一种可移动的自助式充电机器人的制作方法

本实用新型属于电动汽车充电技术领域，涉及一种电动汽车充电装置，尤其涉及一种可移动的自助式充电机器人。

背景技术：

随着电动汽车的逐渐推广和使用，其配套的基础充电设施也需要大力发展。目前充电设施使用的都依赖于人工操作，尤其对于分时租赁的电动汽车而言，无法带给用户良好的体验。

采用机器人充电的必要性：电动汽车需要用户自己完成充电操作，在天气或者外力的影响下可能发生电力泄漏或者损坏等问题，其次不是所有用户都能遵守充电桩插拔充电插头等操作。若能将充电设施的自动化程度进一步提高，势必有助于实现充电服务体系的智能化与便捷化。

自动充电的优势：

(1)避免人工操作的安全隐患。

(2)减少充电设备管理者的工作人员和劳动强度，并降低管理成本。

(3)提供给用户更好的充电体验，提升充电设施的自动化程度。

(4)促进电动汽车分时租赁模式的应用和普及，从而减缓交通压力，利用环保并实现车辆利用率最大化。

(5)电动汽车自动充电可与其他设施相结合，例如自动泊车、自动清洁等，形成完善的电动汽车自动化服务体系，充分实现智能化。

(6)有助于增强充电系统的社会化服务能力和多元化服务体系。

自动化汽车充电的研究现状：电动汽车和充电设施的发展已取得很好的成果，但是自动充电设施方面研究较少。目前，自动充电设施取得成果的是美国的特斯拉公司。自主研发的一款蛇形机器人能很好的实现自动充电过程。当电动汽车停好之后，蛇形充电机器人会自动寻找特斯拉的充电口，然后自动弯下身来自动与接口对接充电。整个过程不需要人工的参与。但是这款蛇形机器人有20个关节，结构复杂，运动速度缓慢。同时，充电过程的对接精准，但对停车的位置有一定要求，如果停车位置不合适无法自行充电。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的充电方式，以便克服现有充电方式存在的上述缺陷。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种可移动的自助式充电机器人，可根据车辆停放位置调节充电装置的位置，减少工作人员和劳动强度，降低充电桩的管理成本，提升充电设施自动化程度，极大地提高用户体验和操作安全性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种可移动的自助式充电机器人，所述充电机器人包括：机器人运动机构、机器人控制电路；

所述机器人控制电路连接机器人运动机构，控制其动作；

所述机器人运动机构包括：机器人导轨、机器人行走架、步进电机、若干自由度机械臂、若干机械轴电机、充电枪；

所述机器人导轨用于搭载机器人行走架；机器人行走架通过步进电机的转动带动齿轮齿条在所述机器人导轨上做横向移动，机器人行走架搭载有若干自由度机械臂；若干自由度机械臂端部搭载所述充电枪，在设定空间范围内调整充电枪的位置和姿态；充电枪用于连接汽车充电接口实现充电作业；

所述机器人控制电路包括嵌入式主板、无线网卡、机械轴电机驱动器、步进电机驱动器；

所述无线网卡用于接收和发送网络消息；各个机械轴电机驱动器和步进电机驱动器受嵌入式主板控制驱动对应机械轴电机和步进电机运动；嵌入式主板则是整个控制电路的控制核心，接收和发送网络消息，控制各个机械轴电机驱动器和步进电机驱动器；

所述机器人运动机构还包括宏观CMOS摄像头、局部CMOS摄像头；

所述宏观CMOS摄像头用于采集充电口保护盖的图像并上传到嵌入式主板；局部CMOS摄像头用于采集充电口的图像并上传到嵌入式主板；所述嵌入式主板还用以处理图像信息；

所述宏观CMOS摄像头设置于机器人行走架；

所述局部CMOS摄像头设置于自由度机械臂端部；自由度机械臂在设定空间范围内调整局部CMOS摄像头的位置和姿态；

一种可移动的自助式充电机器人，其特征在于，所述充电机器人包括：机器人运动机构、机器人控制电路；

所述机器人控制电路连接机器人运动机构，控制其动作；

所述机器人运动机构包括：机器人导轨、机器人行走架、第一驱动机构、至少一自由度机械臂、至少一第二驱动机构、充电枪；

所述机器人导轨用于搭载机器人行走架；机器人行走架通过第一驱动机构的转动带动传动机构在所述机器人导轨上做移动，机器人行走架搭载有所述自由度机械臂；所述自由度机械臂端部搭载所述充电枪，在设定空间范围内调整充电枪的位置和姿态；充电枪用于连接汽车充电接口实现充电作业。

