CN110239376A - 一种用于自动引导小车的组合式充电装置及方法 - Google Patents

一种用于自动引导小车的组合式充电装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于自动引导小车的组合式充电装置及方法，包括充电桩、设置在自动引导小车上的充电机构和控制机构，充电机构包括充电内腔孔和充电组件，充电内腔孔的外侧还设有密封外腔体，密封外腔体的边缘位置还铰接有密封防尘盖，密封外腔体内设有侧卧“凵”字槽，侧卧“凵”字槽内均设有卡紧防翻转机构，在侧卧“凵”字槽的上下两端均设有二级夹紧机构，二级夹紧机构包括倒置L形定桩和弹性伸缩板，倒置L形定桩的上端设有两个空腔圆柱筒，两个空腔圆柱筒之间固定设有连接横向杆，弹性伸缩板的末端设有两个环形套管，并且在两个环形套管之间的连接横向杆上设有扭转弹簧；提高引导小车在使用时的安全稳定性，便于自动充电操作。

Description

一种用于自动引导小车的组合式充电装置及方法
技术领域
本发明涉及自动引导小车技术领域，具体为一种用于自动引导小车的组合式充电装置及方法。
背景技术
无人搬运车，指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电之蓄电池为其动力来源。一般可透过电脑来控制其行进路线以及行为，或利用电磁轨道来设立其行进路线，电磁轨道黏贴於地板上，无人搬运车则依循电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。
AGV以轮式移动为特征，较之步行、爬行或其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。与物料输送中常用的其他设备相比，AGV的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置，不受场地、道路和空间的限制。因此，在自动化物流系统中，最能充分地体现其自动性和柔性，实现高效、经济、灵活的无人化生产。
但是目前自动引导小车的充电口没有增加对充电枪的夹紧机构，导致在外力碰撞充电枪时，充电枪易受影响脱落或者移动，也极有可能造成充电不稳定性的情况，严重影响充电的安全性能。
在现有的技术方案中，如申请号为201621255846.0公布的一种接触式自动充电系统、小车及充电箱：
其包括车辆和充电箱，车辆上设有第一充电组件，充电箱上设置有第二充电组件，当所述第一充电组件和第二充电组件接合时形成充电回路从而对所述车辆进行充电，其中所述第一充电组件和第二充电组件配置成不需要精确对准就能够接合，当引导小车在外力的碰撞作用下，无法保证第一充电组件和第二充电组件不会脱离，从而严重影响充电的稳定性，也影响车辆充电的安全性。
发明内容
为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种用于自动引导小车的组合式充电装置及方法，能有效的解决背景技术提出的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于自动引导小车的组合式充电装置，包括提供充电插头的充电桩，以及设置在自动引导小车上的充电机构和控制机构，所述充电机构包括设置在自动引导小车上的充电内腔孔，以及设置在充电内腔孔内部的充电组件，所述充电内腔孔的外侧还设有密封外腔体，所述密封外腔体在充电内腔孔的左右两侧设有侧卧“凵”字槽，所述侧卧“凵”字槽内均设有卡紧防动机构，所述卡紧防动机构包括设置在侧卧“凵”字槽两侧边上的滑行轨道，以及安装在所述侧卧“凵”字槽内的卡紧板，所述卡紧板的两个侧边均设有安装在滑行轨道内的滑动长条，所述卡紧板的末端与侧卧“凵”字槽之间设有拉伸弹簧，所述卡紧板的首端设有吸附磁片。
