CN112078412A - 电动汽车自动充电机器人末端执行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电动汽车自动充电机器人末端执行器，包括充电枪解锁组件，解除充电枪插入状态的锁止力；充电枪夹持组件，夹持解除锁止力的充电枪；充电枪推拔组件，将充电枪夹持组件夹持的充电枪，推入充电枪插入位置或从充电枪插入位置中拔出；以及静框架、动框架；充电枪解锁组件、充电枪夹持组件分别设于动框架上；充电枪推拔组件设于动框架、静框架之间，充电枪推拔组件驱使动框架相对于静框架，形成伸出或缩回动作，使充电枪推拔组件对由充电枪夹持组件夹持的充电枪实现推拔动作。本发明能够自动实现充电枪的解锁、夹紧、推入、拔出动作，替代手动方式，与充电机器人配合，实现对电动汽车自动充电，减少人员操作过程。

Description

电动汽车自动充电机器人末端执行器

技术领域

本发明涉及电动汽车充电技术领域，具体涉及一种电动汽车自动充电机器人末端执行器。

背景技术

随着科学技术的发展及环境保护意识的加强，电动汽车发展迅速，人工智能的普及以及充电枪、充电插座、充电桩的标准化，使得机器人在电动汽车自动充电领域有了应用的可能。

在目前电动汽车的充电工作中，主要由充电站的工作人员或者车主自己完成充电操作，前者需配备一定数量的劳动力，加大了充电站的运营成本。采用机器人自动充电时未来发展的趋势。为了不改变现有充电枪和充电桩的结构，需要设计一款应用于机器人自动充电的末端执行器。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种与充电机器人配合实现自动充电过程的电动汽车自动充电机器人末端执行器。

实现本发明的技术方案如下

电动汽车自动充电机器人末端执行器，包括

充电枪解锁组件，解除充电枪插入状态的锁止力；

充电枪夹持组件，夹持解除锁止力的充电枪；

充电枪推拔组件，将充电枪夹持组件夹持的充电枪，推入充电枪插入位置或从充电枪插入位置中拔出；

以及静框架、动框架；

充电枪解锁组件、充电枪夹持组件分别设于动框架上；

充电枪推拔组件设于动框架、静框架之间，充电枪推拔组件驱使动框架相对于静框架，形成伸出或缩回动作，使充电枪推拔组件对由充电枪夹持组件夹持的充电枪实现推拔动作。

进一步地，所述充电枪夹持组件包括夹持机构；

夹持机构包括设置于动框架内的两个夹持件，两个夹持件之间形成供充电枪手柄卡入的夹持空间，在两个夹持件与动框架之间分别设置有调节夹持件角度，以变换卡持空间的调整机构。

进一步地，所述充电枪夹持组件还包括从夹持件外侧向内给夹持件施加抵紧力的抵紧机构；

抵紧机构包括抵紧支座、抵紧臂、抵紧头、驱动臂、驱动器、驱动件；

抵紧支座固定装配于动框架上，抵紧臂的中部活动装配于抵紧支座上；

驱动臂的一端与驱动件活动连接，驱动臂的另一端与抵紧臂的一端固定连接，抵紧头固定安装于抵紧臂的另一端，抵紧头处于夹持件的外侧；

驱动器装配于抵紧支座上，驱动器驱使驱动件往复动作，通过驱动臂带动抵紧臂，沿着抵紧臂的中部形成摆动，使抵紧头与夹持件形成配合。

进一步地，所述调整机构处于夹持件外侧与动框架之间，调整机构包括两个间隔布置的球头螺栓；

夹持件的外侧固定有供球头螺栓的球头装入并形成限位的装夹块，球头螺栓的另一端连接动框架，在球头螺栓上有锁紧螺母，通过锁紧螺母调节球头螺栓与动框架之间的锁紧位置，以调节夹紧件的角度。

