CN113682187A - 一种基于机器人的新能源车辆智能充电方法及系统 - Google Patents

一种基于机器人的新能源车辆智能充电方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于机器人的新能源车辆智能充电方法及系统，其中方法包括以下步骤：S1、用户选择停车场；S2、获取车型信息；S3、用户利用交互设备选择是否需要充电，并提交订单；S4、如果车辆不需要充电或者无空余充电车位，机器人搬运模块将车辆搬运到停放区的指定位置；S5、如果车辆需要充电且有空余充电车位，机器人搬运模块将车辆搬运到充电模块进行充电；S6、当充电功率下降时，系统根据订单信息，做出为待充电车辆充电或者继续为当前车辆进行低功率充电的响应；S7、判断充电结束，充电模块结束对车辆充电，机器人搬运模块将车辆搬运到停放区；S8、用户选择取车。该充电方法能够最大限度利用充电桩，实现充电桩群的高效利用。

Description

一种基于机器人的新能源车辆智能充电方法及系统
技术领域
本发明涉及机器人控制领域，具体涉及一种基于机器人的新能源车辆智能充电方法及系统。
背景技术
新能源车辆是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新构造的车辆，就目前的发展状况来说，新能源车辆主要是电动车辆，传统的基于充电枪的慢充方式存在充电时间长，并且需要占用很大的充电站场地的问题。
为了解决上述问题，申请号为202011143036.7的发明申请公布了一种车联网中新能源车辆的调度方法及系统，其调度方法包括：11)获取用户将目标AGV小车上的充电枪与当前车辆连接的信号；12)切换充电枪连接到目标AGV小车自身携带的储能装置，利用储能装置通过充电枪为当前车辆充电；13)将当前车辆运输至充电桩处，然后将自身的受电端口与充电桩对接，并将充电枪切换连接到受电端口。上述调度方法及系统中，通过联网中的车辆与充电枪的连接信号，判断出需要充电的车辆情况，并通过AGV将车辆运输至充电桩处，并在运输过程中利用AGV自身携带的储能装置为车辆充电，即充分利用运输调度的时间从而缩短整体充电耗时，提高车辆的能源补充效率。但是上述调度方法及系统，仍然存在以下问题：
1、车辆需要实时联网通信，局限于系统能够匹配的车辆，对于不同类型的新能源车辆存在不能适配的问题，存在较大的局限性。
2、调度只是完成了将车辆运送到充电桩的任务，并没有考虑到实际使用中停车场供电能力有限，也没有考虑到充电时间过长引发的车辆堵塞问题。
3、AGV在搬运过程中，利用自身携带的储能装置为运输调度中的车辆进行充电，虽然能够提高能源补充效率，但是AGV自身携带的储能装置也会因损耗而需要补充电能，导致AGV与需要充电的车辆出现竞争能源的问题，进一步导致停车场供电能力的不足。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于机器人的新能源车辆智能充电方法，该充电方法能够最大限度利用充电桩，实现充电桩群的高效利用。
本发明的另一个目的在于提供一种实现上述基于机器人的新能源车辆智能充电方法的系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
一种基于机器人的新能源车辆智能充电方法，包括以下步骤：
S1、用户选择停车场；
S2、车辆识别模块获取车型信息；
S3、用户将车辆停放到交接车区后，利用交互设备选择是否需要充电，并提交订单；
S4、如果车辆不需要充电或者无空余充电车位，机器人搬运模块将车辆搬运到停放区的指定位置；
S5、如果车辆需要充电且有空余充电车位，机器人搬运模块将车辆搬运到充电模块进行充电；
S6、当充电功率下降时，系统根据订单信息，做出为待充电车辆充电或者继续为当前车辆进行低功率充电的响应；
S7、判断充电结束，充电模块结束对车辆充电，机器人搬运模块将车辆搬运到停放区；
S8、用户选择是否取车，如果需要取车，机器人搬运模块将车辆搬运至交接车位。
