CN111959313B - 一种移动充电桩机器人及其充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动充电桩机器人及其充电方法。传统的充电桩虽然结构简单，也能满足日常充电需求，但多数为固定安装，场地占用大，数量有限，效率不高。本发明包括机身、行进底座、车辆端充电臂、供电端充电臂和电池组。机身安装在行进底座上。车辆端充电臂及供电端充电臂均安装在机身的侧部。所述的车辆端充电臂和供电端充电臂结构相同，均包括内臂体、抬臂驱动组件、叉剪伸缩机构、伸缩驱动组件、弹簧状线缆、中臂体、外臂体、翻转驱动组件、插头安装块和插头推出组件。本发明在机器人手臂结构做了创新，利用叉剪式伸缩，钢丝牵拉翻转等方式实现了大范围内的插头与插座的对接，从而达到自动插入充电的技术效果，提高电动汽车充电的便捷性。

Description

一种移动充电桩机器人及其充电方法

技术领域

本发明属于电动汽车充电技术领域，具体涉及一种移动充电桩机器人及其充电方法。

背景技术

近年来，电动汽车普及率越来越高，电动汽车的充电问题一直以来都是车主比较集中的问题。中国充电桩的主要分布的场所是公共地下停车场、住宅区以及办公区域的停车场所、加油站或者高速公路服务区。其中，不少地区部分场所如商场地下停车场有比较多闲置的充电桩，而部分人流车流较大的场所如学校、医院周边却存在充电桩不足、排队充电的问题。

其次中国城市停车位紧缺是长期以来的难题，加之部分停车场所出于利益因素以及部分燃油车主占用，导致电动汽车充电车位常被燃油车占位。另一方面中国电动汽车充电设施的建设正在加速扩展，但在充电设施的分布方面却存在较大问题。传统的充电桩虽然结构简单，也能满足日常充电需求，但多数为固定安装，场地占用大，数量有限，效率不高，且在灵活性上、自动化上尚有待提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种移动充电桩机器人及其充电方法。

本发明一种移动充电桩机器人，包括机身、行进底座、车辆端充电臂、供电端充电臂和电池组。所述的机身安装在行进底座上。车辆端充电臂及供电端充电臂均安装在机身的侧部。所述的车辆端充电臂和供电端充电臂结构相同，均包括内臂体、抬臂驱动组件、叉剪伸缩机构、伸缩驱动组件、弹簧状线缆、中臂体、外臂体、翻转驱动组件、插头安装块和插头推出组件。内臂体与中部外壳的底部铰接。内臂体由抬臂驱动组件驱动进行翻转。中臂体的内端与内臂体的外端通过叉剪伸缩机构连接。叉剪伸缩机构由伸缩驱动组件驱动。弹簧状线缆呈螺旋状绕置在叉剪伸缩机构上。外臂体的内端一侧边缘与中臂体的外端一侧边缘铰接。外臂体由翻转驱动组件驱动进行翻转。插头安装块通过插头推出组件安装在外臂体的外端。

所述车辆端充电臂的插头安装块上安装有车辆充电用的车辆端插头；供电端充电臂的插头安装块上安装有供电插头。车辆端充电臂、供电端充电臂上的弹簧状线缆分别将车辆端插头、供电插头接入机身内。

作为优选，所述的抬臂驱动组件包括抬臂电机、主动齿轮和从动齿轮。主动齿轮与从动齿轮均支承在中部外壳内，且相互啮合。抬臂电机安装在中部外壳内，且输出轴与主动齿轮固定。从动齿轮与内臂体的铰接位置固定。

所述的叉剪伸缩机构由依次相连的多个叉剪单元组成；每个叉剪单元均由两根交叉铰接的叉剪杆组成。内臂体、中臂体的相对端均开设有与内臂体相配合的滑槽。位于内端的叉剪单元内的两根叉剪杆中，其中一根叉剪杆端部与内臂体铰接，另一根叉剪杆的端部设置有伸入内臂体的滑槽的滚柱。位于外端的叉剪单元内的两根叉剪杆中，其中一根叉剪杆端部与中臂体铰接，另一根叉剪杆的端部设置有伸入中臂体的滑槽的滚柱。伸缩驱动组件包括伸缩推杆和连杆。伸缩推杆固定在内臂体的内部；连杆的一端和伸缩推杆的推出杆铰接。连杆的另一端与叉剪伸缩机构内端的连接滑槽叉剪杆的端部铰接。