进一步地，所述充电枪解锁组件包括解锁支座、解锁驱动器、解锁推块；

解锁支座装配于动框架上，解锁驱动器装配于解锁支座上，解锁推块滑动装配于解锁支座上，解锁推块前端为解锁触头，解锁驱动器驱使解锁推块在解锁支座上滑动，以带动解锁触头触发充电枪上的解锁键，实现解除充电枪插入状态的锁止力。

进一步地，在解锁推块的尾端两侧分别开设滑槽，解锁支座上固定安装有伸入滑槽中的插块，插块与滑槽配合，使解锁推块与解锁支座之间形成滑动装配。

进一步地，所述充电枪推拔组件包括推拔驱动器、连接板、浮动板、导向轴、导向套；

推拔驱动器固定装配于静框架中，导向套固定装配于静框架上，导向轴的一端固定装配于浮动板上，导向轴的另一端伸入导向套内形成导向配合，连接板与动框架固定连接，浮动板与连接板固定连接，所述推拔驱动器驱使浮动板，以带动连接板、动框架，在导向轴的导向下形成伸出或缩回动作。

进一步地，末端执行器还包括装配于静框架上的充电口盖开盖组件，充电口盖开盖组件包括固定架、内盖杆、外盖杆；

固定架的中部固定装配在静框架上，固定架的两端向静框架的两侧进行延伸，固定架的两端分别固定安装外盖杆，内盖杆固定安装在固定架的中部，在外盖杆的前端、内盖杆的前端分别装有柔性套。

进一步地，所述静框架上安装有将静框架、动框架罩在其中的外罩。

进一步地，两个夹持件构成的夹持空间从前端向后端逐渐减小。

采用了上述技术方案，静框架与电动汽车充电机器人固定连接，通过电动汽车充电机器人带动静框架及整个末端执行器实现自动充电过程中的动作；通过充电枪解锁组件施加外力到充电枪的解锁键上，以解除充电枪处于插入状态时的锁止力，此时充电枪可以从插入状态切换为待拔出状态；即在充电机器人通过末端执行器将充电枪从充电桩运转到电动汽车充电口，和从电动汽车充电口运转到充电桩过程中，充电枪处于未插入状态时，通过充电枪夹持组件对充电枪进行夹紧状态；当充电枪被夹紧后，且对准充电桩充电枪插口或电动汽车充电口时，通过充电枪推拔组件，向动框架施加推力，动框架向外并带动充电枪呈伸出动作，使充电枪插入充电桩充电枪插口或电动汽车充电口中；当需要将解锁后的充电枪拔出时，充电枪夹持组件对充电枪呈夹紧状态，充电枪推拔组件向动框架施加拉力，动框架向内呈缩回动作，便可以将充电枪从充电桩充电枪插口或电动汽车充电口中拔出。本发明能够自动实现充电枪的解锁、夹紧、推入、拔出动作，替代手动方式，与充电机器人配合，实现对电动汽车自动充电，减少人员操作过程。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为图1的后视立体结构示意图；