优选地，在步骤S1中，包括以下步骤：
S1-1、用户访问停车场系统；
S1-2、获取当前停车场充电车位的使用情况；
S1-3、获取根据充电订单数量计算的剩余等待时间；
S1-4、根据S1-2及S1-3的信息，选择目标停车场。
优选地，在步骤S2中，车辆识别模块通过读取车辆的车牌号，获得车型信息。
优选地，所述机器人搬运模块包括AGV。
优选地，在步骤S5中，具体包括以下步骤：
S5-1、AGV将车辆搬运到充电区指定的位置；
S5-2、根据车辆充电口在车辆上左右方位，AGV在搬运车辆的过程中进行相应的旋转，以让车辆充电口靠近机械臂充电枪；
S5-3、根据车辆充电口在车辆的前后方位进行前后调整，使得充电口处于充电枪移动模块的移动范围内；
S5-4、充电枪移动模块将充电枪插入充电口，读取协议并开始充电。
优选地，在步骤S5-4中，具体包括以下步骤：
S5-4-1、机械臂打开车辆充电口的盖板，利用安装在其上方的相机对车辆充电口所在的位置进行拍摄；
S5-4-2、将相机拍摄的照片进行模板匹配，找到充电口的具体位置和角度；
S5-4-3、根据模板匹配的结果将充电枪插入充电口，读取协议并开始充电。
优选地，在步骤S6中，具体包括以下步骤：
S6-1、系统根据当前的订单信息，查看是否还有需要充电的车辆；
S6-2、如果有需要等待充电的车辆，则充电桩停止供电，系统通过WiFi向车辆发送拔除充电枪信号，车辆接收信号后解锁充电口，并向系统发送充电口解锁信号，机械臂将充电枪拔出；
S6-3、如果没有等待充电的车辆，系统继续为当前车辆进行低功率充电。
优选地，在步骤S8中，包括以下步骤：
S8-1、用户利用交互设备选择需要取的车辆，系统返回该车辆当前的状态；
S8-2、如果车辆在充电区充电，则系统提示车辆完成充电所需要的时间，用户根据需要二次确认是否继续取车；
S8-3、如果车辆在停放区，则系统显示车辆停放的位置；
S8-4、若用户最终确认需要取车，AGV将目标车辆搬运到交接车区。
一种基于机器人的新能源车辆智能充电系统，包括主控制模块、用于对车辆进行充电的充电模块、设置在停车场入口处的用于初步判断车辆充电口位置的充电口定位模块、用于在停车场内移动搬运车辆的机器人搬运模块、设置在车辆上的用于与充电模块交互通讯的第一交互模块、用于显示停车场信息的停车场状态发布模块以及用户设备，所述充电模块、充电口定位模块、机器人搬运模块、停车场状态发布模块均与所述主控制模块通讯连接，所述用户设备与停车场状态发布模块通讯连接；
其中，所述充电口定位模块包括用于拍摄车头照片的第一图像获取模块以及第一图像推理模块，该第一图像推理模块用于接收第一图像获取模块获取的图像，识别车牌号码，并利用联网数据库查询该车辆的车型信息和充电口的大概位置；
所述第一交互模块包括用于接收充电模块发送的充电口解锁信号的第一信息接收模块、用于发送车辆充电口解锁完成信号的第一信息发送模块以及用于接收第一信息接收模块的信息并解锁充电接口的第一信息处理模块；
所述充电模块包括用于精确判断车辆充电口位置的充电口定点模块、用于与所述第一交互模块进行交互通讯的第二交互模块以及用于将停车场里的电能转移到车辆上的插电模块；所述充电口定点模块包括用于拍摄车辆充电口具体位置的第二图像获取模块以及用于接收第二图像获取模块的图像并推理出图像中充电口的具体位置和角度的第二推理模块；所述插电模块包括充电枪移动模块、供电模块以及配电模块；所述第二交互模块包括用于接收第一信息发送模块发送的解锁完成信号的第二信息接收模块、用于向第一信息接收模块发送解锁充电口的信号的第二信息发送模块以及用于用于处理第二信息接收模块接收到的充电口解锁信号的第二信息处理模块，所述第二信息接收模块、第二信息发送模块及第二信息处理模块均安装在充电车位上，且第二信息处理模块在接收到充电口解锁信号后能够调用充电枪移动模块拔出充电枪。
优选地，所述主控制模块包括用于存储计算机程序的存储器以及用于调用处理存储器中的计算机程序的处理器。
优选地，所述充电枪移动模块包括充电枪以及用于移动所述充电枪的机械臂。
