CN113459845A - 一种新能源汽车自动充电机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新能源汽车自动充电机器人，包含水平放置的X轴伺服模组、设置在X轴伺服模组驱动端且与X轴伺服模组垂直放置的Y轴伺服模组、设置在Y轴伺服模组驱动端的多自由度机器臂、设置在多自由度机器臂驱动端的安装座；所述安装座上分别设置有电动夹爪、视觉传感器、激光位移传感器和开关盖手指；本发明可移动至多个不同位置的充电桩处，不仅能通过开关盖手指自动打开或关闭充电盖，且能通过电动夹爪夹取充电枪给汽车进行充电，并且通过视觉传感器可以准确找出汽车上充电盖的位置和充电盖内充电口的位置，而且通过激光位移传感器能对充电枪的插入深度二次确认，保证充电枪与充电口充分接触。

Description

一种新能源汽车自动充电机器人
技术领域
本发明涉及新能源汽车充电技术领域，特指一种新能源汽车自动充电机器人。
背景技术
随着新能源汽车的高速发展，充电桩的全面建设迫不容缓。传统的新能源汽车充电一般采用手工充电的方式，需要将汽车开到指定位置后,人员下车手动打开汽车充电口并将充电接头手动插入，再接通电源，操作复杂，且离开时很容易忘记拔下充电接头，直接发动汽车，对汽车充电口及充电设备造成损害，更有可能造成人员受伤。
目前市场上也出现了新能源汽车自动充电装置，如现有技术201510235350.0公开的一种电动汽车自动充电系统，现有技术201610124284.4公开的一种新能源汽车充电装置，现有技术201820608154.2公开的一种移动式充电桩及充电桩系统，现有技术201922144852.9公开的一种新能源汽车全自动安全充电桩，现有技术202011133919.X公开的一种电动汽车的充电机械臂和自动化智能充电装置，现有技术虽然能对种新能源汽车自动充电，但存在以下问题：1、现有技术均将充电头设置在机械臂上，导致一次只能对一辆新能源汽车进行充电,充电效率低，如果需要同时对多辆新能源汽车进行充电，则需要多个机械臂，不仅大大增加了制造成本，且增加了控制难度；2、现有技术在充电前或充电后，需要人为的打开或关闭充电盖，自动化程度低；再如现有技术202010557439.X公开的一种用户侧新能源汽车储能充电站，通过在机器臂上设置夹具，虽然能夹取充电头进行自动插拔，但存在以下问题：1、机器臂通过夹具夹取充电头进行自动插拔时，由于不同型号的新能源汽车的充电口位置不同，有的在头部，有的在两侧，机器臂容易与电源线缠绕；2、协作自动小车与多自由度机械臂的分级运动控制与协同作业配合时，由于不同型号的新能源汽车的大小不同，且每个人的停车位置不同，大大增加了协作自动小车的控制难度；3、现有技术在充电前或充电后，还是需要人为的打开或关闭充电盖，自动化程度低。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种新能源汽车自动充电机器人。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种新能源汽车自动充电机器人，包含水平放置的X轴伺服模组、设置在X轴伺服模组驱动端且与X轴伺服模组垂直放置的Y轴伺服模组、设置在Y轴伺服模组驱动端的多自由度机器臂、设置在多自由度机器臂驱动端的安装座；所述安装座上分别设置有电动夹爪、视觉传感器、激光位移传感器和开关盖手指。
优选的，所述视觉传感器包括一个初定位相机和二个精定位相机；所述初定位相机用于拍照获取新能源汽车上充电盖的位置；二个所述精定位相机用于拍照获取充电盖内充电口的位置。
优选的，所述电动夹爪和开关盖手指分别朝外倾斜设置在安装座的两端；所述视觉传感器和激光位移传感器设置在电动夹爪和开关盖手指之间。
优选的，所述开关盖手指的头部采用橡胶材料制成，且内部设置有压力传感器。
优选的，所述X轴伺服模组包括两条平行设置在多个停车区域后方的X轴导轨、滑动设置在X轴导轨上的X轴移动台、用于驱动X轴移动台沿X轴导轨移动的驱动机构。
优选的，所述驱动机构包括水平固定设置且与X轴导轨平行放置的同步带、竖直设置在X轴移动台一侧且与X轴导轨平行放置的安装板、水平设置在安装板上且与X轴导轨垂直放置的X轴伺服电机、设置在伺服电机驱动端的主动轮、两个转动设置在安装板上且分别位于主动轮上方两侧的导向轮；所述同步带分别绕过主动轮底部和两个导向轮顶部。
优选的，所述驱动机构还包括设置在安装板上的防护罩；所述主动轮和两个导向轮均位于防护罩内。
