DE102012216980A1

DE102012216980A1 - Von einem Roboter bediente Fahrzeugladestation

Info

Publication number: DE102012216980A1
Application number: DE102012216980A
Authority: DE
Inventors: Dalong Gao; Neil David Mckay; Matthew J. Reiland; Simon Foucault; Marc-Antione Lacasse; Thierry Laliberte; Boris Mayer-St-Onge; Alexandre Lecours; Clement Gosselin; David E. Milburn; Linda Y. Harkenrider
Original assignee: Universite Laval; GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: Universite Laval; GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2013-04-11
Anticipated expiration: 2032-09-22
Also published as: DE102012216980B4

Abstract

Eine Roboterladestation zum Aufladen einer Batterie eines Elektrofahrzeugs umfasst eine Basisplatte, ein Standrohr, das mit der Basisplatte gekoppelt ist und sich im Wesentlichen quer zu der Basisplatte erstreckt, und einen Roboterarm. Der Roboterarm erstreckt sich vom Standrohr aus und trägt ein Greiforgan. Das Greiforgan enthält mehrere elektrische Kontakte, die zur Kopplung mit einer Steckdose, die am Elektrofahrzeug angeordnet ist, ausgestaltet sind. Der Roboterarm ist ausgestaltet, um das Greiforgan mit drei Bewegungsstufen zu bewegen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen US-Anmeldungen mit den Seriennummern 61/539,241 und 61/539,249, die beide am 26. September 2011 eingereicht wurden und hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme mit aufgenommen sind.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine von einem Roboter bediente Fahrzeugladestation für ein Elektrofahrzeug oder ein Elektrofahrzeug mit erhöhter Reichweite.
HINTERGRUND
Verschiedene Arten von Kraftfahrzeugen, etwa Elektrofahrzeuge (EVs), Elektrofahrzeuge mit erhöhter Reichweite (EREVs) und Hybridelektrofahrzeuge (HEVs) sind mit einem Energiespeichersystem ausgestattet, das ein periodisches Aufladen benötigt. Dieses Energiespeichersystem kann typischerweise aufgeladen werden, indem es mit einer Stromquelle verbunden wird, etwa einer AC-Versorgungsleitung. Obwohl es vorteilhaft sein kann, das Energiespeichersystem des Fahrzeugs vor oder nach jeder Benutzung des Fahrzeugs wieder aufzuladen, erfordern aktuelle Systeme, dass der Fahrzeugbediener die Versorgungsleitung manuell an das Fahrzeug ansteckt. Eine derartige manuelle Bedienung kann nicht immer angenehm für den Fahrzeugbediener sein, was zu verpassten Aufladegelegenheiten und/oder einer anschließenden verschlechterten Fahrzeugleistung führen kann.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Roboterladestation zum Aufladen einer Batterie eines Elektrofahrzeugs umfasst eine Basisplatte, ein Standrohr und einen Roboterarm. Das Standrohr ist mit der Basisplatte gekoppelt und erstreckt sich im Wesentlichen quer zu der Basisplatte. Der Roboterarm erstreckt sich von dem Standrohr aus und trägt ein Greiforgan, wobei der Roboterarm ausgelegt ist, um das Greiforgan mit drei Bewegungsstufen zu bewegen. Das Greiforgan umfasst mehrere elektrische Kontakte, die zur Kopplung mit einer Steckdose ausgestaltet sind, die am Elektrofahrzeug angeordnet ist.
Bei einer Ausgestaltung umfasst die Basisplatte ein erstes Ende und ein zweites Ende, wobei das Standrohr mit der Basisplatte benachbart zum ersten Ende gekoppelt ist, und einen Reifenfänger, der benachbart zum zweiten Ende angeordnet ist. Die Station kann ferner einen Anwesenheitssensor, der ausgestaltet ist, um die Anwesenheit des Elektrofahrzeugs zu detektieren, und einen Controller enthalten, der ausgestaltet ist, um die Bewegung des Roboterarms selektiv zu steuern.
Der Roboterarm kann eine Zielverfolgungskamera umfassen, die ausgestaltet ist, um eine visuelle Rückmeldung an den Controller bereitzustellen, wobei der Controller ausgestaltet ist, um die visuelle Rückmeldung zum Lenken der Bewegung des Roboterarms zu verwenden.
Das Greiforgan kann eine Basisplatte, die zur Anbringung am Roboterarm ausgestaltet ist, und eine einfahrbare Führung umfassen, welche die mehreren elektrischen Kontakte umgibt. Die einfahrbare Führung kann selektiv zwischen einem ausgefahrenen Zustand und einem zusammengeschobenen Zustand übergehen, wobei die einfahrbare Führung ausgestaltet ist, um das Greiforgan auf die Steckdose auszurichten, wenn sie sich in einem ausgefahrenen Zustand befindet. Das Greiforgan kann ferner mehrere Stützschenkel enthalten, die sich zwischen der einfahrbaren Führung und der Basisplatte erstrecken. Die mehreren Stützschenkel können zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verschwenkbar sein, wobei die Schenkel ausgestaltet sind, um die einfahrbare Führung im ausgefahrenen Zustand zu halten, wenn sie sich in der ersten Position befinden. Außerdem können die Stützschenkel ausgestaltet sein, um es der einfahrbaren Führung zu ermöglichen, in den zusammengeschobenen Zustand überzugehen, wenn sie in die zweite Position verschwenkt sind.
Das Greiforgan kann ferner einen Kraftsensor enthalten, der an der Basisplatte angeordnet ist und ausgestaltet ist, um von mindestens einem der mehreren Stützschenkel kontaktiert zu werden, wenn sich der mindestens eine der mehreren Stützschenkel in der ersten Position befindet. Der Kraftsensor kann eine Anzeige bereitstellen, dass ein Kontakt zwischen der einfahrbaren Führung und der Steckdose, die am Fahrzeug angeordnet ist, hergestellt wurde.
Die einfahrbare Führung kann eine nach innen weisende Oberfläche neben den mehreren elektrischen Kontakten enthalten und sie kann ferner eine Abschrägung enthalten, die an der nach innen weisenden Oberfläche angeordnet ist, welche ausgestaltet ist, um das Greiforgan auf die Steckdose, die am Fahrzeug angeordnet ist, auszurichten.
Das Greiforgan kann eine mechanische Führung enthalten, die sich von der Basisplatte aus erstreckt und die mehreren elektrischen Kontakte umgibt. Bei einer Ausgestaltung kann sich die einfahrbare Führung von der Basisplatte aus weiter nach außen erstrecken als die mechanische Führung, wenn sich die einfahrbare Führung in einem ausgefahrenen Zustand befindet.
Die Roboterladestation kann ferner einen nachgiebigen Montageadapter enthalten, der mit der Basisplatte des Greiforgans und mit dem Roboterarm gekoppelt ist, um zu ermöglichen, dass die Basisplatte um eine Achse verschwenkt und verschoben wird.
