CN110323807A - 机器人用充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人用充电装置，包括充电模块和弹性件，充电模块包括电极座和设置于所述电极座上的电源电极；弹性件被配置为在待充电机器人的充电电极抵接所述电源电极时能够给所述电极座提供向靠近所述待充电机器人方向运动和/或相对于所述待充电机器人倾斜运动的弹力。本发明提供的机器人用充电装置，当机器人的充电电极抵压电源电极时，充电模块可以通过弹性件向靠近机器人方向运动和/或相对于机器人倾斜运动，降低对机器人的定位精度的要求，即使充电装置出现震动偏移或者机器人位姿有偏差也可自动调整，提高误差容忍度和对接可靠性，保证电源电极和充电电极的良好接触，性能更可靠。

Description

机器人用充电装置

技术领域

本发明涉及充电装置技术领域，尤其涉及一种机器人用充电装置。

背景技术

随着科技的发展，越来越多机器人进入大众的视野，诸如车站，机场，医院等都能见到他们的身影。为满足巡逻机器人长时间工作就需要每隔一段时间对其进行充电，因此移动机器人的自动充电座对其工作的稳定性和工作效率尤为重要。

现有的机器人自动充电座对机器人本身的定位精度要求高，对充电座本身的精度要求高，受外界环境震动影响大，限死了机器人与充电器的位置，不够灵活，自由度不够，误差容忍度低、充电稳定性差。

发明内容

本发明的目的在于提出一种位置误差容忍度高、与待充电机器人对接更可靠的机器人用充电装置。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种机器人用充电装置，包括：

充电模块，其包括电极座和设置于所述电极座上的电源电极；以及

弹性件，其被配置为在待充电机器人的充电电极抵接所述电源电极时能够给所述电极座提供向靠近所述待充电机器人方向运动和/或相对于所述待充电机器人倾斜运动的弹力。

在一个具体实施方式中，所述充电模块还包括限位框，所述电极座通过所述弹性件中的第一弹性件活动穿设于所述限位框中，所述电源电极位于所述限位框的靠近所述待充电机器人的一侧且所述电源电极不能穿入至所述限位框中。

在一个具体实施方式中，所述充电模块还包括第一安装板，所述第一安装板连接于所述限位框的背对所述待充电机器人的一侧，所述第一弹性件的一端与所述第一安装板连接，另一端用于抵接所述电极座。

在一个具体实施方式中，所述限位框中设置有限位结构，所述限位结构用于限制所述电极座在靠近所述待充电机器人方向的位移。

在一个具体实施方式中，所述限位框中设置有限位开关，所述限位开关被配置为在所述电源电极与所述充电电极抵接时被所述电极座或所述电源电极触发以接通所述充电装置。

在一个具体实施方式中，所述机器人用充电装置还包括：动力装置，其被配置能够推动所述充电模块向靠近或者远离所述待充电机器人的方向运动。

在一个具体实施方式中，所述机器人用充电装置还包括：

第二安装板，其与所述动力装置的输出端连接；以及

连接杆，其一端设置有限位件、另一端穿过所述充电模块与所述第二安装板连接，所述弹性件中的第二弹性件套设于所述连接杆上且所述第二弹性件位于所述充电模块和所述第二安装板之间，所述充电模块能够相对于所述连接杆前后运动移动及倾斜运动。

在一个具体实施方式中，还包括套设于所述连接杆和所述充电模块之间的降噪管。

在一个具体实施方式中，所述第二安装板设置有光电开关，所述充电模块上设置有挡光件，所述挡光件遮挡所述光电开关时，所述动力装置的输出端停止运动。

在一个具体实施方式中，还包括：测距传感器，其被配置为测量所述充电装置与待充电机器人间的间距，所述动力装置在所述机器人用充电装置与待充电机器人间的间距小于或者等于预设值时启动。

本发明的有益效果如下：

本发明提供的机器人用充电装置，当机器人的充电电极抵压电源电极时，充电模块可以通过弹性件向靠近机器人方向运动和/或相对于机器人倾斜运动，降低对机器人的定位精度的要求，即使充电装置出现震动偏移或者机器人位姿有偏差也可自动调整，提高误差容忍度和对接可靠性，保证电源电极和充电电极的良好接触，性能更可靠。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的机器人用充电装置的结构示意图之一；