优选的，所述Y轴伺服模组包括设置在X轴移动台上且与X轴导轨垂直放置的底座、水平设置在底座上且与X轴导轨垂直放置的丝杆、设置在底座一端用于驱动丝杆转动的Y轴伺服电机、两根设置在底座上且分别位于丝杆两侧的Y轴导轨、滑动设置在两根Y轴导轨上且可伸出底座的Y轴移动台、设置在Y轴移动台底部内端且与丝杆螺纹连接的螺母；所述多自由度机器臂设置在Y轴移动台的顶部外端。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明通过X轴伺服模组和Y轴伺服模组，可驱动多自由度机器臂移动至多个不同位置的充电桩处，实现长距离工作；
2、本发明通过开关盖手指能自动打开或关闭充电盖，自动化程度高；
3、本发明通过电动夹爪能夹取充电枪给汽车进行充电能够避免用户肢体与充电设备的直接接触，可以防止触电隐患，具有一定的安全性；
4、本发明通过视觉传感器可以准确找出汽车上充电盖的位置和充电盖内充电口的位置，便于充电枪精准插入充电口内；
5、本发明通过激光位移传感器能对充电枪的插入深度二次确认，保证充电枪与充电口充分接触。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
附图1为本发明所述的新能源汽车自动充电机器人的结构示意图；
附图2为本发明中六轴机器臂的结构示意图；
附图3为图1中A处局部放大图；
附图4为中驱动机构的结构示意图。
其中：1、X轴伺服模组；11、X轴导轨；12、X轴移动台；13、驱动机构；131、同步带；132、安装板；133、X轴伺服电机；134、主动轮；135、导向轮；136、防护罩；2、Y轴伺服模组；21、底座；22、丝杆；23、Y轴伺服电机；24、Y轴导轨；25、Y轴移动台；3、六轴机器臂；31、安装座；32、电动夹爪；33、精定位相机；34、激光位移传感器；35、初定位相机；36、开关盖手指。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
附图1-4为本发明所述的新能源汽车自动充电机器人，包含水平放置的X轴伺服模组1、设置在X轴伺服模组1驱动端且与X轴伺服模组1垂直放置的Y轴伺服模组2、设置在Y轴伺服模组2驱动端的六轴机器臂3、设置在六轴机器臂3驱动端的安装座31；所述安装座31上分别设置有电动夹爪32、视觉传感器、激光位移传感器34和开关盖手指36；当接收到充电信号时：先通过X轴伺服模组1驱动Y轴伺服模组2到达新能源汽车充电口的一侧，再通过Y轴伺服模组2驱动六轴机器臂3到达新能源汽车充电口一侧的充电盖旁边，然后通过六轴机器臂3驱动开关盖手指36拨开充电盖，最后通过六轴机器臂3驱动电动夹爪32夹取充电枪插入新能源汽车充电口，给新能源汽车进行充电；当充电完成后，先通过六轴机器臂3驱动电动夹爪32夹取充电枪从新能源汽车充电口拔出，并置于充电桩上，再通过六轴机器臂3驱动开关盖手指36关闭充电盖；其中通过视觉传感器可以准确找出汽车上充电盖的位置和充电盖内充电口的位置，而且通过激光位移传感器34能对充电枪的插入深度二次确认，保证充电枪与充电口充分接触；为了增加六轴机器臂3的工作范围，Y轴伺服模组2可转动设置在X轴伺服模组1驱动端，并通过伺服电机进行驱动。
进一步，所述视觉传感器包括一个初定位相机35和二个精定位相机33；所述初定位相机35用于拍照获取新能源汽车上充电盖的位置；二个所述精定位相机33用于拍照获取充电盖内充电口的位置；当六轴机器臂3在驱动开关盖手指36拨开充电盖时，可通过初定位相机35拍照获取新能源汽车上充电盖的位置，便于开关盖手指36精准拨开充电盖；当六轴机器臂3将充电枪插入新能源汽车充电口时，可通过二个精定位相机33拍照获取充电盖内充电口的位置，便于充电枪精准插入充电口内。
进一步，所述电动夹爪32和开关盖手指36分别朝外倾斜设置在安装座31的两端；所述视觉传感器和激光位移传感器34设置在电动夹爪32和开关盖手指36之间；工作时：通过将电动夹爪32和开关盖手指36分别朝外倾斜设置在安装座31的两端，避免电动夹爪32夹取充电枪时，充电枪与开关盖手指36发生干涉，或者开关盖手指36拨开充电盖时，电动夹爪32与充电盖发生干涉。
进一步，所述开关盖手指36的头部采用橡胶材料制成，且内部设置有压力传感器；本发明通过将开关盖手指36的头部采用橡胶材料制成，能起到保护作用，避免指划伤充电盖表面，通过在开关盖手指36头部内设置有压力传感器，能实时监测开关盖手指36的力度，避免开关盖手指36力度过大，在充电盖表面留下凹痕。