Auf ähnliche Weise kann ein Verfahren zum automatischen Aufladen einer Batterie eines Elektrofahrzeugs umfassen, dass: die Anwesenheit eines Elektrofahrzeugs detektiert wird; ein Roboterarm aus einer verstauten Position in eine Bedienposition überführt wird, wobei der Roboterarm ein Greiforgan trägt, das zur elektrischen Kopplung mit einer Steckdose ausgestaltet ist, die am Elektrofahrzeug angeordnet ist; das Greiforgan in einen Koppeleingriff mit der Steckdose am Fahrzeug geführt wird; und das Greiforgan mit Energie versorgt wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Roboterladestation für ein Elektrofahrzeug.
2 ist eine schematische Draufsicht auf eine Roboterladestation für ein Elektrofahrzeug, wobei ein Roboterarm in einem Bedienzustand angeordnet ist.
3 ist eine schematische Draufsicht auf eine Roboterladestation für ein Elektrofahrzeug, wobei ein Roboterarm in einem eingefahrenen Zustand angeordnet ist.
4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs unter Verwendung einer Roboterladestation.
5 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Ladesteckdose, wie sie an einem Elektrofahrzeug angeordnet sein kann.
6 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Greiforgans für eine Roboterladestation.
7 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Greiforgans zur Kopplung mit einem Elektrofahrzeug.
8 ist eine vergrößerte schematische perspektivische Ansicht eines Teils des Greiforgans, das in 7 bereitgestellt wurde.
9 ist eine schematische Explosionsansicht in teilweisem Querschnitt des Greiforgans, das in 7 bereitgestellt ist, entlang einer Linie 9-9, das mit der einfahrbaren Führung in einem ausgefahrenen Zustand gezeigt ist.
10 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Greiforgans, wie es etwa in 7 bereitgestellt ist, entlang einer Linie 9-9, das mit der einfahrbaren Führung in einem zusammengeschobenen Zustand gezeigt ist.
11 ist eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Greiforgans, das ein Krafterfassungsmittel enthält.
12A ist eine schematische Draufsicht auf einen nachgiebigen Montageadapter zur Montage des Greiforgans an einer Halterung, der in einem unbelasteten Zustand gezeigt ist.
12B ist eine schematische Draufsicht auf einen nachgiebigen Montageadapter zur Montage des Greiforgans an einer Halterung, der mit einer aufgebrachten Kraft gezeigt ist.
13A ist eine schematische Querschnittsseitenansicht des nachgiebigen Montageadapters, der in 12A bereitgestellt ist, entlang einer Linie 13-13, der in einem unbelasteten Zustand gezeigt ist.
13B ist eine schematische Querschnittsseitenansicht des nachgiebigen Montageadapters, der in 12A bereitgestellt ist, entlang einer Linie 13-13, der mit einer aufgebrachten Kraft gezeigt ist.
GENAUE BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche oder identische Komponenten in den verschiedenen Ansichten zu bezeichnen, stellt 1 auf schematische Weise eine Roboterladestation 10 zum Aufladen oder Wiederaufladen der primären Energiespeichervorrichtung für ein Elektrofahrzeug dar. Ein Elektrofahrzeug kann, so wie es hier verwendet wird, ein beliebiges Fahrzeug umfassen, das einen Elektromotor als Leistungsquelle zum Fahrzeugvortrieb enthält. Obwohl zum Zweck dieser Beschreibung ein Kraftfahrzeug als das beispielhafte Fahrzeug verwendet wird, können andere Fahrzeuge auf ähnliche Weise verwendet werden. Einige Beispiele von Elektrofahrzeugen umfassen rein elektrische Elektrofahrzeuge (EVs), Steckdosenhybrid-Elektrofahrzeuge (PHEVs) und Elektrofahrzeuge mit erhöhter Reichweite (EREVs), sind aber nicht darauf beschränkt. Diese Fahrzeuge können Personenfahrzeuge, Crossover-Fahrzeuge, Sportnutzfahrzeuge, Wohnmobile, Lastwagen, Busse, Nutzfahrzeuge usw. umfassen.
Ein Elektrofahrzeug kann betrieben werden, indem es elektrische Energie von einer Energiespeichervorrichtung, etwa einer Fahrzeugbatterie, verbraucht, um den Elektromotor während einer Vortriebsperiode mit Leistung zu versorgen. Nach einer längeren Energieentnahmeperiode kann die Fahrzeugbatterie ein Wiederaufladen benötigen, bevor ein fortgesetzter Antrieb wiederaufgenommen werden kann. Ein derartiges Wiederaufladen kann stattfinden, indem die Fahrzeugbatterie mit einer elektrischen Stromquelle entweder direkt oder durch eine oder mehrere Zwischenkomponenten gekoppelt wird.
Die Roboterladestation 10 kann eine stationäre Vorrichtung sein, die am Wohnort des Fahrzeugbetreibers (d. h. im Carport oder der Garage des Betreibers), am Arbeitsplatz des Betreibers oder an einer kommerziellen Ladestation angeordnet sein kann. Die Ladestation 10 kann einen beweglichen Roboterarm 12, der mit einem Standrohr 14 gekoppelt ist, umfassen, wobei der Arm 12 ausgestaltet ist, um ein Greiforgan 16 mit einem passenden Stecker/einer passenden Steckdose 102 am Fahrzeug 100 automatisch zu koppeln, um die Batterie 104 des Fahrzeugs aufzuladen (allgemein in 2 dargestellt). Wie nachstehend in größerem Detail beschrieben wird, kann das Greiforgan 16 einen speziell ausgestalteten Stecker mit mehreren elektrischen Kontakten enthalten, die zur Kopplung mit ähnlichen Kontakten am Fahrzeug konstruiert sind. Die Kontakte können selektiv mit Energie versorgt werden, um elektrische Energie von einer Ladeeinheit 17 an das Fahrzeug und/oder die Fahrzeugbatterie zu liefern.
Die Ladeeinheit 17 kann entweder in das Standrohr 14 integriert sein, oder sie kann mit der Ladestation 10 über eine einsteckbare Stromleitung 18 separat verbunden sein. Zudem kann die Ladeeinheit über eine Quellenleitung 19 mit einer externen Stromversorgung (z. B. Netzleistung, auf einem Dach montierte Solarzellen usw.) gekoppelt sein. Die Ladeeinheit 17 kann so ausgestaltet sein, dass sie entweder elektrische Gleichstromleistung (DC-Leistung) oder elektrische Wechselstromleistung (AC-Leistung) liefert, wobei die gelieferte Leistung eine oder mehrere getrennte Spannungen/Phasen umfassen kann. In Abhängigkeit vom Wesen der externen Stromversorgung, der Ladeeinheit 17, zusammen mit den Leistungskapazitäten des Fahrzeugs, kann die Ladeeinheit 17 einen Wechselrichter/Umsetzer enthalten, um das Fahrzeug mit der korrekt aufbereiteten, gleichgerichteten und/oder gefilterten AC- oder DC-Stromversorgung zu versorgen. Bei einer Ausgestaltung, bei der die Ladeeinheit 17 eine wandmontierte Standardladeeinheit ist, kann die Ladestation 10 eine Steckdose (wie sie allgemein in 5 dargestellt ist) enthalten, welche die steckbare Stromleitung 18 empfangen kann und beliebige empfangene elektrische Energie an das Greiforgan 16 liefern kann.
