CN115284248A - 一种防侧倾移动充电桩机器人及充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于移动充电桩机器人技术领域，涉及一种防侧倾移动充电桩机器人及充电方法，包括驱动机构，机身，机械手臂组件，充电枪；机械手臂组件安装有接头推动机构和接头夹紧机构；接头夹紧机构包括固定杆，连接齿轮，接头移动块，第一紧固块和第二紧固块；接头推动机构包括推动电机，联轴器，通过联轴器与所述推动电机相连的滚珠丝杠，安装在所述滚珠丝杠上的推动滑块，所述推动滑块与第四机械臂构成滑动副，与滚珠丝杠构成旋转副；推动滑块固定连接有接头移动块，设计了夹紧机构，在对待充电车辆进行充电时，可带动电能输出模块的接头与充电枪进行紧固连接，在充电结束后及时断开连接，提高充电枪的使用寿命。

Description

一种防侧倾移动充电桩机器人及充电方法

技术领域

本发明涉及一种防侧倾移动充电桩机器人及充电方法。属于电动汽车充电技术领域。

背景技术

汽车作为重要的出行工具，在国民经济和社会发展中发挥着重要作用。近年来我国的汽车销量保持稳步增长，现已成为世界第一大汽车生产国，而随着汽车的普及，大量汽油、柴油消耗造成了机动车尾气污染，燃油汽车带来的资源和环保问题也愈发严重。为应对能源结构安全和环境保护的压力，新能源汽车应运而生并得到了迅猛发展。

世界新能源车的最先从混合动力开始，逐渐发展到纯电动汽车。新能源汽车是一种绿色交通，相比较传统汽车，具有节约能源、清洁环保、经济实惠、出行成本低等众多优势。在中国，新能源汽车作为一个战略性产业，获得了很大程度的政策支持并得到了迅猛发展。随着政策的不断健全完善，中国新能源汽车行业持续上升，新能源汽车行业发展规划也提出了到2025年，我国新能源汽车销售量达到汽车销量的20％，在此背景下部分地区纷纷加速新能源汽车的推广。作为新能源汽车重要的配套设施，充电桩的发展相对缓慢，是推广新能源汽车的一个重要制约因素，我国新能源汽车充电基础设施建设从2015年开始发力，设施增量持续上升，在面对新能源汽车的飞速增长，充电桩的数量仍存在巨大缺口，这也导致了充电难的问题。而在一些小区和商场内，由于充电桩的固定安装而无法快速移动，充电桩无法灵活分布到各处使用点，导致利用率低、充电桩分布不平衡的问题，同时在使用过程中，往往存在充电时间过长，电充满后而忘记拔掉充电枪，这也导致充电枪的使用寿命减少。

发明内容

本发明提出一种防侧倾移动充电桩机器人及充电方法，克服现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种防侧倾移动充电桩机器人，包括驱动机构，安装在所述驱动机构上且由所述驱动机构带动行进的机身，安装在所述机身上部的机械手臂组件，固定安装在所述机械手臂组件上且用于连接待充电电动车的充电枪；所述的充电枪用于可插拔的连接待充电的电动车，充电枪通过充电枪固定支架固定在第四机械臂上并且与所述的电源输出模块的充电插头连接。

所述机械手臂组件安装有接头推动机构和接头夹紧机构；

所述接头夹紧机构包括与所述机械手臂组件固定连接的固定杆，安装在所述固定杆上的连接齿轮，与所述连接齿轮配合且其上安装有充电插头的接头移动块，与所述连接齿轮配合且用于夹紧所述充电插头和充电枪的第一紧固块和第二紧固块；

所述接头推动机构包括推动电机，联轴器，通过联轴器与所述推动电机相连的滚珠丝杠，安装在所述滚珠丝杠上的推动滑块，所述推动滑块与第四机械臂构成滑动副，与滚珠丝杠构成旋转副；

所述推动滑块固定连接有接头移动块。

在一种实施例中，所述接头推动机构设置为2个，包括推动电机一、滚珠丝杠一、联轴器一和推动滑块一。推动电机一和推动电机二固定安装在第四机械臂内部。滚珠丝杠一固定在第四机械臂内部，另一端通过联轴器一与推动电机一连接。滚珠丝杠二固定在第四机械臂内部，另一端通过联轴器二与推动电机二连接。推动滑块一和推动滑块二安装在丝杠上，与第四机械臂构成滑动副，且与丝杠构成旋转副。所述的第四机械臂外侧开设有与推动滑块一和推动滑块二相配合的移动槽。