作为优选，所述的翻转驱动组件包括翻转电机、收放辊、钢丝和翻转推出弹簧。翻转推出弹簧的两端与外臂体、中臂体的相对端分别固定，为外臂体提供向外翻转的弹力。收放辊支承在中臂体的内部；翻转电机安装在中臂体的内部，且输出轴与收放辊固定。钢丝的一端固定并绕置在收放辊上，另一端与外臂体固定。

所述的插头推出组件包括推出丝杠、推出滑块和推出电机。推出丝杠支承在外臂体的外端。推出滑块与外臂体构成滑动副，且与推出丝杠构成螺旋副。推出电机安装在外臂体的内部，且输出轴与推出丝杠固定。插头安装块与推出滑块固定。

作为优选，车辆端充电臂的内臂体位于机身侧面的底部，且朝上设置；供电端充电臂位于机身侧面的顶部，且朝下设置；

①.车辆端充电臂、供电端充电臂在机身圆周方向上位置，选取如下两种方案中的一种：

②.车辆端充电臂、供电端充电臂分别安装在机身的两侧。

车辆端充电臂与供电端充电臂在机身圆周方向上错开90°布置。

作为优选，所述的机身内设置有传感器模组、灭火器和灭火喷头。灭火器及传感器模组安装在机身的内腔。传感器模组包括温度传感器、可燃气体传感器、火焰传感器、烟雾传感器。灭火喷头安装在机身内腔的顶部，且朝下设置；灭火器的顶部设置有灭火器控制器，用于控制灭火器开关，灭火器通过管道与喷头连接。

作为优选，本发明一种移动充电桩机器人还包括升降机构。升降机构设置在机身与行进底座之间；升降机构用于驱动机身升降，调整机身内腔与行进底座共同形成的电池仓的容积。

作为优选，所述的电池快装机构安装在行进底座上。电池快装机构包括电池定位架、卡位弹簧、拉绳、切换环、定位柱、接触挡板、定位弹簧和卡板。电池定位架呈U型，由两块侧挡板和端部挡板组成。接触挡板设置在电池定位架内，且与端部挡板通过定位弹簧连接。电池组放置在电池定位架内。卡板的一端与电池定位架的其中一块侧挡板的外端端部铰接，另一端用于锁止电池组的位置；卡板的中部与底盘通过卡位弹簧连接。两根定位柱均固定在托盘上。拉绳的两端与卡板的外端、切换环分别固定；切换环在套置于两根定位柱上时，卡板翻开的程度不相同，分别对应锁止电池组和不锁止电池组的状态。

作为优选，本发明一种移动充电桩机器人还包括头部。头部安装在机身的顶部。所述的头部包括顶部外壳，以及设置在顶部外壳上的主摄像头、摄像头稳定机构、二维激光雷达、LED显示屏、充电模式手动按钮、紧急启停按钮和超声波传感器。主摄像头通过摄像头稳定机构安装在顶部外壳的正面中部。顶部外壳正面的顶部安装有两个三角形LED显示屏，分别用于显示电池组剩余电量、当前车辆的充电状态。两个二维激光雷达分别安装在顶部外壳的两侧。超声波传感器安装在顶部外壳的正面。

作为优选，所述的行进底座包括底盘和轮毂电机。多个轮毂电机安装在底盘的底部。底盘上安装有散热风扇。

该移动充电桩机器人的充电方法具体如下：

步骤一、移动充电桩机器人通过行进底座移动到被充电汽车的充电口位置，使得移动充电桩机器人位于被充电汽车的充电口与电网插座之间。

步骤二、车辆端充电臂内的抬臂驱动组件驱动车辆端充电臂向下翻转至朝向被充电汽车的充电口的状态。供电端充电臂的抬臂驱动组件驱动供电端充电臂向上翻转至朝向电网插座的状态。

