CN208797296U - 充电装置及充电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种充电装置及充电站，涉及充电技术领域，该充电装置包括设置在充电框架上的滑轨以及与滑轨滑动连接的插座，插座具有充电端，插座在外力作用下可沿滑轨直线滑动，使充电端与插头对接供电。通过本实用新型，缓解了现有技术中存在的移动式机器充电对接难度大的技术问题。

Description

充电装置及充电站

技术领域

本实用新型涉及充电技术领域，尤其是涉及一种充电装置及充电站。

背景技术

移动式机器，例如机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类的工作，例如生产业、建筑业，或是其他危险的作业。

目前移动式机器被大量应用在电商、智能工厂等领域，通常需要对移动式机器进行充电作业，由于移动式机器在充电对接过程中的移动轨迹不精准，需要多次调整移动式机器的位置才能够完成对接充电，因此对接难度较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种充电装置及充电站，以缓解现有技术中存在的移动式机器充电对接难度大的技术问题。

本实用新型第一方面提供一种充电装置，包括设置在充电框架上的滑轨以及与滑轨滑动连接的插座，插座具有充电端，插座在外力作用下可沿滑轨滑动，使充电端与插头对接供电。

进一步的，充电端为燕尾形，燕尾形的开口侧开设有用于对接插头的插口。

进一步的，插座和充电框架之间连接有复位组件，复位组件用于向插座提供回归至初始位置的作用力。

进一步的，复位组件包括第一弹簧，第一弹簧的一端连接在插座，另一端连接在充电框架。

进一步的，复位组件还包括滑动连接在滑轨的第一滑块，滑轨分隔为供插座独自滑动的第一区和供插座和第一滑块共同滑动的第二区；第一弹簧通过第一滑块与充电框架连接。

进一步的，第一滑块上连接有用于将第一滑块限制在第二区内的限位件，限位件具有自由端，限位件的自由端伸出第一滑块的边缘且在第一滑块位于第一区和第二区的交界处时，自由端与充电框架限位抵临。

进一步的，充电装置还包括连接在第一滑块的连接板，限位件的自由端自连接板延伸出。

进一步的，复位组件还包括第二弹簧，沿滑轨的滑动方向，第一弹簧和第二弹簧分别设于插座的两侧；第二弹簧的一端连接在插座，另一端连接在充电框架。

进一步的，复位组件包括第二弹簧，第二弹簧的一端固定连接在第一滑块，另一端固定连接在充电框架。

进一步的，第一弹簧和第二弹簧均位于第一滑块和插座之间。

进一步的，充电装置还包括第二滑块，第二滑块滑动设置在滑轨上，插座固定连接在第二滑块，插座通过第二滑块在滑轨上滑动。

进一步的，插座与第二滑块通过转轴转动连接，插座可绕转轴的轴线转动。

进一步的，充电端开设有圆台形充电槽。

进一步的，滑轨的两端分别设有阻止件。

本实用新型第二方面提供一种充电站，包括上述的充电装置。

由于本实用新型提供了一种充电装置，该充电装置包括设置在充电框架上的滑轨以及与滑轨滑动连接的插座，插座具有充电端，插座在外力作用下可沿滑轨滑动，使充电端与插头对接供电。当移动式机器需要充电时，移动式机器移动靠近插座，此时，如果移动式机器的插头与插座的对接出现误差、且插头继续向插座插入时，插头碰触插座且给予插座沿滑轨的滑动方向滑动的分力，插座沿滑轨滑动调整位置，使得插座与插头逐渐正对，直至插头插入插座，完成充电。通过本实用新型，缓解了现有技术中的移动式机器充电对接难度大的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的充电装置的插头和插座发生线接触不良时的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的充电装置的插头和插座发生点接触不良时的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的充电装置的整体结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的充电装置在理想状态时的插头与插座零误差对接的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的充电装置中的插头发生左向偏离时的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的充电装置中的插头发生右向偏离时的结构示意图。

图标：100－插座；110－充电端；200－框架；300－复位组件；310－第一弹簧；320-第二弹簧；330-第一滑块；331-限位件；332-连接板；340-第二滑块；400-滑轨；410-阻止件；500-插头。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