作为本实用新型的一种优选方案，所述第一驱动机构为步进电机。

作为本实用新型的一种优选方案，所述第二驱动机构为机械轴电机。

作为本实用新型的一种优选方案，所述传动机构包括齿轮、齿条；所述齿轮与第一驱动机构连接，齿条固定设置在导轨上，齿轮与齿条相啮合。

作为本实用新型的一种优选方案，所述第一驱动机构为步进电机，所述第二驱动机构为机械轴电机；所述传动机构包括齿轮、齿条，所述齿轮与第一驱动机构连接，齿条固定设置在导轨上，齿轮与齿条相啮合；

所述机器人控制电路包括嵌入式主板、无线网卡、机械轴电机驱动器、步进电机驱动器；

所述无线网卡用于接收和发送网络消息；各个机械轴电机驱动器和步进电机驱动器受嵌入式主板控制驱动对应机械轴电机和步进电机运动；嵌入式主板则是整个控制电路的控制核心，接收和发送网络消息，控制各个机械轴电机驱动器和步进电机驱动器。

作为本实用新型的一种优选方案，所述机器人运动机构包括四个自由度机械臂、四个第二驱动机构，各个第二驱动机构驱动对应的自由度机械臂。

作为本实用新型的一种优选方案，所述充电机器人还包括车辆位置感应装置，用以感应充电机器人前方设定距离是否存在物体；

所述车辆位置感应装置包括若干位置传感器，各位置传感器分别连接所述机器人控制电路。

作为本实用新型的一种优选方案，各位置传感器分别设置于所述机器人导轨上，并将感应的数据反馈至所述机器人控制电路。

作为本实用新型的一种优选方案，所述机器人运动机构还包括宏观CMOS摄像头；所述宏观CMOS摄像头用于采集充电口保护盖的图像并上传到嵌入式主板；所述嵌入式主板还用以处理图像信息；所述宏观CMOS摄像头设置于机器人行走架。

作为本实用新型的一种优选方案，所述机器人运动机构还包括局部CMOS摄像头；局部CMOS 摄像头用于采集充电口的图像并上传到嵌入式主板；所述嵌入式主板还用以处理图像信息；

所述局部CMOS摄像头设置于自由度机械臂端部；自由度机械臂在设定空间范围内调整局部CMOS摄像头的位置和姿态。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的可移动的自助式充电机器人，可根据车辆停放位置调节充电装置的位置，在电动汽车充电上实现自动化操作(或半自动化操作)，可以减少工作人员和劳动强度，降低充电桩的管理成本，提升充电设施自动化程度，极大地提高用户体验和操作安全性。

针对现有充电方式存在的问题，本实用新型侧重两点：1、提供一款结构简单、成本较低的充电机器人；2、车主停车位置不适当，导致充电机器人无法将充电枪插入充电口，机器人可以及时向车主反馈信息，告知车主调整停车位置。

附图说明

图1为本实用新型自助式充电机器人的结构示意图。

图2为实施例二中本实用新型自助式充电机器人的结构示意图。

图3为本实用新型自助式充电机器人中机器人控制电路的组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。

实施例一

请参阅图1、图2，本实用新型揭示一种可移动的自助式充电机器人，所述充电机器人包括：机器人运动机构、机器人控制电路；所述机器人控制电路连接机器人运动机构，控制其动作。

所述机器人运动机构包括：机器人导轨1、机器人行走架2、第一驱动机构(步进电机3)、至少一自由度机械臂5(本实施例搭载四个自由度机械臂5)、至少一第二驱动机构(本实施例中，第二驱动机构为机械轴电机，本实施例搭载四个机械轴电机)、充电枪7。

所述机器人导轨1用于搭载机器人行走架2；机器人行走架2通过步进电机3的转动带动传动机构在机器人导轨1上做移动。所述传动机构包括齿轮、齿条，所述齿轮与第一驱动机构连接，齿条固定设置在导轨上，齿轮与齿条相啮合。

机器人行走架2搭载有所述自由度机械臂5；所述自由度机械臂5端部搭载所述充电枪7，在设定空间范围内调整充电枪7的位置和姿态；充电枪7用于连接汽车充电接口实现充电作业。