步骤三、车辆端充电臂、供电端充电臂内的伸缩驱动组件各自驱动对应的叉剪伸缩机构伸长，使得车辆端充电臂上的车辆端插头倾斜向上推出，供电端充电臂上的供电插头倾斜向下推出。车辆端插头到达被充电汽车的充电口的位置时，车辆端充电臂内的伸缩驱动组件停止运动。供电端充电臂到达被电网插座的位置时，供电端充电臂内的伸缩驱动组件停止运动。

步骤四、车辆端充电臂、供电端充电臂内的翻转驱动组件分别驱动两个外臂体翻转至水平状态，此时，车辆端插头对准被充电汽车的充电口，供电插头对准电网插座。

步骤五、车辆端充电臂、供电端充电臂内的插头推出组件驱动插头安装块推出，使得车辆端插头插入被充电汽车的充电口，供电插头插入电网插座。

步骤六、根据司机的选择，对被充电汽车用电池组中的电量进行快充或用电网插座输出的电量进行慢充。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明与传统充电桩相比，具有灵活机动性优点，能够自动识别电网插座和电动汽车充电口位置，自动插入充电，提高充电效率，节省场地空间。

2、本发明在机器人手臂结构做了创新，利用叉剪式伸缩，钢丝牵拉翻转等方式实现了大范围内的插头与插座的对接，从而达到自动插入充电的技术效果，提高电动汽车充电的便捷性。

3、本发明通过设置升降机构，使得机器人的机身能够上升，改变电池仓的尺寸，从而适应不同型号、不同体积的电池组，增加使用便捷性。同时，升降机构还能够与车辆端充电臂、供电端充电臂配合，进一步扩大角度调整的范围。

4、本发明在电池组拆装机构上做了创新，增加了快装机构，通过调整切换环的位置，能够快捷地实现电池组锁止状态与可拆卸状态的切换，实现了电池组高效率的拆装。

5、本发明在机器人内设计了自动灭火结构，通过烟雾传感器、火焰传感器、温度传感器、一氧化碳传感器、可燃气体传感器进行着火预警，并通过灭火喷头进行灭火，在充电桩内发生火情时做到全方面监控，反应速度快，提高了充电桩的安全性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中电池快装机构的结构示意图；

图3为本发明中车辆端充电臂或供电端充电臂的结构示意图；

图4为本发明中的中臂体、外臂体、翻转驱动组件、插头安装块和插头推出组件的连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1所示，一种移动充电桩机器人，包括头部1、机身2、行进底座3、车辆端充电臂4、供电端充电臂5、电池组、电池快装机构6和升降机构。电池快装机构6安装在行进底座上，用于固定和拆装电池组。机身2通过升降机构安装在行进底座上。机身2的外壳罩住电池快装机构；升降机构能够驱动机身升降，从而使得机身的内腔能够适应不同的电池高度。头部1安装在机身的顶部。车辆端充电臂4、供电端充电臂5分别安装在机身2的两侧。行进底座3包括底盘7和轮毂电机8。四个6.5寸的轮毂电机8安装在底盘7的底部，用于驱动移动充电桩机器人移动。底盘7上安装有散热风扇，可以将内部热量通过扇叶向下方散热，调节内部温度。

如图2所示，电池快装机构包括电池定位架9、卡位弹簧10、拉绳11、切换环12、定位柱13、接触挡板14、定位弹簧15和卡板16。电池定位架9呈U型，由两块侧挡板和端部挡板组成。接触挡板14设置在电池定位架9内，且与端部挡板通过定位弹簧15连接。电池组放置在电池定位架9内。卡板16的一端与电池定位架9的其中一块侧挡板的外端端部铰接，另一端向内抵住电池组；卡板16的中部与底盘7通过卡位弹簧10连接。两根定位柱13均固定在托盘上。拉绳11的两端与卡板16的外端、切换环12分别固定；切换环12在套置于两根定位柱13上时，卡板16翻开的程度不相同，分别对应卡住电池组和不卡住电池组的状态。

