TWI737151B - 充電裝置與充電系統 - Google Patents
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Abstract
一種充電裝置包括一固定底座、一充電支臂以及一樞軸桿件。充電支臂具有相對的一第一端部以及一第二端部。樞軸桿件具有一第一部分以及一第二部分，第一部分樞接於固定底座，樞軸桿件適於相對於固定底座旋轉，第二部分樞接於第一端部，充電支臂適於相對於樞軸桿件旋轉。本發明更提供一種充電系統。
Description
本發明是有關於一種充電裝置與充電系統，且特別是有關於一種與自主移動裝置相關的充電裝置與充電系統。
一般來說，自主移動裝置會搭配充電裝置以進行回充。充電裝置通常會設置在一定位處，而自主移動裝置能夠自動移動至所述定位處，並與充電裝置對接以進行充電。
然而，在自主移動裝置移動至充電裝置的過程中，自主移動裝置與充電裝置之間可能會產生偏移量，常導致自主移動裝置與充電裝置之間無法順利的對位，甚至發生卡住的情況。
本發明提供一種充電裝置，其能夠具有較大的活動度以與自主移動裝置順利對位。
本發明提供一種充電系統，其包括上述的充電裝置。
本發明的充電裝置包括一固定底座、一充電支臂以及一樞軸桿件。充電支臂具有相對的一第一端部以及一第二端部。樞軸桿件具有一第一部分以及一第二部分，第一部分樞接於固定底座，樞軸桿件適於相對於固定底座旋轉，第二部分樞接於第一端部，充電支臂適於相對於樞軸桿件旋轉。
在本發明的一實施例中，上述的固定底座更包括至少一彈性變形部，樞軸桿件包括至少一耳部，耳部卡合於對應的彈性變形部。當樞軸桿件相對於固定底座旋轉時，耳部擠壓彈性變形部以產生一彈性力，以供樞軸桿件復位。
在本發明的一實施例中，上述的充電支臂的第一端部與樞軸桿件的第二部分的其中一者包括一滑動部，另一者具有一限位槽，滑動部伸入於限位槽適於沿該限位槽移動，以限制充電支臂相對於樞軸桿件的旋轉角度。
在本發明的一實施例中，上述的固定底座具有一底板，且包括突出於底板的一第一軸部。樞軸桿件的第一部分透過第一軸部樞接於固定底座。充電支臂的第一端部包括一第二軸部。樞軸桿件的第二部分透過第二軸部樞接於充電支臂。第一軸部的延伸方向平行於第二軸部的延伸方向。
在本發明的一實施例中，上述的充電支臂包括位於第二端部的相對兩側壁以及位於各側壁的一電連接部。
本發明的充電系統包括一充電裝置以及一自主移動裝置。充電裝置包括一固定底座、一樞軸桿件以及一充電支臂。樞軸桿件具有一第一部分以及一第二部分，第一部分樞接於固定底座。充電支臂具有相對的一第一端部以及一第二端部，第一端部樞接於第二部分。自主移動裝置適於電性連接於充電支臂。當自主移動裝置對接於充電支臂的第二端部的過程中，充電支臂適於相對於樞軸桿件旋轉，且樞軸桿件適於相對於固定底座旋轉，以使充電裝置與自主移動裝置對位。
在本發明的一實施例中，上述的充電支臂具有位於第二端部的相對兩側壁以及位於各側壁的一電連接部。自主移動裝置包括相對的兩電極模組，兩電極模組構成一軌道，充電支臂的第二端部適於伸入軌道，使各電極模組分別電性連接於對應的電連接部。
在本發明的一實施例中，上述的各電極模組更包括一殼座以及一電極部，殼座包括朝向軌道的一開口以及環繞出開口的多個壁面，電極部可伸縮地配置於開口，各電極部與對應的壁面W之間具有多個間隙。當充電支臂的第二端部伸入自主移動裝置的軌道時，充電支臂的電連接部抵壓自主移動裝置的電極部，以使這些間隙的大小改變。
在本發明的一實施例中，上述的軌道具有一入口端，以讓充電支臂的第二端部伸入，電極部具有朝向入口端的一斜面，電連接部具有一弧面，斜面適於抵接弧面。
在本發明的一實施例中，上述的固定底座更包括環設於樞軸桿件的一彈性變形部，樞軸桿件包括對應於彈性變形部的一耳部，耳部卡合於彈性變形部。當樞軸桿件相對於固定底座旋轉時，耳部擠壓彈性變形部以產生一彈性力，以供樞軸桿件復位。
在本發明的一實施例中，上述的充電支臂與樞軸桿件在朝向於彼此的部位的其中一者包括一滑動部，另一者具有一限位槽，滑動部伸入於限位槽，以限制充電支臂相對於樞軸桿件的旋轉角度。