本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：
1、本发明的基于机器人的新能源车辆智能充电方法，能够根据充电需求和车辆的充电功率来实现充电桩的智能分配，实现充电桩群的高效利用，从而缩减车辆等待时间，有效防止因充电时间过长引发的交通堵塞的问题。
2、本发明的基于机器人的新能源车辆智能充电方法，在只有少量充电桩和交底供电容量的公共停车场时能够实现最大的充电功率，降低了停车场运营方的运营陈本和电网的基建成本。
3、本发明的基于机器人的新能源车辆智能充电方法，利用机器人搬运模块以及机械臂，能够实现自动充电的功能，从而能够代替人工操作，自动化、智能化程度高，用户能够享受极佳的充电体验。
附图说明
图1为本发明的基于机器人的新能源车辆智能充电方法的工作流程图。
图2为本发明的基于机器人的新能源车辆智能充电系统的框架示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
参见图1，本发明的一种基于机器人的新能源车辆智能充电方法，包括以下步骤：
S1、用户选择停车场；
S2、车辆识别模块获取车型信息；
S3、用户将车辆停放到交接车区后，利用交互设备选择是否需要充电，并提交订单；
S4、如果车辆不需要充电或者无空余充电车位，机器人搬运模块将车辆搬运到停放区的指定位置；
S5、如果车辆需要充电且有空余充电车位，机器人搬运模块将车辆搬运到充电模块进行充电；
S6、当充电功率下降时，系统根据订单信息，做出为待充电车辆充电或者继续为当前车辆进行低功率充电的响应；
S7、判断充电结束，充电模块结束对车辆充电，机器人搬运模块将车辆搬运到停放区；
S8、用户选择是否取车，如果需要取车，机器人搬运模块将车辆搬运至交接车位。
在本实施例中的步骤S1中，包括以下步骤：
S1-1、用户访问停车场系统；
S1-2、获取当前停车场充电车位的使用情况；
S1-3、获取根据充电订单数量计算的剩余等待时间；
S1-4、根据S1-2及S1-3的信息，选择目标停车场。
参见图1，在本实施例中的步骤S2中，车辆识别模块通过读取车辆的车牌号，获得车型信息。
在本实施例中的所述机器人搬运模块包括AGV。
在本实施例中的在步骤S5中，具体包括以下步骤：
S5-1、AGV将车辆搬运到充电区指定的位置；
S5-2、根据车辆充电口在车辆上左右方位，AGV在搬运车辆的过程中进行相应的旋转，以让车辆充电口靠近机械臂充电枪；
S5-3、根据车辆充电口在车辆的前后方位进行前后调整，使得充电口处于充电枪移动模块的移动范围内；
S5-4、充电枪移动模块将充电枪插入充电口，读取协议并开始充电。
在本实施例中的步骤S5-4中，具体包括以下步骤：
S5-4-1、机械臂打开车辆充电口的盖板，利用安装在其上方的相机对车辆充电口所在的位置进行拍摄；
S5-4-2、将相机拍摄的照片进行模板匹配，找到充电口的具体位置和角度；
S5-4-3、根据模板匹配的结果将充电枪插入充电口，读取协议并开始充电。
在本实施例中的步骤S6中，具体包括以下步骤：
S6-1、系统根据当前的订单信息，查看是否还有需要充电的车辆；
S6-2、如果有需要等待充电的车辆，则充电桩停止供电，系统通过WiFi向车辆发送拔除充电枪信号，车辆接收信号后解锁充电口，并向系统发送充电口解锁信号，机械臂将充电枪拔出；
S6-3、如果没有等待充电的车辆，系统继续为当前车辆进行低功率充电。
在本实施例中的步骤S8中，包括以下步骤：
S8-1、用户利用交互设备选择需要取的车辆，系统返回该车辆当前的状态；
S8-2、如果车辆在充电区充电，则系统提示车辆完成充电所需要的时间，用户根据需要二次确认是否继续取车；
S8-3、如果车辆在停放区，则系统显示车辆停放的位置；
S8-4、若用户最终确认需要取车，AGV将目标车辆搬运到交接车区。