目前被大量应用在电商、智能工厂等领域的AGV移动机器人及智能自动化设备，都采用自动充电方式。限于实际工作环境及产品自身特性的约束，传统机械式充电机构不具备自行精确对正充电、以及充电后复位功能。并且，由于自动导向不准确也会导致充电接触不良等诸多问题，甚至引发安全风险。

发明人为了缓解上述问题，研发出一种充电装置及充电站，通过将插座设置为可在滑轨上滑动的形式，来缓解上述技术中的充电对接难度大的技术问题。

在本实施例中的移动式机器，以移动机器人为例，进行展开说明。

在本实施例中的左右方向、前后方向和上下方向是以充电装置在图4所在的方位为参考时的方向。

首先，本实用新型实施例提供一种充电装置，请参见图3，图3为本实用新型实施例提供的充电装置的整体结构示意图，该充电装置包括设置在充电框架200上的滑轨400以及与滑轨400滑动连接的插座100，插座100具有充电端110，插座100在外力作用下可沿滑轨400滑动，使充电端110与插头500对接供电。

当移动机器人需要充电时，移动机器人移动靠近插座100，此时，如果移动机器人的插头500与插座100的对接出现误差，插头500继续向插座100插入时，插头500碰触插座100且给予插座100沿滑轨400的滑动方向滑动的分力，插座100沿滑轨400滑动调整位置，使得插座100与插头500逐渐对正，直至插头500插入插座100，完成充电。通过本实用新型实施例，缓解了现有技术中的移动机器人充电对接难度大的技术问题。

在本实施例中，滑轨400的作用不仅包括引导插座100沿设定的轨迹滑动，但是，由于插头500与插座100对接时的误差点无法准确预知，因此，插座100的可移动轨迹最好呈现多样化，以适应插头500的不同的插入位置。滑轨400的形状可以为直线型、星型、矩形、三角形等。为了灵活调节插座100的位置，可将滑轨400设为十字形，即插座100可在滑轨400上沿左右方向、上下方向滑动。进一步地，滑轨400可设为多个十字形组合的形状，多个十字形的端部首尾相连，插座100可以在其中一个十字滑至与该十字相邻的另一个十字上；优选的，多个十字形共用同一横轨。

在插座100沿滑轨400滑动的过程中，在较大的外力的作用下，插座100有可能大范围滑动，甚至滑出滑轨400。为了防止此类现象发生，在滑轨400的端部设有阻止件410，以阻止插座100滑出滑轨400。进一步的，本实施例中的滑轨400为直线滑轨400，滑轨400的两端分别设有阻止件410。阻止件410可为套设在滑轨400的两端的螺母或挡板。

为了逐渐调整插座100的位置以实现插座100与插头500的对正充电，本实施例中，将充电端110设为燕尾形，燕尾形的开口侧开设有用于对接插头500的插口。具体而言，沿滑轨400的滑动方向，插口内具有两个相对内侧壁，沿插头500的插入方向，两个相对内侧壁均倾斜设置。例如，插口为梯形，沿插头500的插入方向，梯形的顶端为插口的最底端。插头500的插入端的结构与上述的插口匹配，同样地，插头500也为梯形，梯形的顶端为插头500的插入端。上述的插口和插头500具有至少两个基础平面，即上述提到的插口的沿滑轨400的滑动方向上的两个相对内侧壁，两个相对的内侧壁沿插入方向倾斜设置。接触面设置为斜面的原因之一在于，斜面可以作为引导面，在插头500逐步插入的过程中，插头500沿上述的引导斜面逐渐滑入插口。接触面设置为斜面的原因之二在于，插头500通过引导斜面给予插座100在滑轨400上滑动的分力，带动插座100滑动。

设定图3中插座100在滑轨400上的滑动方向为左右方向，正视该图，例如，插头500具有左侧的第一斜面和右侧的第二斜面，插座100具有左侧的第三斜面和右侧的第四斜面，在插头500插入插座100的过程中，第三斜面与第一斜面配合，第四斜面与第二斜面配合。当插头500左偏，插头500的第三斜面与插口的第一斜面首先接触，插头500施加给插座100一个左向的分力，该左向分力将带动插座100沿滑轨400向左运动。插头500沿引导斜面(此时引导斜面为第一斜面)插入插座100的过程中，插座100向左运动至对正位置，从而完成对正充电。当插头500右偏，则插头500的第四斜面与插座100的第二斜面首先接触，插头500施加给插座100一个右向的分力，右向分力将带动插座100沿滑轨400向右运动。插头500沿引导斜面(此时引导斜面为第二斜面)插入插座100的过程中，插座100向右运动至对正位置，从而完成对正充电。