作为本发明一种优选的技术方案，所述密封外腔体内在充电内腔孔的周边还设有二级夹紧机构，所述二级夹紧机构包括设置在密封外腔体上的倒置L形定桩，以及设置在倒置L形定桩上的弹性伸缩板，所述倒置L形定桩的上端设有两个关于倒置L形定桩中线对称分布的空腔圆柱筒，两个所述空腔圆柱筒之间固定设有连接横向杆，所述弹性伸缩板的端面还设有套设在连接横向杆外侧的环形套管，所述连接横向杆上设有扭转弹簧，所述扭转弹簧的两端分别对应在弹性伸缩板和倒置L形定桩上。
作为本发明一种优选的技术方案，所述充电桩上设有充电枪头，所述充电枪头的外表面包覆有耐磨绝缘橡胶垫，所述充电枪头与耐磨绝缘橡胶垫之间还设有若干均匀分布的加固凸起圈，最外侧的两个相邻所述加固凸起圈之间设有与吸附磁片磁性相反的弧形磁片，所述吸附磁片与弧形磁片之间的吸引力略大于拉伸弹簧的最大弹力。
作为本发明一种优选的技术方案，所述充电枪头的下端设有限位卡板，所述充电内腔孔的下端还设有安装在限位卡板内部的定位长卡槽。
作为本发明一种优选的技术方案，所述弹性伸缩板的厚度与相邻两个加固凸起圈之间的距离相等，并且在所述弹性伸缩板与耐磨绝缘橡胶垫接触的表面还设有橡胶棘爪。
作为本发明一种优选的技术方案，所述控制机构包括电压检测仪表、一级信号解析单元和中央处理器，所述电压检测仪表和一级信号解析单元通过电性连接，并且所述一级信号解析单元接收电压检测仪表的信号并进行解析，且将电量结果传递到中央处理器，所述自动引导小车和充电桩上还设有激光定位单元，所述激光定位单元连接有二级信号解析单元，所述二级信号解析单元接收激光定位单元的信号，并且传递到中央处理器进行自动引导小车和充电桩的定位安插工作。
作为本发明一种优选的技术方案，所述中央处理器通过执行单元控制自动引导小车移动到最近的充电枪头。
作为本发明一种优选的技术方案，所述激光定位单元将充电桩的充电枪头定义为原点，并且充电时所述充电枪头与充电内腔孔处于同一水平横线上。
另外本发明还提供一种用于自动引导小车的充电方法，包括如下步骤：
步骤100、电压检测仪表检测自动引导小车内的蓄电池电量，中央处理器利用一级信号解析单元对电压检测仪表进行信号处理，实时检测引导小车的电量；
步骤200、中央处理器通过定位技术计算自动引导小车与各个充电桩之间的路径；
步骤300、确定移动路径后，二级信号解析单元接收并解析自动引导小车上的激光定位单元与充电枪头上的激光定位单元信号，将充电内腔孔与充电枪头匹配安插充电。
作为本发明一种优选的技术方案，在步骤300中，每个所述充电枪头上还设有监控摄像头，所述监控摄像头，所述监控摄像头与中央处理器通过电性连接，实时监控充电情况。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明增加多个充气枪体夹紧机构，可利用磁性吸附和弹性自恢复原理，可对充气枪体进行全方位的均匀化夹紧操作，从而提高引导小车在充电时的稳定性，提升其抗撞击能力，进一步保证在充电过程中的安全性能；
(2)本发明使用的充电方法，可提高充电枪头的利用率，提高对自动引导小车的充电效率，进一步提高自动引导小车的工作效率。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的密封外腔体结构示意图；
图3为本发明的二级夹紧机构结构示意图；
图4为本发明的充电枪头构示意图；
图5为本发明的充电控制示意图；
图6为本发明的充电方法流程示意图；
图中标号：
1-自动引导小车；2-充电机构；3-控制机构；4-卡紧防翻转机构；5-二级夹紧机构；6-充电枪头；
201-充电内腔孔；202-充电组件；203-密封外腔体；204-侧卧“凵”字槽；205-定位长卡槽；