Bei einer Ausführungsform kann der Roboterarm 12 zur Bewegung des Greiforgans 16 mit vier Bewegungsstufen in der Lage sein. Zum Beispiel kann sich das Greiforgan 32, wie in 1–2 gezeigt ist, entlang des Fahrzeugs (X-Richtung 20), quer zum Fahrzeug (Y-Richtung 22) und in eine vertikale Z-Richtung 24 bewegen, und es kann eine Drehstufe um die vertikale Achse/Richtung (θZ-Rotation 26) aufweisen. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Roboterarm 12 ausgestaltet sein, um das Greiforgan 16 mit nur drei Bewegungsstufen zu bewegen, nämlich X, Y und θZ (d. h. die Richtungen 120, 122 und 126). Bei dieser Ausführungsform kann die vertikale Z-Verschiebung festgelegt und/oder durch eine naturgegebene oder konstruierte Nachgiebigkeit des Roboterarms 12 bereitgestellt sein. Obwohl es möglich ist, dass der Roboterarm 12 in Abhängigkeit von der speziellen Anwendung mehr oder weniger Bewegungsstufen aufweist, kann bei einer Kraftfahrzeugladeanwendung eine unabhängige Drehsteuerung um die X- oder Y-Achsen streng genommen nicht notwendig sein. Das heißt, dass erwartungsgemäß nur kleinere Drehungen des Fahrzeugs in die θX- oder θY-Richtung auftreten sollten, die auf Schwankungen beim Reifendruck und/oder eine variierende Gewichtsverteilung zurückzuführen sind. Diese kleineren Variationen können durch eine naturgegebene oder konstruierte Nachgiebigkeit des Arms 12 und/oder des Greiforgans 16 aufgenommen werden.
Zur Steuerung des Greiforgans 16 mit den vorstehend beschriebenen drei oder vier Bewegungsstufen (d. h. die Bewegung entlang der Richtungen 20, 22, 24, 26) kann der Roboterarm 12 ausgestaltet sein, um mehrere Gelenke zu manipulieren, die jeweils mit einem oder mehreren Freiheitsgraden steuerbar sind. Wie in 1 allgemein dargestellt ist, kann der Arm 12 bei einer Ausgestaltung drei Drehgelenke (d. h. die Drehgelenke 30, 32, 34) und ein Schiebegelenk 36 umfassen. Jedes Drehgelenk 30, 32, 34 kann ermöglichen, dass sich ein Teil des Arms 12 um eine jeweilige Achse 40, 42, 44 dreht. Bei einer Ausgestaltung können sich die drei jeweiligen Achsen 40, 42, 44 zueinander in einer parallelen Anordnung befinden, obwohl sie räumlich getrennt sein können. Wie gezeigt, können die erste und zweite Gelenkachse 40, 42 getrennt sein und über ein erstes Armelement 50 in einer starren Ausrichtung relativ zueinander gehalten werden. Auf ähnliche Weise können die zweite und dritte Gelenkachse 42, 44 getrennt sein und über ein zweites Armelement 52 in einer starren Ausrichtung relativ zueinander gehalten werden. Schließlich kann das Greiforgan 16 an einem dritten Armelement 54 montiert sein, das ausgestaltet sein kann, um sich um die dritte Gelenkachse 44 zu drehen.
Wie in 1 dargestellt ist, können die drei Armelemente 50, 52, 54, wenn das System mit vier Bewegungsstufen ausgestaltet ist, gemeinsam entlang des Standrohrs 14 über das Schiebegelenk 36 verschoben werden, welches an der Basis des Arms 12 angeordnet sein kann. Das Schiebegelenk 36 kann beispielsweise einen linearen Schlitten, ein lineares Stellglied, ein betätigtes Steuerseil oder Riemensystem, einen hydraulischen oder pneumatischen Kolben/Zylinder, eine Zahnstange mit Ritzel oder ein beliebiges anderes geeignetes Mittel zur linearen Verschiebung umfassen.
Die Bewegung des Arms 12 an jedem Gelenk 30, 32, 34, 36 kann durch ein jeweiliges Gelenkstellglied 60, 62, 64, 66 gesteuert werden, welche auf die Anweisung eines Controllers 70 hin selektiv betätigt werden können. Die mit den Drehgelenken 30, 32, 34 gekoppelten Stellglieder 60, 62, 64 können beispielsweise Servomotoren sein, die ein elektrisches Signal in eine gesteuerte mechanische Drehung umsetzen können. Bei einer Ausgestaltung können die Stellglieder 60, 62, 64 mit den Gelenken entweder direkt (wie gezeigt) oder durch einen oder mehrere Drehmomentvervielfachungs-Getriebezüge (z. B. Planetenradsysteme) gekoppelt sein. Bei einer alternativen Ausgestaltung kann jedes Stellglied 60, 62, 64 am oder im Standrohr 14 positioniert und mit jedem jeweiligen Gelenk 30, 32, 34 durch ein oder mehrere Glieder, Riemenscheiben und/oder Seile, die zum Übertragen der mechanischen Ausgabe der Stellglieder 60, 62, 64 an die jeweiligen gekoppelten Gelenke 30, 32, 34 in der Lage sind, gekoppelt sein. Auf diese Weise kann die Bewegung des Greiforgans 16 mit den vier Bewegungsstufen (X, Y, Z, θZ) gesteuert werden, indem jedes Gelenk 30, 32, 34, 36 so manipuliert wird, wie es allgemein in Gleichung 1 dargestellt ist, wobei T eine Transformationsmatrix ist und (Φ₁, Φ₂, Φ₃, Φ_T) die Gelenkvariablen darstellen (d. h. drei steuerbare Drehungen und eine steuerbare Verschiebung).
Der zum Ausführen der Steuerpläne und zum Antreiben der verschiedenen Stellglieder verwendete Controller 70 kann als ein Server, eine Trägermaschine, ein programmierbarer Logikcontroller (PLC) ausgeführt sein und/oder er kann einen oder mehrere digitale Computer oder Datenverarbeitungsvorrichtungen umfassen. Jeder enthaltene Computer/jede enthaltene Verarbeitungsvorrichtung kann einen oder mehrere Mikroprozessoren oder zentrale Verarbeitungseinheiten (CPU), einen Festwertspeicher (ROM), einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einen elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM), Hochgeschwindigkeitstaktgeber, Analog/Digital-Schaltungen (A/D-Schaltungen) Digital/Analog-Schaltungen (D/A-Schaltungen) und beliebige notwendige Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -Vorrichtungen (I/O-Schaltungen) sowie Signalaufbereitungs- und Pufferelektronik aufweisen.
Obwohl der Controller 70 in 1–3 der Einfachheit und Klarheit halber als eine einzige Vorrichtung gezeigt ist, können die verschiedenen Elemente des Controllers 70 über so viele verschiedene Hardware- und Softwarekomponenten hinweg verteilt sein, wie es zur optimalen Steuerung des Roboterarms 12 notwendig ist. Die einzelnen Steuerroutinen/Systeme, die im Controller 70 vorhanden oder für diesen leicht zugänglich sind, können im ROM oder an einer anderen geeigneten konkreten Speicherstelle und/oder Speichervorrichtung gespeichert sein und können von zugehörigen Hardwarekomponenten des Steuersystems automatisch ausgeführt werden, um die jeweilige Steuerfunktionalität bereitzustellen.
