一种基于机械臂的水上设备自动充电装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于机械臂的水上设备自动充电装置，包括机械臂、升降平台和位置识别模块，当水上设备电量较低时，水上设备可以回收到升降平台上，升降平台将水上设备升起到机械臂的工作范围内，然后由位置识别模块识别水上设备的充电口的位置，最后通过移动机械臂使得机械臂上的充电头与水上设备的充电口对接，即可对水上设备进行充电，可以实现自动充电过程，无需人工操作。

An Automatic Charging Device for Water Equipment Based on Robot Arm

The utility model discloses an automatic charging device for water equipment based on a manipulator, which includes a manipulator, a lifting platform and a position identification module. When the power of the water equipment is low, the water equipment can be recovered to the lifting platform. The lifting platform lifts the water equipment to the working range of the manipulator, and then recognizes the position. The module identifies the position of the charging port of the water equipment. Finally, the charging head on the robot arm is docked with the charging port of the water equipment through the mobile manipulator, so that the water equipment can be charged. The automatic charging process can be realized without manual operation.

【技术实现步骤摘要】
一种基于机械臂的水上设备自动充电装置
本技术涉及电
，特别是一种基于机械臂的水上设备自动充电装置。
技术介绍
现有的基于机械臂的自动充电设备基本是用于为电动汽车进行自动充电，且需人工将汽车停到指定位置，没有办法实现充电的完全自动化，现有对陆上移动设备的机械臂自动充电设备已相对成熟，而随着进行水上工作的设备的应用越来越广泛，对于实现自动充电的这项技术的需求越来越大，由于水上设备需要执行长期任务，同时考虑到水上设备自动充电所处环境所带来的安全性问题，普通的基于机械臂的自动充电难以实现对水上设备进行可靠、安全的自动充电。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术的目的在于提供一种基于机械臂的水上设备自动充电装置，通过升降平台对水上设备进行回收，并通过机械臂进行自动充电，无需人工操作。本技术解决其问题所采用的技术方案是：一种基于机械臂的水上设备自动充电装置，包括用于对水上设备进行充电的机械臂、用于对水上设备在水面和机械臂所处的平面之间进行升降的升降平台以及用于检测水上设备充电口位置的位置识别模块；所述机械臂包括用于与水上设备进行对接充电的充电头、用于带动充电头上下摆动的Z轴臂、用于带动Z轴臂前后移动的Y轴臂以及用于带动Y轴臂旋转的旋转底座；所述旋转底座包括用于旋转的旋转舵机以及旋转平台，所述Y轴臂包括机械臂大臂以及用于控制机械臂大臂前后移动的第一舵机，所述机械臂大臂下端与第一舵机连接，所述第一舵机设置在旋转平台上；所述Z轴臂包括用于控制充电头旋转的第二舵机、用于带动充电头上下摆动的机械臂小臂以及控制机械臂小臂上下摆动的第三舵机；所述充电头设置在Z轴臂的前端，所述第三舵机设置在Z轴臂的末端并与机械臂大臂的上端连接。