301-电压检测仪表；302-一级信号解析单元；303-中央处理器；304-激光定位单元；305-二级信号解析单元；306-执行单元；
401-滑行轨道；402-卡紧板；403-滑动长条；404-拉伸弹簧；405-吸附磁片；
501-倒置L形定桩；502-弹性伸缩板；503-空腔圆柱筒；504-连接横向杆；505-环形套管；506-扭转弹簧；507-橡胶棘爪；
601-耐磨绝缘橡胶垫；602-加固凸起圈；603-弧形磁片；604-限位卡板。
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。
如图1所示，本发明提供了一种用于自动引导小车的组合式充电装置，包括提供充电插头的充电桩，以及设置在自动引导小车1上的充电机构2和控制机构3，需要补充说明的是，在本发明中充电桩为立式电柜，在立式电柜上设有若干均匀分布的充电枪公头，自动引导小车1上的充电机构2为充电母头，通过充电枪公头与充电母头的安插接触进行充电操作，控制机构3可实时监控自动引导小车1的电量，并且控制自动引导小车1移动至充电桩充电。
所述充电机构2包括设置在自动引导小车1上的充电内腔孔201，以及设置在充电内腔孔201内部的充电组件202，所述充电内腔孔201的外侧还设有密封外腔体203，充电组件202为充电接头，并且充电接头还连接有充电电线，可对蓄电池进行充电使用。
如图1和图2所示，所述密封外腔体203在充电内腔孔201的左右两侧设有侧卧“凵”字槽205，所述侧卧“凵”字槽205内均设有卡紧防翻转机构4，所述卡紧防翻转机构4包括设置在侧卧“凵”字槽205的上下两端的滑行轨道401，所述侧卧“凵”字槽205内设有卡紧板402，所述卡紧板402的上下两端均设有安装在滑行轨道401内的滑动长条403，卡紧板402可通过滑动长条403在滑行轨道401内滑动，侧卧“凵”字槽205可进一步限制卡紧板402移动时的稳定性。
所述卡紧板402的侧面与滑行轨道401的末端之间设有拉伸弹簧404，所述卡紧板402的另一个侧面内设有吸附磁片405。
如图2和图4所示，在本实施方式中，所述充电桩上设有充电枪头6,卡紧防翻转机构4具体作用在充电枪头6上，从而在充电枪头6或者自动引导小车受到外力撞击时，可有效的防止充电不稳定的情况，提高充电时的安全性，减少充电短路或者断路，对充电枪头6或者自动引导小车均起到保护作用。
所述充电枪头6的外表面包覆有耐磨绝缘橡胶垫601，所述充电枪头6与耐磨绝缘橡胶垫601之间还设有若干均匀分布的加固凸起圈602,最外侧的两个相邻所述加固凸起圈602之间设有与吸附磁片405磁性相反的弧形磁片603,在充电枪头6插入充电内腔孔201时，吸附磁片405与异形磁片相互吸附，并且其引力大于拉伸弹簧404的反向弹力，卡紧板402在侧卧“凵”字槽205内通过设置在滑行轨道401内的滑动长条403稳定移动，直至卡紧板402与充电枪头6相互固定，实现对充电枪头6的卡紧防撞击能力。
如图2至图4所示，所述密封外腔体203内在充电内腔孔201的周边还设有二级夹紧机构5，二级夹紧机构5有4个，并且关于充电内腔孔201对称分布，可对充电枪头6进行四个方位的夹持作用，提高充电枪头6受力的均匀性和稳定性。
所述二级夹紧机构5包括设置在密封外腔体203上的倒置L形定桩501，以及设置在倒置L形定桩501上的弹性伸缩板502，所述倒置L形定桩501的上端设有两个关于倒置L形定桩501中线对称分布的空腔圆柱筒503，两个所述空腔圆柱筒503之间固定设有连接横向杆504，所述弹性伸缩板502的末端设有套装在连接横向杆504外侧的环形套管505，弹性伸缩板502可通过环形套管505在连接横向杆504上转动，并且所述弹性伸缩板502具有一定的弹性和自恢复能力，可对充电枪头6进行挤压定位。
