自动充电系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种自动充电系统及方法，其中包括机械臂；充电接口位姿识别模块，设置在机械臂的活动端；充电装置；控制器，用于获取所述充电接口位姿识别模块识别的充电接口的空间位姿；根据充电接口的空间位姿控制所述机械臂的活动端移动，以使得所述充电接头插入所述充电接口；以及控制所述充电装置为所述车辆充电。本发明专利技术的自动充电系统及方法，极大地提高了电动汽车尤其是租赁用电动汽车的用车体验和操作安全性；解决用户遗忘充电导致车辆缺电的问题，尤其提高租赁用电动汽车的使用率；电动汽车自动充电可与其他自动化设施相结合，形成完善的电动汽车自动化服务体系，充分实现智能化；全程无需人工参与，降低了后期维护成本。

Automatic charging system and method

The present invention provides an automatic charging system and method, including the mechanical arm; the charging interface position identification module, set in the mechanical arm of the movable end; charging device; controller for charging interface to obtain the charging interface posture recognition module of the space position; according to the mobile charging interface position control of the manipulator moving end, so that the charging connector is inserted into the charging interface; and controlling the charging device to charge the vehicle. Automatic charging system and method of the invention, greatly improve the electric vehicle especially for electric vehicle car experience and operational safety leasing; solve the user forgets the charging vehicle due to the power shortage problem, especially to improve the use rate of electric vehicles leasing; electric vehicle automatic charging can be combined with other automation facilities, the formation of automation electric vehicle service system perfect, the full realization of the whole intelligent; without artificial participation, reduce the maintenance cost.

【技术实现步骤摘要】
自动充电系统及方法
本专利技术涉及充电
，尤其涉及一种自动识别充电接口并自动将充电接头插入充电接口的自动充电系统及方法。
技术介绍
