CN114670682B - 一种电动汽车充电枪及其使用方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动汽车充电枪及其使用方法和装置，通过电动汽车与充电桩蓝牙连接；将停车位编号、待充电车牌号发送至充电桩，判断停车位编号与充电桩编码是否相匹配、待充电车牌号是否一致；当满足时发送连接成功反馈信息至电动汽车，获得充电请求信息，充电请求信息包括充电类型；根据充电请求信息，获得任务控制信息，所述任务控制信息用于控制机械手移动至所述充电桩编号对应的目标充电桩处，并利用加持机构加紧充电枪至电动汽车充电口按照所述充电类型进行自动充电。达到了通过机械手、轨道、充电桩、停车位的相对布置位置便于机械手对充电枪的运送，实现在无人介入下对车辆进行自动充电，安全性高、操作便捷的技术效果。

Description

一种电动汽车充电枪及其使用方法和装置

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车充电枪及其使用方法和装置。

背景技术

我国汽车保有量持续增加，其中电动汽车以其节能环保的突出优点，占比日趋增大。与燃油车类似，电动汽车也需不断补充电能，其加电方式及问题也逐渐备受关注。目前电动汽车的加电主要有三种：充电枪充电、无线充电、换电。充电枪加电方式是当期最主流的方式，当驾驶员将车辆泊入车位后且需要充电时，通常只要完成从充电桩取枪、移枪、开车辆充电口盖、插枪等一系列操作，在驾车前或停止充电时，依次完成从车辆充电口摘枪、关闭车辆充电口盖、移枪、给充电桩还枪一系列操作即可实现；无线充电方式目前仅仅存在在少量车上或概念车上，这种方式仅仅需要车辆受电线圈与车位充电线圈靠近即可实现非接触式充电；换电方式主要是通过更换电池包来实现加电。

随着无人驾驶汽车技术发展，无人驾驶车辆通常是在没有驾驶员的情况下完成泊车，泊车后如何在实现无人介入的情况下自动充电成为摆在自动驾驶汽车真正意义的落地面前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动汽车充电枪及其使用方法和装置，用以解决现有技术中对于无人驾驶车辆泊车后，缺乏有效手段实现自动充电的技术问题。达到了通过机械手、轨道、充电桩、停车位的相对布置位置方案，便于机械手对充电枪的运送，实现在无人介入下对车辆进行自动充电，安全性高、操作便捷的技术效果。

鉴于上述问题，本发明提供了一种电动汽车充电枪及其使用方法和装置。

第一方面，本发明提供了一种电动汽车充电枪，所述电动汽车充电枪包括：充电桩，所述充电桩设置在停车位一端部，所述充电桩上设置有充电枪；轨道，所述轨道设置在所述充电桩的后方；机械手，所述机械手可移动设置在所述轨道上，其中，所述机械手沿所述轨道移动至所述充电桩正后方，通过所述机械手将所述充电枪加持至所述停车位上电动汽车的充电口处进行插枪充电、拔枪还枪操作。

第二方面，本发明还提供了一种电动汽车充电枪的使用方法，应用于第一方面一种电动汽车充电枪中，所述方法包括：利用电动汽车前端摄像头对充电桩编号进行识别，获得充电桩编号，并通过电动汽车内蓝牙设备与充电桩蓝牙通信装置连接；将停车位编号、待充电车牌号发送至充电桩，判断所述停车位编号与所述充电桩编码是否相匹配；当相匹配时，通过充电桩摄像头采集获得停车位电动汽车车牌号，并判断所述停车位电动汽车车牌号与所述待充电车牌号是否一致；当一致时，发送连接成功反馈信息至所述电动汽车，获得充电请求信息，所述充电请求信息包括充电类型；根据所述充电请求信息，获得任务控制信息，所述任务控制信息用于控制机械手移动至所述充电桩编号对应的目标充电桩处，并利用加持机构加紧充电枪至电动汽车充电口按照所述充电类型进行自动充电。

第三方面，本发明还提供了一种电动汽车充电枪的使用装置，用于执行第二方面所述的一种电动汽车充电枪的使用方法，所述装置包括：

第一获得单元，所述第一获得单元用于利用电动汽车前端摄像头对充电桩编号进行识别，获得充电桩编号，并通过电动汽车内蓝牙设备与充电桩蓝牙通信装置连接；

第一传输单元，所述第一传输单元用于将停车位编号、待充电车牌号发送至充电桩，判断所述停车位编号与所述充电桩编码是否相匹配；

第一判断单元，所述第一判断单元用于当相匹配时，通过充电桩摄像头采集获得停车位电动汽车车牌号，并判断所述停车位电动汽车车牌号与所述待充电车牌号是否一致；

第二获得单元，所述第二获得单元用于当一致时，发送连接成功反馈信息至所述电动汽车，获得充电请求信息，所述充电请求信息包括充电类型；

第一执行单元，所述第一执行单元用于根据所述充电请求信息，获得任务控制信息，所述任务控制信息用于控制机械手移动至所述充电桩编号对应的目标充电桩处，并利用加持机构加紧充电枪至电动汽车充电口按照所述充电类型进行自动充电。

本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、通过电动汽车充电枪的移动式插拔枪机械手行走机构总成结构，集行走、锁紧、电池系统于一体，既实现了上部机械手臂能在各个车位之间的灵活移动，同时又能在机械手作业时保证其姿态稳定。

2、车辆与充电桩在蓝牙连接过程中，充电桩对所连接的蓝牙对象的合法性确认方法，实现了只有充电桩面向的停车位有车辆且车牌号与请求连接的蓝牙通讯对象传输来的数据一致时才予以连接，无车辆或车牌号不一致时，立即断开与请求者的蓝牙连接，有效防止了虚假蓝牙对象的恶意攻击，保证系统安全通讯和运行。