在本發明的一實施例中，上述的固定底座具有一底板，且包括突出於底板的一第一軸部，樞軸桿件的第一部分透過第一軸部樞接於固定底座。充電支臂的第一端部包括一第二軸部，樞軸桿件的第二部分透過第二軸部樞接於充電支臂。第一軸部的延伸方向平行於第二軸部的延伸方向。
基於上述，本發明的充電裝置包括固定底座、樞軸桿件以及充電支臂。充電支臂能夠相對於樞軸桿件旋轉，樞軸桿件能夠相對於固定底座旋轉。如此一來，在自主移動裝置移動至充電裝置的過程中，充電裝置可以具有較大的旋轉角度，以配合自主移動裝置的位置，使充電裝置與自主移動裝置順利對位，且提升充電的穩定性。
圖1A是依照本發明的一實施例的一種充電系統的立體示意圖。圖1B是圖1A的充電系統的爆炸示意圖。圖2A與圖2B是圖1A的充電系統於不同狀態的仰視示意圖。需注意的是，圖2A與圖2B中省略了固定底座110，以更清楚地示意出樞軸桿件120。
請參考圖1A至圖2B，本實施例的充電系統10包括一充電裝置100以及一自主移動裝置200。充電裝置100能夠對自主移動裝置200進行充電。此處，自主移動裝置200例如是大電流機器人，但不以此為限。需注意的是，在本實施例中，自主移動裝置200僅繪示充電端的部分，而省略了其上方的機器人的部分以利於進行描述。
在本實施例中，充電裝置100包括一固定底座110、一樞軸桿件120以及一充電支臂130。如圖1B所示，在本實施例中，充電支臂130包括位於第二端部132的相對兩側壁1321以及位於兩側壁1321的兩電連接部1322。自主移動裝置200包括相對的兩電極模組210(圖2A)。在本實施例中，充電裝置100可以藉由固定底座110而設置在一定位處，而自主移動裝置200能夠自動移動至所述定位處，並與充電裝置100的充電支臂130對接。此時，電連接部1322能夠電性連接於自主移動裝置200以進行充電。
此外，充電支臂130的電連接部1322可以藉由電線(未繪示)而電性連接於靠近固定底座110的電源端(未繪示)以提供電源予自主移動裝置200。
在本實施例中，樞軸桿件120具有一第一部分121以及一第二部分122，第一部分121樞接於固定底座110。充電支臂130具有相對的一第一端部131以及一第二端部132，第一端部131樞接於第二部分122。在本實施例中，第一部分121以及第二部分122為一體，但第一部分121以及第二部分122也可以是固定在一起的兩構件，第一部分121以及第二部分122不以此為限。
詳細來說，固定底座110具有一底板111，且包括突出於底板111的一第一軸部112。樞軸桿件120的第一部分121透過第一軸部112樞接於固定底座110。充電支臂130的第一端部131包括一第二軸部133。樞軸桿件120的第二部分122透過第二軸部133樞接於充電支臂130。第一軸部112的延伸方向平行於第二軸部133的延伸方向。當然，在其他實施例中，樞軸桿件120樞接於固定底座110的形式，以及充電支臂130樞接於樞軸桿件120的形式並不以上述為限制。
請參考圖2A與圖2B，充電支臂130能夠朝圖面下方或上方的方向進行擺動。本實施例的充電裝置100藉由第一軸部112(圖1B)及第二軸部133(圖1B)的設計，而可以增加充電支臂130的擺動範圍，使得固定底座110與充電支臂130的第二端部132之間的最大允許偏移量(也就是固定底座110與自主移動裝置200之間的最大允許偏移量)可達到約正30毫米與負30毫米之間的程度。因此，充電裝置100能夠具有較大的活動度以與自主移動裝置200順利對位。
舉例來說，圖2A為自主移動裝置200相較於固定底座110向下偏移28.5毫米，且充電支臂130旋轉正20度的態樣。圖2B為自主移動裝置200相較於固定底座110向上偏移28.5毫米，且充電支臂130旋轉負20度的態樣。