图3为本发明的拆分结构示意图；

图4为图2隐藏外罩后的内部结构示意图；

图5为充电枪解锁组件的结构示意图；

图6为充电枪夹持组件装配于动框架内的结构示意图；

图7为图6隐藏动框架后的结构示意图；

图8为抵紧机构结构示意图；

图9为图8中隐藏抵紧支座及一个抵紧臂后的结构示意图；

图10为抵紧机构中抵紧支座的结构示意图；

图11为充电枪推拔组件的结构示意图；

图12为充电枪的结构示意图；

附图中，1为充电枪解锁组件，2为充电枪夹持组件，3为充电枪推拔组件，4为静框架，5为动框架，6为固定连接位置，7为顶板，8为底板，9为加强板，10为支撑板，11为夹持件，12为凸起部，13为弧形槽，14为托板，15为托槽，16为球头螺栓，17为固定块，18为压紧块，19为锁紧螺母，20为抵紧支座，21为抵紧臂，22为抵紧头，23为驱动臂，24为驱动器，25为驱动件，26为销轴，27为滑动部，28为滑槽，29为解锁支座，30为解锁驱动器，31为解锁推块，32为解锁触头，33为滑槽，34为插块，35为推拔驱动器，36为连接板，37为浮动板，38为导向轴，39为导向套，40为充电口盖开盖组件，41为固定架，42为内盖杆，43为外盖杆，44为外罩。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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—12所示，电动汽车自动充电机器人末端执行器，包括充电枪解锁组件1，用于在充电枪插入充电桩充电插口或电动汽车充电口时，触动充电枪手柄上的解锁键，以解除充电枪插入状态时的锁止力，以便于后续将充电枪顺利拔出动作的继续。

充电枪夹持组件2，用于夹持解除锁止力的充电枪，为后续推拔充电枪，及充电枪的运转过程中，夹持、夹紧充电枪的手柄。充电枪夹持组件夹持充电枪时，充电枪的枪口朝外。充电枪夹持组件夹持充电枪的动作，可以在解除锁止力之前，或之后；如充电枪解除锁止力后容易脱落，则夹持充电枪动作应该早于解除锁止力动作。

充电枪推拔组件3，将充电枪夹持组件夹持的充电枪，推入充电枪插入位置或从充电枪插入位置中拔出；这里的插入位置有充电桩充电枪插口、电动汽车充电口两个位置，充电枪未使用时，处于充电桩充电枪插口中，使用时，末端执行器与自动充电机器人的配合，将充电桩充电枪插口中的充电枪经过解锁、夹紧、拔出、转运过程后，通过充电枪推拔组件3推入电动汽车充电口中。

以及静框架4、动框架5；静框架4上方有与电动汽车充电机器人固定连接位置6，电动汽车充电机器人与静框架4连接后，带动静框架4及整个末端执行器实现在充电桩到电动汽车充电口之间的运转动作。静框架4包括顶板7、底板8，顶板7水平方向布置，固定连接位置6处于顶板7上，底板8竖直方向布置，底板8的上端与顶板7中部固定连接，以及固定连接在顶板7与底板8之间形成支撑的加强板9，以保证静框架整体的强度。

充电枪解锁组件1、充电枪夹持组件2分别设于动框架5上；动框架5包括两个竖直布置的支撑板10，在两个竖直支撑板之间形成供充电枪解锁组件1、充电枪夹持组件2安装的装配空间，充电枪解锁组件1处于充电枪夹持组件2的上方，以优化装配空间内的结构布置，减少动框架5及整个末端执行器的占用空间。

充电枪推拔组件3设于动框架5、静框架4之间，充电枪推拔组件3驱使动框架5相对于静框架4，形成伸出或缩回动作，使充电枪推拔组件3对由充电枪夹持组件2夹持的充电枪实现推拔动作。

实施中，充电枪夹持组件2包括夹持机构，夹持机构包括设置于动框架5内的两个竖向布置的夹持件11，两个夹持件11之间形成供充电枪手柄卡入的夹持空间，夹持件11为塑料板状，以避免对充电枪手柄形成夹紧磨损；夹持件11的内侧表面为对充电枪手柄夹持的夹持面，在此面可以增加凸起，增强夹持力。两个夹持件11构成的夹持空间从前端向后端逐渐减小，即从夹持空间的入口向内逐渐减小，以便于充电枪手柄能够顺利的被引导到夹持空间中，且能够形成对充电枪手柄往夹持空间内推入越加越紧的趋势。

在两个夹持件11上方具有卡住充电枪侧边凸起部12的弧形槽13，在动框架5的下方固定连接有托板14，托板的中部具有托槽15，在充电枪卡入夹持空间时，充电枪手柄的上部两侧卡在弧形槽13中，下部有卡在托槽15中，以使充电枪更稳固的处于夹持空间中被夹持。夹持件的形状结构可以根据不同款型的充电枪手柄结构进行适应性调整，以满足夹紧要求。

