一种自动对准充电装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自动对准充电装置及方法，包括安装在移动机器人车体上的安全充电插座装置和安装在充电桩上的充电插头装置，所述的安全充电插座装置包括充电插座前端充电模块和充电插座安全模块；所述充电插头装置包括充电插头前端模块、丝杠导轨模块和转台模块；充电插头前端模块两侧安装有传感器用来测量充电插头到车体后端的距离，进而控制转台的旋转和导轨丝杠模块上丝杠的移动，使得充电插头前端模块中的插头电极和安全充电插座装置中心对齐，插头电极和插座电极单元对接，插头电极推动开关推动滑块带动摆臂式防爆开关闭合，开始充电；该充电装置能够实现充电过程中的精准对接，充电过程中安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种自动对准充电装置及方法
本专利技术属于智能移动机器人领域，具体为一种移动机器人的安全可靠的自动对准充电装置及方法。
技术介绍
随着我国移动机器人事业飞速发展，移动机器人应用也越来越广泛，但是这一切离不开电能的支持，随着机器人功能不断增多，机器人对电能的要求也不断增加，如何实现机器人长时间有效的供电也成为一个研究的热点，因此实现移动机器人自主充电也成为一个比较热门的研究方向。现阶段用于移动机器人的充电方式已经有很多种，已经能够基本实现移动机器人的自动充电，但是仍然还存在一些不足。例如专利申请号CN110803050A的技术专利公开的一种用于AGV系统的自主充电桩，包括用于器件安装载体的充电桩箱体以及安装在充电桩箱体前端用于供电连接的充电头组件。一方面充电桩中的充电头和机器人充电板一接触到就开始充电，可能在开始接触的时候产生电火花，容易造成安全事故。另一方面充电头摆动的幅度过小，相对的对导航定位精度要求就会很高。例如专利公开号CN108594822A、所记载的方案。该移动机器人充电存在以下缺陷：充电桩的充电插头是固定的，需要识别目标的二维码来实现机器人定位充电，该种方式需要判定的机器人的方位比较复杂，容易出现定位误差，不能保证充电电极能够对准充电接口，容易造成充电接触不良以至于降低充电效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种安全可靠的自动对准充电装置及方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种安全可靠的自动对准充电装置，包括设置在移动机器人车体上的安全充电插座装置和设置在充电桩上的充电插头装置，所述安全充电插座装置设置在机器人车体上，包括充电插座前端充电模块和充电插座安全模块,充电插座安全模块固定在机器人车体上，充电插座前端充电模块与充电插座安全模块相固连；所述充电插头装置设置在充电桩上，充电桩上包括充电插头前端模块、丝杠导轨模块和转台模块，转台模块的上端与丝杠导轨模块相固连，丝杠导轨模块的另一端固定着充电插头前端模块。所述充电插座前端充电模块中设置有两组插座电极单元，每组插座电极单元均包括对称布置的两个插座电极片，插座电极片通过导线和电池连接，在充电盒体远离移动机器人车体的前端导槽中设置有弹簧门，弹簧门上端连接有弹簧，弹簧门能在导槽中上下移动，充电插座前端充电模块设置在充电插座安全模块前端，在充电安全模块的箱体上设置有导杆，在箱体下底面还设置有摆臂式防爆开关，导杆上设置有开关推动滑块，开关推动滑块能够在导杆上前后滑动，推动摆臂式开关的闭合，摆臂式防爆开关连接在插座电极片和电池的连接线路上，通过和继电器与三极管的结合使用，控制着插座电极片和电池电路的通断。所述的充电插头前端模块中插头电极设置在插头固定件的一端，插头固定件的另一端固定有导向装置，使得插头固定件能够带着插头电极在导向装置上移动，导向装置固定在导轨下底板上、导轨下底板上端和充电插头盒体固连。所述的丝杠导轨模块上通过插头前端中的插头前端固定件将充电插头前端模块固连在丝杠导轨模块上，所述的充电插头前端模块可以在丝杠导轨模块上左右移动，在丝杠导轨模块末端还接有绝对值编码器，记录丝杠转动时插头左右移动的距离。丝杠导轨模块下底面和转台连接，转台能带动丝杠导轨模块和与连接在丝杠导轨模块上的充电插头前端组件左右旋转。进一步的，在充电插头盒体两侧设置有激光测距传感器，用于测量两个传感器到车体后端面的距离。