在上述配置方式之下，固定底座110固定不動，充電支臂130能夠相對於樞軸桿件120旋轉，且樞軸桿件120能夠相對於固定底座110旋轉。如此一來，當自主移動裝置200對接於充電支臂130的第二端部132的過程中，充電裝置100可以具有較大的旋轉角度，以配合自主移動裝置200的位置，使充電裝置100與自主移動裝置200順利對位，且提升充電的穩定性。
圖3是圖1A的充電裝置的另一視角的立體示意圖。需注意的是，圖3為圖1A的仰視視角，且省略了樞軸桿件120的下殼體、充電支臂130的下殼體以及固定底座110的繪示，以更清楚地示意出樞軸桿件120與充電支臂130的內部結構。
請參考圖3，在本實施例中，充電支臂130的第一端部131包括一滑動部1341，樞軸桿件120的第二部分122具有一限位槽1231。滑動部1341伸入於限位槽1231適於沿限位槽1231移動，以限制充電支臂130相對於樞軸桿件120的旋轉角度。
這樣的設計方式可以避免充電支臂130過度偏擺，而造成充電支臂130無法順利地與自主移動裝置200(圖1A)對位，或是因為充電支臂130過度偏擺，而造成充電支臂130難以恢復至原位(也就是置中、沒有偏擺的位置)。
在其他實施例中，也可以是充電支臂130的第一端部131與樞軸桿件120的第二部分122的其中一者包括一滑動部1341，另一者具有一限位槽1231，並不以上述為限制。
此外，在本實施例中，充電支臂130恢復至原位的方式例如是藉由將扭簧(未繪示)配置於第二軸部133，而使充電支臂130未受力時可以恢復至原位，但並不以此為限。另一方面，在本實施例中，將扭簧與軸承B1配置於第二軸部133，可以使充電支臂130具有較平順的轉動狀態，但並不以此為限。
值得一提的是，請參考圖3，樞軸桿件120可以藉由配置於第一軸部112(圖1B)上的扭簧S2，而讓被大角度轉動的樞軸桿件120在未受力而釋放時，恢復至原位。下面實施例的充電裝置100A更具有可使樞軸桿件120在被小角度轉動後釋放時，也能順利恢復至原位的結構。
以下將列舉其他實施例以作為說明。在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。
圖4A是依照本發明的另一實施例的一種充電裝置的示意圖。圖4B是圖4A的充電裝置的樞軸桿件相較於固定底座轉動的示意圖。請參考圖4A與圖4B，在本實施例中，固定底座110A包括環設於樞軸桿件120A的一彈性變形部113，樞軸桿件120A包括對應於彈性變形部113的一耳部124，耳部124卡合於彈性變形部113。當自主移動裝置200與充電支臂130對接的過程中，樞軸桿件120A可相對於固定底座110A旋轉，如圖4B所示，耳部124擠壓彈性變形部113，使得彈性變形部113變形並產生一彈性力。
如此一來，當自主移動裝置200與充電裝置100A分離時，上述彈性力被釋放，且彈性變形部113推抵耳部124，以使樞軸桿件120A復位，如圖4A所示。
在本實施例中，彈性變形部113實際上為固定底座110A的側殼，且朝遠離於第一軸部112A的方向突出一部分，以容置耳部124。在本實施例中，彈性變形部113突出部分的數量繪示兩個，耳部124的數量繪示兩個，但在其他實施例中，彈性變形部113的數量與耳部124的數量只要對應即可，並不以此為限制。
此外，下面實施例的充電系統10A將更進一步地提升自主移動裝置200A與充電裝置100A之間的對位順暢度。
圖5是依照本發明的另一實施例的一種自主移動裝置的剖面示意圖。圖6A至圖6C是圖5的自主移動裝置應用於充電裝置的不同狀態的仰視示意圖。需注意的是，圖5中的電極部212用虛線繪示，以更清楚地示意出電極模組210A的內部結構。同時，圖中提供直角座標X-Y-Z以利於進行描述。
請先參考圖6A，在本實施例中，自主移動裝置200A的兩電極模組210A構成一軌道T1，軌道T1具有一入口端E1，以讓充電支臂130A的第二端部132A從入口端E1伸入軌道T1，使電極模組210A電性連接於電連接部1322。充電支臂130A的第二端部132A呈圓形而使得電連接部1322具有一弧面C1。