为了适应不同尺寸电动枪手柄的夹持，两个夹持件11之间形成的夹持空间大小能够作适应性的调整，即在两个夹持件11与动框架5之间分别设置有调节夹持件角度，以变换卡持空间大小的调整机构，调整机构处于夹持件11外侧与动框架5的支撑板10之间，调整机构包括两个间隔布置的球头螺栓16，即在每个夹持件11的外侧水平方向布置两个球头螺栓16，

夹持件11的外侧固定有供球头螺栓16的球头装入并形成限位的装夹块，装夹块由固定块17、压紧块18组成，固定块17与压紧块18采用螺钉固定在夹持件的外侧，固定块17与压紧块18之间形成供球头螺栓的球头置入的限位空间，球头螺栓的球头在限位空间中能够实现自由转动，球头螺栓的另一端螺纹连接动框架5的支撑板10上，在球头螺栓16上配备锁紧螺母19，通过锁紧螺母19调节球头螺栓与动框架之间的锁紧位置，以调节夹紧件的角度，从而能够变换两个夹持件之间形成夹持空间的大小。

为了使充电枪手柄处于夹持空间中进一步的被夹紧，充电枪夹持组件2还包括从夹持件11外侧向内给夹持件11施加抵紧力的抵紧机构；抵紧机构包括抵紧支座20、两个抵紧臂21、两个抵紧头22、两个驱动臂23、驱动器24、驱动件25；两个抵紧臂21、两个抵紧头22、两个驱动臂23一一对应形成配合，本申请附图中示出的抵紧机构是从两个夹持件11外侧同时对两个夹持件11施加向内的抵紧力，以保证对充电枪手柄夹紧的同步性。

实施中，抵紧支座20固定装配于动框架5的下方，抵紧臂21的中部通过销轴26转动装配于抵紧支座20上，即抵紧臂21在外力作用下能够围绕转轴为中心形成摆动；驱动臂23的一端与驱动件25通过销轴活动连接，驱动臂23的另一端与抵紧臂21的一端固定连接，抵紧头22通过螺钉固定安装于抵紧臂21的另一端，抵紧头22处于夹持件的外侧。在支撑板10下方开设让位于抵紧臂摆动的让位槽口。

驱动器24为驱动电机，驱动件25与驱动电机之间采用螺纹传动方式进行配合，即电机转动时，驱动件25能够实现往复动作；驱动器24装配于抵紧支座20上，驱动器24处于抵紧支座20的外侧，驱动件25处于抵紧支座20的内侧，驱动器24的驱动端伸入抵紧支座20内侧与驱动件25传动配合，驱动器24驱使驱动件25往复动作，通过驱动臂23带动抵紧臂21，使抵紧臂21沿着抵紧臂21的中部形成摆动，使抵紧头22与夹持件11外侧面接触施加抵紧力或脱离撤销抵紧力。

在驱动件25上延伸出滑动部27，抵紧支座20上开出供滑动部27伸入的滑槽28，驱动件25在驱动器24的驱动下，通过滑动部27与滑槽28的滑动导向进行往复动作，以保证驱动的稳定性。

整个抵紧机构通过一个驱动器24同时驱动两个抵紧臂21形成摆动，以使两个抵紧头22分别同时且一一对应从两个夹紧件11外侧面施加抵紧力，保证夹持件11对充电枪手柄夹紧的同步性，避免夹持过程中，充电枪手柄产生位移，影响后期的插入精度，同时也减少整个抵紧机构的占用空间。