所述防侧倾机构安装在所述机身两侧，所述防侧倾机构包括辅助轮、通过轴承与辅助轮连接的辅助轮叉、安装在所述辅助轮叉上部的减震块、与所述减震块相连的辅助轮架杆、通过柱型滑块接头与辅助轮架杆相连的上连杆、分别与所述辅助轮架杆和机身连接的下连杆和弹簧，上连杆上端开设有滑槽，与柱型滑块接头构成滑动副，所述上连杆相对的另一端与连接滑块铰接，所述连接滑块下端为T型块，T型块滑动连接至机身侧面的固定支架上，固定支架上设有滑槽，与T型块构成滑动副。所述的弹簧焊接在上连杆上端开设的滑槽内。辅助轮叉上部通过紧固螺栓、螺母连接减震块，减震块上部通过紧固螺栓、螺母连接辅助轮架杆下端。

所述机械手臂组件通过旋转底座安装在机身上，所述机械手臂组件包括第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂和第四机械臂，第一机械臂的一端通过第一伺服电机与旋转底座连接，第二机械臂与第一机械臂相对另一端铰接，第二机械臂与第一机械臂的铰接处设有第二伺服电机，第三机械臂与第二机械臂相对另一端连接，第三机械臂与第二机械臂连接处设有第三伺服电机，第四机械臂与第三机械臂的另一端铰接，第四机械臂与第三机械臂铰接处设有第四伺服电机。

所述充电枪、接头推动机构和接头夹紧机构安装在第四机械臂上。

所述机身内安装有电池组，传感器模块，灭火器，用于控制灭火器开关的控制组件，灭火管道和通过灭火管道与灭火器连接的喷头。喷头朝下布置。传感器模块包括温度传感器和烟雾传感器，安装在机身内墙侧壁上。

还包括充供电模块，所述充供电模块包括电能输出模块和电能输入模块，电能输出模块一端通过电缆线连接至电池组，另一端为用于对外输出电能且固定在接头移动块上的充电插头，电能输入模块一端通过电缆与电池组连接，另一端为与外部电网连接将电能转换储存到电池组中的供电插头。供电插头固定在推动滑块二上。

所述机身上端安装有机器人头部，所述机器人头部包括摄像头、用于固定摄像头的摄像头固定支架、可进行位置识别定位的激光雷达和可显示移动充电桩机器人的状态的显示屏。所述的摄像头固定支架安装在头部外壳中部，摄像头通过固定螺栓、螺母安装在摄像头固定支架上。激光雷达安装在头部外壳上部，可进行位置识别定位。显示屏安装在头部外壳上，可显示移动充电桩机器人的状态，包括充电时间、被充电车辆充电状态、电池剩余电量。

所述驱动机构包括驱动底盘、安装在驱动底盘底部的驱动轮，所述机身安装在驱动底盘上。

一种防侧倾移动充电桩机器人的充电方法，包括以下步骤：

步骤一：移动充电桩机器人根据充电需求指令，通过驱动底盘移动到待充电车辆位置；

步骤二：机械手臂组件运动，使充电枪与待充电车辆的充电口对接；

步骤三：所述接头推动机构推动充电插头，使充电插头推出，接头夹紧机构的接头移动块在接头推动机构的驱动下进行工作，接头移动块工作同时带动第一紧固块和第二紧固块工作，当充电插头与充电枪相连接时，接头推动机构停止，所述夹紧机构将充电插头与充电枪紧固连接；

步骤四：电量充到目标值后，接头推动机构将带动充电插头运动，同时夹紧机构松开充电插头与充电枪的连接，待充电插头回到原位，接头推动机构停止；

步骤五：移动充电桩机器人机械手臂运动使充电枪断开与待充电车辆的充电口的连接，充电结束；

步骤六：当移动充电桩机器人在所携带的电池组电能不足时或电低谷时，可移动到电网附近，通过机械手臂组件运动，将供电插头对接电网接口，通过接头推动机构驱动供电接头与电网连接，为电池组进行充电。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明设计一种移动充电桩机器人，该移动充电桩机器人可在控制命令下自行移动到需要充电的车辆边，通过携带的电池组对待充电车辆进行充电，与传统充电桩相比较不再受到场地限制，可提高充电效率，使用方便，灵活部署。

本发明设计了移动充电桩机器人的机械臂，可实现自动充电和对自身电池组的供电。在车辆有充电需求时可通过安装在机械臂上的充电枪及电能输出模块进行充电，在所携带的电池组电能不足时或电低谷时可通过安装在机械臂上的电能输入模块连接电网，实现对自身电池组供电。解决了传统充电桩电力负荷过高的问题，减少了用电成本，提高充电的便捷性。

