CN209448460U - 充电对接头、移动设备及充电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种充电对接头、移动设备及充电站，涉及充电设备的技术领域，该充电对接头包括：安装座、充电盖以及固设于充电盖的第一磁体；充电盖上设有用于充电对接的第一充电元件；充电盖与安装座球铰连接，第一磁体用于在磁吸作用下带动充电盖相对于安装座绕铰接球的球心转动，以使设于充电盖的第一充电元件与需要对接的充电器件上的相应充电元件正对。通过本实用新型，缓解了现有技术中移动机器人进行充电时，使充电头与充电座正对配合的操作难度较大的技术问题。

Description

充电对接头、移动设备及充电站

技术领域

本实用新型涉及充电设备的技术领域，尤其是涉及一种充电对接头、移动设备及充电站。

背景技术

随着社会的发展，智能移动设备，比如移动机器人、电工汽车等，应用范围越来越广泛。尤其移动机器人，当应用到在仓储业时，可自动搬运货物，节省人力、大大提高了仓储行业的工作效率。移动机器人在工作过程中电量会逐渐耗尽，因此需要充电。其充电过程为：移动机器人接收通讯信号或者识别二维码信号后，自动向充电装置移动、与充电装置对接进行充电。

因为移动机器人在充电对接的过程中的移动轨迹不精准等诸多客观因素，需要多次调整移动机器人的位置完成对接，导致对接难度较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种充电对接头、移动设备及充电站，以缓解现有技术中移动机器人进行充电时对接难度较大的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

本实用新型第一方面提供一种充电对接头，包括：安装座、充电盖以及固设于充电盖的第一磁体；充电盖上设有用于充电对接的第一充电元件；充电盖与安装座球铰连接，第一磁体用于在磁吸作用下带动充电盖相对于安装座绕铰接球的球心转动，以使设于充电盖的第一充电元件与需要对接的充电器件上的相应充电元件正对。

进一步的，第一充电元件为公头或母头；其中，公头为插设在充电盖的导电铜柱，母头为开设在充电盖的铜柱槽。

进一步的，本实用新型提供的充电对接头还包括与充电盖固定安装的万向装置，万向装置具有外球面，安装座具有内球面，或万向装置具有内球面，安装座具有外球面；外球面嵌入内球面且外球面与内球面球铰配合。

进一步的，当万向装置具有外球面，安装座具有内球面时，万向装置为鼓形，外球面为鼓形的万向装置的外侧面。

进一步的，万向装置内开设有供与第一充电元件连接的线缆穿过的孔或腔。

进一步的，安装座为法兰，法兰的一侧设有内球面或外球面。

进一步的，内球面设有用于与外球面配合的滚珠。

进一步的，当万向装置具有外球面，安装座具有内球面时，充电盖安装在裸露于内球面外部的万向装置上。

进一步的，充电盖靠近安装座的一侧设有磁体安装槽，第一磁体设于磁体安装槽内。

进一步的，安装座背离充电盖的一侧设有第二充电元件；第一充电元件与第二充电元件通过线缆连接。

本实用新型第二方面提供一种移动设备，移动设备具有充电端，充电端具有与上述的第一充电元件适配的第三充电元件；充电端设有用于与第一磁体磁吸的第二磁体。

本实用新型第三方面提供一种充电站，充电站上设有上述的充电对接头。

本实用新型提供一种充电对接头、移动设备及充电站，该充电对接头包括：安装座、充电盖以及固设于充电盖的第一磁体；充电盖上设有用于充电对接的第一充电元件；充电盖与安装座球铰连接，第一磁体用于在磁吸作用下带动充电盖相对于安装座绕铰接球的球心转动，以使设于充电盖的第一充电元件与需要对接的充电器件上的相应充电元件正对。当需要采用本实用新型提供的充电对接头充电时，首先将充电对接头固定连接在充电桩或者移动机器人上，移动机器人逐渐靠近充电桩，当充电对接头的第一充电元件与需要对接的充电器件上的相应充电元件不正对时，第一磁体在外部的磁吸作用下带动充电盖相对于安装座转动，使第一充电元件随着充电盖转动至与充电器件上的充电元件正对，实现两者位置和角度相匹配，便于连接以进行充电。通过本实用新型，缓解了现有技术中移动机器人进行充电时对接难度较大的技术问题。