充电枪解锁组件1处于动框架5内的最上方，充电枪解锁组件1包括解锁支座29、解锁驱动器30、解锁推块31；解锁支座29装配于动框架5内上方，解锁驱动器30为解锁电机，解锁驱动器30装配于解锁支座29上，解锁推块31滑动装配于解锁支座29上，解锁推块31前端为解锁触头32，解锁驱动器30驱使解锁推块31在解锁支座29上滑动，以带动解锁触头32触发充电枪上的解锁键，实现解除充电枪插入状态的锁止力。具体地，在解锁推块31的尾端两侧分别开设滑槽33，解锁支座29上固定安装有伸入滑槽33中的插块34，插块34与滑槽33配合，使解锁推块与解锁支座之间形成滑动装配。通过充电枪解锁组件中的解锁电机施加力到解锁块上，解锁块推动充电枪的锁解锁键来达到解锁的目的。通过电机施加的力更均匀，防止推力变化太急剧对充电枪的锁止键造成损坏。

充电枪推拔组件3包括推拔驱动器35、连接板36、浮动板37、导向轴38、导向套39；推拔驱动器35为电机，推拔驱动器35固定装配于静框架4的底板8一侧，导向套39固定装配于静框架4的底板8上，导向轴38的一端固定装配于浮动板37上，导向轴38的另一端伸入导向套39内形成导向配合，连接板36与动框架5内端螺钉固定连接，浮动板37与连接板38螺钉固定连接，推拔驱动器35驱使浮动板37，以带动连接板36、动框架5，在导向轴38的导向下形成伸出或缩回动作，从而以实现充电枪的插拔动作。

末端执行器还包括装配于静框架上的充电口盖开盖组件40，充电口盖开盖组件40包括固定架41、内盖杆42、外盖杆43；固定架41的中部固定装配在静框架4的顶板7上，固定架41的两端向静框架的两侧进行延伸，用于分别固定安装外盖杆43，内盖杆42固定安装在固定架的中部，在外盖杆的前端、内盖杆的前端分别装有柔性套，以防止开盖、关盖过程中，对汽车造成的划伤。通过充电口盖开盖组件能够实现打开充电口内盖、关闭充电口内盖和外盖的功能；内盖杆是用来开关电动汽车充电口内盖，下部2根外盖杆是用来关闭电动汽车充电口外盖。

静框架4上安装有将静框架4、动框架5罩在其中的外罩44。外罩是用金属板材制作，一来可以保护内部结构，又可在美观上也能体现一定的价值。

由于充电枪摆放角度和电动汽车停车角度问题，末端执行器抓取充电枪时需有柔性结构防止损坏充电枪，移动和插拔充电枪时需和充电枪刚性连接以达到夹紧充电枪的目的。因充电枪重量较大，现有的机器人自动充电末端执行器更多的是将充电枪集成到末端执行器上，或者使用抓取方式的末端执行器不能保证夹紧充电枪，不能实现插拔枪的过程，在实际使用过程中有非常大的局限性。

而通过本发明的末端执行器可实现以下动作流程：电动汽车充电口盖开盖组件打开电动汽车充电口内盖、末端执行器的充电枪夹持组件夹紧充电枪、充电枪解锁组件打开充电枪锁止、拔出充电枪、通过充电枪推拔组件将充电枪插入电动汽车充电口、充电完毕、末端执行器的充电枪夹持组件夹紧充电枪、充电枪解锁组件打开充电枪锁止、拔出充电枪将充电枪放回充电桩、电动汽车充电口盖开盖组件关闭电动汽车内盖和外盖，整个过程，通过充电枪夹持组件能够保证对充电枪的夹紧力，解决了充电枪集成到末端执行器上和抓取方式末端执行器不能保证夹紧充电枪的问题。

Claims (10)

1.电动汽车自动充电机器人末端执行器，其特征在于，包括

充电枪解锁组件，解除充电枪插入状态的锁止力；

充电枪夹持组件，夹持解除锁止力的充电枪；

充电枪推拔组件，将充电枪夹持组件夹持的充电枪，推入充电枪插入位置或从充电枪插入位置中拔出；

以及静框架、动框架；

充电枪解锁组件、充电枪夹持组件分别设于动框架上；

充电枪推拔组件设于动框架、静框架之间，充电枪推拔组件驱使动框架相对于静框架，形成伸出或缩回动作，使充电枪推拔组件对由充电枪夹持组件夹持的充电枪实现推拔动作。

2.如权利要求1所述的电动汽车自动充电机器人末端执行器，其特征在于，所述充电枪夹持组件包括夹持机构；

夹持机构包括设置于动框架内的两个夹持件，两个夹持件之间形成供充电枪手柄卡入的夹持空间，在两个夹持件与动框架之间分别设置有调节夹持件角度，以变换卡持空间的调整机构。