此外，在本實施例中，自主移動裝置200A的電極部212具有朝向入口端E1的一斜面D1。如圖6A至圖6B，當充電支臂130A的第二端部132A伸入軌道T1時，電連接部1322的弧面C1能夠抵接電極部212的斜面D1。這樣設計的好處在於，如圖6C，當充電支臂130A傾斜地進入軌道T1時，電連接部1322仍能夠順利地對接於電極部212，以減少卡住的情況發生。
另外，請參考圖5，詳細來說，電極模組210A包括一殼座211以及一電極部212。殼座211包括朝向軌道T1的一開口2111以及環繞出開口2111的多個壁面W。
本實施例的電極部212可伸縮地配置於開口2111。具體來說，電極部212是藉由彈簧P1而可伸縮地配置於開口2111，但在其他實施例中，電極部212的配置方式並不以此限制。
值得一提的是，電極部212與對應的壁面W之間具有間隙G，因此電極部212可具有較大的移動裕度。具體來說，電極部212在X方向與Z方向與壁面W皆具有間隙G。
如此一來，當充電支臂130A的第二端部132A伸入自主移動裝置200A的軌道T1時，充電支臂130A的電連接部1322會抵壓自主移動裝置200A的電極部212，此時的電極部212能夠在X方向或Z方向上移動，以使這些間隙G的大小改變，或是藉由彈簧P1而在Y方向上移動。
如圖6A與6B所示，當自主移動裝置200A的電極部212被充電支臂130A的電連接部1322壓抵的過程中，電極部212的部分會縮入開口2111(圖5)，以讓充電支臂130A能夠順利地進入軌道T1，減少卡住的情況發生。
另一方面，如圖6C所示，若自主移動裝置200A產生偏移量，則兩電極部212受電連接部1322的抵壓程度不一樣，兩電極部212縮入開口2111的程度也會不一樣。舉例來說，由於圖6C中靠近圖面下方的電極部212受力較多，故電極部212縮入開口2111的部分也較多。如此一來，即使自主移動裝置200A與支臂130A之間偏移，支臂130A也能夠順利地進入軌道T1，減少卡住的情況發生。
綜上所述，本發明的充電裝置包括固定底座、樞軸桿件以及充電支臂。充電支臂能夠相對於樞軸桿件旋轉，樞軸桿件能夠相對於固定底座旋轉，而可以增加充電支臂的擺動範圍。如此一來，在自主移動裝置移動至充電裝置的過程中，充電裝置可以具有較大的旋轉角度，以配合自主移動裝置的位置偏移量，使充電裝置與自主移動裝置順利對位，且提升充電的穩定性。在一實施例中，固定底座包括彈性變形部，樞軸桿件包括對應於彈性變形部的耳部，彈性變形部能夠受耳部的擠壓而變形，並產生彈性力。因此，當自主移動裝置與充電裝置分離時，上述彈性力被釋放，以使樞軸桿件可以確實地旋轉至原位。在一實施例中，本發明的充電支臂的第二端部呈圓形而使得電連接部具有弧面，而自主移動裝置的電極部具有斜面，且電連接部的弧面能夠抵接電極部的斜面。這樣設計的好處在於，當充電支臂傾斜地進入軌道時，電連接部仍能夠順利地對接於電極部，以減少卡住的情況發生。此外，電極部與對應的壁面之間具有間隙，而使電極部可具有較大的移動裕度。因此，當自主移動裝置的電極部被充電支臂的電連接部壓抵的過程中，電極部可順應充電支臂而在XYZ方向上移動，並減少卡住的情況發生。
10:充電系統
100:充電裝置
110:固定底座
111:底板
112:第一軸部
113:彈性變形部
120:樞軸桿件
121:第一部分
122:第二部分
124:耳部
1231:限位槽
130、130A:充電支臂
131:第一端部
132、132A:第二端部
1321:側壁
1322:電連接部
133:第二軸部
1341:滑動部
200、200A:自主移動裝置
210、210A:電極模組
211:殼座
2111:開口
212:電極部
B1:軸承
C1:弧面
D1:斜面
E1:入口端
P1:彈簧
S2:扭簧
T1:軌道
W:壁面
G:間隙
X-Y-Z:直角座標
圖1A是依照本發明的一實施例的一種充電系統的立體示意圖。
圖1B是圖1A的充電系統的爆炸示意圖。
圖2A與圖2B是圖1A的充電系統於不同狀態的仰視示意圖。
圖3是圖1A的充電裝置的另一視角的立體示意圖。
圖4A是依照本發明的另一實施例的一種充電裝置的示意圖。