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对接头的轴测图；

图2为本实用新型实施例提供的图1所示的充电对接头中安装座的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的图1所示的充电对接头中充电盖靠近安装座的一侧的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的图1所示的充电对接头中万向装置的轴测图；

图5为本实用新型实施例提供的图1所示的充电对接头中万向装置的剖视图；

图6为本实用新型实施例提供的移动设备中的充电端的结构示意图。

图标：10-安装座；11-内球面；20-万向装置；21-外球面；22-环形凹槽；30-充电盖；31-卡扣凸起；32-第一磁体安装槽；40-第一充电元件；50-充电头；51-第二磁体安装槽；60-第三充电元件。

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。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

目前被大量应用在运输领域的AGV移动机器人以及电工汽车等移动设备普遍安装有充电装置，这些充电装置在充电时，一部分需要人工操作进行充电；另一部分虽然无需人工操作，但是有的在充电头插入充电座的过程中程序繁琐、耗时严重；有的在充电头插入充电座的过程中对接不够完美；有的充电时充电头与充电座的机械式调整空间太小；以上几种情况均带来了充电装置在充电对接过程操作难度大的问题。

为了能够缓解上述多种情况带来的充电装置在充电对接过程操作难度大的问题，亟需一种能够全面多角度可调整的充电对接头，以适应现在以及未来的市场需求。下面以移动机器人为例来具体阐述本实施例的具体内容。

图1为本实用新型实施例提供的充电对接头的轴测图，首先，请参照图1，本实施例提供一种充电对接头，该充电对接头包括：安装座10、充电盖30以及固设于充电盖30的第一磁体；充电盖30上设有用于充电对接的第一充电元件40；充电盖30与安装座10球铰连接，第一磁体用于在磁吸作用下带动充电盖30相对于安装座10绕铰接球的球心转动，以调整设于充电盖30的第一充电元件40的位置和角度，使第一充电元件40与需要对接的充电器件上的相应充电元件正对。

上述的充电对接头既可以固定在充电桩上，也可以固定在移动机器人上。当需要采用本实施例提供的充电对接头充电时，首先将充电对接头固定连接在充电桩或者移动机器人上，移动机器人逐渐靠近充电桩，当充电对接头的第一充电元件与需要对接的充电器件上的相应充电元件不正对时，第一磁体在外部的磁吸作用下带动充电盖相对于安装座转动，使第一充电元件随着充电盖转动至与需要对接的充电器件上的充电元件正对，实现两者位置和角度相匹配，便于连接以进行充电。通过本实用新型实施例，缓解了现有技术中移动机器人进行充电时对接难度较大的技术问题。

众所周知，在充电时，需要将进行电能输送的两个充电元件对接起来，并且牢固地连接在一起，以实现稳定地输送电能。为了实现第一充电元件与需要对接的充电器件上的充电元件牢固地连接，在本实施例中，第一充电元件40为公头或母头；其中，公头为插设在充电盖30的导电铜柱，母头为开设在充电盖30的铜柱槽。当第一充电元件40为公头时，需要对接的充电器件上的相应的充电元件为母头；当第一充电元件40为母头时，需要对接的充电器件上的相应的充电元件为公头，通过公头与母头的插接即导电铜柱与铜柱槽接触到一起，来使两个对接的充电元件实现电连接，连接更加牢固可靠，不易滑脱，使输送电能更加稳定。

发明人发现，充电盖与安装座之间的转动能否顺畅平稳，对于第一充电元件是否能够与需要对接的充电器件上的充电元件顺利对接有较大影响。如果充电盖与安装座之间转动的阻力较大，第一磁体就需要提供更大的作用力才能带动充电盖转动，这样不利于充电盖在磁吸作用下自适应地转动至与需要对接的充电器件对接。为了缓解上述问题，使充电盖相对于安装座转动更加平稳顺畅，发明人设计出一种结构，请具体参照图2、图3和图4，图2为本实用新型实施例提供的图1所示的充电对接头中安装座的结构示意图；图3为本实用新型实施例提供的图1所示的充电对接头中充电盖靠近安装座的一侧的结构示意图；图4为本实用新型实施例提供的图1所示的充电对接头中万向装置的轴测图；充电对接头还包括与充电盖30固定连接的万向装置20，万向装置20具有外球面21，安装座10具有内球面11；外球面21嵌入内球面11且外球面21与内球面11球铰配合。上述的铰接球的球心为内球面11的球心。在本实施例中，内球面11的球心与外球面21的球心重合。