3、通过机械手、轨道、充电桩、停车位的相对布置位置方案，使机械手、充电桩、车辆处于合理位置，既便于机械手对充电枪的运送，又能防止其沿着轨道在不同车位间移动时与连接在充电桩与车辆之间的导线干涉、阻碍。

4、通过软件系统与电动汽车充电枪硬件的配合，能简介、全面和安全地实现机械手、充电桩、车辆三者之间的逻辑交互，保证系统的高效、稳定运行。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种电动汽车充电枪的结构示意图；

图2为本发明实施例中机械手的结构示意图；

图3为本发明实施例中行走机构的正视图；

图4为本发明实施例中行走机构的剖面图；

图5为本发明实施例中加持机构的结构示意图；

图6为本发明实施例中加持摄像头的结构示意图；

图7为本发明实施例中充电桩的结构示意图；

图8为本发明实施例的一种电动汽车充电枪的使用方法的流程示意图；

图9为本发明实施例的一种电动汽车充电枪的使用方法中插枪工作的流程示意图；

图10为本发明实施例的一种电动汽车充电枪的使用方法中还枪工作的流程示意图；

图11为本发明实施例一种电动汽车充电枪的使用装置的结构示意图。

附图标记说明：

1-充电桩；2-轨道；3-机械手；4-停车位；5-防护栏；11-充电枪；12-充电桩摄像头；13-充电桩编号；31-行走机构；32-加持机构；311-蓄电池；312-锁紧机构电机；313-锁紧件；314-行走轮；3155-驱动轮；316-驱动电机；317-轴承；321-加持手指；322-移动手臂；323-张合驱动电机；324-加持摄像头；110-第一获得单元；120-第一传输单元；130-第一判断单元；140-第二获得单元；150-第一执行单元。

具体实施方式

本发明通过提供一种电动汽车充电枪的使用方法及装置，解决了现有技术中对于无人驾驶车辆泊车后，缺乏有效手段实现自动充电的技术问题。

下面，将参考附图对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

本发明提供的技术方案总体思路如下：

利用电动汽车前端摄像头对充电桩编号进行识别，通过电动汽车内蓝牙设备与充电桩蓝牙通信装置连接；将停车位编号、待充电车牌号发送至充电桩，判断所述停车位编号与所述充电桩编码是否相匹配；当相匹配时，通过充电桩摄像头采集获得停车位电动汽车车牌号，并判断所述停车位电动汽车车牌号与所述待充电车牌号是否一致；当一致时，发送连接成功反馈信息至所述电动汽车，获得充电请求信息，所述充电请求信息包括充电类型；根据所述充电请求信息，获得任务控制信息，所述任务控制信息用于控制机械手移动至所述充电桩编号对应的目标充电桩处，并利用加持机构加紧充电枪至电动汽车充电口按照所述充电类型进行自动充电。达到了通过机械手、轨道、充电桩、停车位的相对布置位置方案，便于机械手对充电枪的运送，实现在无人介入下对车辆进行自动充电，安全性高、操作便捷的技术效果。

在介绍了本发明基本原理后，下面将结合说明书附图来具体介绍本发明的各种非限制性的实施方式。

实施例一

请参阅附图1，图1为本发明中一种电动汽车充电枪的结构示意图，本发明实施例提供了一种电动汽车充电枪，所述电动汽车充电枪包括：充电桩1、轨道2、机械手3。

所述充电桩1设置在停车位4一端部，所述充电桩1上设置有充电枪；

所述轨道2设置在所述充电桩1的后方；

具体而言，充电桩1设置在停车位4的一端部，中间通过防护栏5将车位中的车辆与充电桩1之间隔开，以避免车辆碰撞保护充电桩1，通常停车位4的设计为一排或者一列，具有一定的规则性，避免每个充电桩1或停车位4重复设置的浪费，按照停车位4设置的情况在多个充电桩1安装一个轨道2，实现多个充电桩1的共享，因而轨道2的长度与停车位4的设置规则和多个共用停车位4的设置总长度相对应。当某个车位需要进行插枪或还枪操作时，机械手3通过轨道2移动至对应的充电桩1后面。

所述机械手3可移动设置在所述轨道2上，其中，所述机械手3沿所述轨道2移动至所述充电桩1正后方，通过所述机械手3将所述充电枪11加持至所述停车位4上电动汽车的充电口处进行插枪充电、拔枪还枪操作。

进一步的，所述机械手3包括：行走机构31、加持机构32。所述行走机构31与所述轨道2连接，驱动所述机械手3沿所述轨道2移动；所述加持机构32的底部与所述行走机构31的上表面连接，受所述行走机构31带动而移动至所述充电桩1后方，用于加持所述充电枪11。

具体而言，机械手3通过行走机构31与轨道2连接，受到行走机构31的驱动在轨道2上移动，当哪个充电桩1需要进行插枪或者还枪操作时，行走机构31驱动机械手3移动至对应的充电桩1后面，再利用加持机构32将该充电桩1的充电枪11进行拔枪操作，移动至该充电桩1对应的停车位4的车辆处将充电枪11插入车辆充电口中进行充电，当结束充电时，同样的通过加持机构32从车辆充电口处拔枪，移动返回至充电桩1处将充电枪11还回，从而实现了无需人工介入而自动为停车位4上的车辆进行自动充电和结束充电的操作，进而解决了现有技术中对于无人驾驶车辆泊车后，缺乏有效手段实现自动充电的技术问题。

进一步的，所述行走机构31包括：蓄电池311，所述蓄电池311设置在所述行走机构31的底座中；

锁紧机构，所述锁紧机构设置在所述行走机构31的底部中间位置，其中，所述锁紧机构包括：

锁紧机构电机312，所述锁紧机构电机312与所述蓄电池311连接，驱动所述锁紧机构上下运动；

锁紧件313，所述锁紧件313设置在所述锁紧机构电机312的下部，当所述锁紧机构向下运动时所述锁紧件313与所述轨道2锁紧，当所述锁紧机构向上运动时所述锁紧件313与所述轨道2分离；