所述机器人控制电路包括嵌入式主板、无线网卡、机械轴电机驱动器、步进电机驱动器。所述无线网卡用于接收和发送网络消息；各个机械轴电机驱动器和步进电机驱动器受嵌入式主板控制驱动对应机械轴电机和步进电机运动；嵌入式主板则是整个控制电路的控制核心，接收和发送网络消息，控制各个机械轴电机驱动器和步进电机驱动器。

为了感应车辆位置，能跟随车辆位置移动机器人行走架2(或者还包括充电枪7)，所述充电机器人还包括车辆位置感应装置，用以感应充电机器人前方设定距离是否存在物体。位置感应的方式可以有多种，如通过设置若干距离传感器。

本实施例中，如图1所示，所述车辆位置感应装置包括若干位置传感器8，各位置传感器分别连接所述机器人控制电路。各位置传感器可以分别设置于所述机器人导轨上，并将感应的数据反馈至所述机器人控制电路，机器人控制电路根据收到的车辆位置信息，控制机器人行走架2及充电枪7。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，车辆位置感应装置包括摄像头及物体位置识别设备，物体位置识别设备通过识别摄像头捕获的画面确定是否有设定物体进入设定位置，该方式是现有的设备，这里不做赘述。

实施例三

请参阅图2，本实用新型揭示了一种可移动的自助式充电机器人，所述充电机器人包括：机器人运动机构、机器人控制电路。

所述机器人运动机构包含以下部件：机器人导轨1、机器人行走架2、步进电机3、宏观 CMOS摄像头4、4个自由度机械臂5、4个机械轴电机、局部CMOS摄像头6、充电枪7。

所述机器人导轨1用于搭载机器人行走架2及机器人主体；机器人行走架2通过步进电机3的转动带动齿轮齿条在机器人导轨1上做横向移动，并且搭载有机械臂5和宏观CMOS摄像头4；宏观CMOS摄像头4用于找寻充电口保护盖的位置；4自由度机械臂5端部搭载有充电枪7和局部CMOS摄像头6，可在一定空间范围内调整充电枪7和局部CMOS摄像头6的位置和姿态；局部CMOS摄像头6采集图像信息并传送到嵌入式主板内做处理；充电枪用于连接汽车充电接口实现充电作业。

请参阅图3，所述机器人控制电路包括嵌入式主板、无线网卡、宏观CMOS摄像头、局部 CMOS摄像头、4个机械轴电机驱动器、步进电机驱动器。

无线网卡用于接收和发送网络消息；宏观CMOS摄像头用于采集充电口保护盖的图像并上传到嵌入式主板；局部CMOS摄像头用于采集充电口的图像并上传到嵌入式主板；4个机械轴电机驱动器和步进电机驱动器受嵌入式主板控制驱动4个机械轴电机和步进电机运动；嵌入式主板则是整个控制电路的控制核心，可处理图像信息，接收和发送网络消息，控制4个机械轴电机驱动器和步进电机驱动器。

实施例四

本实施例中，可移动的自助式充电机器人的操作流程如下：

当车主将新能源汽车停入车位后，通过手机APP向充电机器人发送停车指令。当车主将新能源汽车停入车位后，通过手机APP向充电机器人发送停车指令。嵌入式主板通过无线网卡收集到停车指令后，驱动宏观CMOS摄像头工作，采集图像，通过嵌入式主板控制步进电机的运动，机械臂在导轨上横向移动并检测新能源车充电口保护盖的位置。若未检测到充电口保护盖，则会通过无线通讯向APP传达未检测到充电口保护盖。若检测到充电口保护盖，人工打开充电枪保护盖后，嵌入式主板驱动步进电机，让机器人在导轨上移动到离汽车充电口最近的位置。人工打开保护盖后，嵌入式主板处理局部CMOS采集的充电口图像，并实时调整 4自由度机械臂和步进电机的运动，使充电枪不断靠近充电口，让充电枪能对准汽车充电口，指导充电枪插入充电口开始充电过程。当充电结束后，嵌入式主板通过无线网卡向APP发送充电完成指令。机器人平稳拔出充电枪，收回并调整机械臂，回到原位。

综上所述，本实用新型提出的可移动的自助式充电机器人，可根据车辆停放位置调节充电装置的位置，在电动汽车充电上实现自动化操作(或半自动化操作，能根据车辆位置调整充电设备的位置)，可以减少工作人员和劳动强度，降低充电桩的管理成本，提升充电设施自动化程度，极大地提高用户体验和操作安全性。

这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。