【技术实现步骤摘要】
本技术涉及新能源汽车充电领域，具体涉及一种可变轨空中移动充电机器人系统。
技术介绍
1、电动汽车目前已经是汽车发展最热门也最具朝气和潜力的一个方向，各个品牌的电动汽车如雨后春笋般蓬勃发展。随着电动汽车保有量的快速上升，如何实现方便快捷的充电补能也成为了广大电动车主不得不面对的一个问题。
2、目前电动汽车充电及充电桩行业面临的几个问题主要包括：（1）车主找桩充电时往往需要在寻找充电点、寻找可用充电桩以及排队上耗费大量的时间，导致严重的充电焦虑问题。（2）适合建设商用充电桩的车位一般都位于比较好的位置，场地费用高，导致站桩式商用充电桩的综合成本高。（3）大量建设充电桩会存在建设成本高、使用率低的问题，既浪费资源也增大了电网的配电压力。（4）充电桩车位被燃油车占位的问题无法解决，造成要么浪费车位资源、要么浪费充电桩资源的局面。
3、因此，有必要研发一种集约型的电动汽车充电方案，这种充电方案既不需要为每个停车位建设充电桩，车主也不需要特意寻找充电点，只要将车停在部署了该集约型电动汽车充电方案的服务覆盖区域内，即可实现方便快捷的充电。
4、为了解决上述问题，本申请人之前已经向国家专利局申请了专利名称为“一种悬挂式移动充电桩系统”、申请号为“2023100936171”的专利技术专利，以及专利名称为“一种四轮独立驱动转向的悬挂式移动充电桩系统”、申请号为“2023201748902”的技术专利，上述两项专利采用了交叉轨道悬挂式接触取电移动充电方案，可以在不需要大量部署充电桩数量的情况下，实现充电桩对停车场
5、上述两项专利所记载的技术方案目前已进行成果转化。申请人在进行对应产品开发的过程中发现，当悬挂式充电桩的充电功率不大时，连接充电枪和充电桩之间的线缆直径可以设计得比较小，例如常见的7kw充电桩，其充电枪线缆的直径通常为16mm左右，属于较细且柔性较好的线缆，因此可以通过设计自动卷线装置实现对充电枪及线缆的卷绕收放，而只有当充电枪及线缆处于收纳状态而不是释放后的悬垂状态时，悬挂式充电桩在沿悬挂轨道移动时才不会与停车场的设施、车辆以及行人发生干涉。但是当悬挂式充电桩的充电功率较大时，例如常见的20kw、30kw快充，以及大于等于60kw的超充，其连接充电桩与充电枪之间的线缆由于内部通过的电流很大，因此线缆内的铜线需要设计得很粗，这就使得线缆的整体直径较大，通常在30mm左右甚至更粗，且由于内部铜线以及线缆的整体直径变粗，线缆的柔性也显著下降，可卷绕性变差，这种情况下已经无法通过卷绕收放的方式对线缆进行收纳和释放了。因此为了使交叉轨道悬挂式移动充电方案能够实现高功率快充甚至超充，必须研究一种能够对较粗的线缆实现收放且能够应用于悬挂式移动充电桩的方案。
技术实现思路
1、本技术的目的是提供一种可变轨空中移动充电机器人系统，针对高功率充电桩较粗的充电枪线的收放问题，采用了软硬组合机械臂设计，可在高充电功率、充电枪线缆较粗的情况下实现区域全覆盖变轨式移动充电，位于交叉式悬挂轨道上的每一台充电机器人都可以灵活便捷的到达轨道路径上的任意位置并对其下方的新能源汽车进行快速充电。
2、为了实现上述专利技术目的，相应的技术方案如下：