行走轮314，所述行走轮314设置在所述行走机构31的底部与所述轨道2连接，位于所述锁紧件313的一侧；

驱动轮315，所述驱动轮315与所述行走轮314并列设置，与所述轨道2连接，位于所述锁紧件313的另一侧；

驱动电机316，所述驱动电机316设置在所述驱动轮315的上方，与所述蓄电池311连接，驱动所述行走轮314转动与制动。

具体而言，请参阅图3、图4所示，行走机构31底座内设置有蓄电池311为机械手3的轨道移动、手臂运动提供电能。锁紧机构设置在底座的中间部位通过轴承317与底座连接，锁紧机构可进行上下运动，在机械手3作业前，锁紧机构向上运动使机械手3牢牢“抱”住轨道2，保持机械手3的稳定，在轨道2行走前，向下运动到下止点，释放轨道2，其中，锁紧件313即用于与轨道2抱紧和释放的运动件，锁紧机构电机312从蓄电池31出获得电能为锁紧机构的运动提供动力，将旋转运动通过丝杠转换为直线运动，驱动锁紧机构上下运动。行走机构31与轨道2直接连接进行移动的车轮包括行走轮314和驱动轮315，分别设置在锁紧件313的两侧，驱动轮315受到驱动电机316的带动而进行转动，同时通过带传动，将运动传递到行走轮，驱动行走轮314转动和制动，保证了运行的平稳性，实现了机械手3通过轨道2移动于各充电桩1之间，各充电桩1共享一个机械手3。

进一步的，所述加持机构32包括：

加持手指321；

移动手臂322，所述移动手臂322前端与所述加持手指321连接，后端与所述行走机构31连接，受所述行走机构31驱动而带动所述加持手指321移动；

张合驱动电机323，所述张合驱动电机323与所述加持手指321连接，驱动所述加持手指321进行张合操作；

加持摄像头324，所述加持摄像头324设置在所述加持手指321的末端，识别所述充电枪11及电动汽车的充电口。

具体而言，请参阅图2、5、6所示，加持机构32与行走机构31连接，通过行走机构31的带动在轨道2上进行移动，加持机构32用于加持充电枪11，实现摘枪、插枪，通过移动手臂322的运动角度对移动位置进行调整，通过加持手指321的开合对充电枪11进行加持，考虑充电枪11重量较轻和充电枪11结构尺寸较小，采用两指加持方案，另外，为精确识别目标，末端设置一摄像头，辅助定位和作业。张合驱动电机323驱动加持手指321进行张合，将旋转运动通过丝杠转换为直线运动，再通过连杆机构驱动加持机构“手指”实现张、合动作，为了确保加持动作的精准性，通过设置在加持手指321后端的加持摄像头324对充电枪11、车辆的充电口进行目标识别，而对目标进行位置定位。

同时，因为不同的车辆在车位的相对位置不可能是统一的，且车辆充电口随着车辆尺寸不同而高低不统一，所以，为了满足充电枪被准确插入到车辆充电口，采用六自由度机械手3。该类型机械手3可在臂长范围内实现任何点处物品的灵活抓取，根据充电桩、车辆充电口、机械手轨道相对布置位置可确定机械手的工作臂长，为说明问题，结合市场大部分应用情况，本发明实施例中充电桩距离车位的距离设定为450mm，机械手轨道距离车位800mm，为保证机械手3末端加持机构32覆盖车辆充电口、充电桩1插枪口，设计臂长总长为1800mm，当然不做具体限制，根据使用的环境车辆情况可以进行对应的尺寸调整。

进一步的，所述电动汽车充电枪还包括：

关节控制模块，所述关节控制模块与所述加持机构32连接，控制所述加持手指321与所述加持手臂322的各关节移动角度及移动位置。

具体而言，关节动力源采用电机、减速器一体式电机总成，可有效减轻体积，电机控制模块目前市场产品较多，可采用安富莱P02控制模块(6轴电机控制、24VDC供电)，软件的控制算法核心是首先据逆运动学理论将目标与加持机构当前位置偏差换算成各关节角位移，算出控制量，再采用成熟的PID控制方式完成运动控制。

进一步的，所述电动汽车充电枪还包括：

充电桩摄像头12，所述充电桩摄像头12设置在所述充电桩1面对停车位4一侧面上，用于采集停车位4上电动汽车及车牌号；

图像识别模块，所述图像识别模块与所述充电桩摄像头连接，用于接收所述充电桩摄像头采集的图像信息进行目标识别；

蓝牙通信装置，所述蓝牙通信装置设置在所述充电桩内与所述充电桩摄像头连接，用于接收所述采集停车位上电动汽车车牌号，且，所述蓝牙通信装置与电动汽车内蓝牙设备通信连接，接收所述电动汽车发送的充电信号及车牌号；