进一步，所述Z轴臂还包括带动第二舵机使得充电头上下细微摆动的连杆以及用于控制连杆上下细微摆动的第四舵机，所述连杆连接在第二舵机与机械臂小臂之间。第四舵机和连杆可以使得充电头小幅度的上下摆动，保证充电头与水上设备的对接不会出现偏差。进一步，还包括用于防雨的外壳，所述机械臂、升降平台均设置在外壳内部，所述位置识别模块设置在外壳内壁的顶部，所述外壳开有一个供水上设备进入的开口。外壳可以在下雨天防止雨水腐蚀或损坏内部的部件。进一步，所述外壳上方设置有一个供机械臂放置的放置面，所述放置面设置于外壳上方一侧。进一步，还包括供升降平台升降的导轨，所述导轨设置在外壳内部中间，所述导轨顶端延伸到机械臂所处的平面，所述升降平台不工作时位于导轨的底部。升降平台可以在导轨上进行升降。进一步，还包括用于驱动升降平台升降的升降机构，所述升降机构设置在导轨上方，所述升降机构包括与升降平台连接的丝杆、带动丝杆旋转的联轴器以及控制联轴器运动的步进电机，所述丝杆设置在导轨上，所述步进电机开始工作并通过联轴器带动丝杆进行旋转使得升降平台在导轨上升或下降。进一步，所述升降平台前端还设置有一个方便水上设备进入到升降平台的斜坡。斜坡可以方便水上设备的回收。进一步，所述位置识别模块为摄像头。通过摄像头采集水上设备的充电口，对于不同的水上设备都可以简单快速的识别出其充电口的位置所在。进一步，所述旋转底座还包括舵机台，所述旋转舵机设置在舵机台上。本技术的有益效果是：本技术采用的一种基于机械臂的水上设备自动充电装置，设置有一个升降平台和可以进行充电的机械臂，当水上设备电量较低时，水上设备可以回收到升降平台上，然后升降平台上升到机械臂所处的平面，然后通过控制机械臂的旋转、前后移动、上下摆动使得机械臂的充电头与水上设备对接，即可对水上设备进行充电，无需人工操作即可实现水上设备的自动充电过程，当充电完成后，升降平台下降，水上设备则可以继续回到水上进行工作。附图说明下面结合附图和实例对本技术作进一步说明。图1是本技术一种基于机械臂的水上设备自动充电装置的正面图；图2是本技术一种基于机械臂的水上设备自动充电装置的内部侧视图；图3是本技术机械臂的结构图；图4是本技术机械臂的侧视图。具体实施方式参照图1-图4，本技术的一种基于机械臂的水上设备自动充电装置，包括升降平台2、位于升降平台2上方的机械臂1以及设置在机械臂1上方的位置识别模块3，当水上设备电量较低时，自动回收到本技术的充电装置内，具体是回收到升降平台2上，而本技术在设计时，将升降平台2的位置设计的略低于水平面，可以防止水上设备在回收到升降平台2时被升降平台2卡住，当水上设备回收到升降平台2上时，升降平台2上升，在接触到水上设备的底部后，对水上设备托起后升起，当升降平台2到达机械臂1所处的平面时，升降平台2停止上升，使得水上设备保持在机械臂1所能工作的范围内，然后通过位置识别模块3对水上设备进行识别，找到水上设备的充电口，最后控制机械臂1与充电口对接，从而可以对水上设备进行充电，本技术可以实现对水上设备的自动充电，无需人工操作。具体地，机械臂1包括用于和水上设备进行对接充电的充电头11、Z轴臂12、Y轴臂13以及旋转底座14，旋转底座14可以带着充电头11、Z轴臂12、Y轴臂13整体进行旋转，Y轴臂13可以带着Z轴臂12和充电头11前后移动，Z轴臂12可以带着充电头11上下摆动，旋转底座14又包括旋转舵机141和旋转平台142，Y轴臂13包括机械臂大臂131和第一舵机132，Z轴臂12包括机械臂小臂122、连杆124、第二舵机121、第三舵机123、第四舵机125。当水上设备通过升降平台2到达机械臂1所处的平面时，首先是位置识别模块3识别水上设备的充电口位置，然后由旋转舵机141带动旋转平台142转动到充电口附近后停下，接着由第一舵机132控制机械臂大臂131前后移动，紧接着通过第三舵机123控制机械臂小臂122上下摆动使得充电头11到达水上设备的充电口前方，在然后通过第四舵机125控制连杆124小范围的上下摆动使得充电头11的位置更加准确，最后通过第二舵机121旋转充电头11使得充电头11旋转到可以和充电口对接的状态，然后控制充电头11向前移动与充电口对接，从而可以对水上设备进行充电，实现全自动的充电，无需人工操作。本技术通过设置连杆124和第四舵机125使得充电头11可以小范围的摆动，主要目的是为了使充电头11能更加准确的与水上设备的充电口进行对接，防止充电头11位置不正确时强行对接导致水上设备充电口的损坏。