3、一种可变轨空中移动充电机器人系统，其特征在于，包括悬挂轨道、悬挂式充电机器人、驱动模块、接触式供电线路、控制单元，所述悬挂轨道通过悬空的方式布设，其轨道路径包括若干个直行段、若干个交叉路口、以及大于等于零个转弯段，需要说明的是，所述直行段不要求完全是直线段轨道，而是指没有分岔和大幅度转弯的轨道段，所述交叉路口可以是相互垂直的十字交叉路口，也可以是不相互垂直的交叉路口，还可以是t形或y形交叉路口，所述转弯段指的是需要大幅度转弯但是没有分岔的轨道段。所述悬挂式充电机器人设置有若干个，均悬挂在所述悬挂轨道上，所述悬挂式充电机器人包括充电桩本体、充电枪线机械臂、充电枪，所述充电枪线机械臂安装在所述充电桩本体上，用于实现充电线缆及充电枪的折叠收放，所述充电枪位于充电枪线机械臂的自由端末端，所述驱动模块在所述控制单元的控制下可驱动所述悬挂式充电机器人沿所述悬挂轨道的轨道路径移动，以及驱动所述悬挂式充电机器人在悬挂轨道的交叉路口及转弯段位置处按照行进路线的需要进行直行或转向，所述接触式供电线路沿所述悬挂轨道的轨道路径进行布设，所述悬挂式充电机器人通过接触式取电的方式从所述接触式供电线路进行取电。
4、所述悬挂式充电机器人之所以采用机械臂式充电枪线折叠收放方案，是为了解决高充电功率下充电枪线缆较粗而无法卷绕收放的问题。机械臂式充电枪线折叠收放根据布线情况的不同又可以分为两种设计方案，一种设计方案是直接通过一整束完整的充电导线直接连接所述充电桩本体和充电枪，该完整的充电导线沿所述充电枪线机械臂内部或外部进行走线，折叠收放时机械臂的每个关节处的折叠驱动装置通过对所述充电导线施加弯扭矩实现充电导线的弯折或伸展，从而实现充电枪线缆的折叠收放；另一种设计方案是连接所述充电桩本体和充电枪的充电导线不是完整的一整束，而是按照机械臂的关节臂进行了分段，两个相连接的相邻关节臂中的分段充电导线通过关节处的接触导电装置进行连接，所述接触导电装置优选为导电接触环，这种设计方案下，折叠收放时机械臂的每个关节处的折叠驱动装置只需要简单驱动两个关节臂进行角度开合即可，而不需要负载弯折或伸展所述充电导线的弯扭矩，因此对于折叠驱动装置的额定扭矩及动力要求可以大大降低，且由于不会反复弯折充电导线，折叠收放的可靠性和使用寿命也会提高。
5、优选的，为了优化轨道布局及降低部署成本，所述悬挂轨道的路径依据各个停车场的车位布局进行设计，优选的，大部分悬挂轨道的路径设计都与停车场的车位线一一对应，确保车辆停在停车场的任何一个车位时车侧上方都布设有悬挂轨道。根据对各种停车场的观察发现大多数停车场都划分有车位区块，一个车位区块内通常设置有多个相邻的停车位，不同车位区块之间则留有过道或被其他公共设施占据。根据这种停车场布局，优选的，在车位区块与车位区块之间采用连接段轨道进行衔接，使得任意一个悬挂式充电机器人都能到达整个停车场的任何一个车位区块，甚至任意一个车位，这样就可以实现对每一台悬挂式充电机器人的最大化利用，节省资源，降低成本，在悬挂式充电机器人数量一定的情况下能尽可能服务更多的电动车辆，也可以对悬挂式充电机器人实现更方便快捷的调度。当然，每个停车场的布局都是不一样的，其充电需求也是不一样的，具体的悬挂轨道布设路径则需要对每个停车场的车位特征和场地特点进行现场勘查后，结合实际需要和建设成本综合考量，然后进行具体设计。
6、优选的，所述充电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可变轨空中移动充电机器人系统，其特征在于，包括悬挂轨道、悬挂式充电机器人、驱动模块、接触式供电线路、控制单元，
2.根据权利要求1所述的可变轨空中移动充电机器人系统，其特征在于，所述充电枪线机械臂采用软硬组合设计，其靠近充电桩本体的一端为硬质关节臂，远离充电桩本体的一端即自由端的末段为软质的柔性充电线缆，柔性充电线缆的末端连接着充电枪，所述硬质关节臂由大于等于一节的若干关节段组成，沿所述硬质关节臂布设有充电导线，所述充电导线从所述充电桩本体引出，经由所述硬质关节臂和柔性充电线缆连接至所述充电枪。