其中，所述蓝牙通信装置根据所述采集停车位上电动汽车车牌号与所述电动汽车发送的车牌号进行判断识别。

具体而言，请参阅图7所示，由于实现无人化操作，所以取消了人机交互屏幕、按键等，在充电桩1前方和后方均设置了充电桩编号13，前方编号用于车辆识别所停泊的车位，后方标识用于机械手3在行走过程中识别所处的位置，在充电桩1面向停车位4的一侧表面设置有充电桩摄像头12对停车位4上的车辆及车牌号进行识别。在本发明使用过程中需要图像识别模块对采集的图像进行识别处理，图像识别模块其工作原理为：目标物体(如车辆及车牌)反射光线经过相机镜头进入视觉传感器，实现CCD成像或者COMS成像，进而将光学信号调整为电信号，利用内部模数转换电路形成数字信号；不同的灰度值体现为不同的数值，传感器将灰度变化十分明显的像素识别为边界点，利用最小二乘方法，将边界点拟合成几何图符和数字，借此识别出目标(如车辆、车牌号ID)。蓝牙通信装置用于与电动汽车进行通信连接。充电桩1内置低功耗蓝牙通讯装置(ChargeStationBLE,可简称为ChrgStatnBLE)，在未处于充电状态时，周期性广播蓝牙报文；内置RF通讯装置(ChargeStationRF,可简称为ChrgStatnRF)；面向车位的一面设置的充电桩摄像头12(ChargeStationCamera，可简称为ChrgStatnCam)；预先设置自身对应的车位编号ID；预先设置对可调度的机械手的ID；预置128位对称加解密秘钥K保证数据的安全性。同样在电动车辆内会内置低功耗蓝牙通讯装置(可简称为CarBLE)，在未处于充电状态时，处于关闭状态；设有前摄像头(CarCamera可简称为CarCam，自动泊车、自动驾驶车辆通常具有此摄像头部件，可共用)

进一步的，本发明可移动的机械手3内置RF通讯装置(MoveMechanicalHandRF，简称为MvMchnHndRF)，在加持机构32上设置加持324摄像头(MoveMechanicalHandCamera，简称为MvMchnHndCam)，内置12V蓄电池2块；为了适应不同的充电要求，充电桩1上设置有两个充电枪11，分别为交流充电枪、直流充电枪，用于慢充、快充的需求，为了机械手3能够准确的进行插枪、拔枪、还枪操作，需要通过事先学习，将每个充电桩1慢充枪插口、快充枪插口、在充电桩插入位置的慢充枪和快充枪坐标记忆；预置128位对称加解密秘钥K。车辆充电口、充电桩插枪口、充电枪接口需采用标准件，以方便视觉传感器识别，目前充电枪固定座的外观可实现统一，车端充电口的关键结构和尺寸也具有统一的标准要求，以便于实现本发明的一种电动汽车充电枪的使用。

综上所述，本发明实施例所提供的一种电动汽车充电枪具有如下技术效果：

1、通过电动汽车充电枪的移动式插拔枪机械手行走机构总成结构，集行走、锁紧、电池系统于一体，既实现了上部机械手臂能在各个车位之间的灵活移动，同时又能在机械手作业时保证其姿态稳定。整个过程无需人工介入，具有操作简单、操作安全性高，与充电枪手动加电方式相比，避免了需要用户频繁的重复操作，使用户对电动汽车的用车体验大打折扣，操作过程中存在安全风险的技术效果。

2、通过机械手、轨道、充电桩、停车位的相对布置位置方案，使机械手、充电桩、车辆处于合理位置，既机械手对充电枪的运送，又能防止其沿着轨道在不同车位间移动时与连接在充电桩与车辆之间的导线干涉、阻碍，同时几个充电桩共用一个机械手，减少成本浪费。

实施例二

请参阅图8，本发明提供了一种电动汽车充电枪的使用方法，所述方法应用于实施例一中所述电动汽车充电枪，所述方法包括：

步骤S100：利用电动汽车前端摄像头对充电桩编号13进行识别，获得充电桩编号13，并通过电动汽车内蓝牙设备与充电桩1蓝牙通信装置连接；

具体而言，车辆泊入停车位4后，如果需求充电则通过电动汽车前端摄像头CarCam识别充电桩1上的编号标识即充电桩编号13，得到当前停靠的停车位4对应的充电桩1信息，识别后打开车端蓝牙装置CarBLE，并扫描附近充电桩1的蓝牙装置ChrgStatnBLE；当车辆CarBLE扫描到ChrgStatnBLE后，双方遵循蓝牙协议通过JustWork方式进行蓝牙配对、连接，此方式可避免人为输入配对码的操作，实现免人介入的自动连接。

步骤S200：将停车位编号、待充电车牌号发送至充电桩1，判断所述停车位编号与所述充电桩1编码是否相匹配；

步骤S300：当相匹配时，通过充电桩摄像头12采集获得停车位4电动汽车车牌号，并判断所述停车位4电动汽车车牌号与所述待充电车牌号是否一致；

具体而言，蓝牙连接成功后，车辆通过CarBLE把车位编号ID+车牌号ID发给充电桩1的ChrgStatnBLE。充电桩1判断收到的车位编号ID是否是充电桩编号1313对应的停车位编号，如果不是，则断开连接，使车辆CarBLE有机会尝试连接附近其他充电桩1，如果是，则利用自身摄像头ChrgStatnCam识别自身所对应的车位上的车辆车牌号ID，经识别判断，如果无车或车牌号ID与从蓝牙接收到的车牌号ID不一致时则断开连接，如果一致，则给车辆CarBLE发送，连接成功。达到了通过车牌号、避免现场虚假蓝牙节点恶意与充电桩1建立连接，并试图控制充电桩1，保证车位中实际存在的合法车辆与充电桩1才能建立连接，提高电动汽车充电枪的使用安全性的技术效果。

进一步的，本发明还包括，通过设定蓝牙的标定半径来实现蓝牙有效的覆盖范围，具体地，蓝牙装置的广播范围是以充电桩1为中心，以半径R为圆的圆形区域，在此区域的车辆都可以与充电桩1进行蓝牙连接，通过标定R值可以实现充电桩1的广播范围在覆盖本桩所对应车位前提下尽量少的覆盖其他车位，从而可以减少这种蓝牙连接尝试的次数，使车辆尽快与所停泊车位对应的充电桩1建立通讯和充电；ChrgStatnCam识别自身所对应的车位上的车辆车牌号ID方法及原理。