发明人发现，虽然通过插座100在滑轨400上滑动可以实现插头500与插座100的正对，但是，每次充电结束插头500脱离插座100后，插座100都会处于偏离状态，无法正常回归初始位置，不方便下一次的充电。为了缓解上述问题，发明人研发了一种可应用于该充电装置上的复位组件300，用于向插座100提供自偏离位置回归至初始位置的作用力。

请继续参照图3，插座100和充电框架200之间连接有复位组件300，复位组件300用于向插座100提供回归初始位置的作用力。初始位置，为当移动机器人的插头500与插座100均处于零误差对正充电的位置。

首先，复位组件300包括第一弹簧。第一弹簧的连接的方式有多种，其中一种是第一弹簧的一端连接于插座，另一端连接于插座左侧的充电框架(此种连接形式附图中未示出)。具体而言：当插座处于初始位置，第一弹簧处于自然状态。当插头左偏于插座的初始位置时，插头在插入插座的过程中，给予插座向左滑动的分力，插座向左滑动，与插头对接充电，此时，第一弹簧压缩。当移动机器人充电结束，插头脱离插座，第一弹簧伸展至推动插座回归至初始位置。当插头右偏于插座的初始位置时，插头在插入插座的过程中，给予插座向右滑动的分力，插座向右滑动，与插头对接充电。此时，第一弹簧拉伸。当移动机器人充电结束，插头脱离插座，第一弹簧缩回至自然状态并拉动插座回归初始位置。另一种是第一弹簧的一端连接于插座，另一端连接于插座右侧的充电框架。该工作原理参见前述，在此不赘述。

上述的复位组件是通过一个第一弹簧来实现插座自向左、向右偏移位置回归至初始位置，难免会带来第一弹簧由于使用频率过高而弹性能力降低的问题。为了进一步的提升复位组件的复位能力，复位组件还包括第二弹簧，沿滑轨的滑动方向，第一弹簧和第二弹簧分别设于插座的两侧；第一弹簧的一端连接在插座，另一端连接在充电框架，第二弹簧的一端连接在插座，另一端连接在充电框架(此种连接形式附图中未示出)。当插座处于初始位置，第一弹簧和第二弹簧均处于自然状态。当插头左偏于与插座的初始位置时，插头在插入插座的过程中，给予插座向左滑动的分力，插座向左滑动，与插头对充电。此时，第一弹簧压缩，第二弹簧拉伸。当移动机器人充电结束，插头脱离插座，第一弹簧伸展至自然状态，第二弹簧收缩至自然状态，插座回归初始位置。当插头右偏于与插座的初始位置时，插头在插入插座的过程中，给予插座向右滑动的分力，插座向右滑动，与插头对接。此时，第二弹簧收缩，第一弹簧拉伸。当移动机器人充电结束，插头脱离插座，第一弹簧收缩至自然状态，第二弹簧拉伸至自然状态，插座回归初始位置。

上述的实施例中的初始位置即为第一弹簧和第二弹簧均处于自然状态时插座的位置，但是弹簧具有一定的使用寿命，弹簧的弹力会随着使用时间的延长而逐渐降低，并且当多个插头多次连续左偏或者多次连续右偏时，将会导致第一弹簧或第二弹簧中的一个发生单一损伤而使第一弹簧或第二弹簧的弹力降低，造成插座的初始位置发生改变。为了缓解上述问题，发明人在滑轨上滑动设置第一滑块，通过第一滑块的限制性滑动，将初始位置标的。

具体的，继续参照图3，复位组件300包括滑动连接在滑轨400的第一滑块330，滑轨400分隔为供插座100独自滑动的第一区和供插座100和第一滑块330共同滑动的第二区；第一弹簧310通过第一滑块330与充电框架200连接。当第一滑块330处于第一区和第二区的分隔处且无法向第一区移动的位置时，插座100与第一滑块330无缝相邻的位置即为插座100的初始位置。