圖4B是圖4A的充電裝置的樞軸桿件相較於固定底座轉動的示意圖。
圖5是依照本發明的另一實施例的一種自主移動裝置的剖面示意圖。
圖6A至圖6C是圖5的自主移動裝置應用於充電裝置的不同狀態的仰視示意圖。
10：充電系統
100：充電裝置
110：固定底座
120：樞軸桿件
130：充電支臂
200：自主移動裝置
Claims (10)
- 一種充電裝置，包括：一固定底座；一充電支臂，具有相對的一第一端部以及一第二端部；以及一樞軸桿件，具有一第一部分以及一第二部分，該第一部分樞接於該固定底座，該樞軸桿件適於相對於該固定底座旋轉，該第二部分樞接於該第一端部，該充電支臂適於相對於該樞軸桿件旋轉，該固定底座具有一底板，且包括突出於該底板的一第一軸部，該樞軸桿件的該第一部分透過該第一軸部樞接於該固定底座，該充電支臂的該第一端部包括一第二軸部，該樞軸桿件的該第二部分透過該第二軸部樞接於該充電支臂，該第一軸部的延伸方向平行於該第二軸部的延伸方向。
- 如申請專利範圍第1項所述的充電裝置，其中該固定底座更包括至少一彈性變形部，該樞軸桿件包括至少一耳部，該至少一耳部卡合於對應的該至少一彈性變形部，當該樞軸桿件相對於該固定底座旋轉時，該至少一耳部擠壓該至少一彈性變形部以產生一彈性力，以供該樞軸桿件復位。
- 如申請專利範圍第1項所述的充電裝置，其中該充電支臂的該第一端部與該樞軸桿件的該第二部分的其中一者包括一滑動部，另一者具有一限位槽，該滑動部伸入於該限位槽適於沿該限位槽移動，以限制該充電支臂相對於該樞軸桿件的旋轉角度。
- 如申請專利範圍第1項所述的充電裝置，其中該充電支臂包括位於該第二端部的相對兩側壁以及位於該兩側壁的兩電連接部。
- 一種充電系統，包括：一充電裝置，包括：一固定底座；一樞軸桿件，具有一第一部分以及一第二部分，該第一部分樞接於該固定底座；以及一充電支臂，具有相對的一第一端部以及一第二端部，該第一端部樞接於該第二部分；以及一自主移動裝置，適於電性連接於該充電支臂，其中當該自主移動裝置對接於該充電支臂的該第二端部的過程中，該充電支臂適於相對於該樞軸桿件旋轉，且該樞軸桿件適於相對於該固定底座旋轉，以使該充電裝置與該自主移動裝置對位，該固定底座具有一底板，且包括突出於該底板的一第一軸部，該樞軸桿件的該第一部分透過該第一軸部樞接於該固定底座，該充電支臂的該第一端部包括一第二軸部，該樞軸桿件的該第二部分透過該第二軸部樞接於該充電支臂，該第一軸部的延伸方向平行於該第二軸部的延伸方向。
- 如申請專利範圍第5項所述的充電系統，其中該充電支臂具有位於該第二端部的相對兩側壁以及位於該兩側壁的兩電連接部，該自主移動裝置包括相對的兩電極模組，該兩電極模組構 成一軌道，該充電支臂的該第二端部適於伸入該軌道，使各該電極模組分別電性連接於對應的該電連接部。
- 如申請專利範圍第6項所述的充電系統，其中各該電極模組更包括一殼座以及一電極部，該殼座包括朝向該軌道的一開口以及環繞出該開口的多個壁面，該電極部可伸縮地配置於該開口，各該電極部與對應的該壁面之間具有多個間隙，當該充電支臂的該第二端部伸入該自主移動裝置的該軌道時，該充電支臂的該電連接部抵壓該自主移動裝置的該電極部，以使該些間隙的大小改變。
- 如申請專利範圍第7項所述的充電系統，其中該軌道具有一入口端，以讓該充電支臂的該第二端部伸入，該電極部具有朝向該入口端的一斜面，該電連接部具有一弧面，該斜面適於抵接該弧面。
- 如申請專利範圍第5項所述的充電系統，其中該固定底座更包括環設於該樞軸桿件的一彈性變形部，該樞軸桿件包括對應於該彈性變形部的一耳部，該耳部卡合於該彈性變形部，當該樞軸桿件相對於該固定底座旋轉時，該耳部擠壓該彈性變形部以產生一彈性力，以供該樞軸桿件復位。
- 如申請專利範圍第5項所述的充電系統，其中該充電支臂與該樞軸桿件在朝向於彼此的部位的其中一者包括一滑動部，另一者具有一限位槽，該滑動部伸入於該限位槽，以限制該充電支臂相對於該樞軸桿件的旋轉角度。
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