一种柔顺机构及其电动汽车充电系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种柔顺机构及其电动汽车充电系统及其工作方法，包括：头部件、尾部件和弹簧，头部件沿尾部件的轴向设置，头部件的一端设于尾部件内，头部件的另一端突出于尾部件，弹簧的一端与头部件固定连接，弹簧的另一端与尾部件固定连接；弹簧使头部件能够相对于尾部件沿尾部件的轴向在第一范围内移动、和/或围绕尾部件的轴向在第一角度内转动；弹簧使头部件能够相对于尾部件沿尾部件的径向在第二范围内移动、和/或围绕尾部件的一个径向在第二角度内转动。本发明专利技术降低了机械臂的高精度需求，同时降低了视觉系统的高精度需求，从而降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种柔顺机构及其电动汽车充电系统及其工作方法
本专利技术涉及电动汽车充电插接的
，尤其涉及一种用于电动汽车充电系统的柔顺机构。
技术介绍
近三年，我国是新能源汽车产销第一大国，充电桩是电动汽车的基础设施，目前插拔充电插头动作主要由用户手动完成。随着无人驾驶等智能汽车相关技术的发展，自动充电成为必要的辅助手段。2015年国家工业和信息化部、国家能源局等发布了《电动汽车传导充电用连接装置第1部分：通用要求》、《电动汽车传导充电用连接装置第2部分：交流充电接口》、《电动汽车传导充电用连接装置第3部分：直流充电接口》三项国家标准。这些标准对电动汽车充电用接口及通信协议进行了全面系统的规范。电动汽车的自动充电插接属于自动化领域中的装配应用方向。在用机械臂进行的精密装配作业中，当被装配零件之间的配合精度相当高，虽然机械臂的重复定位精度较高，可以达到0.05mm，但其定位精度较差，只能到0.2mm左右，只能达到配合间隙的一至两个数量级。而且电动汽车充电口插座的位姿利用图像处理方式获取，位置误差大于1mm。所以在执行插拔动作时候会导致插头和插座的相对位姿的误差。由于机器人的高刚性，此时强行进行装配会对机器人产生一较大反作用力，造成卡阻现象，可能会损坏机器人及零件，以至装配无法完成。为避免这种情况，单纯依靠提高机器人以及零件，周边设备精度来解决问题在技术上难度很高，在经济上也不可行。专利CN107627885A(一种电动汽车自动充电装置及其充电方法)公开了一种电动汽车自动充电装置，它通过2个移动平台和电动推杆实现定位动作，再通过夹紧机构将电动汽车电极进行夹紧后进行充电，可以自动完成对电动汽车的充电连接。专利CN107627885A通过绝缘手指将充电线路和汽车电极夹紧，其接口不符合上述国标，是无法对主流电动汽车进行自动插接操作的，不符合服务对象发展的趋势。专利CN107618396A(自动充电系统及方法)利用多关节的机械臂，并在末端设置多个力传感器，采集充电接头处的力数据，由控制器调整充电头的姿态以及空间位置，实现自动插拔动作。专利CN107618396A的结构包括插头的空间位置和姿态控制，由于视觉误差和结构定位误差，将导致插头位姿的误差，该专利通过加装力传感器的反馈，来调整插头的位姿，避免卡阻现象，进而实现插拔动作。这种方式增加了结构的成本，也增加了系统的复杂性，成为了自动充电系统推广的障碍。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种柔顺机构及其电动汽车充电系统及其工作方法。本专利技术采用的技术方案如下：一种柔顺机构，其中，包括：头部件、尾部件和弹簧，所述头部件沿所述尾部件的轴向设置，所述头部件的一端设于所述尾部件内，所述头部件的另一端突出于所述尾部件，所述弹簧的一端与所述头部件固定连接，所述弹簧的另一端与所述尾部件固定连接；所述弹簧使所述头部件能够相对于所述尾部件沿所述尾部件的轴向在第一范围内移动、和/或围绕所述尾部件的轴向在第一角度内转动；所述弹簧使所述头部件能够相对于所述尾部件沿所述尾部件的径向在第二范围内移动、和/或围绕所述尾部件的一个径向在第二角度内转动。上述的柔顺机构，其中，所述尾部件的一侧设有凹锥面，所述头部件的一侧设有凸锥面，所述凹锥面与所述凸锥面相匹配。上述的柔顺机构，其中，所述头部件上设有第一导向柱，所述弹簧的一端套设于所述第一导向柱外。上述的柔顺机构，其中，所述尾部件上设有第二导向柱，所述弹簧的另一端套设于所述第二导向柱外。上述的柔顺机构，其中，所述第一导向柱与所述第二导向柱相正对。上述的柔顺机构，其中，包括至少三所述弹簧。一种电动汽车充电系统，其中，包括：充电桩、设置在所述充电桩上的机械臂、插头、以及与所述插头连接的充电线缆，其中，所述机械臂的端部设有柔顺机构，所述柔顺机构为上述的任意一项所述的柔顺机构，所述尾部件与所述机械臂固定连接，所述头部件上固定有所述插头。一种电动汽车充电系统的工作方法，其中，适用于上述的所述的电动汽车充电系统，所述工作方法包括：步骤S1：识别电动汽车的插座的位姿；步骤S2：所述机械臂快速移动至所述插座的上方；步骤S3.1：所述机械臂沿所述插座的轴向低速进给，使所述插头的前端与所述插座接触；步骤S3.2：所述机械臂沿所述插座的轴向继续低速进给，所述柔顺机构根据所述插头和所述插座的相对位置形成自适应性调整；步骤S4：所述插头与所述插座完成插接。