，相邻的杆件之间在沿第一方向和第二方向的平面内可旋转设置，所述杆件包括受控状态及自由状态，受控状态下杆件用于驱动充电枪头进行插接运动，自由状态下杆件用于进行位姿自适应变化。
2.根据权利要求1所述的自适应位姿变化的自动充电装置，其特征在于，所述杆件包括：
受控状态，杆件驱动充电枪头沿第一方向和/或第二方向运动，以使充电枪头沿第一方向与充电座进行插接运动；
自由状态，当充电枪头跟随充电座沿第二方向同步运动时，杆件根据充电枪头的位姿进行自适应变化。
3.根据权利要求1所述的自适应位姿变化的自动充电装置，其特征在于，所述自动充电装置中至少包括三个可旋转设置的杆件。
4.根据权利要求3所述的自适应位姿变化的自动充电装置，其特征在于，所述杆件包括固定安装于充电枪头下方的第一杆件、沿平面可旋转安装的第二杆件、及沿平面可旋转安装于第一杆件和第二杆件之间的若干第三杆件。
5.根据权利要求3所述的自适应位姿变化的自动充电装置，其特征在于，相邻的杆件连接处通过旋转部和收容部配合安装，每个杆件上有且仅只有一个旋转部。
6.根据权利要求1所述的自适应位姿变化的自动充电装置，其特征在于，所述杆件的转轴上分别固定安装有角度传感器，用于获取各杆件在平面内的角度信息。
7.根据权利要求6所述的自适应位姿变化的自动充电装置，其特征在于，所述自动充电装置充电完成后，根据各杆件当前的角度信息规划充电枪头的拔出运动路径轨迹，并驱动杆件运动进行充电枪头的拔出。
8.根据权利要求1所述的自适应位姿变化的自动充电装置，其特征在于，所述充电枪头上设有若干第一吸附件，用于充电过程中和外部充电座进行吸附。
9.一种自适应位姿变化的自动充电系统，其特征在于，所述自动充电系统包括：
权利要求1～8中任一项所述的自动充电装置，及
充电座，所述充电座上设有充电口，用于和充电枪头进行插接。
10.根据权利要求9所述的自适应位姿变化的自动充电系统，其特征在于，所述充电座上设有若干第二吸附件，用于充电过程中和充电枪头进行吸附。
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