进一步，所述X轴伺服模组1包括两条平行设置在多个停车区域后方的X轴导轨11、滑动设置在X轴导轨11上的X轴移动台12、用于驱动X轴移动台12沿X轴导轨11移动的驱动机构13；工作时：通过驱动机构13能驱动X轴移动台12沿两条X轴导轨11移动，带动Y轴伺服模组2和六轴机器臂3移动到新能源汽车充电口的一侧进行充电。
进一步，所述驱动机构13包括水平固定设置且与X轴导轨11平行放置的同步带131、竖直设置在X轴移动台12一侧且与X轴导轨11平行放置的安装板132、水平设置在安装板132上且与X轴导轨11垂直放置的X轴伺服电机133、设置在伺服电机驱动端的主动轮134、两个转动设置在安装板132上且分别位于主动轮134上方两侧的导向轮135；所述同步带131分别绕过主动轮134底部和两个导向轮135顶部；工作时：由于同步带131水平固定设置，当X轴伺服电机133驱动主动轮134转动时，在反作用力下，能驱动X轴移动台12沿两条X轴导轨11移动，具有结构简单紧凑、维护方便、成本低等优点。
进一步，所述驱动机构13还包括设置在安装板132上的防护罩136；所述主动轮134和两个导向轮135均位于防护罩136内，起到保护作用。
进一步，所述Y轴伺服模组2包括设置在X轴移动台12上且与X轴导轨11垂直放置的底座21、水平设置在底座21上且与X轴导轨11垂直放置的丝杆22、设置在底座21一端用于驱动丝杆22转动的Y轴伺服电机23、两根设置在底座21上且分别位于丝杆22两侧的Y轴导轨24、滑动设置在两根Y轴导轨24上且可伸出底座21的Y轴移动台25、设置在Y轴移动台25底部内端且与丝杆22螺纹连接的螺母；所述六轴机器臂3设置在Y轴移动台25的顶部外端；工作时：Y轴伺服电机23驱动丝杆22转动，由于螺母与丝杆22螺纹连接，从而驱动Y轴移动台25沿两条Y轴导轨24移动，调整六轴机器臂3的位置；同时Y轴移动台25可伸出底座21，能大大延长六轴机器臂3的行程，增加工作范围。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新能源汽车自动充电机器人，可移动至多个不同位置的充电桩处，可完成充电枪的取下或放回、充电盖板的开关和充电枪的插拔，其特征在于：包含水平放置的X轴伺服模组、设置在X轴伺服模组驱动端且与X轴伺服模组垂直放置的Y轴伺服模组、设置在Y轴伺服模组驱动端的多自由度机器臂、设置在多自由度机器臂驱动端的安装座；所述安装座上分别设置有电动夹爪、视觉传感器、激光位移传感器和开关盖手指。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车自动充电机器人，其特征在于：所述视觉传感器包括一个初定位相机和二个精定位相机；所述初定位相机用于拍照获取新能源汽车上充电盖的位置；二个所述精定位相机用于拍照获取充电盖内充电口的位置。
3.根据权利要求2所述的新能源汽车自动充电机器人，其特征在于：所述电动夹爪和开关盖手指分别朝外倾斜设置在安装座的两端；所述视觉传感器和激光位移传感器设置在电动夹爪和开关盖手指之间。
4.根据权利要求3所述的新能源汽车自动充电机器人，其特征在于：所述开关盖手指的头部采用橡胶材料制成，且内部设置有压力传感器。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的新能源汽车自动充电机器人，其特征在于：所述X轴伺服模组包括两条平行设置在多个停车区域后方的X轴导轨、滑动设置在X轴导轨上的X轴移动台、用于驱动X轴移动台沿X轴导轨移动的驱动机构。
6.根据权利要求5所述的新能源汽车自动充电机器人，其特征在于：所述驱动机构包括水平固定设置且与X轴导轨平行放置的同步带、竖直设置在X轴移动台一侧且与X轴导轨平行放置的安装板、水平设置在安装板上且与X轴导轨垂直放置的X轴伺服电机、设置在伺服电机驱动端的主动轮、两个转动设置在安装板上且分别位于主动轮上方两侧的导向轮；所述同步带分别绕过主动轮底部和两个导向轮顶部。
7.根据权利要求6所述的新能源汽车自动充电机器人，其特征在于：所述驱动机构还包括设置在安装板上的防护罩；所述主动轮和两个导向轮均位于防护罩内。
8.根据权利要求7所述的新能源汽车自动充电机器人，其特征在于：所述Y轴伺服模组包括设置在X轴移动台上且与X轴导轨垂直放置的底座、水平设置在底座上且与X轴导轨垂直放置的丝杆、设置在底座一端用于驱动丝杆转动的Y轴伺服电机、两根设置在底座上且分别位于丝杆两侧的Y轴导轨、滑动设置在两根Y轴导轨上且可伸出底座的Y轴移动台、设置在Y轴移动台底部内端且与丝杆螺纹连接的螺母；所述多自由度机器臂设置在Y轴移动台的顶部外端。
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