阅读说明：本技术 一种全自动充电机器人 (Full-automatic charging robot ) 是由 刘晓民 周斌 辛涛 杜岩平 丁晓伟 杨延志 肖攀 孙建 王兴越 侯晓颖 欧方浩 于 2019-10-25 设计创作，主要内容包括：本申请涉及一种全自动充电机器人,其包括：一本体；至少一充电枪,充电枪通过线缆连接充电电源；设置在本体上且与充电枪数量相同的充电座,充电座用于支撑充电枪；安装于本体上的机械手臂,机械手臂与充电枪可拆卸式连接,充电枪通过机械手臂实现空间的移动以完成充电枪的插拔,其中,机械手臂上设有视觉装置,通过视觉装置能够实现机械手臂与充电枪的对接；设置于本体上的平衡器,平衡器连接充电枪,用于在机械手臂控制充电枪插拔时降低充电枪的承载。本申请的全自动充电机器人特别适合大功率的新能源公交车的充电问题,克服充电时需人工值守、人工操作时费时费力、插拔充电枪对不准的问题,提高了大功率直流充电的安全性、稳定性及工作效率。(The application relates to a full-automatic charging robot, it includes: a body; the charging gun is connected with a charging power supply through a cable; the charging seats are arranged on the body and are the same as the charging guns in number, and the charging seats are used for supporting the charging guns; the mechanical arm is arranged on the body and detachably connected with the charging gun, the charging gun realizes spatial movement through the mechanical arm to complete the plugging and unplugging of the charging gun, a visual device is arranged on the mechanical arm, and the mechanical arm and the charging gun can be butted through the visual device; the balancer is arranged on the body and connected with the charging gun, and the balancer is used for reducing the load of the charging gun when the mechanical arm controls the charging gun to be plugged and unplugged. The full-automatic charging robot of this application is particularly suitable for the problem of charging of powerful new forms of energy bus, need artifical on duty when overcoming to charge, waste time and energy when manual operation, plug rifle that charges to inaccurate problem, has improved security, stability and the work efficiency that high-power direct current charges.)

一种全自动充电机器人

技术领域

本申请属于新能源汽车技术领域，特别涉及一种全自动充电机器人。

背景技术

新能源汽车以其能源清洁、排放无污染等优点逐渐在替代传统燃油汽车，而公交系统中将逐渐采用新能源电动公交大巴作为公交系统的主流车型。目前，新能源公交大巴的充电模式以直流快充为主，一般充电功率高达450KW以上。因此，面向大功率直流快充的新能源大巴，主要存在以下几方面问题：1)充电枪连同电缆太重，并且充电枪的拔插力也较大(一般大于20kg)，因此操作的劳动强度比较繁重；2)由于充电枪连同电缆太重，使充电枪与充电座的连接不可靠，经常出现连接故障；3)大功率充电时，充电枪与充电座连接处一旦因导流能力下降导致急剧发热，就会存在火灾隐患。

因此，新能源公交车的充电问题将会成为制约公交系统高效、稳定、安全和良性运营的瓶颈。为此，需要一种智能、高效、稳定、安全的无人值守全自动化的充电系统，代替人工来实现新能源汽车的智能化、无人化、快速高效和安全的充电过程。

发明内容

本申请的目的是提供了一种全自动充电机器人，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请提供的技术方案是：一种全自动充电机器人，其包括：

一本体；

至少一充电枪，所述充电枪通过线缆连接充电电源；

设置在所述本体上且与所述充电枪数量相同的充电座，所述充电座用于支撑所述充电枪；

安装于所述本体上的机械手臂，所述机械手臂与所述充电枪可拆卸式连接，所述充电枪通过所述机械手臂实现空间的移动以完成所述充电枪的插拔，其中，所述机械手臂上设有视觉装置，通过所述视觉装置能够实现所述机械手臂与所述充电枪的对接；

设置于所述本体上的平衡器，所述平衡器连接所述充电枪，用于在所述机械手臂控制所述充电枪插拔时降低所述充电枪的承载。

在本申请一实施方式中，所述本体上设有定滑轮及定滑轮，所述线缆的部分固定于所述动滑轮，通过控制所述动滑轮的移动及使所述线缆穿过所述定滑轮实现连接所述充电枪的线缆的负载及机械手臂伸出范围的限制。

在本申请一实施方式中，所述充电枪包括

充电枪端头；

充电枪筒体，所述充电枪筒体用于保持所述充电枪端头，其中，所述充电枪筒体上设有线缆孔，所述线缆孔用于线缆穿入连接至所述充电枪端头；以及

挂钩，所述挂钩铰接于所述充电枪筒体且可控的挂勾于充电口，用于使所述充电枪与所述充电口保持相对固定。

在本申请一实施方式中，所述挂钩包括第一主体部、第二主体部、连接于所述第一主体部和第二主体部之间连接部以及设置于所述第一主体部的端部的挂钩部，所述第一主体部与第二主体部平行且非共线设置以形成与所述线缆孔相对应的偏移。