其中，通过充电桩摄像头12采集获得停车位4电动汽车车牌号中，其识别原理为：进行车辆及车牌发射光线经过相机镜头进入视觉传感器，实现CCD成像或者COMS成像，进而将光学信号调整为电信号，利用内部模数转换电路形成数字信号；不同的灰度值体现为不同的数值，传感器将灰度变化十分明显的像素识别为边界点，利用最小二乘方法，将边界点拟合成几何图符和数字，借此识别出车辆、车牌号ID等目标物。

步骤S400：当一致时，发送连接成功反馈信息至所述电动汽车，获得充电请求信息，所述充电请求信息包括充电类型；4

步骤S500：根据所述充电请求信息，获得任务控制信息，所述任务控制信息用于控制机械手3移动至所述充电桩编号13对应的目标充电桩1处，并利用加持机构加紧充电枪至电动汽车充电口按照所述充电类型进行自动充电。

具体而言，连接成功后发送连接成功的反馈信息给电动汽车，在接收到反馈信息后，通过车辆CarBLE给充电桩1发信息，发送充电类型，充电类型包括慢充或快充，然后自动打开车辆充电口盖。根据充电类型、充电桩编号13，通过事先学习，将每个充电桩1慢充枪插口、快充枪插口、在充电桩1插入位置的慢充枪和快充枪坐标记忆，对机械手3进行操作，根据最初预置的插在桩上的充电枪的坐标控制抓手靠近充电桩1充电枪11，然后利用MvMchnHndCam对充电枪11进行精确识别，接着完成加持充电枪、摘枪、送枪到车辆充电口附近，然后利用MvMchnHndCam进行精确识别，最后将枪插入车辆充电口，保持插入后的位姿，实现对电动汽车的自动充电，无需人工介入，能够按照车辆、充电桩1、机械手3的相对位置实现有效控制和操作，解决了现有技术中对于无人驾驶车辆泊车后，缺乏有效手段实现自动充电的技术问题，达到了与工作对象具有较高的适应性，能简便、全面和安全地实现机械手3、充电桩1、车辆三者之间的逻辑交互，保证系统的高效、稳定运行，有效完成电动车自动充电的技术效果。

进一步的，所述方法还包括：

获得机械手3位置信息；

根据所述充电桩编号13，获得充电位置信息；

根据所述机械手3位置信息、所述充电位置信息计算得到位置偏差，基于所述位置偏差控制所述机械手3移动至目标充电桩1处；

通过加持摄像头识别电动汽车充电口及坐标，获得坐标位置信息；

根据所述坐标位置信息，并利用所述加持摄像头对充电枪进行位置识别，通过机械手3将所述充电枪进行加持移动至所述坐标位置信息处进行插枪操作；

对电动汽车充电口进行检测，获得充电口插枪状态；

当所述充电口插枪状态满足预设要求时，发送插枪完成信息，并关闭电动汽车蓝牙设备；

基于所述插枪完成信息，获得充电指令、结束任务信息，所述充电指令用于控制所述充电桩1向所述电动汽车进行充电，所述结束任务信息用于控制所述机械手3返回初始位姿。

具体而言，在执行任务控制信息时，先确定当前机械手3所在位置信息，根据当前机械手3的位置和充电位置信息，充电位置信息根据接收到的充电桩编号1313而确定对应的设定位置，根据两个位置计算两者之间的位置偏差，根据位置偏差设定对应的机械手3控制移动的方向和策略，将机械手3移动至充电位置处，对车辆的充电口进行精准定位，将充电枪插入至充电口中，当车辆检测到插枪完成后，发送充电指令，充电桩1根据接收到的指令为电动汽车进行自动充电，与此同时，机械手3返回至初始位置，以便于其他的车辆进行使用。

进一步的，图9提供了本发明电动汽车充电枪的插枪工作的完整流程，请参阅，具体为：车辆泊入车位后，判断是否需要充电，如果否，则执行相应的下电操作流程；如果是，则利用前端摄像头CarCam识别充电桩1上的编号标识(如001、002、003...)，识别后打开车端蓝牙装置CarBLE，并扫描附近充电桩1的蓝牙装置ChrgStatnBLE。当车辆CarBLE扫描到ChrgStatnBLE后，双方遵循蓝牙协议通过JustWork方式进行蓝牙配对、连接成功后，车辆通过CarBLE把车位编号ID+车牌号ID发给充电桩1的ChrgStatnBLE。充电桩1判断收到的车位编号ID是否是自己对应的车位号，如果不是，则断开连接，使车辆CarBLE有机会尝试连接附近其他充电桩1，如果是，则利用自身摄像头ChrgStatnCam识别自身所对应的车位上的车辆车牌号ID，经识别判断，如果无车或车牌号ID与从蓝牙接收到的车牌号ID不一致时则断开连接，如果一致，则给车辆CarBLE发送连接成功的反馈信息。车辆接收到反馈信息后，通过车辆CarBLE给充电桩1发信息：请求慢充(或快充)充电，然后自动打开车辆充电口盖；说明：充电口盖需具有电动开关控制机构，汽车生产商可根据车辆自身机械结构特点自行合理设计完成。充电桩1检查自身状态并确保运行良好后通过ChrgStatnRF给机械手3发信息：开始任务标识+机械手3ID+请求慢充(快充)插枪+车位编号ID；其中，“开始任务标识”用于告知机械手3某一个充电桩1已启动插拔枪操作任务，在未收到结束任务标识前，不响应其他充电桩1的请求，使机械手3在同时收到多个充电桩1请求操作任务时，互不干扰，有序进行；当某充电桩1发请求操作任务命令后，如在1S内没有收到机械手3的响应信息，则认为忙碌，以后每隔5S中发一次信息，直到建立连接和通讯；“机械手3ID”用于解决对同一区域存在多个机械手3的区别通讯；机械手3每次收到来自充电桩1的请求时立即发送信息：ACK+对话充电桩1ID，其他充电桩1通过判断“对话充电桩1ID”决定对收到此类回复信息不予理睬。机械手3收到后，首先唤醒，然后利用MvMchnHndCam识别当前所在位置，控制行走到目标充电桩1，控制原理：依靠自身抓手上摄像头MvMchnHndCam识别充电桩1上如下标识(该标识与充电桩1前车位一一对应)；相机镜头识别出标识框的内部数字编号，进而得知当前所处的位置与目标位置的偏差，并控制自身行走机构向目标充电桩1处移动并停止于目标充电桩1处。机械手3移动到对应的位置后，驱动末端加持机构逐渐靠近车辆，并利用MvMchnHndCam给车辆正面拍照，识别车辆充电口及其坐标，然后记忆。机械手3根据最初预置的插在桩上的充电枪的坐标控制抓手靠近充电桩1充电枪11，然后利用MvMchnHndCam对充电枪11进行精确识别，接着完成加持充电枪、摘枪、送枪到车辆充电口附近，然后利用MvMchnHndCam进行精确识别，最后将枪插入车辆充电口，保持插入后的位姿。车辆通过自身充电口检测，识别到充电枪被插入后，立即通过CAN总线给充电桩1发信息：充电枪已连接完毕，然后关闭蓝牙通讯。充电桩1给机械手3发信息：结束任务标识+机械手3ID+结束慢充(快充)插枪+车位编号ID，然后关闭蓝牙通讯，之后充电桩1与车辆通过CAN通讯进行必要交互和确认后开始实施充电。机械手3收到上述信息并回复ACK后，保持在当前充电桩1处，并调整姿态到初始位姿，等待其他桩的操作请求。