Das Standrohr 14 kann an einer Basisplatte 80 befestigt sein, die im Wesentlichen eben auf dem Boden liegen kann. Die Basisplatte 80 kann ein stabiles Fundament für den Betrieb der Roboterladestation 10 bereitstellen und sie kann verhindern, dass sich das Steigrohr 14 während des Ausfahrens des Roboterarms 12 biegt oder verdreht. Die Basisplatte 80 kann aus einem Strukturmaterial aufgebaut sein, wie z. B. Eisen, Stahl oder Aluminium, welches einer Verbiegung oder Deformation vom Boden weg widerstehen kann. Bei einer Ausgestaltung kann die Basisplatte 80 länglich sein mit einem ersten Ende 81 und einem zweiten Ende 82, wobei das Standrohr 14 benachbart zum ersten Ende 81 befestigt ist.
Die Basisplatte 80 kann ferner einen Reifenfänger 83 benachbart zum zweiten Ende 82 enthalten, welcher dem Fahrzeugbediener eine Anzeige bereitstellen kann, dass das Fahrzeug relativ zum Standrohr 14 korrekt positioniert ist, damit der Arm 12 mit dem Fahrzeug korrekt koppeln kann. Der Reifenfänger 83 kann beispielsweise einen ersten erhöhten Abschnitt 84 und einen zweiten erhöhten Abschnitt 86 enthalten, die voneinander beabstandet sind und dazwischen eine Vertiefung 88 definieren. Ein Rad des Fahrzeugs kann auf den ersten erhöhten Abschnitt 84 treffen und darüber rollen, wobei die vertikale Verschiebung des Rads an das Fahrzeug derart übertragen werden kann, dass sie vom Bediener detektiert werden kann, um eine Erfassung des Orts an den Fahrzeugbediener zu übermitteln. Auf das Erfassen dieser Bewegung hin kann der Bediener die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs stoppen, bevor das Fahrzeug über den zweiten erhöhten Abschnitt 86 fährt (welcher größer als der erste erhöhte Abschnitt 84 sein kann, um einen erhöhten Widerstand bereitzustellen). Folglich kann das Rad in der Vertiefung 88 zwischen dem ersten und zweiten erhöhten Abschnitt 84, 86 des Reifenfängers 83 stehen bleiben.
Bei einer Ausgestaltung kann ein Anwesenheitssensor 90 in der Vertiefung 88 des Reifenfängers 83 angeordnet und ausgestaltet sein, um die Anwesenheit des Reifens/Fahrzeugs zu detektieren. Zum Beispiel kann der Anwesenheitssensor 90 bei einer Ausführungsform ein Kraftsensor (z. B. ein Krafterfassungswiderstand) sein, der ausgestaltet ist, um einen aufgebrachten Druck zu überwachen. Sobald der Anwesenheitssensor 90 eine aufgebrachte Last detektiert, d. h. eine Last, die mit der eines Fahrzeugs vergleichbar ist, kann er eine entsprechende Anzeige an den Controller 70 (über eine Signalleitung 92) liefern. Bei anderen Ausführungsformen kann der Anwesenheitssensor 90 optische, akustische oder RFID-basierte Erfassungsmittel verwenden, um die Anwesenheit des Fahrzeugs zu detektieren. Bei noch anderen Ausführungsformen kann der Fahrzeuganwesenheitssensor 90 an einem Abschnitt des Arms 12 oder des Standrohrs 14 platziert und ausgestaltet sein, um die Anwesenheit des Fahrzeugs visuell zu detektieren.
Der Arm 12 kann eine Zielverfolgungskamera 94 enthalten, die entweder in der Nähe des Greiforgans 16 angeordnet oder in das Greiforgan 16 integriert ist. Sobald der Anwesenheitssensor 90 die Anwesenheit des Fahrzeugs 100 detektiert (allgemein in 2 gezeigt), kann der Roboterarm 12 mit dem Bewegen des Greiforgans 16 zum Fahrzeug 100 hin beginnen, indem er die verschiedenen Gelenkstellglieder 60, 62, 64, 66 manipuliert. Bei einer Ausgestaltung kann die anfängliche Armbewegung vorgeplant sein, wobei der Controller 70 nach einem bestimmten Schwellenwert eine Rückmeldung von der Zielverfolgungskamera 94 empfangen kann. Die Kamerarückmeldung kann ein periodisch aufgenommenes Standbild des Fahrzeugs 100 umfassen, das verwendet werden kann, um zukünftige Bewegungen des Arms 12 auf geregelte Weise zu dem Stecker/der Steckdose 102 zum Aufladen des Fahrzeugs zu lenken. Der Controller 70 kann jedes Standbild analysieren, um bestimmte bekannte/konstruierte Muster am Fahrzeug 100 zu detektieren und zu quantifizieren, um eine räumliche Beziehung abzuleiten. Der Controller 70 kann diese abgeleitete räumliche Beziehung dann als Rückmeldung verwenden, um das Greiforgan 16 vorsichtig zu der Steckdose 102 hin zu lenken. Zum Beispiel kann die Größe des Musters in dem aufgenommenen Standbild allgemein den Abstand des Greiforgans 16 vom Fahrzeug 100 anzeigen (d. h. die Y-Richtung 22). Alternativ können mehrere Zielverfolgungskameras in einer beabstandeten Anordnung im Arm 12 enthalten sein, um eine stereoskopische Perspektive/Ansicht des Fahrzeugs 100 und/oder der Ladesteckdose 102 bereitzustellen. Auf ähnliche Weise kann die Verzerrung des Musters oder die Position des Musters im Bild (oder in verschiedenen Bildern) allgemein über Bewegungen in die X-Richtung 20, die Z-Richtung 24 oder die θZ-Drehung 26 informieren.
Bei anderen Ausgestaltungen können Zielverfolgungskameras ähnlich wie die Kameras 94 im Standrohr 14 und/oder der Basisplatte 80 enthalten sein. Obwohl derartige Kameras speziell zu Lenkungszwecken für das Greiforgan 16 verwendet werden können, wie vorstehend beschrieben ist, können sie auch allgemeiner verwendet werden, um die allgemeine Anwesenheit, Orientierung, Positionierung des Fahrzeugs 100 zu detektieren, und/oder sie können Hindernisvermeidungsfähigkeiten für das Greiforgan und/oder verschiedene Abschnitte des Arms 12 bereitstellen.