3.如权利要求2所述的电动汽车自动充电机器人末端执行器，其特征在于，所述充电枪夹持组件还包括从夹持件外侧向内给夹持件施加抵紧力的抵紧机构；

抵紧机构包括抵紧支座、抵紧臂、抵紧头、驱动臂、驱动器、驱动件；

抵紧支座固定装配于动框架上，抵紧臂的中部活动装配于抵紧支座上；

驱动臂的一端与驱动件活动连接，驱动臂的另一端与抵紧臂的一端固定连接，抵紧头固定安装于抵紧臂的另一端，抵紧头处于夹持件的外侧；

驱动器装配于抵紧支座上，驱动器驱使驱动件往复动作，通过驱动臂带动抵紧臂，沿着抵紧臂的中部形成摆动，使抵紧头与夹持件形成配合。

4.如权利要求2所述的电动汽车自动充电机器人末端执行器，其特征在于，所述调整机构处于夹持件外侧与动框架之间，调整机构包括两个间隔布置的球头螺栓；

夹持件的外侧固定有供球头螺栓的球头装入并形成限位的装夹块，球头螺栓的另一端连接动框架，在球头螺栓上有锁紧螺母，通过锁紧螺母调节球头螺栓与动框架之间的锁紧位置，以调节夹紧件的角度。

5.如权利要求1所述的电动汽车自动充电机器人末端执行器，其特征在于，所述充电枪解锁组件包括解锁支座、解锁驱动器、解锁推块；

解锁支座装配于动框架上，解锁驱动器装配于解锁支座上，解锁推块滑动装配于解锁支座上，解锁推块前端为解锁触头，解锁驱动器驱使解锁推块在解锁支座上滑动，以带动解锁触头触发充电枪上的解锁键，实现解除充电枪插入状态的锁止力。

6.如权利要求5所述的电动汽车自动充电机器人末端执行器，其特征在于，在解锁推块的尾端两侧分别开设滑槽，解锁支座上固定安装有伸入滑槽中的插块，插块与滑槽配合，使解锁推块与解锁支座之间形成滑动装配。

7.如权利要求1所述的电动汽车自动充电机器人末端执行器，其特征在于，所述充电枪推拔组件包括推拔驱动器、连接板、浮动板、导向轴、导向套；

推拔驱动器固定装配于静框架中，导向套固定装配于静框架上，导向轴的一端固定装配于浮动板上，导向轴的另一端伸入导向套内形成导向配合，连接板与动框架固定连接，浮动板与连接板固定连接，所述推拔驱动器驱使浮动板，以带动连接板、动框架，在导向轴的导向下形成伸出或缩回动作。

8.如权利要求1所述的电动汽车自动充电机器人末端执行器，其特征在于，末端执行器还包括装配于静框架上的充电口盖开盖组件，充电口盖开盖组件包括固定架、内盖杆、外盖杆；

固定架的中部固定装配在静框架上，固定架的两端向静框架的两侧进行延伸，固定架的两端分别固定安装外盖杆，内盖杆固定安装在固定架的中部，在外盖杆的前端、内盖杆的前端分别装有柔性套。

9.如权利要求1所述的电动汽车自动充电机器人末端执行器，其特征在于，所述静框架上安装有将静框架、动框架罩在其中的外罩。

10.如权利要求2所述的电动汽车自动充电机器人末端执行器，其特征在于，两个夹持件构成的夹持空间从前端向后端逐渐减小。

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