通过内球面与外球面球铰配合，实现了万向装置相对于安装座万向转动，但是，为了实现该效果，并不限于将内球面设于安装座且外球面设于万向装置的一种设置方式，还可以将内球面设于万向装置且外球面设于安装座。当内球面设于万向装置且外球面设于安装座时，万向装置为圆柱形，在万向装置的一端凹设内球面；安装座的一侧凸出一圆柱体，该圆柱体的端部设为外球面，该圆柱体嵌入万向装置中，内球面与外球面形成球铰配合；充电盖安装在圆柱形的万向装置背离安装座的端面上。

上述内球面和外球面的两种设置方式中，内球面与外球面之间的配合方式相同。为了便于理解，下面以内球面设于安装座且外球面设于万向装置的设置方式为例来具体阐述。

万向装置20与安装座10之间，通过内球面11与外球面21的配合实现面接触，增大了接触面积；同时，万向装置20在相对于安装座10转动的过程中，安装座10提供的支撑力分布于球面上，提高了万向装置20的转动平稳性和顺畅度。由于采用上述结构，充电盖30与安装座10之间转动的阻力较小，第一磁体只需提供较小的作用力就可以带动充电盖30转动，因此可以缩减第一磁体的尺寸，使本实施例提供的充电对接头结构更加紧凑，减小整体尺寸。

为了进一步的使万向装置20在安装座10上转动更加顺畅，内球面11设有用于与外球面21配合的滚珠(此结构图中未示出)，滚珠嵌设在安装座10的侧壁上，并可自由转动；多个滚珠在内球面11上间隔分布，具体的，多个滚珠沿周向排布。万向装置20的外球面21与滚珠接触，将万向装置20与安装座10之间的滑动摩擦转换成滚动摩擦，减小了两者之间的摩擦阻力。

万向装置20与安装座10之间长时间相对转动，会对安装座10造成磨损，降低安装座10与万向装置20之间的配合精度，导致万向装置20在安装座上转动时出现卡顿和晃动。为了减小安装座10的磨损，在安装座10中设置有衬套，衬套具有内球面11，将衬套设置于安装座10中，万向装置20的外球面21与衬套的内球面11球铰配合。在衬套发生磨损后，可对衬套进行更换，延长了安装座10的使用寿命。

发明人发现，移动机器人对接充电过程中，通常是由于充电对接时的微小偏差带来充电对接困难。因此基于上述结构在调整充电对接头的第一充电元件40的位置和角度时，需要在小范围的转动幅度内进行微调。为了对万向装置20相对于安装座10的转动幅度进行限制，实现微调，发明人对万向装置20进行了改进，如图4和图5所示，图4为本实用新型实施例提供的图1所示的充电对接头中万向装置的轴测图；图5为本实用新型实施例提供的图1所示的充电对接头中万向装置的剖视图；将万向装置20设置为鼓形，外球面21为鼓形的万向装置20的外侧面。内球面11也为鼓形，且套设在外球面21外。鼓形的外球面21在鼓形的内球面11内转动。当鼓形的外球面21的端部侧壁与内球面11的侧壁碰触时，万向装置20转动处于临界转动状态，内球面11阻止万向装置20继续转动至更大角度，从而将万向装置20限制在临界角度的幅度内转动，实现小幅度微调。

对万向装置20的转动范围进行限制，可以避免当该充电对接头靠近需要对接的充电器件时，由于充电盖30相对于安装座10发生较大范围的偏转而带来的第一充电元件40与需要对接的充电器件上的充电元件之间的偏离角度过大、对接困难的问题，使充电盖30在第一磁体带动下，进行较小范围的转动即可实现第一充电元件40与充电器件上的充电元件正对，降低了对接的难度，有利于提高对接效率。

充电盖30与万向装置20可以为一体结构，也可以为分体结构。当充电盖30与万向装置20为一体结构时，可以省去将两者组装起来的步骤，但是增大了制作一体结构的充电盖30与万向装置20的工艺难度，也不方便后期的对本实施例提供的充电对接头的维护。本实施例提供的充电对接头，发明人将充电盖30与万向装置20设置为分体结构，以降低两者的制造难度，以及在后期使用过程中可以对两者进行拆装，为使用过程中对第一充电元件40等内部电器元器件的维护提供便利。