进一步的，所述方法还包括：

获得停止充电信息；

基于所述停止充电信息，打开所述电动汽车蓝牙设备与所述蓝牙通信装置连接，并将所述停止充电信息发送至充电桩1；

通过充电桩1发送拔枪信息至机械手3，基于所述拔枪信息利用加持摄像头识别充电枪坐标位置，获得充电枪坐标信息；

根据所述充电枪坐标信息控制所述机械手3进行加持充电枪、拔枪操作；

通过所述机械手3将所述充电枪加持移动至充电桩1，根据初始粗定位、加持摄像头精定位将所述充电枪插入充电桩1的插枪口内保持初始位姿；

获得插枪口检测信息，当所述插枪口检测信息为插枪完毕后，发送拔枪反馈信息至电动汽车蓝牙设备，所述拔枪反馈信息包括结束任务标识、机械手3编号、充电类型、车位编号；

基于所述拔枪反馈信息，关闭所述蓝牙设备。

具体而言，当车辆充电完成后，需要继续通过机械手3进行拔枪还枪的操作，其过程请参阅图10，车辆通过CAN总线给充电桩1发送信息即停止充电信息，请求停止充电和拔枪，然后打开蓝牙扫描，并尝试与车位对应的充电桩1蓝牙连接，与插枪的连接原理相同。充电桩1收到CAN信号后停止提供电能，然后给机械手3发送停止充电信息，其停止充电信息包括:开始任务标识+机械手3ID+请求慢充(快充)摘枪+车位编号ID，然后打开蓝牙广播。机械手3收到信息后，利用与插枪工作相同的原理回到充电桩1附近，然后用MvMchnHndCam扫描车辆正前方，识别出充电枪及其坐标，然后靠近充电枪，依次完成加持充电枪、摘枪、送枪并插回充电桩1上的插枪口内，保持插入后的位姿。充电桩1通过插枪口检测、判断充电枪插回桩后，通过蓝牙给车辆发信息：已摘枪完毕，然后通过ChrgStatnRF给机械手3发信息，发送的信息包括：结束任务标识+机械手3ID+结束慢充(快充)摘枪+车位编号ID。车辆收到上述蓝牙信息后关闭CarBLE通讯，然后自动关闭车辆充电口盖，接着进行相应的充电后处理流程后完成充电任务；机械手3收到上述RF信息后保持在当前充电桩1处，并调整姿态到初始位姿，等待其他桩的操作调度请求。

实施例三

基于与前述实施例中一种电动汽车充电枪的使用方法，同样发明构思，本发明还提供了一种电动汽车充电枪的使用装置，请参阅图11，所述装置包括：

第一获得单元110，所述第一获得单元110用于利用电动汽车前端摄像头对充电桩编号13进行识别，获得充电桩编号13，并通过电动汽车内蓝牙设备与充电桩1蓝牙通信装置连接；

第一传输单元120，所述第一传输单元120用于将停车位编号、待充电车牌号发送至充电桩1，判断所述停车位编号与所述充电桩1编码是否相匹配；

第一判断单元130，所述第一判断单元130用于当相匹配时，通过充电桩摄像头12采集获得停车位4电动汽车车牌号，并判断所述停车位4电动汽车车牌号与所述待充电车牌号是否一致；

第二获得单元140，所述第二获得单元140用于当一致时，发送连接成功反馈信息至所述电动汽车，获得充电请求信息，所述充电请求信息包括充电类型；

第一执行单元150，所述第一执行单元150用于根据所述充电请求信息，获得任务控制信息，所述任务控制信息用于控制机械手3移动至所述充电桩编号13对应的目标充电桩1处，并利用加持机构加紧充电枪至电动汽车充电口按照所述充电类型进行自动充电。

进一步的，所述装置还包括：

第三获得单元，所述第三获得单元用于获得机械手3位置信息；

第四获得单元，所述第四获得单元用于根据所述充电桩编号13，获得充电位置信息；

第二执行单元，所述第二执行单元用于根据所述机械手3位置信息、所述充电位置信息计算得到位置偏差，基于所述位置偏差控制所述机械手3移动至目标充电桩1处；

第五获得单元，所述第五获得单元用于通过加持摄像头识别电动汽车充电口及坐标，获得坐标位置信息；

第一移动单元，所述第一移动单元用于根据所述坐标位置信息，并利用所述加持摄像头对充电枪进行位置识别，通过机械手3将所述充电枪进行加持移动至所述坐标位置信息处进行插枪操作；