Während 2 den Roboterarm 12 in einer Bedienposition veranschaulicht (d. h. ausfahrend zum Eingriff und zur Kopplung mit dem Fahrzeug 100, um die Fahrzeugbatterie 104 aufzuladen), veranschaulicht 3 den Arm 12 in einer verstauten Position. Wie gezeigt, kann sich der Arm 12 benachbart zum Standrohr 14 derart zusammenfalten, dass er nicht unnötig vom Standrohr 14 weg vorsteht. Dies kann die Wahrscheinlichkeit verringern, dass der Arm 12 von Objekten aus der Umgebung getroffen wird, was eine Beschädigung des Greiforgans 16, des Arms 12, des Standrohrs 14 oder beliebiger anderer zugehöriger Komponenten verursachen könnte. Diese zusammengeschobene Position stellt für das Fahrzeug 100 außerdem klare Einfahr/Ausfahrwege bereit.
4 veranschaulicht ein Beispiel eines Aufladeverfahrens 120 unter Verwendung der Roboterladestation 10. Das Verfahren beginnt bei Schritt 122, wenn der Fahrzeuganwesenheitssensor 90 die Anwesenheit des Fahrzeugs 100 detektiert und dem Controller 70 anzeigt, dass das Fahrzeug neben dem Standrohr 14 steht. Bei Schritt 124 kann der Controller den Roboterarm 12 aus einer verstauten Position in eine Bedienposition überführen (d. h. eine ”Bereit”-Position, bei der der Arm direkter zum Fahrzeug 100 hin verschoben werden kann). Diese Überführung kann umfassen, dass das Greiforgan 16 und eine beliebige zugehörige Zielverfolgungskamera 94 so orientiert werden, dass sie zum Fahrzeug 100 derart hin zeigen, dass der elektrische Stecker/die Steckdose am Fahrzeug im Blickfeld der Kamera 94 liegt.
Sobald sich der Roboterarm 12 in einer Bedienposition befindet, kann der Controller 70 bei Schritt 126 ein geeignetes Steuerschema verwenden, das eine visuelle/Zielverfolgungsrückmeldung von der Zielverfolgungskamera 94 umfasst, um das Greiforgan 16 in einen Kopplungseingriff mit dem passenden Stecker/der passenden Steckdose am Fahrzeug 100 zu lenken. Die gekoppelte Anordnung umfasst unbedingt, dass ein elektrischer Kontakt zwischen dem Greiforgan 16 und dem Fahrzeug 100 hergestellt wird. Sobald dieser elektrische Kontakt hergestellt ist, kann das Greiforgan 16 mit Energie versorgt werden (bei Schritt 128), um mit dem Aufladen/Wiederaufladen der Energiequelle/Batterie des Fahrzeugs zu beginnen. Dieses Aufladen kann durch das Fahrzeug 100, durch die Ladestation 10 oder durch eine zusätzliche Wandeinheit eingeleitet werden. Zudem können bei Schritt 128 Aufbereitungs/Wiederaufbereitungs-Prozeduren durchgeführt werden. Während des Ladeprozesses können die Ladestation 10 und/oder das Fahrzeug 100 bei Schritt 130 den Ladezustand (SoC) der Fahrzeugbatterie und/oder den Fortschritt durch eine Wiederaufbereitungsprozedur überwachen. Wenn der SoC über einen vordefinierten Ladeschwellenwert ansteigt oder die Wiederaufbereitungsprozedur beendet wird, kann die Station 10 bei Schritt 132 das Greiforgan 16 abschalten und es zurück in eine verstaute Position einfahren. Bei der Verwendung hierin ist der SoC ein Maß der Energie, die in der Batterie gespeichert ist, und wird typischerweise als ein Prozentsatz der Gesamtkapazität der Batterie ausgedrückt. Der SoC kann entweder vom Fahrzeug 100 oder von der Ladestation 10 unter Verwendung von Verfahren, die in der Technik bekannt sind oder noch entwickelt werden, gemessen/bestimmt werden.
Wenn festgestellt wird, dass der SoC unter dem letzten Ladeschwellenwert liegt (d. h. die Batterie ist nicht ”voll”) (bei Schritt 130), kann der Controller 70 bei Schritt 134 ferner untersuchen, ob ein manueller Stopp vom Fahrzeug 100 oder von einem Anwender angefordert wurde. Wenn ein manueller Stopp angefordert wurde, dann geht das Verfahren zu Schritt 132 weiter, bei dem das Greiforgan 16 abgeschaltet und eingefahren wird. Wenn kein manueller Stopp angefordert wurde, setzt das Verfahren 100 das Aufladen der Fahrzeugbatterie (Schritt 128) fort, bis entweder der Ziel-SoC erreicht ist oder schließlich ein Stopp angefordert wurde.
Darüber hinaus kann der Roboterarm 12 ausgestaltet sein, um vor dem Laden eine Steckdosentür zu öffnen, welche die Ladesteckdose 102 verbergen kann. Bei einer Ausgestaltung kann diese Aktion das Übertragen eines Signals an das Fahrzeug zum automatischen Öffnen der Tür umfassen. Bei einer anderen Ausgestaltung kann dies umfassen, dass gegen die Tür gedrückt wird, um einen Riegel zu lösen, gefolgt von einer Einfahr/Gelenkbewegung zum vollständigen Öffnen der Tür. Das Ergreifen kann unter Verwendung eines beliebigen geeigneten selektiven Koppelgreiforgans bewerkstelligt werden, wie z. B. Saugnapfvorrichtungen, Haken und/oder Riegel. Im Anschluss an den Abschluss einer Laderoutine kann der Roboterarm 12 ausgestaltet sein, um die Steckdosentür auf ähnliche Weise zu schließen.
5 veranschaulicht ein Beispiel eines Ladesteckers/einer Ladesteckdose 140 für ein Fahrzeug, der bzw. die einem Stecker/einer Steckdose 102 ähneln kann, die in einem Fahrzeug 100 enthalten ist, wie in 2 dargestellt ist. Wie gezeigt, kann die Steckdose 140 mehrere elektrische Kontakte 142 und eine mechanische Führung 144 enthalten, um die korrekte Ausrichtung/Kopplung zwischen dem Greiforgan 16 und der Steckdose 140 zu unterstützen. Die mechanische Führung 144 kann z. B. die mehreren elektrischen Kontakte 142 umgeben und ein oder mehrere Positioniermerkmale 146 aufweisen, um eine korrekte axiale Ausrichtung zu fördern.
6 veranschaulicht ein Greiforgan 150, das dem vorstehend beschriebenen Greiforgan 16 ähneln kann und zur Kopplung mit der Fahrzeugladesteckdose 140 von 5 verwendet werden kann. Wie gezeigt, kann das Greiforgan 150 mehrere elektrische Kontakte 152 enthalten, die jeweils so ausgestaltet sind, dass sie zu einem jeweiligen elektrischen Kontakt 142 der Steckdose 140 passen. Das Greiforgan 150 kann ferner eine mechanische Führung 154 umfassen, die so ausgelegt ist, dass sie in oder über die mechanische Führung 144 der Steckdose 140 passt. Ein Positioniermerkmal 156 des Greiforgans 150 kann zu einem ähnlichen Positioniermerkmal 146 der Steckdose 140 passen/in dieses eingreifen, um die Bereitstellung einer korrekten Ausrichtung/Orientierung zu unterstützen. Wie in 5–6 dargestellt ist, kann das Positioniermerkmal 156 ein formschlüssiger Abschnitt der mechanischen Führung 152 sein, der verhindern kann, dass das Greiforgan mit der Steckdose in einer anderen Weise als der korrekten Orientierung gekoppelt werden kann. Das Greiforgan 150 kann ferner eine selektiv einrückbare Festhalteklammer 158 umfassen, die das Greiforgan 150 mit der Steckdose 140 koppeln kann. Die Klammer 158 kann sowohl eine korrekte Verbindung/Kopplung sicherstellen (d. h. sicherstellen, dass das Greiforgan 150 in der Steckdose 140 korrekt sitzt) als auch die Wahrscheinlichkeit verringern, dass ein leichter unabsichtlicher Schlag auf den Arm 12 oder das Fahrzeug 100 das Greiforgan 150 aus dem Sitz entfernen kann.