在本申请一实施方式中，所述充电枪包括铰接部及弹簧，所述挂钩通过铰接部与所述充电枪筒体连接，所述弹簧设置于所述挂钩与所述充电枪筒体之间以控制所述挂钩复位。

在本申请一实施方式中，所述机械手臂的端部设有磁吸式抓手，所述磁吸式抓手包括

磁吸式本体，所述磁吸式本体用于与机械手臂连接；

视觉支架，所述视觉支架设置在所述磁吸式本体上，用于支撑所述视觉装置；

驱动装置，所述驱动装置通过固定支架安装于所述磁吸式本体上；以及

卡扣，所述卡扣连接于所述驱动装置，通过所述驱动装置实现所述卡扣的转动以控制所述挂钩可控的挂钩于所述充电口。

在本申请一实施方式中，在所述固定支架安装有所述卡扣的一侧设置限位块，用于限制所述卡扣的偏转角度。

在本申请一实施方式中，在所述磁吸式本体上向所述充电枪的一侧延伸有至少两个导向部，所述导向部用于与充电枪上设有的导向孔配合以实现所述磁吸式抓手与充电枪导向配合。

在本申请一实施方式中，所述导向部成锥形结构。

在本申请一实施方式中，所述充电枪上设有用于所述视觉装置识别的识别特征。

本申请的全自动充电机器人能够解决新能源汽车的充电问题，特别适合大功率的新能源公交车的充电问题，克服充电时需人工值守，或是人工操作时费时费力、插拔充电枪对不准的问题，提高了大功率直流充电的安全性、稳定性及工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例；

图1为本申请的全自动充电机器人结构示意图；

图2为本申请的全自动充电机器人侧视图；

图3为本申请的充电枪结构示意图。

附图标记：

10、本体；

1、机械手臂；11、磁吸式本体；12、导向部；13、视觉支架；14、驱动装置；15、固定支架；16、卡扣；17、限位块；

2、充电枪；2a、第一充电枪；2b、第二充电枪；21、充电枪筒体；211、线缆孔；212、导向孔；22、充电枪端头；23、挂钩；231、第一主体部；232、第二主体部；233、连接部；234、挂钩部；24、铰接部；25、充电口；251、充电口本体；252、充电口开口；253、挂钩咬合槽；

3、视觉装置；

4、线缆；

5、动滑轮；

6、滑轮槽；

7、定滑轮；

8、平衡器；

9、充电座；9a、第一充电座；9b、第二充电座。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

如图1和图2所示，本申请提供的全自动充电机器人包括本体10、充电枪2、机械手臂1、视觉装置3及平衡器8等。

本体10可以为框架本体或板状结构本体，其构成全自动充电机器人的主体框架。

充电枪2根据新能源汽车需要充电的位置设置为至少一个，其通过线缆4与充电电源或电网连接。在本申请图示所示实施例中，充电枪2为两个，即充电枪2包括第一充电枪2a和第二充电枪2b。

充电座9设置在本体10上，且其与充电枪2的数量相同，充电座9用于支撑充电枪2。

机械手臂1安装在本体10上，机械手臂1与充电枪2可拆卸的进行连接，充电枪2在机械手臂1与其插结后被机械手臂1带着实现空间的移动，以完成充电枪2对充电口的插拔，其中，机械手臂1上设有视觉装置3，通过视觉装置3能够实现机械手臂1与充电枪2的对接。

平衡器8设置于本体10上，平衡器8连接充电枪2，用于在机械手臂1控制充电枪2插拔时降低充电枪2的承载。其中，平衡器8可以是气动平衡器或弹簧平衡器中任一种。

在本申请中，本体10上设有定滑轮7及动滑轮5，线缆4的部分固定于动滑轮5，通过控制动滑轮5的移动及使线缆4穿过定滑轮7实现连接充电枪2的线缆4的负载及机械手臂1伸出范围的限制。

如图3所示，在上述机械手臂1与充电枪2可拆卸连接的一能够实现的实施例中，充电枪2包括：充电枪端头22、充电枪筒体21及挂钩23。充电枪端头22被充电枪筒体21保持或固定，充电枪端头22的结构符合相关标准，充电枪筒体21大致上成筒状，图示所示实施例中，充电枪筒体21为台阶状，较小端固定有充电枪端头22，充电枪筒体21的另一侧设有线缆孔211，可用于供线缆4穿入到充电枪筒体21中而连接至充电枪端头22。充电口25有一充电口本体251构成，其闪设有与充电枪端头22相适配的充电口开口252，在充电口本体251的一侧边缘设有挂钩咬合槽253，挂钩23铰接在充电枪筒体21，且能够可控(具体控制过程参见下文)的挂勾/脱离于充电口25的挂钩咬合槽253，以使充电枪2与充电口25保持相对固定或脱离。