3.根据权利要求2所述的可变轨空中移动充电机器人系统，其特征在于，所述硬质关节臂上设置有充电枪插拔口，所述充电枪线机械臂包括充电工作状态和折叠收纳状态，当所述充电枪线机械臂处于折叠收纳状态时，所述若干关节段相互之间折叠使得充电枪线机械臂在垂直方向上的整体长度缩短，且所述充电枪插在所述充电枪插拔口内，此时所述悬挂式充电机器人处于可沿所述悬挂轨道安全移动的状态；当所述充电枪线机械臂处于充电工作状态时，所述若干关节段相互之间展开使得充电枪线机械臂在垂直方向上的整
4.根据权利要求1所述的可变轨空中移动充电机器人系统，其特征在于，所述悬挂轨道包括轨道承托面，所述驱动模块包括驱动轮独立原地转向模块，所述驱动轮独立原地转向模块用于使所述悬挂式充电机器人能够在悬挂轨道的交叉路口或转弯段位置处进行转向，且在转向后能够在所述驱动模块的驱动下沿转向后的悬挂轨道路径进行移动；所述驱动轮独立原地转向模块包括四个独立转向驱动轮模组，沿水平方向按正方形的四角布置，每个独立转向驱动轮模组包括转向电机、动力电机、旋转架、轮子，所述轮子的胎面在运动过程中与所述轨道承托面接触，所述动力电机安装在旋转架上，所述旋转架与所述转向电机的旋转轴固连，所述轮子由动力电机提供旋转动力，所述转向电机的旋转轴沿竖直方向，所述动力电机的旋转轴沿水平方向，所述转向电机的旋转轴的轴心线与动力电机的旋转轴的轴心线相交，所述转向电机旋转轴的轴心线经过所述轮子的胎面与轨道承托面接触的中心点，在转向电机的驱动下，每个轮子均可以独立绕其胎面与轨道承托面接触的中心点原地旋转，在动力电机的驱动下，每个轮子均可以独立绕其轮轴心线正反转。
5.根据权利要求1所述的可变轨空中移动充电机器人系统，其特征在于，还包括取电接触模块，当所述悬挂式充电机器人需要取电时，所述取电接触模块与所述接触式供电线路发生受电接触从而与所述接触式供电线路导通实现取电，当所述悬挂式充电机器人不需要取电时，所述取电接触模块与所述接触式供电线路脱离接触从而与所述接触式供电线路断开。
6.根据权利要求5所述的可变轨空中移动充电机器人系统，其特征在于，每个悬挂式充电机器人还设置有储能模块，当所述悬挂式充电机器人相对于所述悬挂轨道不发生移动时，所述取电接触模块与所述接触式供电线路发生受电接触，此时所述储能模块通过所述接触式供电线路进行充电储能，当所述悬挂式充电机器人沿所述悬挂轨道移动时，所述取电接触模块与所述接触式供电线路脱离接触，此时驱动所述悬挂式充电机器人沿所述悬挂轨道移动及转向的电能由所述储能模块提供。
7.根据权利要求1所述的可变轨空中移动充电机器人系统，其特征在于，还包括位置特征标识和路径地图，所述位置特征标识沿所述悬挂轨道进行布设，其数量为若干个，每一个位置特征标识用于标记悬挂轨道上设置了该位置特征标识的位置点在整个悬挂轨道路径中的具体方位信息，所述路径地图与所述悬挂轨道的布设一一对应，包括悬挂轨道各路径分段的长度和方向、每个转弯节点的位置、每个转弯节点与其相邻各路径分段的关系、每一个位置特征标识所处的位置信息。
8.根据权利要求7所述的可变轨空中移动充电机器人系统，其特征在于，所述位置特征标识为位置二维码，每一个位置二维码中包含了该位置二维码处在整个悬挂轨道路径中的具体位置信息。
9.根据权利要求7所述的可变轨空中移动充电机器人系统，其特征在于，还包括支持输入所述位置特征标识的通讯终端设备、处理数据的调度服务器、以及存储数据的存储单元，所述悬挂式充电机器人包括充电机器人通讯模块及充电机器人定位单元，所述充电机器人定位单元用于获取悬挂式充电机器人自身当前在悬挂轨道的轨道路径中的位置，所述充电机器人通讯模块用于使悬挂式充电机器人与所述调度服务器发生交互通讯，所述路径地图存储在所述存储单元中，所述调度服务器可以读取到存储单元中的路径地图信息，所述通讯终端设备通过对所述位置特征标识进行输入，通讯终端设备可与所述调度服...