第六获得单元，所述第六获得单元用于对电动汽车充电口进行检测，获得充电口插枪状态；

第三执行单元，所述第三执行单元用于当所述充电口插枪状态满足预设要求时，发送插枪完成信息，并关闭电动汽车蓝牙设备；

第四执行单元，所述第四执行单元用于基于所述插枪完成信息，获得充电指令、结束任务信息，所述充电指令用于控制所述充电桩1向所述电动汽车进行充电，所述结束任务信息用于控制所述机械手3返回初始位姿。

进一步的，所述装置还包括：

第七获得单元，所述第七获得单元用于获得停止充电信息；

第五执行单元，所述第五执行单元用于基于所述停止充电信息，打开所述电动汽车蓝牙设备与所述蓝牙通信装置连接，并将所述停止充电信息发送至充电桩1；

第八获得单元，所述第八获得单元用于通过充电桩1发送拔枪信息至机械手3，基于所述拔枪信息利用加持摄像头识别充电枪坐标位置，获得充电枪坐标信息；

第六执行单元，所述第六执行单元用于根据所述充电枪坐标信息控制所述机械手3进行加持充电枪、拔枪操作；

第七执行单元，所述第七执行单元用于通过所述机械手3将所述充电枪加持移动至充电桩1，根据初始粗定位、加持摄像头精定位将所述充电枪插入充电桩1的插枪口内保持初始位姿；

第九获得单元，所述第九获得单元用于获得插枪口检测信息，当所述插枪口检测信息为插枪完毕后，发送拔枪反馈信息至电动汽车蓝牙设备，所述拔枪反馈信息包括结束任务标识、机械手3编号、充电类型、车位编号；

第一关闭单元，所述第一关闭单元用于基于所述拔枪反馈信息，关闭所述蓝牙设备。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是预期他实施例的不同之处，前述实施例二中的一种电动汽车充电枪的使用方法和具体实例同样适用于本实施例的一种电动汽车充电枪的使用装置，通过前述对一种电动汽车充电枪的使用方法的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中一种电动汽车充电枪的使用装置，所以为了说明书的简洁，在此不再详述。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种电动汽车充电枪的使用方法，其特征在于，应用于电动汽车充电枪中，所述电动汽车充电枪包括：

充电桩，所述充电桩设置在停车位一端部，所述充电桩上设置有充电枪；

轨道，所述轨道设置在所述充电桩的后方；

机械手，所述机械手可移动设置在所述轨道上，其中，所述机械手沿所述轨道移动至所述充电桩正后方，通过所述机械手将所述充电枪加持至所述停车位上电动汽车的充电口处进行插枪充电、拔枪还枪操作；

充电桩摄像头，所述充电桩摄像头设置在所述充电桩面对停车位一侧面上，用于采集停车位上电动汽车及车牌号；

图像识别模块，所述图像识别模块与所述充电桩摄像头连接，用于接收所述充电桩摄像头采集的图像信息进行目标识别；

蓝牙通信装置，所述蓝牙通信装置设置在所述充电桩内与所述充电桩摄像头连接，用于接收停车位上电动汽车的车牌号，且，所述蓝牙通信装置与电动汽车内蓝牙设备通信连接，接收所述电动汽车发送的充电信号及车牌号；

其中，所述蓝牙通信装置根据停车位上电动汽车的车牌号与所述电动汽车发送的车牌号进行判断识别；

所述机械手包括：

行走机构，所述行走机构与所述轨道连接，驱动所述机械手沿所述轨道移动；

加持机构，所述加持机构的底部与所述行走机构的上表面连接，受所述行走机构带动而移动至所述充电桩后方，用于加持所述充电枪；

所述行走机构包括：

蓄电池，所述蓄电池设置在所述行走机构的底座中；

锁紧机构，所述锁紧机构设置在所述行走机构的底部中间位置，其中，所述锁紧机构包括：

锁紧机构电机，所述锁紧机构电机与所述蓄电池连接，驱动所述锁紧机构上下运动；

锁紧件，所述锁紧件设置在所述锁紧机构电机的下部，当所述锁紧机构向下运动时所述锁紧件与所述轨道锁紧，当所述锁紧机构向上运动时所述锁紧件与所述轨道分离；

行走轮，所述行走轮设置在所述行走机构的底部与所述轨道连接，位于所述锁紧件的一侧；

驱动轮，所述驱动轮与所述行走轮并列设置，与所述轨道连接，位于所述锁紧件的另一侧；

驱动电机，所述驱动电机设置在所述驱动轮的上方，与所述蓄电池连接，驱动所述行走轮转动与制动；

所述方法包括：

利用电动汽车前端摄像头对充电桩编号进行识别，获得充电桩编号，并通过电动汽车内蓝牙设备与充电桩蓝牙通信装置连接；

将停车位编号、待充电车牌号发送至充电桩，判断所述停车位编号与充电桩编码是否相匹配；

当相匹配时，通过充电桩摄像头采集获得停车位电动汽车车牌号，并判断所述停车位电动汽车车牌号与所述待充电车牌号是否一致；

当一致时，发送连接成功反馈信息至所述电动汽车，获得充电请求信息，所述充电请求信息包括充电类型；

根据所述充电请求信息，获得任务控制信息，所述任务控制信息用于控制机械手移动至所述充电桩编号对应的目标充电桩处，并利用加持机构加紧充电枪至电动汽车充电口按照所述充电类型进行自动充电。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加持机构包括：