为了方便将充电盖30安装到万向装置20上，鼓形的万向装置20的两端设置为平面，充电盖30安装在万向装置20的裸露于内球面11外部的端面上。如图4和图5所示，万向装置20为中空结构的腔体结构，该腔体的内壁设置有环形凹槽22，充电盖30上设有与环形凹槽22配合的卡扣凸起31，将充电盖30扣在万向装置20上，通过环形凹槽22和卡扣凸起31，实现卡扣连接。

本实施例提供的充电对接头安装到移动机器人或者充电桩上时，需要将第一充电元件与移动机器人或者充电桩的充电器件实现电连接，两者之间的连接可以通过线缆来实现。为了实现线缆的安装，一些情况下，线缆设置在万向装置20的外部，且自第一充电元件向移动机器人或者充电站的充电器件延伸。但是，线缆设于万向装置20的外部，存在受到损伤的风险，而且还可能对万向装置20和充电盖30的转动造成干涉和阻碍。发明人为了缓解上述问题，将万向装置20内开设有供与第一充电元件40连接的线缆穿过的孔或腔。线缆穿过该孔或腔后，继续穿过安装座10，与充电器件连接。

具体的，请参照图5，当万向装置20内开设有腔时，该腔为圆柱腔，圆柱腔不仅方便于线缆的布局，对线缆的走向起到导向的作用，而且，为第一充电元件(导电铜柱或者铜柱槽)的布置预留了空间；同时减小了万向装置20的壁厚，在保持万向装置20具有足够强度的同时，减轻了自身重量，使万向装置20和充电盖30更易于在第一磁体的带动下发生转动。

上面已经介绍了充电对接头的基本结构，接下来介绍磁吸作用的产生。

磁吸作用的磁力可以来自于外部，也可以来自于需要对接的充电器件。本实施例采取的磁吸力来自于需要对接的充电器件。具体的，将本实施例提供的充电对接头安装到充电桩上，移动机器人的充电端安装一块磁铁，且当第一磁体与该磁铁正对时，第一充电元件与需要对接的充电器件上的相应的充电元件正对。在移动机器人接近充电站的过程中，第一磁体在该磁铁施加的磁吸作用下，带动充电盖30自适应地转动，使移动机器人的磁铁与第一磁体吸住固定，从而使充电盖30上的第一充电元件与需要对接的充电器件上的相应充电元件正对，实现充电。该磁铁在其周围产生稳定的磁场，第一磁体接近该磁场时，由于磁吸作用，会使第一磁体具有向设定的位置和角度运动的趋势。第一磁体和该磁铁的极性可按照以下方式来设置：第一磁体朝向该磁铁的一侧的极性，与该磁铁朝向第一磁体的一侧的极性相反，这样，在充电盖30靠近对接的充电器件时，第一磁体在该磁铁的作用下所产生的运动趋势，指向使第一充电元件与对接的充电器件上的相应充电元件正对。为了使对接的充电器件的周围产生稳定的磁场，并不限于在对接的充电器件上安装磁铁，还可以在对接的充电器件上安装电磁铁。

一些情况下，将第一磁体固定于充电盖30背离安装座10的一侧的表面上，但是，在这种情况下，当本实施例提供的充电对接头靠近对接的充电器件，第一磁体会与充电器件上的磁铁直接接触和碰撞，导致第一磁体受到的吸力过大，这样就增大了充电完成后本实施例提供的充电对接头与对接的充电器件分离的难度。为了避免第一磁体与对接的充电器件发生接触和碰撞，发明人对充电盖30的结构进行了改进，如图3所示，充电盖30靠近安装座10的一侧设有第一磁体安装槽32，第一磁体设于第一磁体安装槽32内，使得充电盖30与充电器件对接时，第一磁体与对接的充电器件之间被充电盖30隔离，避免直接接触。

在本实施例中，为了使该充电对接头与移动机器人或者充电桩连接得更加牢固可靠，发明人将安装座10设置为法兰，法兰具有多个螺栓安装孔，法兰的一侧与移动机器人或者充电桩通过螺栓连接，另一侧凸出一圆柱体，该圆柱体上凹设有内球面11。通过法兰来安装该充电对接头，可避免该充电对接头发生松动，提高位置的稳定性，便于充电盖30在进行较小范围调整后，实现与需要对接的充电器件正对。