本发明设计了防侧倾机构，通过防侧倾机构防止移动充电桩机器人侧倾，减轻了移动充电桩机器人的重量，节省空间，可自动调节支撑的范围，提供侧向支撑力，适应不平路段，提高移动充电桩机器人行驶的稳定性。

本发明采用可插拔的充电枪，设计了夹紧机构，在对待充电车辆进行充电时，可带动电能输出模块的接头与充电枪进行紧固连接，在充电结束后及时断开连接，提高充电枪的使用寿命，同时当充电枪发生故障时，可单独更换充电枪，提高移动充电桩机器人的使用效率。

本发明在移动充电桩机器人内部设计了自动灭火装置，通过布置安装的温度传感器和烟雾传感器对电池组进行监测，在温度过高时做出提醒，出现明火时通过控制灭火器开关和喷头进行灭火，提高移动充电桩机器人使用的安全性。

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本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的接头夹紧机构示意图；

图3为本发明的接头推动机构示意图(1)；

图4为本发明的接头推动机构示意图(2)；

图5为本发明的防侧倾机构示意图；

图6为本发明的自动灭火装置示意图。

图中：1-机身、2-旋转底座、3-第一机械臂、4-第二机械臂、5-第三机械臂、6-第四机械臂、7-接头夹紧机构、8-充供电模块、9-充电枪、10-激光雷达、11-显示屏、12-摄像头、13-驱动机构、14-防侧倾机构、15-第一紧固块、16-接头移动块、17-充电插头、18-第二紧固块、19-固定杆、20-连接齿轮、21-供电插头、22-推动电机、23-联轴器、24-滚珠丝杠、25-推动滑块、26-充电枪固定支架、27-辅助轮、28-辅助轮叉、29-减震块、30-辅助轮架杆、31-柱型滑块接头、32-弹簧、33-上连杆、34-连接滑块、35-下连杆、36-灭火器、37-喷头、38-灭火管道、39-电池组。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1-6所示，本发明设计了一种防侧倾移动充电桩机器人及充电方法，包括驱动机构13，安装在所述驱动机构13上且由所述驱动机构13带动行进的机身1，安装在所述机身1上部的机械手臂组件，固定安装在所述机械手臂组件上且用于连接待充电电动车的充电枪9；所述的充电枪9用于可插拔的连接待充电的电动车，充电枪9通过充电枪固定支架26固定在第四机械臂6上并且与所述的电源输出模块的充电插头17连接。所述机械手臂组件通过旋转底座2安装在机身1上，所述机械手臂组件包括第一机械臂3、第二机械臂4、第三机械臂5和第四机械臂6，第一机械臂3的一端通过第一伺服电机与旋转底座2连接，第二机械臂4与第一机械臂3相对另一端铰接，第二机械臂4与第一机械臂3的铰接处设有第二伺服电机，第三机械臂5与第二机械臂4相对另一端连接，第三机械臂5与第二机械臂4连接处设有第三伺服电机，第四机械臂6与第三机械臂5的另一端铰接，第四机械臂6与第三机械臂5铰接处设有第四伺服电机。还包括充供电模块8，所述充供电模块8包括电能输出模块和电能输入模块，电能输出模块一端通过电缆线连接至电池组39，另一端为用于对外输出电能且固定在接头移动块16上的充电插头17，电能输入模块一端通过电缆与电池组39连接，另一端为与外部电网连接将电能转换储存到电池组39中的供电插头21。供电插头21固定在推动滑块25二上。所述驱动机构13包括驱动底盘、安装在驱动底盘底部的驱动轮，所述机身1安装在驱动底盘上。采用可插拔的充电枪9，设计了夹紧机构，在对待充电车辆进行充电时，可带动电能输出模块的接头与充电枪进行紧固连接，在充电结束后及时断开连接，提高充电枪9的使用寿命，同时当充电枪9发生故障时，可单独更换充电枪9，提高移动充电桩机器人的使用效率、

所述机械手臂组件安装有接头推动机构和接头夹紧机构7；

所述接头夹紧机构7包括与所述机械手臂组件固定连接的固定杆19，安装在所述固定杆19上的连接齿轮20，与所述连接齿轮20配合且其上安装有充电插头17的接头移动块16，与所述连接齿轮20配合且用于夹紧所述充电插头17和充电枪9的第一紧固块15和第二紧固块18；

所述接头推动机构包括推动电机22，联轴器23，通过联轴器23与所述推动电机22相连的滚珠丝杠24，安装在所述滚珠丝杠24上的推动滑块25，所述推动滑块25与第四机械臂6构成滑动副，与滚珠丝杠24构成旋转副；