升降机构包括多个电动推杆。电动推杆的固定在底盘7上，推出杆朝上设置且与机身2的中部外壳固定。当用户发出联网指令或者手动按钮指令触发后，电动升降机构开始工作，电动推杆缓缓上升用来调节充电角度和适应不同型号不同体积的电池组。选用体积大的电池组时可以通过升降机身来安装。

机身2包括中部外壳、传感器模组、灭火器17和灭火喷头18。中部壳体的正面安装有电池取出门，用于拆装电池组。中部外壳中空设置。传感器模组安装在中部外壳的内腔，包括温度传感器、可燃气体传感器、火焰传感器、烟雾传感器。灭火器17固定在中部外壳的内腔侧部。灭火喷头18安装在中部外壳的内腔顶部，且朝下设置；灭火器17的顶部设置有灭火器控制器，用于控制灭火器17开关，灭火器17通过管道与喷头连接。当机身内部温度高于额定值、有可燃气体、明火、浓烟等可起火的因素出现，由温度传感器、可燃气体传感器、火焰传感器、烟雾传感器检测到，向信号采集器发送信号，采集器再向中央控制单元输送信号，中央控制单元通过算法分析计算，将信号传递到灭火器控制器，此时灭火器17开启，开始喷射灭火器，起到灭火和降温作用。

如图3所示，车辆端充电臂4和供电端充电臂5结构相同，均包括内臂体19、抬臂驱动组件20、叉剪伸缩机构21、伸缩驱动组件22、弹簧状线缆23、中臂体24、外臂体25、翻转驱动组件26、插头安装块27和插头推出组件28。内臂体19与中部外壳的底部铰接。抬臂驱动组件20包括抬臂电机、主动齿轮和从动齿轮。主动齿轮与从动齿轮均支承在中部外壳内，且相互啮合。抬臂电机安装在中部外壳内，且输出轴与主动齿轮固定。从动齿轮与内臂体19的铰接位置固定。从而使得抬臂电机能够驱动内臂体19上下翻转。

中臂体24的内端与内臂体19的外端通过叉剪伸缩机构21连接。叉剪伸缩机构21由依次相连(通过两个铰接点连接)的多个叉剪单元组成；每个叉剪单元均由两根交叉铰接的叉剪杆组成。内臂体19、中臂体24的相对端均开设有与内臂体19相配合的滑槽。位于内端的叉剪单元内的两根叉剪杆中，其中一根叉剪杆端部与内臂体19铰接，另一根叉剪杆的端部设置有伸入内臂体19的滑槽的滚柱。位于外端的叉剪单元内的两根叉剪杆中，其中一根叉剪杆端部与中臂体24铰接，另一根叉剪杆的端部设置有伸入中臂体24的滑槽的滚柱。通过驱动叉剪杆上的滚柱在内臂体19的滑槽内滑动，即可使得叉剪伸缩机构21伸长或缩短。伸缩驱动组件22包括伸缩推杆22-1和连杆22-2。伸缩推杆22-1固定在内臂体19的内部；连杆22-2的一端和伸缩推杆22-1的推出杆铰接。连杆22-2的另一端与叉剪伸缩机构21内端的连接滑槽叉剪杆的端部(滚柱)铰接。当伸缩推杆22-1缩回时，使得连杆22-2对应的叉剪杆向内滑动，从而驱动中臂体24伸出；当伸缩推杆22-1推出时，使得连杆22-2推动对应的叉剪杆的向外滑动，从而驱动中臂体24缩回。弹簧状线缆23呈螺旋状绕置在叉剪伸缩机构21上，能够随着叉剪伸缩机构21的伸缩进行变形。

如图3和4所示，外臂体25的内端一侧边缘与中臂体24的外端一侧边缘铰接。翻转驱动组件26包括翻转电机26-1、收放辊26-2、钢丝26-3和翻转推出弹簧26-4。翻转推出弹簧26-4的两端与外臂体25、中臂体24的相对端分别固定，为外臂体25提供向外翻转的弹力。收放辊26-2支承在中臂体24的内部；翻转电机26-1安装在中臂体24的内部，且输出轴与收放辊26-2固定。钢丝26-3的一端固定并绕置在收放辊26-2上，另一端与外臂体25固定。插头推出组件28包括推出丝杠28-1、推出滑块28-2和推出电机28-3。推出丝杠28-1支承在外臂体25的外端。推出滑块28-2与外臂体25构成滑动副，且与推出丝杠28-1构成螺旋副。推出电机28-3安装在外臂体25的内部，且输出轴与推出丝杠28-1固定。插头安装块27与推出滑块28-2固定。插头推出组件28能够驱动插头安装块27向外推出。