上述的充电对接头通过安装座固定在充电桩或者移动机器人上，第一充电元件的一端用于与需要对接的充电器件上的相应充电元件对接。充电对接头一旦固定，没有特殊情况不会将其拆下。但在一些情况下，移动机器人或者充电桩在使用完充电对接头后希望将其拆下，裸漏出原始的充电端，法兰连接拆卸有些繁琐。

为了缓解上述问题，发明人设计了另一种实施方式的安装座10：安装座10背离充电盖30的一侧设有第二充电元件；第一充电元件40与第二充电元件通过线缆连接。其中，第二充电元件和第一充电元件均可与移动机器人或者充电桩上的充电器件插接，第二充电元件也可以为公头或母头。该结构方便了充电对接头的拆卸与安装，提高了效率。

本实用新型实施例还提供一种移动设备，移动设备具有充电端，充电端具有与上述的第一充电元件40适配的第三充电元件60；充电端设有用于与第一磁体磁吸的第二磁体。具体请参照图6，图6为本实施例提供的一种移动设备中的充电端的结构示意图，第三充电元件60为导电铜柱。充电头50的边缘位置设置有用于安装第二磁体的第二磁体安装槽51。第二磁体嵌设于第二磁体安装槽51中，以便于在上述充电对接头靠近时，对第一磁体产生磁吸作用，使充电盖30发生转动。第一磁体和第二磁体的数量相同，都可以为多个，当第一磁体和第二磁体均为多个时，第一磁体与第二磁体的位置一一对应。

本实用新型实施例还提供一种充电站，充电站上设有上述的充电对接头。在移动设备靠近充电站的充电桩时，移动设备的磁场使充电对接头中的第一磁体受到磁吸作用，充电盖30发生自适应转动，便于移动设备上的充电头与充电桩的充电对接头形成对接，以实现充电，提高了操作效率。

最后应说明的是：本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分相互参见即可；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；在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。而这些修改、替换或者组合，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 (12)

1.一种充电对接头，其特征在于，包括：安装座、充电盖以及固设于所述充电盖的第一磁体；

所述充电盖上设有用于充电对接的第一充电元件；

所述充电盖与所述安装座球铰连接，所述第一磁体用于在磁吸作用下带动所述充电盖相对于所述安装座绕铰接球的球心转动，以使设于所述充电盖的所述第一充电元件与需要对接的充电器件上的相应充电元件正对。

2.根据权利要求1所述的充电对接头，其特征在于，所述第一充电元件为公头或母头；其中，所述公头为插设在所述充电盖的导电铜柱，所述母头为开设在所述充电盖的铜柱槽。

3.根据权利要求1所述的充电对接头，其特征在于，所述充电对接头还包括与所述充电盖固定安装的万向装置，所述万向装置具有外球面，所述安装座具有内球面，或所述万向装置具有内球面，所述安装座具有外球面；所述外球面嵌入所述内球面且所述外球面与所述内球面球铰配合。

4.根据权利要求3所述的充电对接头，其特征在于，当所述万向装置具有外球面，所述安装座具有内球面时，所述万向装置为鼓形，所述外球面为鼓形的所述万向装置的外侧面。

5.根据权利要求3所述的充电对接头，其特征在于，所述万向装置内开设有供与所述第一充电元件连接的线缆穿过的孔或腔。

6.根据权利要求3所述的充电对接头，其特征在于，所述安装座为法兰，所述法兰的一侧设有所述内球面或外球面。

7.根据权利要求3所述的充电对接头，其特征在于，所述内球面设有用于与所述外球面配合的滚珠。

8.根据权利要求3所述的充电对接头，其特征在于，当所述万向装置具有外球面，所述安装座具有内球面时，所述充电盖安装在裸露于所述内球面外部的所述万向装置上。

9.根据权利要求1所述的充电对接头，其特征在于，所述充电盖靠近所述安装座的一侧设有磁体安装槽，所述第一磁体设于所述磁体安装槽内。

10.根据权利要求1所述的充电对接头，其特征在于，所述安装座背离所述充电盖的一侧设有第二充电元件；所述第一充电元件与所述第二充电元件通过线缆连接。

11.一种移动设备，其特征在于，所述移动设备具有充电端，所述充电端具有与所述权利要求1-10任一项所述的第一充电元件适配的第三充电元件；所述充电端设有用于与所述第一磁体磁吸的第二磁体。

12.一种充电站，其特征在于，所述充电站上设有如权利要求1-10任一项所述的充电对接头。