所述推动滑块25固定连接有接头移动块16。

在一种实施例中，所述接头推动机构设置为2个，包括推动电机一、滚珠丝杠一、联轴器一和推动滑块一。推动电机一和推动电机二固定安装在第四机械臂内部。滚珠丝杠一固定在第四机械臂内部，另一端通过联轴器一与推动电机一连接。滚珠丝杠二固定在第四机械臂内部，另一端通过联轴器二与推动电机二连接。推动滑块一和推动滑块二安装在滚珠丝杠上，与第四机械臂6构成滑动副，且与滚珠丝杠构成旋转副。所述的第四机械臂6外侧开设有与推动滑块一和推动滑块二相配合的移动槽。

所述防侧倾机构14安装在所述机身1两侧，所述防侧倾机构14包括辅助轮27、通过轴承与辅助轮27连接的辅助轮叉28、安装在所述辅助轮叉28上部的减震块29、与所述减震块29相连的辅助轮架杆30、通过柱型滑块接头31与辅助轮架杆30相连的上连杆33、分别与所述辅助轮架杆30和机身1连接的下连杆35和弹簧32，上连杆33上端开设有滑槽，与柱型滑块接头31构成滑动副，所述上连杆33相对的另一端与连接滑块34铰接，所述连接滑块34下端为T型块，T型块滑动连接至机身1侧面的固定支架上，固定支架上设有滑槽，与T型块构成滑动副。所述的弹簧32焊接在上连杆33上端开设的滑槽内。辅助轮叉28上部通过紧固螺栓、螺母连接减震块29，减震块29上部通过紧固螺栓、螺母连接辅助轮架杆30下端。通过防侧倾机构14防止移动充电桩机器人侧倾，减轻了移动充电桩机器人的重量，节省空间，可自动调节支撑的范围，提供侧向支撑力，适应不平路段，提高移动充电桩机器人行驶的稳定性.

所述充电枪9、接头推动机构和接头夹紧机构7安装在第四机械臂6上。

所述机身1内安装有电池组39，传感器模块，灭火器36，用于控制灭火器36开关的控制组件，灭火管道38和通过灭火管道38与灭火器36连接的喷头37。喷头37朝下布置。传感器模块包括温度传感器和烟雾传感器，安装在机身1内墙侧壁上。内部设计了自动灭火装置，通过布置安装的温度传感器和烟雾传感器对电池组进行监测，在温度过高时做出提醒，出现明火时通过控制灭火器开关和喷头进行灭火，提高移动充电桩机器人使用的安全性。

所述机身1上端安装有机器人头部，所述机器人头部包括摄像头12、用于固定摄像头12的摄像头12固定支架、可进行位置识别定位的激光雷达10和可显示移动充电桩机器人的状态的显示屏11。所述的摄像头12固定支架安装在头部外壳中部，摄像头12通过固定螺栓、螺母安装在摄像头12固定支架上。激光雷达10安装在头部外壳上部，可进行位置识别定位。显示屏11安装在头部外壳上，可显示移动充电桩机器人的状态，包括充电时间、被充电车辆充电状态、电池剩余电量。

一种防侧倾移动充电桩机器人的充电方法，包括以下步骤：

步骤一：移动充电桩机器人根据充电需求指令，通过驱动底盘移动到待充电车辆位置；

步骤二：机械手臂组件运动，使充电枪9与待充电车辆的充电口对接；

步骤三：所述接头推动机构推动充电插头17，使充电插头17推出，接头夹紧机构7的接头移动块16在接头推动机构的驱动下进行工作，接头移动块16工作同时带动第一紧固块15和第二紧固块18工作，当充电插头17与充电枪9相连接时，接头推动机构停止，所述夹紧机构将充电插头17与充电枪9紧固连接；

步骤四：电量充到目标值后，接头推动机构将带动充电插头17运动，同时夹紧机构松开充电插头17与充电枪9的连接，待充电插头17回到原位，接头推动机构停止；

步骤五：移动充电桩机器人机械手臂运动使充电枪9断开与待充电车辆的充电口的连接，充电结束；

步骤六：当移动充电桩机器人在所携带的电池组39电能不足时或电低谷时，可移动到电网附近，通过机械手臂组件运动，将供电插头21对接电网接口，通过接头推动机构驱动供电接头与电网连接，为电池组39进行充电。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种防侧倾移动充电桩机器人，其特征在于：包括驱动机构，安装在所述驱动机构上且由所述驱动机构带动行进的机身，安装在所述机身上部的机械手臂组件，固定安装在所述机械手臂组件上且用于连接待充电电动车的充电枪；