挂钩23包括第一主体部231、第二主体部232、连接在第一主体部231和第二主体部232之间的连接部233以及设置在第一主体部231端部的挂钩部234，挂钩部234与第一主体部231大致垂直设置，其用于与挂钩咬合槽253配合，第一主体部231与第二主体部232大致平行且非共线的设置以使之可以形成与线缆孔211相对应的偏移，此偏移可以防止挂钩23与线缆4发生干涉。

在本申请一实施例中，充电枪2还包括铰接部24及弹簧，挂钩23通过铰接部24与充电枪筒体21铰接，弹簧设置在挂钩23与充电枪筒体21之间以控制挂钩23复位。

在本申请一实施例中，机械手臂1与充电枪2为磁吸式连接，通过磁吸式实现两者的可拆卸连接。

相应的，机械手臂1的端部设有磁吸式抓手，磁吸式抓手包括磁吸式本体11、视觉支架13、驱动装置14及卡扣16。磁吸式本体11与机械手臂连接，其可以通过控制电流的通断来控制其磁性的有无。视觉支架13设置在磁吸式本体11上，用于支撑视觉装置3。视觉装置3是一种集成图像获取装置例如摄像头及相应算法的系统总成，其能够根据获取到的图像对机械手臂1进行空间位置的移动。为了对被识别目标进行精确识别，在充电枪2上还可以设有用于视觉装置3识别的识别特征。驱动装置14通过固定支架15安装于磁吸式本体11上。在一些实施例中，驱动装置14为电机，更优选的，为了对卡扣16进行精确控制，驱动装置14可以为步进式电机。最后，卡扣16连接于驱动装置14，通过控制驱动装置14可以实现卡扣16的转动，通过卡扣16的转动以压低卡扣16的一端而使卡扣16的挂钩端抬起，最终实现挂钩23可控的挂钩/脱离于充电口25的挂钩咬合槽253。

在本申请一实施例中，在固定支架15安装有卡扣16的一侧设置限位块17，用于限制卡扣16的偏转角度。

另外，在本申请的磁吸式本体11上向充电枪2的一侧延伸有至少两个导向部12，导向部12用于与充电枪2上设有的导向孔212配合以实现磁吸式抓手与充电枪2导向配合。

在一些实施例中，导向部12成锥形结构。在另一些实施例中，导向部12还以为其他结构，例如三角形结构。

本申请全自动充电机器人的插拔枪过程如下：

当新能源大巴具有两个充电口25时，机械手臂1通过磁吸式抓手抓取第一充电座9a上的第一充电枪2a，机械手臂1上的视觉装置3判断新能源大巴上的第一充电口25的位置。机械手臂1确定完第一充电口25的位置后把第一充电枪2a***新能源大巴的第一充电口25。之后，全自动充电机器人松开第一充电枪2a后，机械手臂1回到待机位置再去第二充电座9b的位置抓取第二充电枪2b。通过机械手臂1上的视觉装置3判断新能源大巴上的第二充电口25的位置。机械手臂1确定完第二充电口25的位置后把第二充电枪2b***新能源大巴的第二充电口25。全自动充电机器人松开第二充电枪2b后，机械手臂1回到待机位置。按此顺序是一辆新能源大巴的插拔枪充电过程，相应的，上述过程也可以是完成多辆新能源大巴的插拔枪的充电过程。

全自动充电机器人在插拔枪时通过平衡器8减轻充电枪2的重量，保证在插拔枪过程中充电枪2在全自动充电机器人可承受的负载范围内。连接充电枪2的线缆4通过滑轮槽6及动滑轮5解决线缆4对全自动充电机器人的负载及全自动充电机器人的机械手臂1伸出的范围的限制。在机械手臂1伸出时，线缆4通过定滑轮7导向，改变平衡器8的力的方向，从而获取机械手臂1伸出的最大臂展及整体结构更加紧凑。机械手臂1可通过视觉装置3放置到机械手臂1的最前端可获取最清晰的图像及更精准定位，保证抓枪精度在0.05mm内，解决了全自动充电机器人在抓取充电枪2过程中的误差大，抓不准的问题，从而保证全自动充电机器人与充电枪2快准稳的插拔过程。

本申请的全自动充电机器人能够解决新能源汽车的充电问题，特别适合大功率的新能源公交车的充电问题，克服充电时需人工值守，或是人工操作时费时费力、插拔充电枪对不准的问题，提高了大功率直流充电的安全性、稳定性及工作效率。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。