图2是本发明具体实施方式提供的机器人用充电装置的结构示意图之二；

图3是本发明具体实施方式提供的充电模块的结构示意图；

图4是图3的分解结构示意图；

图5是本发明具体实施方式提供的机器人用充电装置的局部结构示意图；

图6是待充电机器人靠近本发明具体实施方式提供的机器人用充电装置时的结构示意图；

图7是本发明具体实施方式提供的机器人用充电装置时为待充电机器人充电时的结构示意图。

附图标记：

100、机器人用充电装置；200、待充电机器人；

110、机架；120、动力装置；130、充电模块；150、第二安装板；160、连接杆；170、降噪管；190、测距传感器；

121、导向杆；122、直线轴承；

131、电极座；132、电源电极；133、限位框；134、第一安装板；135、安装杆；136、限位开关；137、第一连接件；

141、第一弹性件；142、第二弹性件；

181、光电开关；182、挡光件；

1311、安装槽；1312、主体；1313、挡边。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

本发明的具体实施方式提供了一种机器人用充电装置100，其可以但不局限为用于对巡逻机器人、物流机器人等进行充电。

如图1至图7所示，机器人用充电装置100包括机架110和设置于机架110上的的动力装置120、充电模块130和弹性件(例如下文中涉及的第一弹性件141和第二弹性件142)。充电模块130包括电极座131和设置于电极座131上的电源电极132，电源电极132与电极座131之间可以但不局限为粘结、卡接或者连接件连接。充电模块130的数量为两个，其中一个充电模块130中的电源电极132为正极、另一个充电模块130中的电源电极132为负极。动力装置120被配置能够推动充电模块130向靠近或者远离待充电机器人200的方向运动，以调节电源电极132与待充电机器人200间的间距。弹性件被配置为在待充电机器人200的充电电极抵接电源电极132时能够给电极座131提供向靠近待充电机器人200方向运动和/或相对于待充电机器人200倾斜的弹力。需要说明的是，其他实施方式中，也可以不设置动力装置120。

本具体实施方式提供的机器人用充电装置100，当待充电机器人200的充电电极抵压电源电极132时，充电模块130可以通过弹性件向靠近待充电机器人200方向运动和/或相对于待充电机器人200倾斜运动，降低对机器人的定位精度的要求，即使充电装置出现震动偏移或者机器人位姿有偏差也可自动调整，提高误差容忍度和对接可靠性，保证电源电极132和充电电极的良好接触，性能更可靠。

如图1和图2所示，动力装置120可以但不局限为电动推杆或者气缸。动力装置120可以但不局限为通过销连接于机架110上。两个充电模块130也可以但不局限为共用同一动力装置120。为了保证动力装置120推动充电模块130作直线运动，还包括导向杆121，导向杆121可沿直线运动的设置于机架110上，且导向杆121与充电模块130连接。机架110上可以但不局限为设置有用于支撑导向杆121的直线轴承122。导向杆121的数量可以根据具体需要设置不作限制，本具体实施方式中以导向杆121的数量为两个为例进行介绍。

弹性件的具体设置方式不限，能够提供弹力以调整充电电极与待充电机器人200的相对位置即可。可选的，如图4所示，弹性件包括第一弹性件141，充电模块130还包括限位框133。第一弹性件141可以但不局限为弹簧。限位框133可以但不局限为大致呈矩形框，其他实施方式中限位框133也可以是其他任意形状的框体。电极座131通过第一弹性件141活动穿设于限位框133中，限位框133可以对电极座131起支撑和限位的作用。电源电极132位于限位框133的靠近待充电机器人200的一侧且电源电极132不能穿入至限位框133中。具体的，电源电极132的外部最大尺寸大于限位框133上通孔的尺寸，从而使得电源电极132不能穿入至限位框133中，以保证电源电极132能够与待充电机器人200接触。