为了实现第一区和第二区的分隔，明确插座100的初始位置，在第一滑块330上固设有用于将第一滑块330限制在第二区内的限位件331，限位件331具有自由端，限位件331的自由端伸出第一滑块330的边缘且在第一滑块330位于第一区和第二区的交界处时，自由端与充电框架200限位抵临。请参考图3，充电装置还包括连接在第一滑块330的连接板332，限位件331的自由端自连接板332伸出。连接板332为固定板，连接板332通过螺栓固定在第一滑块330的外表面，限位件331的自由端自连接板332伸出后弯折，弯折部用于与充电框架200限位抵邻。

连接板332还延伸出固定端，第一弹簧310的一端与插座100连接，另一端与固定端连接。进一步的，第一弹簧310通过螺栓两端固定在插座100和固定端。第一弹簧310设在插座100的上部，螺栓自上而下插入插座100，固定端具有固定面，固定面水平设置，第一弹簧310的另一端通过自上而下插入固定面的螺栓固定。

限位件331的自由端自连接板332向上伸出后再向后弯折，当第一滑块330沿滑轨400的滑动方向向左即将滑出第二区时，限位件331的自由端与充电框架200碰触，阻止第一滑块330滑出第二区。在此第一滑块330的基础上，复位组件300所包含的第二弹簧320可以一端固定连接在限位件331的自由端，另一端固定连接在充电框架200。具体的，第二弹簧320的两端均通过螺栓固定，自由端具有竖直平面，第二弹簧320的一端通过由前至后插入充电框架200的螺栓支撑，另一端由由前至后插入自由端的竖直平面的螺栓支撑。

为了保持第一弹簧310和第二弹簧320之间协调力，避免由于多次使用带来第一弹簧310和第二弹簧320弹力不一致，将第一弹簧310和第二弹簧320均位于第一滑块330和插座100之间。即每次第一弹簧310均使用拉伸力来实现插座100的向左移动的对接复位，第二弹簧320也使用拉伸力来实现插座100的向右移动的对接复位。具体的，第二弹簧320的一端与第一滑块330连接，另一端与第一区所正对的充电框架200连接。进一步的，第一弹簧310和第二弹簧320设有相同的弹簧。

由于一般的插座100都具有引入电流等复杂的结构，如果将插座100直接连在滑轨400上，可能会缩小电路设备的存在空间。因此，充电装置还包括第二滑块340，第二滑块340滑动设置在滑轨400上，插座100固定连接在第二滑块340，插座100通过第二滑块340在滑轨400上滑动。

接下来介绍图3所示的充电装置的使用过程。

图4为本实用新型实施例提供的充电装置在理想状态时的插头500与插座100零误差对接的结构示意图；图5为本实用新型实施例提供的充电装置中的插头500发生左向偏离时的结构示意图；图6为本实用新型实施例提供的充电装置中的插头500发生右向偏离时的结构示意图。请具体参照图4、图5和图6。当插头500与插座100正对时，如图4所示，插头500直接插入插座100的插口内，插座100不发生任何的移动。当插头500相对于插座100发生左偏的误差时，如图5所示，插头500在插入插座100的插口的过程中，插头500给予插座100向左滑动的分力，插座100在该左向分力的作用下向左滑动，第一弹簧310拉伸；当充电结束后，插头500脱离插座100，插座100在第一弹簧310的作用力下回归初始位置。当插头500相对于插座100发生右偏的误差时，如图6所示，插头500在插入插座100的插口的过程中，插头500给予插座100向右滑动的分力，插座100在该右向分力的作用下向右推动第一滑块330一起滑动，第二弹簧320拉伸；当充电结束后，插头500脱离插座100，第二弹簧320收缩，第二弹簧320带动第一滑块330向回滑动，插座100在第一滑块330的作用力下回归初始位置。