车辆端充电臂4的内臂体19位于中部外壳侧面的底部，且朝上设置；供电端充电臂5位于中部外壳侧面的顶部，且朝下设置；车辆端充电臂4的插头安装块27上安装有车辆充电用的车辆端插头29；供电端充电臂5的插头安装块27上安装有连接电网插座的供电插头30。车辆端充电臂4、供电端充电臂5上的弹簧状线缆23分别将车辆端插头29、供电插头30接入安装在机身2的电压转换电路及电池；从而能够用供电插头30在市电网络中接入电能为电动汽车充电或为电池组充电，也能用电池组为电动汽车充电。

如图1所示，头部1包括顶部外壳，以及设置在顶部外壳上的主摄像头31、摄像头稳定机构32、二维激光雷达33、LED显示屏34、充电模式手动按钮35、中央控制单元、紧急启停按钮36和超声波传感器37。主摄像头31通过摄像头稳定机构32安装在顶部外壳的正面中部。摄像头稳定机构32用于固定主摄像头31；主摄像头31会对前方的景物进行拍摄，并在中央控制单元生成一个图形库。顶部外壳正面的顶部安装有两个三角形LED显示屏34，分别用于显示电池组剩余电量、当前车辆的充电状态。两个二维激光雷达33分别安装在顶部外壳的两侧，用于度水平视场角的距离测量探测环境，两个雷达探测结果重叠有效的测量出离目标的距离，路障等。

超声波传感器37安装在顶部外壳的正面，用于扫描地面信息，确定路线路障等信息，和主摄像头31、二维激光雷达33组合形成一个环境网，用于识别周围环境，计算路线，避免路障等功能。

充电模式手动按钮35及紧急启停按钮36均安装在顶部外壳的正面，采用按压扣按钮，可以设置快充或慢充，当联网信号为快充，手动按钮选择慢充时，此时充电桩为慢充，手动按钮优先级大于联网信号。快充时由电池组为车辆充电，避免对充电处的插座造成压力。虽然电池组的电量不足以完成电动汽车的充电，但可以达到快速充电的应急需求，大大提升了本发明的充电效果。紧急启停按钮36可以在紧急情况和一些意外情况发生紧急关闭机器，避免危险情况发生，同样手动按钮优先级大于联网指令。

中央控制单元安装在顶部外壳内，型号为S7-1200CPU1217C，搭载联网模块和WIFI模块，一方面可以和手机APP、车载ECU连接，另一方面和摄像头、灭火器控制器、各按钮、传感器、电机、推杆连接，进行充电、行进、内部灭火的控制。

该移动充电桩机器人的充电方法具体如下：

步骤一、司机停车后，使用手机APP或车载ECU向移动充电桩机器人发送充电指令、位置信号或车牌信号。收到充电指令的移动充电桩机器人根据空间坐标换算定位算法通过行进底座3移动到被充电汽车的充电口位置，使得移动充电桩机器人位于被充电汽车的充电口与电网插座之间。

步骤二、司机打开被充电汽车的充电口外罩壳；车辆端充电臂4内的抬臂驱动组件20驱动车辆端充电臂向下翻转至朝向被充电汽车的充电口的状态。供电端充电臂的抬臂驱动组件20驱动供电端充电臂向上翻转至朝向电网插座的状态。

步骤三、车辆端充电臂4、供电端充电臂5内的伸缩驱动组件22各自驱动对应的叉剪伸缩机构21伸长，使得车辆端充电臂4上的车辆端插头29倾斜向上推出，供电端充电臂5上的供电插头30倾斜向下推出。车辆端插头29到达被充电汽车的充电口的位置时，车辆端充电臂内的伸缩驱动组件22停止运动。供电端充电臂5到达被电网插座的位置时，供电端充电臂5内的伸缩驱动组件22停止运动。