第一弹性件141的安装方式不限，可选的，充电模块130还包括第一安装板134，第一安装板134连接于限位框133的背对待充电机器人200的一侧。第一安装板134与限位框133之间可以但不局限为通过第一螺钉连接，第一螺钉的数量和分布可根据具体需要设置。第一弹性件141的一端与第一安装板134连接，另一端用于抵接电极座131。可选的，第一安装板134上设置有安装杆135，第一弹性件141的一端套设于安装杆135上。安装杆135可以但不局限为第二螺钉，以便于连接。第二螺钉和第一弹性件141的数量不作限制，本具体实施方式中以第二螺钉和第一弹性件141的数量均为两个为例进行介绍。为了保证第一弹性件141与电极座131间稳定配合，第一弹性件141的另一端连接于电极座131上。可选的，电极座131上设置有安装槽1311，第一弹性件141的另一端穿设安装槽1311中。或者可选的，第一弹性件141的另一端通过粘接、焊接等方式连接于电极座131上。

当待充电机器人200与充电模块130相互靠近而压缩第一弹性件141时，第一弹性件141可以给电极座131提供向靠近待充电机器人200方向运动的力，而且第一弹性件141可以通过自身弯曲带动电极座131相对于待充电机器人200倾斜，以保证电源电极132与充电电极良好接触。

可选的，限位框133中设置有限位结构(图中未示出)，限位结构用于限制电极座131在靠近待充电机器人200方向的位移。具体的，如图4中所示，电极座131包括主体1312和设置于主体1312外周的挡边1313，限位结构位于挡边1313靠近待充电机器人200的一侧，挡边1313用于与限位结构配合。限位结构与限位框133可以是一体成型结构，也可以是固定连接在一起的分体结构。

可选的，限位框133中设置有限位开关136，限位开关136被配置为在电源电极132与充电电极抵接时被电极座131或电源电极132触发以接通充电装置，并对待充电机器人200进行充电。而当没有待充电机器人200充电时，限位开关136断开，电源电极132处于断电状态，以保证使用安全。限位开关136可以但不局限为安装于第一安装板134上。

可选的，如图5所示，弹性件还包括第二弹性件142。机器人用充电装置100还包括第二安装板150和连接杆160，第二安装板150与动力装置120的输出端之间可以但不局限为通过销连接。导向杆121的端部与第二安装板150连接。连接杆160的一端设置有限位件、另一端穿过充电模块130与第二安装板150连接。第二弹性件142套设于连接杆160上且第二弹性件142位于充电模块130和第二安装板150之间，充电模块130能够相对于连接杆160前后运动及倾斜运动，第二弹性件142和第二安装板150可以提高电源电极132的调节范围，以更好的与充电电极贴合。

具体的，可以通过使充电模块130上供连接杆160穿过的安装通孔的尺寸大于连接杆160的外部尺寸，来使得充电模块130活动连接于连接杆160上进而使得充电模块130相对于连接杆160倾斜运动。例如，可以令安装通孔为圆孔，则令圆孔的内径大于连接杆160的外径，则充电模块130可相对于连接杆160上下倾斜或者左右倾斜。也可以令安装孔为长条孔，如果长条孔的长度方向沿上下方向设置，则充电模块130可相对于连接杆160上下倾斜，如果长条孔的长度方向沿左右方向设置，则充电模块130可相对于连接杆160左右倾斜。

两个充电模块130可以但不局限为连接于同一第二安装板150。具体的，第一安装板134的外周伸出至限位框133的外侧，连接杆160穿过第一安装板134与第二安装板150连接。为了方便连接，连接杆160为螺钉，限位件为螺钉的头部。连接杆160的数量和分布可根据具体需要设置。本具体实施方式中以每个充电模块130与第二安装板150之间均设置有四个连接杆160，四个连接杆160大致呈矩形分布为例进行介绍。

为了避免充电模块130相对于连接杆160运动时，噪音过大。机器人用充电装置100还包括套设于连接杆160和充电模块130之间的降噪管170。降噪管170可以但不局限为尼龙管，也可以是其他材质制成且表面光滑的能够降低充电模块130与连接杆160之间的噪音的管体。

如图5所示，机器人用充电装置100还包括测距传感器190，测距传感器190被配置为测量充电装置与待充电机器人200间的间距，动力装置120在充电装置与待充电机器人200间的间距小于或者等于预设值时启动。测距传感器190可以但不局限于是超声波测距传感器190、激光测距传感器190或者红外线测距传感器190。测距传感器190可以但不局限为设置于第二安装板150上。该预设值可以根据动力装置120的输出端的伸缩长度范围具体设置。

如图5所示，第二安装板150设置有光电开关181，充电模块130上设置有挡光件182，当充电电极推动充电模块130向靠近第二安装板150方向运动直至挡光件182遮挡光电开关181时，动力装置120的输出端停止运动。