电动汽车分时租赁业务的兴起一定程度上给人民带来了便利，用户可以很方便地取用公共电动汽车，并且取用点和还车点不需要保持一致，满足了用户出行的需要，并且使用方式十分灵活。然而，现有的电动汽车分时租赁遇到的一个问题在于充电的不方便。停车场充电桩数量有限给电动汽车的续航带来了不利的影响，也一定程度上阻碍了电动汽车分时租赁业务的发展。目前国内大型停车场设置了部分充电车位，在车位后方设置充电桩，为用户提供车辆充电服务。如申请号为CN201710176604.5的专利申请公开的充电桩，为目前市场上存在比较通用的一类充电桩，一般包括设置在停车位旁边的充电枪和配电箱。在采用这种充电桩时，用户在停车后需要手动将充电枪拔下充电桩，插入电动汽车充电接口进行充电，操作较为复杂，给用户使用电动汽车造成了一定的负担，也一定程度上削弱了电动汽车分时租赁的便利性。同时也可能因为部分用户操作不当，容易造成充电枪损伤，后续造成无法充电，带来了后续维护成本的增加。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本专利技术的目的在于提供一种自动充电系统及方法，可以自动识别充电接口的空间位姿，并且控制充电接头自动插入充电接口进行充电，实现全自动化电动汽车充电，而不必用户再手动操作。本专利技术实施例提供一种自动充电系统，包括：机械臂，所述机械臂包括一活动端和一固定端，所述机械臂的活动端设置有一充电接头，且所述机械臂的活动端相对于所述机械臂的固定端可移动；充电接口位姿识别模块，设置于所述机械臂的活动端，所述充电接口位姿识别模块用于识别车辆的充电接口的空间位姿；充电装置，所述充电装置通过充电线缆与所述充电接头电连接，所述充电装置用于当所述充电接头插入所述充电接口中时，为车辆充电；控制器，用于执行如下充电步骤：获取所述充电接口位姿识别模块识别到的充电接口的空间位姿；根据所述充电接口的空间位姿控制所述机械臂的活动端移动，以使得所述充电接头插入所述充电接口；控制所述充电装置为所述车辆充电。可选地，所述充电接头的端面设置有一个或多个力传感器，所述力传感器采集所述充电接头的端面处的力数据，并将采集的力数据发送至所述控制器，所述控制器根据所述力数据，判断所述充电接头是否插入所述充电接口和/或调整所述充电接头在所述充电接口中的插入姿态。可选地，所述充电接头的端面设置有多个力传感器，所述控制器比较各个所述力传感器的力数据与预设力限值，如果存在力数据大于预设力限值的过压力传感器，则设定调整方向为从过压力传感器指向力数据小于预设压力限值的力传感器，并控制所述机械臂的活动端沿所述调整方向移动。可选地，所述充电接口位姿识别模块中预存所述充电接口的特征区域的特征信息；所述充电接口位姿识别模块包括两个摄像头，所述充电接口位姿识别模块获取所述两个摄像头采集的图像，识别采集的图像中的充电接口的特征区域，并计算所述充电接口的特征区域的六维空间坐标，所述六维空间坐标包括所述特征区域分别在x轴、y轴、z轴方向的线位移和所述特征区域分别相对于x轴、y轴、z轴方向的角位移。可选地，所述充电接口位姿识别模块中预存所述充电接口的特征区域的标准图像；所述充电接口位姿识别模块包括一个摄像头，所述充电接口位姿识别模块获取所述摄像头采集的图像，将所述摄像头采集的图像与预存的充电接口的特征区域标准图像进行对比，确定所述充电接口的空间位姿。可选地，所述充电接口位姿识别模块中预存所述充电接口的特征区域的特征信息；所述充电接口位姿识别模块包括一个摄像头，所述充电接口位姿识别模块获取所述摄像头于两个位置分别采集的图像，根据两次采集的图像和两个位置之间的位置关系，计算所述充电接口的六维空间坐标，所述六维空间坐标包括所述充电接口的特征区域分别在x轴、y轴、z轴方向的线位移和所述特征区域的平面分别相对于x轴、y轴、z轴方向的角位移。可选地，所述机械臂的活动端还设置有一闪光灯，所述摄像头的采光率低于预设采光率阈值时，所述控制器开启所述闪光灯，或所述摄像头开启图像采集时，开启所述闪光灯。可选地，所述控制器根据如下步骤控制所述机械臂的活动端移动：控制所述机械臂的活动端执行初始化运动；计算并比较所述机械臂的活动端在初始化运动之前和之后，充电接口的空间位姿，根据比较结果选择下一步运动方向；根据下一步运动方向控制所述机械臂的活动端移动；当满足预设方向调整条件时，计算当前充电接口的空间位姿；比较当前充电接口的空间位姿和前一次计算的充电接口的空间位姿，根据比较结果更新下一步运动方向。