【技术特征摘要】
1.一种可变轨空中移动充电机器人系统，其特征在于，包括悬挂轨道、悬挂式充电机器人、驱动模块、接触式供电线路、控制单元，
2.根据权利要求1所述的可变轨空中移动充电机器人系统，其特征在于，所述充电枪线机械臂采用软硬组合设计，其靠近充电桩本体的一端为硬质关节臂，远离充电桩本体的一端即自由端的末段为软质的柔性充电线缆，柔性充电线缆的末端连接着充电枪，所述硬质关节臂由大于等于一节的若干关节段组成，沿所述硬质关节臂布设有充电导线，所述充电导线从所述充电桩本体引出，经由所述硬质关节臂和柔性充电线缆连接至所述充电枪。
3.根据权利要求2所述的可变轨空中移动充电机器人系统，其特征在于，所述硬质关节臂上设置有充电枪插拔口，所述充电枪线机械臂包括充电工作状态和折叠收纳状态，当所述充电枪线机械臂处于折叠收纳状态时，所述若干关节段相互之间折叠使得充电枪线机械臂在垂直方向上的整体长度缩短，且所述充电枪插在所述充电枪插拔口内，此时所述悬挂式充电机器人处于可沿所述悬挂轨道安全移动的状态；当所述充电枪线机械臂处于充电工作状态时，所述若干关节段相互之间展开使得充电枪线机械臂在垂直方向上的整体长度伸长，且所述充电枪插在被充电的电动汽车的充电口上，此时所述悬挂式充电机器人需处于相对所述悬挂轨道保持静止的状态。
4.根据权利要求1所述的可变轨空中移动充电机器人系统，其特征在于，所述悬挂轨道包括轨道承托面，所述驱动模块包括驱动轮独立原地转向模块，所述驱动轮独立原地转向模块用于使所述悬挂式充电机器人能够在悬挂轨道的交叉路口或转弯段位置处进行转向，且在转向后能够在所述驱动模块的驱动下沿转向后的悬挂轨道路径进行移动；所述驱动轮独立原地转向模块包括四个独立转向驱动轮模组，沿水平方向按正方形的四角布置，每个独立转向驱动轮模组包括转向电机、动力电机、旋转架、轮子，所述轮子的胎面在运动过程中与所述轨道承托面接触，所述动力电机安装在旋转架上，所述旋转架与所述转向电机的旋转轴固连，所述轮子由动力电机提供旋转动力，所述转向电机的旋转轴沿竖直方向，所述动力电机的旋转轴沿水平方向，所述转向电机的旋转轴的轴心线与动力电机的旋转轴的轴心线相交，所述转向电机旋转轴的轴心线经过所述轮子的胎面与轨道承托面接触的中心点，在转向电机的驱动下，每个轮子均可以独立绕其胎面与轨道承托面接触的中心点原地旋转，在动力电机的驱动下，每个轮子均可以独立绕其轮轴心线正反转。
5.根据权利要求1所述的可变轨空中移动充电机器人系统，其特征在于，还包括取电接触模块，当所述悬挂式充电机器人需要取电时，所述取电接触模块与所述接触式供电线路发生受电接触从而与所述接触式供电线路导通实现取电，当所述悬挂式充电机器人不需要取电时，所述取电接触模块与所...
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