7 veranschaulicht eine andere Ausführungsform eines Greiforgans 220, das dem vorstehend beschriebenen Greiforgan 16 ähneln kann und zur selektiven Kopplung mit der Ladesteckdose 140 des Fahrzeugs 10 verwendet werden kann. Wie gezeigt, kann das Greiforgan 220 mehrere elektrische Kontakte 222 enthalten, die jeweils so ausgestaltet sind, dass sie zu einem jeweiligen elektrischen Kontakt 142 der Steckdose 140 passen.
Das Greiforgan 220 kann eine mechanische Führung 224 enthalten, die so ausgestaltet ist, dass sie die elektrischen Kontakte 222 allgemein umgibt und so ausgelegt ist, dass sie in oder über die mechanische Führung 144 der Steckdose 140 passt. Die mechanische Führung 224 kann ein Positioniermerkmal 226 enthalten, das ausgestaltet ist, um zu einem ähnlichen Merkmal 146 der Steckdose 140 zu passen/in dieses einzugreifen, um eine korrekte Ausrichtung/Orientierung zu unterstützen. Wie in 5–7 dargestellt ist, kann das Positioniermerkmal 226 ein formschlüssiger Abschnitt der mechanischen Führung 224 sein, der verhindern kann, dass das Greiforgan 220 mit der Steckdose 140 in einer anderen Weise als der korrekten Orientierung gekoppelt wird. Das Greiforgan 220 kann ferner eine selektiv einrückbare Festhalteklammer 228 enthalten, die sich mit einem Vorsprung verriegeln kann, der an der Steckdose 140 bereitgestellt ist. Die Festhalteklammer 228 kann sicherstellen, dass eine korrekte elektrische Verbindung/Kopplung hergestellt wird und während des Aufladeprozesses beibehalten wird (d. h. sicherstellen, dass das Greiforgan 220 korrekt in der Steckdose 140 sitzt). Auf diese Weise kann die Klammer 228 die Wahrscheinlichkeit verringern, dass ein leichter unabsichtlicher Schlag auf den Verbinder/das Greiforgan 220 oder das Fahrzeug 100 das Greiforgan 220 aus seinem Sitz entfernen kann.
Wie allgemein in 7–10 dargestellt ist, kann das Greiforgan 220 ferner eine einfahrbare Führung 240 enthalten, welche die stationäre mechanische Führung 224 allgemein umgibt oder sich von dieser erstreckt, und die ausgelegt sein kann, um die Ausrichtung und Orientierung des Verbinders/Greiforgans 220 mit der Steckdose 140 weiter zu unterstützen. Die einfahrbare Führung 240 kann beispielsweise eine nach innen weisende Abschrägung 242 enthalten, die sich allgemein vom führenden Rand 244 aus erstreckt. Die Abschrägung 242 kann betrieben werden, um einen fehlausgerichteten Verbinder/ein fehlausgerichtetes Greiforgan 220 trichterförmig in die Steckdose 140 einzuführen/zu verschieben. Zudem kann die einfahrbare Führung 240 eine Nutöffnung 246 enthalten oder definieren, die sich vom führenden Rand 244 der Führung 240 aus zu der Festhalteklammer 228 hin erstrecken kann. Die Nutöffnung 246 kann ermöglichen, dass der Vorsprung der Steckdose 140 ungehindert zu der Basis 248 des Verbinders/Greiforgans 220 gelangt, wo er durch die Klammer 228 ergriffen werden kann. Die einfahrbare Führung 240 kann eine sekundäre Abschrägung 250 an beiden Seiten der Nutöffnung 246 enthalten, um den Vorsprung zu der Klammer 228 hin trichterförmig einzuführen. Dadurch kann die sekundäre Abschrägung 250 kleinere axiale Orientierungsunterschiede zwischen der Steckdose 140 und dem Verbinder/Greiforgan 220 korrigieren.
Wie allgemein in 9–10 dargestellt ist, kann die einfahrbare Führung zwischen einem ausgefahrenen Zustand 251, wie allgemein in 9 gezeigt ist, und einem zusammengeschobenen Zustand 252, wie allgemein in 10 dargestellt ist, übergehen. In einem ausgefahrenen Zustand 251 kann die einfahrbare Führung 240 daher verwendet werden, um die relativen Positionen des Verbinders/Greiforgans 220 und der Steckdose 140 fein aufeinander abzustimmen, bevor die elektrischen Kontakte 142, 222 einander kontaktieren. Auf diese Weise können sich die jeweiligen elektrischen Kontakte 142, 222 ohne irgendeine Störung/Verkrümmung auf geeignete Weise verbinden. Sobald das Greiforgan 220 auf korrekte Weise in eine korrekte Relativposition gegenüber der Steckdose 140 geführt wurde, kann die einfahrbare Führung 240 in einen zusammengeschobenen Zustand 252 gegen die Verbinderbasis 248 übergehen, um zu ermöglichen, dass das Greiforgan 220 die Steckdose 140 ohne Hindernis vollständiger kontaktiert.
Bei einer Ausgestaltung kann die einfahrbare Führung 240 entlang eines oder mehrerer Führungsstifte 253 gleiten, die ermöglichen können, dass sie gegen die Basis 248 zusammengeschoben wird. Mehrere genügend steife vorbelastete Federn 254 können um die Führungsstifte 253 herum angeordnet sein und können eine gewisse Elastizität gegen die Zusammenschiebbewegung bereitstellen und/oder können ermöglichen, dass die einfahrbare Führung 240 ausfährt, wenn der Verbinder/das Greiforgan 220 von der Steckdose 140 entfernt wird. Während der Zusammenschiebbewegung/Einfahrbewegung können die Federn 254 zwischen der einfahrbaren Führung 240 und der Basis 248 des Verbinders/Greiforgans 220 zusammengedrückt werden. Bei einer Ausgestaltung können die Federn 254 die einfahrbare Führung 240 in einem ausgefahrenen Zustand 251 und mit ausreichend Elastizität/Unterstützung halten, um zu ermöglichen, dass die Führung 240 ihre Führungsfunktion vor dem Zusammenschieben erfüllt. Sobald das Greiforgan 220 korrekt ausgerichtet ist, kann das Voranbewegen des Verbinders/Greiforgans 220 eine ausreichend starke Kraft auf die einfahrbare Führung 240 ausüben, um der von den Federn ausgeübten Last entgegenzuwirken, und es kann bewirken, dass die Federn elastisch zusammengedrückt werden.