加持手指；

移动手臂，所述移动手臂前端与所述加持手指连接，后端与所述行走机构连接，受所述行走机构驱动而带动所述加持手指移动；

张合驱动电机，所述张合驱动电机与所述加持手指连接，驱动所述加持手指进行张合操作；

加持摄像头，所述加持摄像头设置在所述加持手指的末端，识别所述充电枪及电动汽车的充电口。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电动汽车充电枪还包括：

关节控制模块，所述关节控制模块与所述加持机构连接，控制所述加持手指与所述移动手臂的各关节移动角度及移动位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获得机械手位置信息；

根据所述充电桩编号，获得充电位置信息；

根据所述机械手位置信息、所述充电位置信息计算得到位置偏差，基于所述位置偏差控制所述机械手移动至目标充电桩处；

通过加持摄像头识别电动汽车充电口及坐标，获得坐标位置信息；

根据所述坐标位置信息，并利用所述加持摄像头对充电枪进行位置识别，通过机械手将所述充电枪进行加持移动至所述坐标位置信息处进行插枪操作；

对电动汽车充电口进行检测，获得充电口插枪状态；

当所述充电口插枪状态满足预设要求时，发送插枪完成信息，并关闭电动汽车蓝牙设备；

基于所述插枪完成信息，获得充电指令、结束任务信息，所述充电指令用于控制所述充电桩向所述电动汽车进行充电，所述结束任务信息用于控制所述机械手返回初始位姿。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获得停止充电信息；

基于所述停止充电信息，打开所述电动汽车蓝牙设备与所述蓝牙通信装置连接，并将所述停止充电信息发送至充电桩；

通过充电桩发送拔枪信息至机械手，基于所述拔枪信息利用加持摄像头识别充电枪坐标位置，获得充电枪坐标信息；

根据所述充电枪坐标信息控制所述机械手进行加持充电枪、拔枪操作；

通过所述机械手将所述充电枪加持移动至充电桩，根据初始粗定位、加持摄像头精定位将所述充电枪插入充电桩的插枪口内保持初始位姿；

获得插枪口检测信息，当所述插枪口检测信息为插枪完毕后，发送拔枪反馈信息至电动汽车蓝牙设备，所述拔枪反馈信息包括结束任务标识、机械手编号、充电类型、车位编号；

基于所述拔枪反馈信息，关闭所述蓝牙设备。

6.一种电动汽车充电枪的使用装置，其特征在于，

所述电动汽车充电枪包括：

充电桩，所述充电桩设置在停车位一端部，所述充电桩上设置有充电枪；

轨道，所述轨道设置在所述充电桩的后方；

机械手，所述机械手可移动设置在所述轨道上，其中，所述机械手沿所述轨道移动至所述充电桩正后方，通过所述机械手将所述充电枪加持至所述停车位上电动汽车的充电口处进行插枪充电、拔枪还枪操作；

充电桩摄像头，所述充电桩摄像头设置在所述充电桩面对停车位一侧面上，用于采集停车位上电动汽车及车牌号；

图像识别模块，所述图像识别模块与所述充电桩摄像头连接，用于接收所述充电桩摄像头采集的图像信息进行目标识别；

蓝牙通信装置，所述蓝牙通信装置设置在所述充电桩内与所述充电桩摄像头连接，用于接收停车位上电动汽车的车牌号，且，所述蓝牙通信装置与电动汽车内蓝牙设备通信连接，接收所述电动汽车发送的充电信号及车牌号；

其中，所述蓝牙通信装置根据车位上电动汽车的车牌号与所述电动汽车发送的车牌号进行判断识别；

所述机械手包括：

行走机构，所述行走机构与所述轨道连接，驱动所述机械手沿所述轨道移动；

加持机构，所述加持机构的底部与所述行走机构的上表面连接，受所述行走机构带动而移动至所述充电桩后方，用于加持所述充电枪；

所述行走机构包括：

蓄电池，所述蓄电池设置在所述行走机构的底座中；

锁紧机构，所述锁紧机构设置在所述行走机构的底部中间位置，其中，所述锁紧机构包括：

锁紧机构电机，所述锁紧机构电机与所述蓄电池连接，驱动所述锁紧机构上下运动；

锁紧件，所述锁紧件设置在所述锁紧机构电机的下部，当所述锁紧机构向下运动时所述锁紧件与所述轨道锁紧，当所述锁紧机构向上运动时所述锁紧件与所述轨道分离；

行走轮，所述行走轮设置在所述行走机构的底部与所述轨道连接，位于所述锁紧件的一侧；

驱动轮，所述驱动轮与所述行走轮并列设置，与所述轨道连接，位于所述锁紧件的另一侧；

驱动电机，所述驱动电机设置在所述驱动轮的上方，与所述蓄电池连接，驱动所述行走轮转动与制动；

所述装置包括：

第一获得单元，所述第一获得单元用于利用电动汽车前端摄像头对充电桩编号进行识别，获得充电桩编号，并通过电动汽车内蓝牙设备与充电桩蓝牙通信装置连接；

第一传输单元，所述第一传输单元用于将停车位编号、待充电车牌号发送至充电桩，判断所述停车位编号与充电桩编码是否相匹配；

第一判断单元，所述第一判断单元用于当相匹配时，通过充电桩摄像头采集获得停车位电动汽车车牌号，并判断所述停车位电动汽车车牌号与所述待充电车牌号是否一致；

第二获得单元，所述第二获得单元用于当一致时，发送连接成功反馈信息至所述电动汽车，获得充电请求信息，所述充电请求信息包括充电类型；

第一执行单元，所述第一执行单元用于根据所述充电请求信息，获得任务控制信息，所述任务控制信息用于控制机械手移动至所述充电桩编号对应的目标充电桩处，并利用加持机构加紧充电枪至电动汽车充电口按照所述充电类型进行自动充电。