可选地，所述初始化运动包括控制所述机械臂的活动端沿一预设参考方向移动预设间隔时间或移动预设间隔距离；所述控制器根据如下步骤更新下一步运动方向：所述机械臂的活动端的运动过程中，每隔预设间隔时间或预设间隔距离，所述充电接口位姿识别模块重新识别充电接口的空间位姿；比较当前充电接口的空间位姿和前一次识别的充电接口的空间位姿，根据比较结果更新下一步运动方向。可选地，在所述机械臂的活动端和所述充电接口之间设置多个节点；所述控制器根据如下步骤更新下一步运动方向：所述机械臂的活动端的运动过程中，每到一个节点，所述充电接口位姿识别模块重新识别充电接口的空间位姿；比较当前节点识别的充电接口的空间位姿和前一节点识别的充电接口的空间位姿，根据比较结果更新下一步运动方向；根据更新后的下一步运动方向，控制所述机械臂的活动端移动至下一个节点。可选地，所述控制器中存储一预设安全位置的信息，所述控制器根据如下步骤更新下一步运动方向：所述机械臂的活动端运动至预设安全位置时，计算当前充电接口的空间位姿；比较当前充电接口的空间位姿和前一次计算的特征点的空间位姿，根据比较结果更新下一步运动方向；根据更新后的下一步运动方向，控制所述机械臂的活动端运动使得所述充电接头插入所述充电接口。可选地，所述充电接口的空间位姿包括所述充电接口的特征区域的六维空间坐标，所述六维空间坐标包括所述特征区域分别在x轴、y轴、z轴方向的线位移和所述特征区域分别相对于x轴、y轴、z轴方向的角位移；所述控制器控制所述机械臂的活动端移动时，还执行充电接头垂直对准所述充电接口的步骤；所述充电接头垂直对准所述充电接口，包括如下步骤：根据所述特征区域的六维空间坐标确定所述特征区域的表面相对于预设参考面的倾斜角度；根据所述特征区域的倾斜角度调整所述机械臂的活动端的倾斜角度，使所述充电接头垂直对准所述充电接口。可选地，还包括车辆检测模块，所述车辆检测模块用于检测在预设检测范围内是否有车辆停靠，并将车辆检测结果发送至所述控制器；所述控制器获取所述车辆检测结果，如果所述车辆检测模块检测到有车辆停靠，则所述控制器启动所述充电步骤；如果所述车辆检测模块未检测到有车辆停靠，则所述控制器不启动所述充电步骤。可选地，所述车辆检测模块包括激光收发器、摄像头、电磁波收发器、超声波收发器、红外收发器和蓝牙收发器之中的至少一种。可选地，还包括数据收发模块，所述数据收发模块用于与车辆的充电盖管理模块进行通信；所述控制器通过所述数据收发模块向所述车辆的充电盖管理模块发送充电请求信号，所述车辆的充电盖管理模块在接收到充电请求信号后控制车辆的充本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动充电系统，其特征在于，包括：机械臂，所述机械臂包括一活动端和一固定端，所述机械臂的活动端设置有一充电接头，且所述机械臂的活动端相对于所述机械臂的固定端可移动；充电接口位姿识别模块，设置于所述机械臂的活动端，所述充电接口位姿识别模块用于识别车辆的充电接口的空间位姿；充电装置，所述充电装置通过充电线缆与所述充电接头电连接，所述充电装置用于当所述充电接头插入所述充电接口中时，为车辆充电；控制器，用于执行如下充电步骤：获取所述充电接口位姿识别模块识别到的充电接口的空间位姿；根据所述充电接口的空间位姿控制所述机械臂的活动端移动，以使得所述充电接头插入所述充电接口；控制所述充电装置为所述车辆充电。

【技术特征摘要】
1.一种自动充电系统，其特征在于，包括：机械臂，所述机械臂包括一活动端和一固定端，所述机械臂的活动端设置有一充电接头，且所述机械臂的活动端相对于所述机械臂的固定端可移动；充电接口位姿识别模块，设置于所述机械臂的活动端，所述充电接口位姿识别模块用于识别车辆的充电接口的空间位姿；充电装置，所述充电装置通过充电线缆与所述充电接头电连接，所述充电装置用于当所述充电接头插入所述充电接口中时，为车辆充电；控制器，用于执行如下充电步骤：获取所述充电接口位姿识别模块识别到的充电接口的空间位姿；根据所述充电接口的空间位姿控制所述机械臂的活动端移动，以使得所述充电接头插入所述充电接口；控制所述充电装置为所述车辆充电。2.