步骤四、车辆端充电臂4、供电端充电臂5内的翻转驱动组件26的翻转电机26-1转动，释放钢丝26-3，车辆端充电臂4、供电端充电臂5内的外臂体25在翻转推出弹簧26-4的推力下，翻转至水平状态，此时，车辆端插头29对准被充电汽车的充电口，供电插头30对准电网插座。

步骤五、车辆端充电臂4、供电端充电臂5内的插头推出组件28驱动插头安装块27推出，使得车辆端插头29插入被充电汽车的充电口，供电插头30插入电网插座。

步骤六、中央控制单元根据司机的选择，对被充电汽车用电池组中的电量进行快充或用电网插座输出的电量进行慢充。

作为一种优选的技术方案，步骤一中，所述空间坐标换算定位算法原理为：系统初始化后会以机器人主摄像头31为原点建立一个空间坐标系，确定机器人各个机构的空间坐标，随后主摄像头31会利用红外发射器发射连续光对待识别的空间进行采样，系统会对摄像头扫描的图像和物体上反射的红外线进行处理，分解成向量进行编码，随后将编码的图像和光线传入感应器，被感应器读取后联合晶片进行程序解码形成一张深度图片，当红外线射到物体后，会在图片上反馈出斑点，系统识别到斑点后会储存记录下来，嵌入空间坐标系中，随后多次重复操作将周围的物体的坐标均嵌入空间坐标系中，形成一张空间坐标网也就是环境网，最后识别目标物后锁定目标，经过系统计算确定机器人移动路线。到达目标后，系统会将此时机器人的原点和目标的左边比对，在三个维度上计算偏差，随后机器人移动，直到车辆端充电臂4和充电口处于同一竖直平面。

作为一种优选的技术方案，步骤二中，确定车辆端充电臂4、供电端充电臂5翻转幅度的过程如下：所述机器人移动到充电口位置时，再利用空间坐标换算定位算法获取充电口关键点的空间坐标。然后通过两点法计算角度的大小并定义手臂姿势库。最后与姿势库进行角度匹配实现角度计算。再由中央控制单元发出信号后，抬臂电机转动，主动齿轮带动从动齿轮，从动齿轮转动车辆端充电臂4或供电端充电臂5按照计算的角度翻转。

作为一种优选的技术方案，所述自动充电工作模式为两种，第一种为内置电池组供电，应用于汽车短时间紧急供电；第二种为自动插电右臂接入电网，左臂插入汽车充电口，利用电网给汽车充电。

作为一种优选的技术方案，第一种模式工作流程为：当用户用手机APP、车载ECU输入车位号或者车牌号，中央控制单元联网模块接到信号后开始启动摄像头、雷达、传感器，扫描周围环境经过空间坐标变换定位算法形成环境网，环境网建成后传到中央控制单元，由中央单元计算确定移动路线，驱动轮毂电机移动。当移动到目标车辆处，再次扫描周围图形信息，锁定充电口图像，确定充电口位置。确定位置后中央控制单元发出指令，先使插电右臂完成第一阶段角度调节、第二阶段充电口角度调节、第三阶段充电插头角度调节，第四阶段位移运动，使得自动充电完成。

作为一种优选的技术方案，所述第二种模式接入电网充电工作流程为：当用户用手机APP、车载ECU输入车位号或者车牌号时，与第一种模式一致，中央控制单元联合摄像头、传感器、雷达等信息确定车辆位置，并计算路径并向目标移动，当达到目标时，再次扫描环境确定电网插口位置，经过四个阶段的运动，使得自动插电右臂接入电网，此时中央控制单元再发出指令再次经过四个阶段的运动使自动充电左臂插入汽车充电口，自动充电完成。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：

供电端充电臂5的插头安装块27与供电插头30之间设置有横向移动的电动滑台，为供电插头30提供一个横向移动的自由度，使得供电插头30能够更加自由的对接不同位置的电网插座。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于：