进一步的，插头电极通过导线和充电器连接，在充电插头和充电器连接的导线上接有继电器，继电器还通过其他导线和控制板连接，控制板还连接着激光测距传感器、绝对值编码器、丝杠导轨模块的伺服电机驱动器、转台伺服电机驱动器。进一步的，安全充电插座装置与电极片接触的部件均为绝缘材料加工成的绝缘部件，充电盒、箱体等均为绝缘部件，充电插头装置中与插头电极相连的插头电极固定件也为绝缘加工的绝缘零件。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：一是移动机器人能够自动充电和断电，并且只有对接成功时机器人才能开始充电，避免只有插头电极和插座的电极片局部接触开始充电产生的电流不稳定，更加安全可靠。二是移动机器人上的插座中心和插头电极中心没有对齐时，还有插头中心和移动机器人中心存在角度偏移时，充电插头装置带着插头电极旋转调整角度，并且插头能够在导轨上左右移动，使得充电对接时插头电极和插座部分中心对齐，对机器人的导航定位精度要求降低。附图说明图1为本专利技术安全可靠的自动对准充电装置的总体结构意图。图2为本专利技术的安全充电插座装置的充电插座前端模块剖视图。图3为本专利技术的安全充电插座装置的充电插座前端模块结构图。图4为本专利技术的安全充电插座装置结构示意图。图5为本专利技术的安全充电插座装置结构侧面示意图。图6为本专利技术的安全充电装置的充电插座端的控制电路图。图7为本专利技术的充电插头装置中的充电插头前端模块结构图。图8为本专利技术的充电插头装置中的充电插头前端模块透视图。图9为本专利技术的充电插头装置中的丝杠导轨模块和转台模块结构图。图10为本专利技术的插头端控制系统原理图。具体实施方式下面结合本专利技术实施中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行做进一步的说明，以助于理解本专利技术的内容。结合图1，一种安全可靠的自动对准充电装置，包括设置在机器人车体上的安全充电插座装置和设置在与设置在充电桩上的充电插头装置，所述的安全充电插座装置包括充电插座前端充电模块A和充电插座安全模块B，充电插座前端充电模块A与充电插座安全模块B相固连；所述充电插头装置包括充电插头前端模块C、丝杠导轨模块D和转台模块E，其中转台模块E与充电桩相连，转台模块E的上端与丝杠导轨模块D相固连，丝杠导轨模块D的另一端固连充电插头前端模块C。结合图2与图3，所述充电插座前端充电模块A包括弹簧门挡板A-1、弹簧门A-2、弹簧A-3、支撑件固定板A-9、沉头螺钉、充电盒体A-12、充电盒体盖板A-13；支撑件固定板A-9的两侧设置两组插座电极单元，每组插座电极单元均包括上下对称设置的八片电极片弹簧A-4、两块电极片固定板A-5、对称布置的两个插座电极片A-6、紧定螺钉、两个支撑件A-8和弹簧导向螺钉A-10；充电盒体A-12与充电盒体盖板A-13相固连，支撑件固定板A-9通过沉头螺钉固定在充电盒体A-12内壁上；充电盒体A-12中，每组插座电极单元中上下两个支撑件A-8分别固定在充电盒体盖板A-13和支撑件固定板A-9上，弹簧导向螺钉A-10贯穿电极片固定板A-5，用于将插座电极片A-6和电极片固定板A-5固连，充电线通过紧定螺钉固定在插座电极片A-6上，电极片弹簧A-4套在弹簧导向螺钉A-10的螺钉头上，电极片弹簧A-4的一端与电极片固定板A-5相接触，电极片弹簧A-4的另一端与充电盒体盖板A-13或支撑件固定板A-9相接触；支撑件A-8的端部设置凸起，用于对电极片固定板A-5进行限位；充电时，插头电极C-1通过挤压插座电极片A-6使得插本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人自动对准充电装置，其特征在于，包括安全充电插座装置(1)和安装在充电桩上的充电插头装置(2)；/n所述安全充电插座装置(1)设置在机器人车体上，包括充电插座前端充电模块(A)和充电插座安全模块(B),充电插座安全模块(B)固定在机器人车体上，充电插座前端充电模块(A)与充电插座安全模块(B)相固连；/n所述充电插头装置(2)设置在充电桩上，充电桩上包括充电插头前端模块(C)、丝杠导轨模块(D)和转台模块(E)，其中转台模块(E)与充电桩相连，转台模块(E)的上端与丝杠导轨模块(D)相固连，丝杠导轨模块(D)的另一端固连充电插头前端模块(C)。/n