参见图2，一种基于机器人的新能源车辆智能充电系统，包括主控制模块、用于对车辆进行充电的充电模块、设置在停车场入口处的用于初步判断车辆充电口位置的充电口定位模块、用于在停车场内移动搬运车辆的机器人搬运模块、设置在车辆上的用于与充电模块交互通讯的第一交互模块、用于显示停车场信息的停车场状态发布模块以及用户设备，所述充电模块、充电口定位模块、机器人搬运模块、停车场状态发布模块均与所述主控制模块通讯连接，所述用户设备与停车场状态发布模块通讯连接；
其中，所述充电口定位模块包括用于拍摄车头照片的第一图像获取模块以及第一图像推理模块，该第一图像推理模块用于接收第一图像获取模块获取的图像，识别车牌号码，并利用联网数据库查询该车辆的车型信息和充电口的大概位置，即判断充电口在左侧还是右侧，在车辆的前方还是后方；
所述第一交互模块包括用于接收充电模块发送的充电口解锁信号的第一信息接收模块、用于发送车辆充电口解锁完成信号的第一信息发送模块以及用于接收第一信息接收模块的信息并解锁充电接口的第一信息处理模块，第一信息结构模块、第一信息发送模块以及第一信息处理模块均安装在新能源车辆上；
所述充电模块包括用于精确判断车辆充电口位置的充电口定点模块、用于与所述第一交互模块进行交互通讯的第二交互模块以及用于将停车场里的电能转移到车辆上的插电模块；所述充电口定点模块包括用于拍摄车辆充电口具体位置的第二图像获取模块以及用于接收第二图像获取模块的图像并推理出图像中充电口的具体位置和角度的第二推理模块；所述插电模块包括充电枪移动模块、供电模块以及配电模块；所述第二交互模块包括用于接收第一信息发送模块发送的解锁完成信号的第二信息接收模块、用于向第一信息接收模块发送解锁充电口的信号的第二信息发送模块以及用于用于处理第二信息接收模块接收到的充电口解锁信号的第二信息处理模块，所述第二信息接收模块、第二信息发送模块及第二信息处理模块均安装在充电车位上，且第二信息处理模块在接收到充电口解锁信号后能够调用充电枪移动模块拔出充电枪。
在本实施例中，所述主控制模块包括存储器以及处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，用于执行如所述的新能源汽车停车场的调度方法的步骤。
在本实施例中，所述充电枪移动模块包括充电枪以及用于移动所述充电枪的机械臂。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于机器人的新能源车辆智能充电方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、用户选择停车场；
S2、车辆识别模块获取车型信息；
S3、用户将车辆停放到交接车区后，利用交互设备选择是否需要充电，并提交订单；
S4、如果车辆不需要充电或者无空余充电车位，机器人搬运模块将车辆搬运到停放区的指定位置；
S5、如果车辆需要充电且有空余充电车位，机器人搬运模块将车辆搬运到充电模块进行充电；
S6、当充电功率下降时，系统根据订单信息，做出为待充电车辆充电或者继续为当前车辆进行低功率充电的响应；
S7、判断充电结束，充电模块结束对车辆充电，机器人搬运模块将车辆搬运到停放区；
S8、用户选择是否取车，如果需要取车，机器人搬运模块将车辆搬运至交接车位。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器人的新能源车辆智能充电方法，其特征在于，在步骤S1中，包括以下步骤：
S1-1、用户访问停车场系统；
S1-2、获取当前停车场充电车位的使用情况；
S1-3、获取根据充电订单数量计算的剩余等待时间；
S1-4、根据S1-2及S1-3的信息，选择目标停车场。
3.根据权利要求2所述的一种基于机器人的新能源车辆智能充电方法，其特征在于，在步骤S2中，车辆识别模块通过读取车辆的车牌号，获得车型信息。
4.根据权利要求3所述的一种基于机器人的新能源车辆智能充电方法，其特征在于，所述机器人搬运模块包括AGV。
5.根据权利要求4所述的一种基于机器人的新能源车辆智能充电方法，其特征在于，在步骤S5中，具体包括以下步骤：
S5-1、AGV将车辆搬运到充电区指定的位置；