Bei einer anderen Ausgestaltung, wie allgemein in 7–11 dargestellt ist, kann die einfahrbare Führung 240 unter Verwendung von Stützschenkeln 256, 258 abgestützt und/oder in einer ausgefahrenen Position 251 verriegelt werden, welche an Ort und Stelle bleiben werden, bis sie aktiv gelöst werden (wie in 10 gezeigt ist). Bei einer Ausführungsform können die Schenkel 256, 258 mit der einfahrbaren Führung 240 verschwenkbar verbunden sein. Die Stützschenkel 256, 258 können zwischen einer ersten Position (in 9 dargestellt) und einer zweiten Position (in 10 dargestellt) verschwenkbar sein. Die Stützschenkel 256, 258 können ausgestaltet sein, um die einfahrbare Führung 240 im ausgefahrenen Zustand 251 zu halten, wenn sie sich in der ersten Position befinden, und ausgestaltet sein, um zu ermöglichen, dass die einfahrbare Führung 240 in den zusammengeschobenen Zustand 252 übergeht, wenn sie in die zweite Position verschwenkt sind. Insbesondere können sich die Schenkel 256, 258 gewöhnlich zwischen der einfahrbaren Führung 240 und der Basis 248 erstrecken, wie allgemein in 9 dargestellt ist, und sie können verhindern, dass die einfahrbare Führung 240 entlang der Führungsstifte 253 zusammengeschoben/eingefahren wird. Sobald das Greiforgan 220 auf die Steckdose 140 gleitet, kann die Steckdose 140 einen Vorsprung 260, 262 kontaktieren, der sich von jedem jeweiligen Schenkel 256, 258 weg erstreckt, und verursachen, dass die Schenkel 256, 258 nach außen verschwenkt werden. Nachdem sie aus einer Stützposition herausgeschwenkt sind, kann die einfahrbare Führung 240 gegen den Basisabschnitt 248 zusammengeschoben werden.
Wie allgemein in 11 dargestellt ist, kann einer oder können mehrere Kraftsensoren 270, 272 an der Basis 248 benachbart zu jedem Verschwenkschenkel (z. B. dem Schenkel 256) enthalten sein. Ein Abschnitt des Schenkels 256 (oder eine Fortsetzung desselben) kann ausgestaltet sein, um die Kraftsensoren 270, 272 zu kontaktieren, wenn der Schenkel in einer Stützposition zwischen der Basis 248 und der Führung 240 angeordnet ist. Auf diese Weise können die Kraftsensoren 270, 272 eine Anzeige der Kontaktkräfte, die auf die einfahrbare Führung 240 aufgebracht werden, an einen elektrischen Überwachungscontroller liefern. Diese Rückmeldung kann verwendet werden, um die ungefähre Größe und Richtung eines beliebigen Kontakts, der mit der einfahrbaren Führung 240 hergestellt wird, zu schätzen, oder um anzuzeigen, dass die Führung geeignet eingefahren wurde und eine mechanische Kopplung erreicht worden ist. Wenn die einfahrbare Führung 240 beispielsweise durch die Steckdose 140 zur Mitte versetzt kontaktiert wird, kann die Last dann an einen oder mehrere der jeweiligen Kraftsensoren 270, 272 übertragen werden. Diese Rückmeldung kann bei der Bestimmung nützlich sein, ob das Greiforgan 220 ausreichend zu der Steckdose 140 hin bewegt wurde, um zu veranlassen, dass die Führung 240 eingefahren wird und eine sichere Kopplung herstellt. Alternativ kann die kontaktempfindliche Rückmeldung in einem Roboterkontext verwendet werden, um die endgültige Annäherung und Verbindung präziser zu steuern. Bei einer Ausführungsform können die Kraftsensoren 270, 272 kraftempfindliche Widerstände sein, die einen variablen Widerstandswert in Abhängigkeit vom Betrag der aufgebrachten Kraft aufweisen.
12A–12B und 13A–13B veranschaulichen auf schematische Weise eine Ausführungsform eines nachgiebigen Montageadapters 280, der verwendet werden kann, um das Greiforgan 220 mit einer Halterung oder einem Roboterarm zusammenzufügen. Wie veranschaulicht ist, kann der nachgiebige Montageadapter 280 eine erste. Montageplatte 282 und eine zweite Montageplatte 284 enthalten, die in einer selektiv verschwenkbaren Anordnung gekoppelt sind. 12A–12B stellen z. B. eine Draufsicht auf den Montageadapter 280 auf schematische Weise dar, wohingegen 13A–13B eine Querschnittsseitenansicht entlang der Linie 13-13 von 12A auf schematische Weise darstellen.
Bei einer Ausgestaltung kann die erste Montageplatte 282 mit einer Halterung oder einem Roboterarm gekoppelt sein, die bzw. der verwendet werden kann, um das Greiforgan 220 in Kontakt mit der Steckdose 140 zu führen. Auf ähnliche Weise kann die zweite Montageplatte 284 mit dem Basisabschnitt 248 des Greiforgans 220 gekoppelt sein. Wie in 12A–12B dargestellt ist, können die ersten und zweiten Montageplatten 282, 284 miteinander verbunden sein und zur Drehung um eine Achse 286 in der Lage sein. Ein erster und zweiter komprimierbarer Stift 288, 290 kann zwischen der ersten und zweiten Montageplatte 282, 284 an einander entgegengesetzten Seiten der Achse 286 angeordnet sein. Jeder der ersten und zweiten komprimierbaren Stifte 288, 290 kann jeweils eine vorgespannte Feder 292, 294 enthalten, die ermöglichen kann, dass der Stift erst komprimiert wird, nachdem die Vorspannkraft durch eine Kraft überwunden wird, die durch die Montageplatte 284 aufgebracht wird (wie allgemein in 12B dargestellt ist). Auf diese Weise können die Platten 282, 284 stabil gegen eine Verschwenkung sein, bis eine Schwellenwertlast empfangen wird.
13A–13B veranschaulichen einen nachgiebigen Verschiebemechanismus 295, der in den nachgiebigen Montageadapter 280 eingebaut sein kann. Wie gezeigt, kann der Mechanismus 295 erste und zweite vorgespannte Federn 296, 298 enthalten, die jeweils in Halteklammern 300, 302 angeordnet sind und entlang der Achse 286 verschiebbar sind. Jede Halteklammer 300, 302 kann an einer entgegengesetzten Seite einer Strebe angeordnet sein, die sich von der zweiten Montageplatte 284 aus erstreckt, so dass eine Bewegung der zweiten Montageplatte 284 entlang der Achse 286 eine der vorgespannten Federn 296, 298 komprimieren kann. Ähnlich wie die vorstehend mit Bezug auf 12A–12B beschriebene Verschwenknachgiebigkeit kann die zweite Montageplatte 284 verschiebestabil sein, bis eine Schwellenlast empfangen wird, welche die Kraft der vorgespannten Feder überschreitet (wie allgemein in 13B dargestellt ist). Bei einer anderen Ausgestaltung können die in 12A–12B und in 13A–13B bereitgestellten nachgiebigen Vorrichtungen, statt dass sie zu einer einzigen Vorrichtung zusammengebaut sind, getrennte Mechanismen sein, die miteinander in einer seriellen Anordnung zwischen der Halterung und dem Greiforgan 220 gekoppelt sind.