车辆端充电臂4与供电端充电臂5在机身2上错开90°布置，即车辆端充电臂4位于机身的侧部，供电端充电臂5位于机身的正面或背面。此时，车辆端充电臂4、供电端充电臂5各自的翻转轴线均水平且相互垂直；本实施例中，在被充电汽车充电口与电网插座的朝向朝向相互垂直的情况下，两者处于各种不同相对位置是均能够实现车辆端插头29、供电插头30与被充电汽车充电口、电网插座的同时对接，大大降低了对电动汽车停放位置精度的要求。

Claims (9)

1.一种移动充电桩机器人，包括机身、行进底座、车辆端充电臂、供电端充电臂和电池组；其特征在于：所述的机身安装在行进底座上；车辆端充电臂及供电端充电臂均安装在机身的侧部；所述的车辆端充电臂和供电端充电臂结构相同，均包括内臂体、抬臂驱动组件、叉剪伸缩机构、伸缩驱动组件、弹簧状线缆、中臂体、外臂体、翻转驱动组件、插头安装块和插头推出组件；内臂体与中部外壳的底部铰接；内臂体由抬臂驱动组件驱动进行翻转；中臂体的内端与内臂体的外端通过叉剪伸缩机构连接；叉剪伸缩机构由伸缩驱动组件驱动；弹簧状线缆呈螺旋状绕置在叉剪伸缩机构上；外臂体的内端一侧边缘与中臂体的外端一侧边缘铰接；外臂体由翻转驱动组件驱动进行翻转；插头安装块通过插头推出组件安装在外臂体的外端；

所述车辆端充电臂的插头安装块上安装有车辆充电用的车辆端插头；供电端充电臂的插头安装块上安装有供电插头；车辆端充电臂、供电端充电臂上的弹簧状线缆分别将车辆端插头、供电插头接入机身内；

电池快装机构安装在行进底座上；电池快装机构包括电池定位架、卡位弹簧、拉绳、切换环、定位柱、接触挡板、定位弹簧和卡板；电池定位架呈U型，由两块侧挡板和端部挡板组成；接触挡板设置在电池定位架内，且与端部挡板通过定位弹簧连接；电池组放置在电池定位架内；卡板的一端与电池定位架的其中一块侧挡板的外端端部铰接，另一端用于锁止电池组的位置；卡板的中部与底盘通过卡位弹簧连接；两根定位柱均固定在托盘上；拉绳的两端与卡板的外端、切换环分别固定；切换环在套置于两根定位柱上时，卡板翻开的程度不相同，分别对应锁止电池组和不锁止电池组的状态。

2.根据权利要求1所述的一种移动充电桩机器人，其特征在于：所述的抬臂驱动组件包括抬臂电机、主动齿轮和从动齿轮；主动齿轮与从动齿轮均支承在中部外壳内，且相互啮合；抬臂电机安装在中部外壳内，且输出轴与主动齿轮固定；从动齿轮与内臂体的铰接位置固定；

所述的叉剪伸缩机构由依次相连的多个叉剪单元组成；每个叉剪单元均由两根交叉铰接的叉剪杆组成；内臂体、中臂体的相对端均开设有与内臂体相配合的滑槽；位于内端的叉剪单元内的两根叉剪杆中，其中一根叉剪杆端部与内臂体铰接，另一根叉剪杆的端部设置有伸入内臂体的滑槽的滚柱；位于外端的叉剪单元内的两根叉剪杆中，其中一根叉剪杆端部与中臂体铰接，另一根叉剪杆的端部设置有伸入中臂体的滑槽的滚柱；伸缩驱动组件包括伸缩推杆和连杆；伸缩推杆固定在内臂体的内部；连杆的一端和伸缩推杆的推出杆铰接；连杆的另一端与叉剪伸缩机构内端的连接滑槽叉剪杆的端部铰接。

3.根据权利要求1所述的一种移动充电桩机器人，其特征在于：所述的翻转驱动组件包括翻转电机、收放辊、钢丝和翻转推出弹簧；翻转推出弹簧的两端与外臂体、中臂体的相对端分别固定，为外臂体提供向外翻转的弹力；收放辊支承在中臂体的内部；翻转电机安装在中臂体的内部，且输出轴与收放辊固定；钢丝的一端固定并绕置在收放辊上，另一端与外臂体固定；