为了说明本实施例提供的充电框架可能遇到的插头500和插座100出现的接触不良时随动调整的具体情形，请参见图1和图2，图1为充电装置的插头500和插座100发生线接触不良的结构示意图；当插头500和插座100接触时，插头500的一侧边与插座100的一内侧边线接触，此时插头500给予插座100横向移动的分力，插座100在该分力的作用下横向移动直至调整至与插头500对正的位置，从而实现了对正充电。图2为充电装置的插头和插座发生点接触不良的示意图；当插头500和插座100点接触时，插头500的一侧的端部与插座100的一内侧边点接触，此时插头500给予插座100横向移动的分力，插座100在该分力的作用下横向移动直至调整至与插头500对正的位置，从而实现了对正充电。

上面已经介绍了通过插座100的直线运动来实现插座100与插头500的对正充电，接下来介绍插座100通过自身转动来实现消除误差以与插头500对正充电的情形。

发明人发现，在一些情况下，插头500与插座100之间存在位置偏差，可能是需要插座100旋转来实现插头500与插座100的正对。比如，当插头500为矩形，插座100也为矩形，当插头500与插座100之间插头与插座之间具有一定的夹角时，就可以通过插座100旋转来实现。发明人将插座100与第二滑块340通过转轴转动连接，插座100可绕转轴的轴线转动。其中，转轴的轴线方向为前后方向设置。

此时，充电端110可开设有圆台形充电槽，插头500也为与圆台形充电槽向匹配的圆台形。

本实施例还提供了一种充电站，该充电站采用了上述及的充电装置。具备了上述的充电装置的一切有益效果。在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (15)

1.一种充电装置，其特征在于，包括设置在充电框架上的滑轨以及与所述滑轨滑动连接的插座，所述插座具有充电端，所述插座在外力作用下可沿所述滑轨滑动，使所述充电端与插头对接供电。

2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述充电端为燕尾形，所述燕尾形的开口侧开设有用于对接插头的插口。

3.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述插座和所述充电框架之间连接有复位组件，所述复位组件用于向所述插座提供回归至初始位置的作用力。

4.根据权利要求3所述的充电装置，其特征在于，所述复位组件包括第一弹簧，所述第一弹簧的一端连接在所述插座，另一端连接在所述充电框架。

5.根据权利要求4所述的充电装置，其特征在于，所述复位组件还包括滑动连接在所述滑轨的第一滑块，所述滑轨分隔为供所述插座独自滑动的第一区和供所述插座和所述第一滑块共同滑动的第二区；所述第一弹簧通过所述第一滑块与所述充电框架连接。

6.根据权利要求5所述的充电装置，其特征在于，所述第一滑块连接有用于将所述第一滑块限制在所述第二区内的限位件，所述限位件具有自由端，所述限位件的自由端伸出所述第一滑块的边缘且在所述第一滑块位于所述第一区和所述第二区的交界处时，所述自由端与所述充电框架限位抵临。

7.根据权利要求6所述的充电装置，其特征在于，所述充电装置还包括连接在所述第一滑块的连接板，所述限位件的自由端自所述连接板伸出。

8.根据权利要求4所述的充电装置，其特征在于，所述复位组件还包括第二弹簧，沿所述滑轨的滑动方向，所述第一弹簧和所述第二弹簧分别设于所述插座的两侧；所述第二弹簧的一端连接在所述插座，另一端连接在所述充电框架。

9.根据权利要求5所述的充电装置，其特征在于，所述复位组件包括第二弹簧，所述第二弹簧的一端固定连接在所述第一滑块，另一端固定连接在所述充电框架。

10.根据权利要求9所述的充电装置，其特征在于，所述第一弹簧和所述第二弹簧均位于所述第一滑块和所述插座之间。

11.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述充电装置还包括第二滑块，所述第二滑块滑动设置在所述滑轨上，所述插座固定连接在所述第二滑块，所述插座通过所述第二滑块在所述滑轨上滑动。

12.根据权利要求11所述的充电装置，其特征在于，所述插座与所述第二滑块通过转轴转动连接，所述插座可绕所述转轴的轴线转动。

13.根据权利要求12所述的充电装置，其特征在于，所述充电端开设有圆台形充电槽。

14.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述滑轨的两端分别设有阻止件。

15.一种充电站，其特征在于，包括权利要求1-14任一项所述的充电装置。