【技术特征摘要】
1.一种机器人自动对准充电装置，其特征在于，包括安全充电插座装置(1)和安装在充电桩上的充电插头装置(2)；
所述安全充电插座装置(1)设置在机器人车体上，包括充电插座前端充电模块(A)和充电插座安全模块(B),充电插座安全模块(B)固定在机器人车体上，充电插座前端充电模块(A)与充电插座安全模块(B)相固连；
所述充电插头装置(2)设置在充电桩上，充电桩上包括充电插头前端模块(C)、丝杠导轨模块(D)和转台模块(E)，其中转台模块(E)与充电桩相连，转台模块(E)的上端与丝杠导轨模块(D)相固连，丝杠导轨模块(D)的另一端固连充电插头前端模块(C)。


2.根据权利要求1所述的机器人自动对准充电装置，其特征在于，充电插座前端充电模块(A)包括弹簧门挡板(A-1)、弹簧门(A-2)、弹簧(A-3)、支撑件固定板(A-9)、沉头螺钉、充电盒体(A-12)、充电盒体盖板(A-13)；
支撑件固定板(A-9)的两侧设置两组插座电极单元，每组插座电极单元均包括上下对称设置的八片电极片弹簧(A-4)、两块电极片固定板(A-5)、对称布置的两个插座电极片(A-6)、紧定螺钉、两个支撑件(A-8)和弹簧导向螺钉(A-10)；
充电盒体(A-12)与充电盒体盖板(A-13)相固连，支撑件固定板(A-9)固定在充电盒体(A-12)内壁上；充电盒体(A-12)中，每组插座电极单元中上下两个支撑件(A-8)分别固定在充电盒体盖板(A-13)和支撑件固定板(A-9)上，弹簧导向螺钉(A-10)贯穿电极片固定板(A-5)，用于将插座电极片(A-6)和电极片固定板(A-5)固连，充电线通过紧定螺钉固定在插座电极片(A-6)上，电极片弹簧(A-4)套在弹簧导向螺钉(A-10)的螺钉头上，电极片弹簧(A-4)的一端与电极片固定板(A-5)相接触，电极片弹簧(A-4)的另一端与充电盒体盖板(A-13)或支撑件固定板(A-9)相接触；支撑件(A-8)的端部设置凸起，用于对电极片固定板(A-5)进行限位。


3.根据权利要求2所述的机器人自动对准充电装置，其特征在于，充电盒体(A-12)的前端面对称设置两个弹簧门(A-2)，每个弹簧门(A-2)的一端均连接弹簧(A-3)，两个弹簧门(A-2)之间设置弹簧门挡板(A-1)，用于限制弹簧门(A-2)的位移；
充电时，插头电极(C-1)通过挤压弹簧门(A-2)使弹簧(A-3)伸缩，从而使弹簧门(A-2)打开。


4.根据权利要求1所述的机器人自动对准充电装置，其特征在于，充电插座安全模块(B)包括导杆(B-1)、摆臂式防爆开关(B-2)、开关推动滑块(B-3)、轴用挡圈(B-4)、箱体(B-5)、电池(B-6)和箱体盖板(B-8)；
两根导杆(B-1)相互平行且与插头电极(C-1)的运动方向一致，两根导杆(B-1)上设置开关推动滑块(B-3)，开关推动滑块(B-3)可在两根导杆(B-1)上滑动，摆臂式防爆开关(B-2)设置在箱体(B-5)内，可在开关推动滑块(B-3)的推动下闭合或打开。


5.根据权利要求1所述的机器人自动对准充电装置，其特征在于，充电插头前端模块(C)包括两个对称分布的插头电极(C-1)、插头电极固定件(C-2)、激光测距传感器(C-3)、激光测距传感器安装支架(C-4)、沉头螺钉、充电插头盒体(C-6)、插头前端固定件(C-7)、插头电极导线(C-8)、导轨下底板(C-9)、导向装置(C-10)和挡板(C-11)；
插头电极(C-1)连接插头电极导线(C-8)，插头电极(C-1)固定在插头固定件(C-2)的一端，插头固定件(C-2)另一端装有导向装置(C-10)，导向装置(C-10)下端面和导轨下底板(C-9)固连，导轨下底板(C-9)上端固连充电插头盒体(C-6),导轨下底板(C-9)内部设置凸起的挡板(C-11)，用于限制插头电极固定件(C-2)在导向装置(C-10)向后移动的位移，充电插头盒体(C-6)前端面设置凸起，用于限制插头电极固定件(C-2)在导向装置(C-10)上向前的位移。


6.根据权利要求5所述的机器人自动对准充电装置，其特征在于，所述的充电插头盒体(C)还设置激光测距传感器固定支架(C-4)，两侧激光传感器固定支架(C-4)上各设置一个激光测距传感器(C-3)，插头前端固定件(C-7)将插头前端模块(C)固定在丝杠导轨模块中的导...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶卫军，赵仁佳，石胜，吴杰，戴慎超，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32