S5-2、根据车辆充电口在车辆上左右方位，AGV在搬运车辆的过程中进行相应的旋转，以让车辆充电口靠近机械臂充电枪；
S5-3、根据车辆充电口在车辆的前后方位进行前后调整，使得充电口处于充电枪移动模块的移动范围内；
S5-4、充电枪移动模块将充电枪插入充电口，读取协议并开始充电。
6.根据权利要求5所述的一种基于机器人的新能源车辆智能充电方法，其特征在于，在步骤S5-4中，具体包括以下步骤：
S5-4-1、机械臂打开车辆充电口的盖板，利用安装在其上方的相机对车辆充电口所在的位置进行拍摄；
S5-4-2、将相机拍摄的照片进行模板匹配，找到充电口的具体位置和角度；
S5-4-3、根据模板匹配的结果将充电枪插入充电口，读取协议并开始充电。
7.根据权利要求6所述的一种基于机器人的新能源车辆智能充电方法，其特征在于，在步骤S6中，具体包括以下步骤：
S6-1、系统根据当前的订单信息，查看是否还有需要充电的车辆；
S6-2、如果有需要等待充电的车辆，则充电桩停止供电，系统通过WiFi向车辆发送拔除充电枪信号，车辆接收信号后解锁充电口，并向系统发送充电口解锁信号，机械臂将充电枪拔出；
S6-3、如果没有等待充电的车辆，系统继续为当前车辆进行低功率充电。
8.根据权利要求1所述的一种基于机器人的新能源车辆智能充电方法，其特征在于，在步骤S8中，包括以下步骤：
S8-1、用户利用交互设备选择需要取的车辆，系统返回该车辆当前的状态；
S8-2、如果车辆在充电区充电，则系统提示车辆完成充电所需要的时间，用户根据需要二次确认是否继续取车；
S8-3、如果车辆在停放区，则系统显示车辆停放的位置；
S8-4、若用户最终确认需要取车，AGV将目标车辆搬运到交接车区。
9.一种基于机器人的新能源车辆智能充电系统，该系统用于实现权利要求1-8中任意一项所述的基于机器人的新能源车辆智能充电方法，其特征在于，包括主控制模块、用于对车辆进行充电的充电模块、设置在停车场入口处的用于初步判断车辆充电口位置的充电口定位模块、用于在停车场内移动搬运车辆的机器人搬运模块、设置在车辆上的用于与充电模块交互通讯的第一交互模块、用于显示停车场信息的停车场状态发布模块以及用户设备，所述充电模块、充电口定位模块、机器人搬运模块、停车场状态发布模块均与所述主控制模块通讯连接，所述用户设备与停车场状态发布模块通讯连接；
其中，所述充电口定位模块包括用于拍摄车头照片的第一图像获取模块以及第一图像推理模块，该第一图像推理模块用于接收第一图像获取模块获取的图像，识别车牌号码，并利用联网数据库查询该车辆的车型信息和充电口的大概位置；
所述第一交互模块包括用于接收充电模块发送的充电口解锁信号的第一信息接收模块、用于发送车辆充电口解锁完成信号的第一信息发送模块以及用于接收第一信息接收模块的信息并解锁充电接口的第一信息处理模块；
所述充电模块包括用于精确判断车辆充电口位置的充电口定点模块、用于与所述第一交互模块进行交互通讯的第二交互模块以及用于将停车场里的电能转移到车辆上的插电模块；所述充电口定点模块包括用于拍摄车辆充电口具体位置的第二图像获取模块以及用于接收第二图像获取模块的图像并推理出图像中充电口的具体位置和角度的第二推理模块；所述插电模块包括充电枪移动模块、供电模块以及配电模块；所述第二交互模块包括用于接收第一信息发送模块发送的解锁完成信号的第二信息接收模块、用于向第一信息接收模块发送解锁充电口的信号的第二信息发送模块以及用于用于处理第二信息接收模块接收到的充电口解锁信号的第二信息处理模块，所述第二信息接收模块、第二信息发送模块及第二信息处理模块均安装在充电车位上，且第二信息处理模块在接收到充电口解锁信号后能够调用充电枪移动模块拔出充电枪。
10.根据权利要求9所述的一种基于机器人的新能源车辆智能充电系统，其特征在于，所述主控制模块包括用于存储计算机程序的存储器以及用于调用处理存储器中的计算机程序的处理器。
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