在环形套管505之间的连接横向杆504上设有扭转弹簧506，所述扭转弹簧506的两端分别对应在弹性伸缩板502和倒置L形定桩501上，所述倒置L形定桩501和扭转弹簧506限制弹性伸缩板502的转动范围，同时扭转弹簧506可使得弹性伸缩板502自动恢复至原位置，便于下次的充电使用。
在本实施方式中，弹性伸缩板502的厚度与相邻两个加固凸起圈602之间的距离相等，并且在所述弹性伸缩板502与耐磨绝缘橡胶垫601接触的表面还设有橡胶棘爪507,在安插充电枪头6时，弹性伸缩板502在加固凸起圈602形成的凹凸区间内移动，直至充电枪头6完全插入充电内腔孔201内，橡胶棘爪507处于相邻两个加固凸起圈602之间形成的区间内，增大摩擦力，从而起到固定夹持充电枪头6的作用，当引导小车在移动外力作用下，充电枪头6不会从充电内腔孔201内脱落，可进行稳定的充电操作。
本实施方式中的二级夹紧机构5，其具体使用工作的原理为：
在充电枪头6安插在充电内腔孔201充电时，充电枪头6将向内挤压弹性伸缩板502，弹性伸缩板502受压形变，并且通过环形套管505在连接横向杆504上转动，在反弹力的作用下，弹性伸缩板502恢复至原位置，弹性伸缩板502作用在充电枪头6的外表面，从而多方位夹紧充电枪头6，避免充电枪头6在外力撞击时发生晃动，提高充电稳定性。
在将充电枪头6从充电内腔孔201拔出时，充电枪头6将向外反向推动弹性伸缩板502，弹性伸缩板502受压形变，可通过环形套管505在连接横向杆504反向转动，在扭转弹簧506的反向弹性作用下，弹性伸缩板502可反向恢复至原位置，便于下次的充电使用。
在本发明中，小车需要电时，充电枪头6安插在充电内腔孔201内，卡紧防翻转机构4和二级夹紧机构5共同作用，卡紧防翻转机构4可通过异性磁铁相吸作用，稳固卡定在充电枪头6外表面，二级夹紧机构5通过弹性伸缩板502的反向弹力作用，可均匀的夹持在充电枪头6外表面，从而提高其抗撞击和防脱落能力。
所述充电枪头6的下端设有限位卡板604，所述充电内腔孔201的下端还设有安装在限位卡板604内部的定位长卡槽205，定位长卡槽205可进一步限定充电枪头6的安插位置，从而起到定位充电的作用。
如图5所示，所述控制机构3包括电压检测仪表301、一级信号解析单元302和中央处理器303，所述电压检测仪表301和一级信号解析单元302通过电性连接，并且所述一级信号解析单元302接收电压检测仪表301的信号并进行解析，且将电量结果传递到中央处理器303，电压检测仪表301用于实时检测小车内的蓄电池电量，一级信号解析单元302接收电压检测仪表301的信号，并且对信号进行转换处理，将解析结果传输至中央处理器303中，所述中央处理器1103根据解析结果产生执行指令。
所述自动引导小车1和充电桩上还设有激光定位单元304，所述激光定位单元304连接有二级信号解析单元305，所述二级信号解析单元305接收激光定位单元304的信号，并且传递到中央处理器303进行自动引导小车1的实时定位处理。
中央处理器303通过执行单元306控制自动引导小车1移动到充电桩，充电枪头6上的激光定位单元304安装在充电枪头6下端的限位卡板604处，自动引导小车1上的激光定位单元304安装在充电内腔孔201下端的定位长卡槽205处，充电枪头6与充电内腔孔201处于同一水平横线上，自动引导小车1通过激光定位单元304与充电桩上的激光定位单元304进行定位处理，从而将充电枪头6与充电内腔孔201对准充电。
本发明使用的激光定位单元为现有技术，可在本发明中直接使用。
另外本发明还提供一种用于自动引导小车的组合式充电方法，如图6所示，包括如下步骤：