上述的电动汽车充电系统的工作方法，其中，所述自适应性调整包括以下的至少一种：所述插头相对于所述机械臂的端部的轴向平移、所述插头相对于所述机械臂的端部的轴向转动、所述插头相对于所述机械臂的端部的径向平移、所述插头相对于所述机械臂的端部的径向转动。本专利技术由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：(1)本专利技术降低了机械臂的高精度需求，同时降低了视觉系统的高精度需求，从而降低了成本。(2)本专利技术简化了末端的执行器结构，本专利技术在机械臂末端配置一个柔顺机构,降低机械臂末端的刚性，以补偿装配的位姿误差。附图说明图1是本专利技术的柔顺机构及其电动汽车充电系统及其工作方法的示意图。图2是本专利技术的柔顺机构及其电动汽车充电系统及其工作方法的插接示意图。图3是本专利技术的柔顺机构及其电动汽车充电系统及其工作方法的另一种头部件的示意图。附图中：1、头部件；11、凸台；12、板状结构；13、第一部分；14、第二部分；2、尾部件；21、开口；3、弹簧；4、第一导向柱；5、第二导向柱。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。图1是本专利技术的柔顺机构及其电动汽车充电系统及其工作方法的示意图，图2是本专利技术的柔顺机构及其电动汽车充电系统及其工作方法的插接示意图，请参见图1至图2所示，示出了一种较佳实施例的柔顺机构，包括：头部件1、尾部件2和弹簧3，头部件1沿尾部件2的轴向设置，头部件1的一端设于尾部件2内，头部件1的另一端突出于尾部件2，弹簧3的一端与头部件1固定连接，弹簧3的另一端与尾部件2固定连接。其中，弹簧3使头部件1能够相对于尾部件2沿尾部件2的轴向在第一范围内移动、和/或围绕尾部件2的轴向在第一角度内转动，同时，弹簧3使头部件1能够相对于尾部件2沿尾部件2的径向在第二范围内移动、和/或围绕尾部件2的一个径向在第二角度内转动。电动汽车充电插接发生卡阻现象的原因在于末端插头轴线与汽车插座轴线不重合，存在平移方向误差和二者之间的角度误差，而这个误差数值不大，如果允许末端发生一定的变形，插头轴线与汽车插座轴线会重合，在外力作用下，可完成插接动作。而机械臂为了达到一定的定位精度，必须具有高刚性。通过上述的柔顺机构，当插头与插座接触时候，柔顺机构在插座的反作用力下，发生一定的平移和角度偏移，促使末端插头轴线与汽车插座轴线重合，顺利完成插接动作。具体地，尾部件2内开设有一空腔，尾部件2的一侧具有一开口21，开口21与空腔相连通。同时，头部件1的一端设于尾部件2的空腔内，头部件1的另一端自开口21处突出于尾部件2，且开口21的直径大于头部件1的另一端的直径，使头部件1能够相对于尾部件2活动，其活动范围具体包括上述的移动和转动。此外，上述的移动和转动的具体范围由弹簧3的轴向的弹性系数和弹簧3的径向的弹性系数确定，其具体范本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔顺机构，其特征在于，包括：头部件、尾部件和弹簧，所述头部件沿所述尾部件的轴向设置，所述头部件的一端设于所述尾部件内，所述头部件的另一端突出于所述尾部件，所述弹簧的一端与所述头部件固定连接，所述弹簧的另一端与所述尾部件固定连接；所述弹簧使所述头部件能够相对于所述尾部件沿所述尾部件的轴向在第一范围内移动、和/或围绕所述尾部件的轴向在第一角度内转动；所述弹簧使所述头部件能够相对于所述尾部件沿所述尾部件的径向在第二范围内移动、和/或围绕所述尾部件的一个径向在第二角度内转动。

【技术特征摘要】
1.一种柔顺机构，其特征在于，包括：头部件、尾部件和弹簧，所述头部件沿所述尾部件的轴向设置，所述头部件的一端设于所述尾部件内，所述头部件的另一端突出于所述尾部件，所述弹簧的一端与所述头部件固定连接，所述弹簧的另一端与所述尾部件固定连接；所述弹簧使所述头部件能够相对于所述尾部件沿所述尾部件的轴向在第一范围内移动、和/或围绕所述尾部件的轴向在第一角度内转动；所述弹簧使所述头部件能够相对于所述尾部件沿所述尾部件的径向在第二范围内移动、和/或围绕所述尾部件的一个径向在第二角度内转动。2.根据权利要求1所述的柔顺机构，其特征在于，所述尾部件的一侧设有凹锥面，所述头部件的一侧设有凸锥面，所述凹锥面与所述凸锥面相匹配。3.根据权利要求1所述的柔顺机构，其特征在于，所述头部件上设有第一导向柱，所述弹簧的一端套设于所述第一导向柱外。4.根据权利要求3所述的柔顺机构，其特征在于，所述尾部件上设有第二导向柱，所述弹簧的另一端套设于所述第二导向柱外。5.根据权利要求4所述的柔顺机构，其特征在于，所述第一导向柱与所述第二导向柱相正对。6.根据权利要求1所述的柔顺机构，其特征在于，包括至少三所述弹簧。7.根据权利要求1所述的柔顺机构，其特征在于，所述尾部件内开设有一空腔，所述尾部件的一侧具有一开口，所述开...

【专利技术属性】
技术研发人员：张津，胡晓羽，李进进，
申请(专利权)人：上海电气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31