以下简要介绍本具体实施方式提供的机器人用充电装置100的使用方法：

如图6所示，待充电机器人200通过自主导航移动到距离机器人用充电装置100特较近的位置。

测距传感器190检测待充电机器人200与机器人用充电装置100间的距离，如果该距离在对接设置的距离范围内，如图7所示，动力装置120的输出端伸出，将充电装置的电源电极132和待充电机器人200的充电电极对接在一起。在动力装置120的输出端伸出的过程中，第一弹性件141和第二弹性件142逐渐被压缩。由于第一弹性件141被压缩，电极座131和充电电极靠近并触发限位开关136开通，充电开始。第二弹性件142被压缩至一定程度时，挡光件182遮挡光电开关181时，动力装置120的输出端停止运动。待充电机器人200监控其电池电量信息，当充电完成后，待充电机器人200自动后退到测距传感器190所能检测到距离范围外，充电装置的自动推杆收回。

需要说明的是，其他实施方式中，也可以省略第一弹性件141和限位框133等部件，直接将电极座131安装于第二安装板150上。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人用充电装置，其特征在于，包括：

充电模块(130)，其包括电极座(131)和设置于所述电极座(131)上的电源电极(132)；以及

弹性件，其被配置为在待充电机器人(200)的充电电极抵接所述电源电极(132)时能够给所述电极座(131)提供向靠近所述待充电机机器人方向运动和/或相对于所述待充电机机器人倾斜运动的弹力。

2.根据权利要求1所述的机器人用充电装置，其特征在于，

所述充电模块(130)还包括限位框(133)，所述电极座(131)通过所述弹性件中的第一弹性件(141)活动穿设于所述限位框(133)中，所述电源电极(132)位于所述限位框(133)的靠近所述待充电机器人(200)的一侧且所述电源电极(132)不能穿入至所述限位框(133)中。

3.根据权利要求2所述的机器人用充电装置，其特征在于，

所述充电模块(130)还包括第一安装板(134)，所述第一安装板(134)连接于所述限位框(133)的背对所述待充电机器人(200)的一侧，所述第一弹性件(141)的一端与所述第一安装板(134)连接，另一端用于抵接所述电极座(131)。

4.根据权利要求2所述的机器人用充电装置，其特征在于，

所述限位框(133)中设置有限位结构，所述限位结构用于限制所述电极座(131)在靠近所述待充电机器人(200)方向的位移。

5.根据权利要求2所述的机器人用充电装置，其特征在于，

所述限位框(133)中设置有限位开关(136)，所述限位开关(136)被配置为在所述电源电极(132)与所述充电电极抵接时被所述电极座(131)或所述电源电极(132)触发以接通所述充电装置。

6.根据权利要求1至5任一项所述的机器人用充电装置，其特征在于，

所述机器人用充电装置还包括：动力装置(120)，其被配置能够推动所述充电模块(130)向靠近或者远离所述待充电机器人(200)的方向运动。

7.根据权利要求6所述的机器人用充电装置，其特征在于，

所述机器人用充电装置还包括：

第二安装板(150)，其与所述动力装置(120)的输出端连接；以及

连接杆(160)，其一端设置有限位件、另一端穿过所述充电模块(130)与所述第二安装板(150)连接，所述弹性件中的第二弹性件(142)套设于所述连接杆(160)上且所述第二弹性件(142)位于所述充电模块(130)和所述第二安装板(150)之间，所述充电模块(130)能够相对于所述连接杆(160)前后运动移动及倾斜运动。

8.根据权利要求7所述的机器人用充电装置，其特征在于，

还包括套设于所述连接杆(160)和所述充电模块(130)之间的降噪管(170)。

9.根据权利要求7所述的机器人用充电装置，其特征在于，

所述第二安装板(150)设置有光电开关(181)，所述充电模块(130)上设置有挡光件(182)，所述挡光件(182)遮挡所述光电开关(181)时，所述动力装置(120)的输出端停止运动。

10.根据权利要求6所述的机器人用充电装置，其特征在于，还包括：

测距传感器(190)，其被配置为测量所述充电装置与待充电机器人(200)间的间距，所述动力装置(120)在所述机器人用充电装置与待充电机器人(200)间的间距小于或者等于预设值时启动。