步骤100、电压检测仪表检测自动引导小车内的蓄电池电量，中央处理器利用一级信号解析单元对电压检测仪表进行信号处理，实时检测引导小车的电量；
步骤200、中央处理器通过定位技术计算自动引导小车与充电桩之间的路径；
步骤300、确定移动路径后，二级信号解析单元接收并解析自动引导小车上的激光定位单元与充电枪头上的激光定位单元信号，将充电内腔孔与充电枪头匹配安插充电。
在步骤300中，每个所述充电桩上还设有监控摄像头，所述监控摄像头，所述监控摄像头与中央处理器通过电性连接，实时监控充电情况。
需要补充说明的是，在步骤300中，监控摄像头还可连接有视频节点控制器，用以检测各个充电桩排队等待充电的小车数量，在步骤200中，使用定位技术计算自动引导小车到各个充电桩之间的路径，此时使用的定位技术具体为SLAM与GPS结合的技术，可实时计算小车和充电桩之间的路程。
上述步骤100和步骤200，其具体的工作原理和效果如下：首先，一级信号解析单元接收电压检测仪表的检测信号，并且将信号进行解析传输至中央处理器。
其次，如果电压检测仪表检测到电压小于设定值，则中央处理器通过定位技术进行计算自动引导小车与各个充电桩之间的路径，监控摄像头可通过视频节点控制器检测充电桩是否存在空位，有空位的充电桩优先作为自动引导小车的路线选择。
自动引导小车的路线选择具体为：
a、充电桩有空位；中央处理器计算有空位的充电桩与自动引导小车的距离，执行单元则通过中央处理器获得执行指令，控制自动引导小车到距离最近的空闲充电桩充电。
b、充电枪头无空位；中央处理器通过视频节点控制器查看总系统内的各个充电枪头的排队充电小车的数量，执行单元则通过中央处理器获得执行指令，控制自动引导小车到排队数量最少且距离最近的充电桩充电。
本实施方式中的充电方法，可提高充电枪头的利用率，提高对自动引导小车的充电效率，进一步提高自动引导小车的工作效率。
在本实施方式中，基于上述装置和自动控制方法，能够实现完全自主的充电操作，使其处于可控的条件下，而且在这个过程中，自动控制系统能够自检，始终保持相应的步骤有序进行，最终达到规格化充电的目的。
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。

Claims (10)

1.一种用于自动引导小车的组合式充电装置，包括提供充电插头的充电桩，以及设置在自动引导小车(1)上的充电机构(2)和控制机构(3)，其特征在于：所述充电机构(2)包括设置在自动引导小车(1)上的充电内腔孔(201)，以及设置在充电内腔孔(201)内部的充电组件(202)，所述充电内腔孔(201)的外侧还设有密封外腔体(203)，所述密封外腔体(203)在充电内腔孔(201)的左右两侧设有侧卧“凵”字槽(204)，所述侧卧“凵”字槽(204)内均设有卡紧防动机构(4)，所述卡紧防动机构(4)包括设置在侧卧“凵”字槽(204)两侧边上的滑行轨道(401)，以及安装在所述侧卧“凵”字槽(204)内的卡紧板(402)，所述卡紧板(402)的两个侧边均设有安装在滑行轨道(401)内的滑动长条(403)，所述卡紧板(402)的末端与侧卧“凵”字槽(204)之间设有拉伸弹簧(404)，所述卡紧板(402)的首端设有吸附磁片(405)。
2.根据权利要求1所述的一种用于自动引导小车的组合式充电装置，其特征在于：所述密封外腔体(203)内在充电内腔孔(201)的周边还设有二级夹紧机构(5)，所述二级夹紧机构(5)包括设置在密封外腔体(203)上的倒置L形定桩(501)，以及设置在倒置L形定桩(501)上的弹性伸缩板(502)，所述倒置L形定桩(501)的上端设有两个关于倒置L形定桩(501)中线对称分布的空腔圆柱筒(503)，两个所述空腔圆柱筒(503)之间固定设有连接横向杆(504)，所述弹性伸缩板(502)的端面还设有套设在连接横向杆(504)外侧的环形套管(505)，所述连接横向杆(504)上设有扭转弹簧(506)，所述扭转弹簧(506)的两端分别对应在弹性伸缩板(502)和倒置L形定桩(501)上。