具体地，本技术还包括一个外壳4，可以在下雨天防止雨水腐蚀或损坏内部的部件，上述的机械臂1、升降平台2均设置在外壳4内部，并且外壳4开有一个供水上设备进入的开口，外壳4内部分为上下两层，上层设置机械臂1和位置识别模块3，下层为升降平台2以及升降机构6，在上层设置有一个小的放置面，机械臂1就放置在放置面上，上下层之间并不是完全隔开的，而是通过放置面所处的平面进行区分的。具体地，放置面是固定外壳4内部的一侧，剩下的一侧与下方连通，用于升降平台2的升降，连通处设置有导轨5，升降平台2可以沿着导轨5进行升降，当升降平台2不工作时，升降平台2是位于导轨5底部的。具体地，用于对升降平台2进行升降的升降机构6设置在导轨5上方，包括与升降平台2连接的丝杆61、带动丝杆61旋转的联轴器62以及控制联轴器62运动的步进电机63，丝杆61设置在导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机械臂的水上设备自动充电装置，其特征在于：包括用于对水上设备进行充电的机械臂(1)、用于对水上设备在水面和机械臂(1)所处的平面之间进行升降的升降平台(2)以及用于检测水上设备充电口位置的位置识别模块(3)；所述机械臂(1)包括用于与水上设备进行对接充电的充电头(11)、用于带动充电头(11)上下摆动的Z轴臂(12)、用于带动Z轴臂(12)前后移动的Y轴臂(13)以及用于带动Y轴臂(13)旋转的旋转底座(14)；所述旋转底座(14)包括用于旋转的旋转舵机(141)以及旋转平台(142)，所述Y轴臂(13)包括机械臂大臂(131)以及用于控制机械臂大臂(131)前后移动的第一舵机(132)，所述机械臂大臂(131)下端与第一舵机(132)连接，所述第一舵机(132)设置在旋转平台(142)上；所述Z轴臂(12)包括用于控制充电头(11)旋转的第二舵机(121)、用于带动充电头(11)上下摆动的机械臂小臂(122)以及控制机械臂小臂(122)上下摆动的第三舵机(123)；所述充电头(11)设置在Z轴臂(12)的前端，所述第三舵机(123)设置在Z轴臂(12)的末端并与机械臂大臂(131)的上端连接。...

【技术特征摘要】
1.一种基于机械臂的水上设备自动充电装置，其特征在于：包括用于对水上设备进行充电的机械臂(1)、用于对水上设备在水面和机械臂(1)所处的平面之间进行升降的升降平台(2)以及用于检测水上设备充电口位置的位置识别模块(3)；所述机械臂(1)包括用于与水上设备进行对接充电的充电头(11)、用于带动充电头(11)上下摆动的Z轴臂(12)、用于带动Z轴臂(12)前后移动的Y轴臂(13)以及用于带动Y轴臂(13)旋转的旋转底座(14)；所述旋转底座(14)包括用于旋转的旋转舵机(141)以及旋转平台(142)，所述Y轴臂(13)包括机械臂大臂(131)以及用于控制机械臂大臂(131)前后移动的第一舵机(132)，所述机械臂大臂(131)下端与第一舵机(132)连接，所述第一舵机(132)设置在旋转平台(142)上；所述Z轴臂(12)包括用于控制充电头(11)旋转的第二舵机(121)、用于带动充电头(11)上下摆动的机械臂小臂(122)以及控制机械臂小臂(122)上下摆动的第三舵机(123)；所述充电头(11)设置在Z轴臂(12)的前端，所述第三舵机(123)设置在Z轴臂(12)的末端并与机械臂大臂(131)的上端连接。2.根据权利要求1所述的一种基于机械臂的水上设备自动充电装置，其特征在于：所述Z轴臂(12)还包括带动第二舵机(121)使得充电头(11)上下细微摆动的连杆(124)以及用于控制连杆(124)上下细微摆动的第四舵机(125)，所述连杆(124)连接在第二舵机(121)与机械臂小臂(122)之间。3.根据权利要求1所述的一种基于机械臂的水上设备自动充电装置，其特征在于：还包括用于防雨的外壳(4)，所述机械臂(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王天雷，林尚灿，张京玲，颜健毅，陈可铄，莫若飞，阮馨，陈俊杰，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：新型
国别省市：广东,44