所述机械手臂组件安装有接头推动机构和接头夹紧机构；

所述接头夹紧机构包括与所述机械手臂组件固定连接的固定杆，安装在所述固定杆上的连接齿轮，与所述连接齿轮配合且其上安装有充电插头的接头移动块，与所述连接齿轮配合且用于夹紧所述充电插头和充电枪的第一紧固块和第二紧固块；

所述接头推动机构包括推动电机，联轴器，通过联轴器与所述推动电机相连的滚珠丝杠，安装在所述滚珠丝杠上的推动滑块，所述推动滑块与第四机械臂构成滑动副，与滚珠丝杠构成旋转副；

所述推动滑块固定连接有接头移动块。

2.根据权利要求1所述的一种防侧倾移动充电桩机器人，其特征在于：所述防侧倾机构安装在所述机身两侧，所述防侧倾机构包括辅助轮、通过轴承与辅助轮连接的辅助轮叉、安装在所述辅助轮叉上部的减震块、与所述减震块相连的辅助轮架杆、通过柱型滑块接头与辅助轮架杆相连的上连杆、分别与所述辅助轮架杆和机身连接的下连杆和弹簧，所述上连杆上端开设有滑槽与柱型滑块接头构成滑动副，所述上连杆下端与连接滑块铰接，所述连接滑块下端为T型块，T型块与机身侧面的固定支架滑动连接，固定支架上设有滑槽与T型块构成滑动副。

3.根据权利要求1或2所述的一种防侧倾移动充电桩机器人，其特征在于：所述机械手臂组件通过旋转底座安装在机身上，所述机械手臂组件包括第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂和第四机械臂，第一机械臂的一端通过第一伺服电机与旋转底座连接，第二机械臂与第一机械臂相对另一端铰接，第二机械臂与第一机械臂的铰接处设有第二伺服电机，第三机械臂与第二机械臂相对另一端连接，第三机械臂与第二机械臂连接处设有第三伺服电机，第四机械臂与第三机械臂的另一端铰接，第四机械臂与第三机械臂铰接处设有第四伺服电机。

4.根据权利要求3所述的一种防侧倾移动充电桩机器人，其特征在于：所述充电枪、接头推动机构和接头夹紧机构安装在第四机械臂上。

5.根据权利要求1所述的一种防侧倾移动充电桩机器人，其特征在于：所述机身内安装有电池组，传感器模块，灭火器，用于控制灭火器开关的控制组件，灭火管道和通过灭火管道与灭火器连接的喷头。

6.根据权利要求1所述的一种防侧倾移动充电桩机器人，其特征在于：还包括充供电模块，所述充供电模块包括电能输出模块和电能输入模块，电能输出模块一端通过电缆线连接至电池组，另一端为用于对外输出电能且固定在接头移动块上的充电插头，电能输入模块一端通过电缆与电池组连接，另一端为与外部电网连接将电能转换储存到电池组中的供电插头。

7.根据权利要求1所述的一种防侧倾移动充电桩机器人，其特征在于：所述机身上端安装有机器人头部，所述机器人头部包括摄像头、用于固定摄像头的摄像头固定支架、可进行位置识别定位的激光雷达和可显示移动充电桩机器人的状态的显示屏。

8.根据权利要求1所述的一种防侧倾移动充电桩机器人，其特征在于：所述驱动机构包括驱动底盘、安装在驱动底盘底部的驱动轮，所述机身安装在驱动底盘上。

9.一种根据权利要求1-8中任一权利要求所述的防侧倾移动充电桩机器人的充电方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：移动充电桩机器人根据充电需求指令，通过驱动底盘移动到待充电车辆位置；

步骤二：机械手臂组件运动，使充电枪与待充电车辆的充电口对接；

步骤三：所述接头推动机构推动充电插头，使充电插头推出，接头夹紧机构的接头移动块在接头推动机构的驱动下进行工作，接头移动块工作同时带动第一紧固块和第二紧固块工作，当充电插头与充电枪相连接时，接头推动机构停止，所述夹紧机构将充电插头与充电枪紧固连接；

步骤四：电量充到目标值后，接头推动机构将带动充电插头运动，同时夹紧机构松开充电插头与充电枪的连接，待充电插头回到原位，接头推动机构停止；

步骤五：移动充电桩机器人机械手臂运动使充电枪断开与待充电车辆的充电口的连接，充电结束；

步骤六：当移动充电桩机器人在所携带的电池组电能不足时或电低谷时，可移动到电网附近，通过机械手臂组件运动，将供电插头对接电网接口，通过接头推动机构驱动供电接头与电网连接，为电池组进行充电。

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