所述的插头推出组件包括推出丝杠、推出滑块和推出电机；推出丝杠支承在外臂体的外端；推出滑块与外臂体构成滑动副，且与推出丝杠构成螺旋副；推出电机安装在外臂体的内部，且输出轴与推出丝杠固定；插头安装块与推出滑块固定。

4.根据权利要求1所述的一种移动充电桩机器人，其特征在于：车辆端充电臂的内臂体位于机身侧面的底部，且朝上设置；供电端充电臂位于机身侧面的顶部，且朝下设置；

车辆端充电臂、供电端充电臂在机身圆周方向上位置，选取如下两种方案中的一种：

①.车辆端充电臂、供电端充电臂分别安装在机身的两侧；

②.车辆端充电臂与供电端充电臂在机身圆周方向上错开90°布置。

5.根据权利要求1所述的一种移动充电桩机器人，其特征在于：所述的机身内设置有传感器模组、灭火器和灭火喷头；灭火器及传感器模组安装在机身的内腔；传感器模组包括温度传感器、可燃气体传感器、火焰传感器、烟雾传感器；灭火喷头安装在机身内腔的顶部，且朝下设置；灭火器的顶部设置有灭火器控制器，用于控制灭火器开关，灭火器通过管道与喷头连接。

6.根据权利要求1所述的一种移动充电桩机器人，其特征在于：本发明一种移动充电桩机器人还包括升降机构；升降机构设置在机身与行进底座之间；升降机构用于驱动机身升降，调整机身内腔与行进底座共同形成的电池仓的容积。

7.根据权利要求1所述的一种移动充电桩机器人，其特征在于：本发明一种移动充电桩机器人还包括头部；头部安装在机身的顶部；所述的头部包括顶部外壳，以及设置在顶部外壳上的主摄像头、摄像头稳定机构、二维激光雷达、LED显示屏、充电模式手动按钮、紧急启停按钮和超声波传感器；主摄像头通过摄像头稳定机构安装在顶部外壳的正面中部；顶部外壳正面的顶部安装有两个三角形LED显示屏，分别用于显示电池组剩余电量、当前车辆的充电状态；两个二维激光雷达分别安装在顶部外壳的两侧；超声波传感器安装在顶部外壳的正面。

8.根据权利要求1所述的一种移动充电桩机器人，其特征在于：所述的行进底座包括底盘和轮毂电机；多个轮毂电机安装在底盘的底部；底盘上安装有散热风扇。

9.如权利要求1所述的一种移动充电桩机器人的充电方法，其特征在于：步骤一、移动充电桩机器人通过行进底座移动到被充电汽车的充电口位置，使得移动充电桩机器人位于被充电汽车的充电口与电网插座之间；

步骤二、车辆端充电臂内的抬臂驱动组件驱动车辆端充电臂向下翻转至朝向被充电汽车的充电口的状态；供电端充电臂的抬臂驱动组件驱动供电端充电臂向上翻转至朝向电网插座的状态；

步骤三、车辆端充电臂、供电端充电臂内的伸缩驱动组件各自驱动对应的叉剪伸缩机构伸长，使得车辆端充电臂上的车辆端插头倾斜向上推出，供电端充电臂上的供电插头倾斜向下推出；车辆端插头到达被充电汽车的充电口的位置时，车辆端充电臂内的伸缩驱动组件停止运动；供电端充电臂到达被电网插座的位置时，供电端充电臂内的伸缩驱动组件停止运动；

步骤四、车辆端充电臂、供电端充电臂内的翻转驱动组件分别驱动两个外臂体翻转至水平状态，此时，车辆端插头对准被充电汽车的充电口，供电插头对准电网插座；

步骤五、车辆端充电臂、供电端充电臂内的插头推出组件驱动插头安装块推出，使得车辆端插头插入被充电汽车的充电口，供电插头插入电网插座；

步骤六、根据司机的选择，对被充电汽车用电池组中的电量进行快充或用电网插座输出的电量进行慢充。

Images