根据权利要求1所述的自动充电系统，其特征在于，所述充电接头的端面设置有一个或多个力传感器，所述力传感器采集所述充电接头的端面处的力数据，并将采集的力数据发送至所述控制器，所述控制器根据所述力数据，判断所述充电接头是否插入所述充电接口和/或调整所述充电接头在所述充电接口中的插入姿态。3.根据权利要求2所述的自动充电系统，其特征在于，所述充电接头的端面设置有多个力传感器，所述控制器比较各个所述力传感器的力数据与预设力限值，如果存在力数据大于预设力限值的过压力传感器，则设定调整方向为从过压力传感器指向力数据小于预设压力限值的力传感器，并控制所述机械臂的活动端沿所述调整方向移动。4.根据权利要求1所述的自动充电系统，其特征在于，所述充电接口位姿识别模块中预存所述充电接口的特征区域的特征信息；所述充电接口位姿识别模块包括两个摄像头，所述充电接口位姿识别模块获取所述两个摄像头采集的图像，识别采集的图像中的充电接口的特征区域，并计算所述充电接口的特征区域的六维空间坐标，所述六维空间坐标包括所述特征区域分别在x轴、y轴、z轴方向的线位移和所述特征区域分别相对于x轴、y轴、z轴方向的角位移。5.根据权利要求1所述的自动充电系统，其特征在于，所述充电接口位姿识别模块中预存所述充电接口的特征区域的标准图像；所述充电接口位姿识别模块包括一个摄像头，所述充电接口位姿识别模块获取所述摄像头采集的图像，将所述摄像头采集的图像与预存的充电接口的特征区域标准图像进行对比，确定所述充电接口的空间位姿。6.根据权利要求1所述的自动充电系统，其特征在于，所述充电接口位姿识别模块中预存所述充电接口的特征区域的特征信息；所述充电接口位姿识别模块包括一个摄像头，所述充电接口位姿识别模块获取所述摄像头于两个位置分别采集的图像，根据两次采集的图像和两个位置之间的位置关系，计算所述充电接口的六维空间坐标，所述六维空间坐标包括所述充电接口的特征区域分别在x轴、y轴、z轴方向的线位移和所述特征区域的平面分别相对于x轴、y轴、z轴方向的角位移。7.根据权利要求4至6中任一项所述的自动充电系统，其特征在于，所述机械臂的活动端还设置有一闪光灯，所述摄像头的采光率低于预设采光率阈值时，所述控制器开启所述闪光灯，或所述摄像头开启图像采集时，开启所述闪光灯。8.根据权利要求1所述的自动充电系统，其特征在于，所述控制器根据如下步骤控制所述机械臂的活动端移动：控制所述机械臂的活动端执行初始化运动；计算并比较所述机械臂的活动端在初始化运动之前和之后，充电接口的空间位姿，根据比较结果选择下一步运动方向；根据下一步运动方向控制所述机械臂的活动端移动；当满足预设方向调整条件时，计算当前充电接口的空间位姿；比较当前充电接口的空间位姿和前一次计算的充电接口的空间位姿，根据比较结果更新下一步运动方向。9.根据权利要求8所述的自动充电系统，其特征在于，所述初始化运动包括控制所述机械臂的活动端沿一预设参考方向移动预设间隔时间或移动预设间隔距离；所述控制器根据如下步骤更新下一步运动方向：所述机械臂的活动端的运动过程中，每隔预设间隔时间或预设间隔距离，所述充电接口位姿识别模块重新识别充电接口的空间位姿；比较当前充电接口的空间位姿和前一次识别的充电接口的空间位姿，根据比较结果更新下一步运动方向。10.根据权利要求8所述的自动充电系统，其特征在于，在所述机械臂的活动端和所述充电接口之间设置多个节点；所述控制器根据如下步骤更新下一步运动方向：所述机械臂的活动端的运动过程中，每到一个节点，所述充电接口位姿识别模块重新识别充电接口的空间位姿；比较当前节点识别的充电接口的空间位姿和前一节点识别的充电接口的空间位姿，根据比较结果更新下一步运动方向；根据更新后的下一步运动方向，控制所述机械臂的活动端移动至下一个节点。11.根据权利要求8所述的自动充电系统，其特征在于，所述控制器中存储一预设安全位置的信息，所述控制器根据如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹光宇，金勇，喻杰，狄士春，
申请(专利权)人：环球车享汽车租赁有限公司，享奕自动化科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31