Der nachgiebige Montageadapter 280 kann einen oder mehrere Kraftsensoren und/oder Potentiometer enthalten, der bzw. die geeignet ausgestaltet sein kann bzw. können, um die Kräfte, die durch den Adapter 280 aufgebracht werden und/oder die Verschwenk- oder Verschiebebewegung des Adapters 280 zu überwachen. Ähnlich wie die vorstehend beschriebenen Kraftsensoren 270, 272 können die mit dem nachgiebigen Adapter 280 verbundenen Sensoren eine Anzeige eines fehlausgerichteten Kontakts mit dem Greiforgan 220 und/oder der einfahrbaren Führung 280 bereitstellen.
Ein zweiter nachgiebiger Montageadapter (ähnlich wie der nachgiebige Montageadapter 280) kann mit dem ersten nachgiebigen Montageadapter 280 gekoppelt oder zusammengebaut sein, jedoch um 90 Grad gedreht. Eine derartige Ausgestaltung kann ermöglichen, dass das Greiforgan 220 um zwei Achsen verschwenkt sowie entlang von zwei Achsen verschoben wird.
Wie vorstehend allgemein beschrieben ist, kann das elektrische Greiforgan 220 in eine Halterung integriert sein oder über den Montageadapter 280 nachgiebig mit einer Halterung gekoppelt sein. Eine derartige Halterung kann eine beliebige Elektronik und/oder elektrische Verbindungen umfassen, die notwendig sind, um elektrische Leistung während einer Ladeprozedur bereitzustellen. Während einer derartigen Prozedur kann ein Anwender die Halterung ergreifen und das Greiforgan 220 beispielsweise zu der Ladesteckdose 140 eines Fahrzeugs hin voranbewegen. Wenn der Verbinder/das Greiforgan 220 die Steckdose 140 physikalisch kontaktiert, kann die einfahrbare Führung 240 die Ausrichtung/Orientierung so verfeinern, dass die elektrischen Kontakte 222 des Verbinders/Greiforgans 220 korrekt zu den Verbindungen 142 der Steckdose passen.
Obwohl die besten Arten zum Ausführen der Erfindung im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung im Umfang der beigefügten Ansprüche in die Praxis umzusetzen. Es ist beabsichtigt, dass alle in der vorstehenden Beschreibung enthaltenen oder in den beiliegenden Zeichnungen gezeigten Gegenstände nur als Veranschaulichungen und nicht als Einschränkungen interpretiert werden sollen.

Claims

Roboterladestation zum Aufladen einer Batterie eines Elektrofahrzeugs, wobei die Ladestation umfasst: eine Basisplatte; ein Standrohr, das mit der Basisplatte gekoppelt ist und sich im Wesentlichen quer zu der Basisplatte erstreckt; einen Roboterarm, der sich von dem Standrohr aus erstreckt und ein Greiforgan trägt, wobei der Roboterarm ausgestaltet ist, um das Greiforgan mit drei Bewegungsstufen zu bewegen; wobei das Greiforgan mehrere elektrische Kontakte enthält, die zur Kopplung mit einer Steckdose, die am Elektrofahrzeug angeordnet ist, ausgestaltet sind.
Roboterladestation nach Anspruch 1, wobei die Basisplatte ein erstes und ein zweites Ende umfasst, wobei das Standrohr mit der Basisplatte benachbart zu dem ersten Ende gekoppelt ist und ein Reifenfänger benachbart zu dem zweiten Ende angeordnet ist.
Roboterladestation nach Anspruch 1, wobei das Greiforgan eine Basisplatte, die zur Befestigung mit dem Roboterarm ausgestaltet ist, und eine einfahrbare Führung enthält, welche die mehreren elektrischen Kontakte umgibt und ausgestaltet ist, um zwischen einem ausgefahrenen Zustand und einem zusammengeschobenen Zustand überzugehen, wobei die einfahrbare Führung in einem ausgefahrenen Zustand ausgestaltet ist, um das Greiforgan auf die Steckdose auszurichten.
Roboterladestation nach Anspruch 3, wobei das Greiforgan ferner mehrere Stützschenkel enthält, die sich zwischen der einfahrbaren Führung und der Basisplatte erstrecken, wobei die mehreren Stützschenkel zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verschwenkbar sind, wobei die Stützschenkel ausgestaltet sind, um die einfahrbare Führung in dem ausgefahrenen Zustand zu halten, wenn sie sich in der ersten Position befinden, und ausgestaltet sind, um zuzulassen, dass die einfahrbare Führung in den zusammengeschobenen Zustand übergeht, wenn sie in die zweite Position verschwenkt sind.
Roboterladestation nach Anspruch 4, wobei das Greiforgan ferner einen Kraftsensor enthält, der an der Basisplatte angeordnet ist und so ausgestaltet ist, dass er von mindestens einem der mehreren Stützschenkel kontaktiert wird, wenn sich der mindestens eine der mehreren Stützschenkel in der ersten Position befindet; und wobei der Kraftsensor ausgestaltet ist, um eine Anzeige eines zwischen der einfahrbaren Führung und der Steckdose, die am Fahrzeug angeordnet ist, hergestellten Kontakts bereitzustellen.
Roboterladestation nach Anspruch 3, wobei die einfahrbare Führung eine nach innen weisende Oberfläche neben den mehreren elektrischen Kontakten enthält; und wobei die einfahrbare Führung ferner eine Abschrägung enthält, die an der nach innen weisenden Oberfläche angeordnet ist und ausgestaltet ist, um das Greiforgan auf die Steckdose, die am Fahrzeug angeordnet ist, auszurichten.
Roboterladestation nach Anspruch 3, wobei das Greiforgan ferner eine mechanische Führung enthält, die sich von der Basisplatte aus erstreckt und die mehreren elektrischen Kontakte umgibt; und wobei sich die einfahrbare Führung von der Basisplatte aus weiter nach außen erstreckt als die mechanische Führung, wenn sich die einfahrbare Führung in einem ausgefahrenen Zustand befindet.
Roboterladestation nach Anspruch 7, wobei sich die einfahrbare Führung um einen im Wesentlichen ähnlichen Abstand von der Basisplatte aus nach außen erstreckt wie die mechanische Führung, wenn sich die einfahrbare Führung in einem zusammengeschobenen Zustand befindet.
Roboterladestation nach Anspruch 7, wobei die mechanische Führung ein Positioniermerkmal umfasst, das so ausgestaltet ist, dass es zu einem ähnlichen Positioniermerkmal passt, das an der Ladesteckdose angeordnet ist.
Roboterladestation nach Anspruch 3, die ferner einen nachgiebigen Montageadapter umfasst, der mit der Basisplatte des Greiforgans gekoppelt ist, wobei der nachgiebige Montageadapter ausgestaltet ist, um zu ermöglichen, dass sich die Basisplatte um eine Achse herum bewegt.