3.根据权利要求1所述的一种用于自动引导小车的组合式充电装置，其特征在于：所述充电桩上设有充电枪头(6)，所述充电枪头(6)的外表面包覆有耐磨绝缘橡胶垫(601)，所述充电枪头(6)与耐磨绝缘橡胶垫(601)之间还设有若干均匀分布的加固凸起圈(602)，最外侧的两个相邻所述加固凸起圈(602)之间设有与吸附磁片(405)磁性相反的弧形磁片(603)，所述吸附磁片(405)与弧形磁片(603)之间的吸引力略大于拉伸弹簧(404)的最大弹力。
4.根据权利要求3所述的一种用于自动引导小车的组合式充电装置，其特征在于：所述充电枪头(6)的下端设有限位卡板(604)，所述充电内腔孔(201)的下端还设有安装在限位卡板(604)内部的定位长卡槽(205)。
5.根据权利要求2所述的一种用于自动引导小车的组合式充电装置，其特征在于：所述弹性伸缩板(502)的厚度与相邻两个加固凸起圈(602)之间的距离相等，并且在所述弹性伸缩板(502)与耐磨绝缘橡胶垫(601)接触的表面还设有橡胶棘爪(507)。
6.根据权利要求1所述的一种用于自动引导小车的组合式充电装置，其特征在于：所述控制机构(3)包括电压检测仪表(301)、一级信号解析单元(302)和中央处理器(303)，所述电压检测仪表(301)和一级信号解析单元(302)通过电性连接，并且所述一级信号解析单元(302)接收电压检测仪表(301)的信号并进行解析，且将电量结果传递到中央处理器(303)，所述自动引导小车(1)的充电内腔孔(201)和充电桩的充电枪头(6)上均设有激光定位单元(304)，所述激光定位单元(304)连接有二级信号解析单元(305)，所述二级信号解析单元(305)接收激光定位单元(304)的信号，并且传递到中央处理器(303)进行自动引导小车(1)和充电桩的定位安插工作。
7.根据权利要求6所述的一种用于自动引导小车的组合式充电装置，其特征在于：所述中央处理器(303)通过执行单元(306)控制自动引导小车(1)移动到最近的充电枪头(6)。
8.根据权利要求6所述的一种用于自动引导小车的组合式充电装置，其特征在于：所述充电枪头(6)上的激光定位单元(304)安装在充电枪头(6)下端的限位卡板(604)处，所述自动引导小车(1)上的激光定位单元(304)安装在充电内腔孔(201)下端的定位长卡槽(205)处，并且充电时所述充电枪头(6)与充电内腔孔(201)处于同一水平横线上。
9.一种用于自动引导小车的充电方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤100、电压检测仪表检测自动引导小车内的蓄电池电量，中央处理器利用一级信号解析单元对电压检测仪表进行信号处理，实时检测引导小车的电量；
步骤200、中央处理器通过定位技术计算自动引导小车与充电桩之间的路径；
步骤300、确定移动路径后，二级信号解析单元接收并解析自动引导小车上的激光定位单元与充电枪头上的激光定位单元信号，将充电内腔孔与充电枪头匹配安插充电。
10.根据权利要求8所述的一种用于自动引导小车的充电方法，其特征在于，在步骤300中，每个所述充电桩上还设有监控摄像头，所述监控摄像头，所述监控摄像头与中央处理器通过电性连接，实时监控充电情况。
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