一种新能源辅助充电机械手的制作方法

本发明涉及新能源技术领域，具体地说是一种新能源辅助充电机械手。

背景技术：

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机带动车轮行驶的车辆。由于电动汽车相对于汽油机汽车来说，其对环境影响较小，可以替代不可再生能源汽油的使用，因此，电动汽车前景被广泛看好，也符合了新型能源战略要求。

电动汽车离不开充电桩，但是现有充电桩对电动汽车进行充电的过程中，都是通过人员手动插拔，充电头在插拔过程中因电压影响容易产生电弧，电弧的产生容易造成使用者的触电，对使用者具有一定的潜在危险会引发安全事故，造成人员伤亡，而且人员在插接用力不稳定，容易导致设备损坏，同时费时费力，且因为充电枪外加电缆重量较大，在充电过程中都是靠人工拿持，长时间的拿持会不自主的改变姿势，非常容易会造成充电口及充电枪内插针的弯曲甚至别断。

技术实现要素：

针对电动汽车在充电过程中存在的手工插拔充电枪存在安全隐患及长时间拿持充电枪容易体力不支造成插针的弯曲别断的问题,本发明提供一种新能源辅助充电机械手，利用机械手来加以辅助充电，可以避免上述问题的发生。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种新能源辅助充电机械手，包括一支撑柱，所述支撑柱上安装有Y轴移动机构，所述Y轴移动机构上安装有X轴移动机构，所述X轴移动机构上安装有Z轴移动机构，所述Z轴移动机构连接有连接头，所述连接头铰接有转动块，所述转动块上安装有末端角度调节机构，所述末端角度调节机构连接有末端执行爪，所述末端执行爪夹持有充电枪。

进一步地，所述末端角度调节机构包括安装套管、上固定板、电动缸、限位矩形框、万向节、矩形定位块、连接盘、下限位板、弹簧及交叉式升降架，所述转动块连接有安装套管，所述安装套管上部设有上固定板，所述上固定板上设有多个电动缸，所述上固定板中部设有与安装套筒中心孔形状相同的通孔，所述通孔周边设有限位矩形框，所述安装套管的中心孔内滑动安装有万向节，所述万向节上部设有一矩形定位块，所述矩形定位块可插入至限位矩形框内，所述矩形定位块上部设有连接盘，所述连接盘与末端执行爪的下安装盘相连接，所述安装套管底部设有多个弹簧，所述弹簧末端连接有下限位板，所述下限位板通过交叉式升降架连接有万向节，所述连接盘的直径大于限位矩形框的长度或宽度，所述矩形定位块的高度小于等于限位矩形框的高度。

进一步地，所述末端执行爪包括下安装盘、下架、铰接头、卷筒电机、卷筒、柔性带及卡爪组件，所下安装盘与下架相连接，所述下架上环形阵列有多个铰接头，每个铰接头上均安装有一组卡爪组件，所述下安装盘上设有卷筒电机，所述卷筒电机连接有卷筒，所述卷筒通过柔性带与卡爪组件相连接。

进一步地，所述卡爪组件包括第一杆、第一弹性卡位垫、第二杆、第三杆、第四折弯杆、第五杆、第二弹性卡位垫、第六杆、卡爪及第三弹性卡位垫，所述第一杆铰接在铰接头上，第一杆内壁设有第一弹性卡位垫，所述第一杆与第五杆相连接，所述第五杆上设有第二弹性卡位垫，所述第五杆与卡爪相连接，所述卡爪上设有第三弹性卡位垫，所述铰接头还铰接有第二杆，所述第二杆的中部交接在铰接头上，所述第二杆的一端与柔性带相连接，所述第二杆的另一端与第三杆相连接，所述第三杆与第四折弯杆相连接，所述第四折弯杆一端铰接在第一杆与第五杆结合处，另一端与第六杆相铰接，所述第六杆与卡爪相铰接。

进一步地，所述下架上设有CCD摄像头，CCD摄像头与控制板相连接。

进一步地，所述Y轴移动机构包括第一安装板、第一导轨、第二导轨、第一齿条、第一滑块、第二滑块、第一电机及第一横板，所述第一安装板固定在支撑柱上部，所述第一安装板两侧设有平行设置的第一导轨和第二导轨，所述第一导轨与第二导轨之间还设有与上述导轨平行的第一齿条，在第一导轨上滑动配合有第一滑块，在第二导轨上滑动配合有第二滑块，所述第一滑块和第二滑块上架设有第一横板，所述第一横板上安装有第一电机，所述第一电机的输出轴连接有第一齿轮，所述第一齿轮与第一齿条相配合。

进一步地，在第一横板上安装有第一竖板，所述第一竖板上安装有X轴移动机构，所述X轴移动机构包括第二安装板、第三导轨、第四导轨、第二齿条、第二电机、第四滑块及第三滑块，所述第二安装板上设有平行设置的第三导轨和第四导轨，所述第三导购与第四导轨之间设有第二齿条，所述第三导轨上滑动配合有第三滑块，所述第四导轨上滑动配合有第四滑块，所述第三滑块和第四滑块连接在第一竖板上。所述第一竖板上设有第二电机，所述第二电机连接有第二齿轮，所述第二齿轮与第二齿条相啮合。

进一步地，所述第二安装板上一端设有第二固定板，所述第二固定板上安装有Z轴移动机构，所述Z轴移动机构包括第三安装板、第五导轨、第五滑块、第三齿条、第三电机及第三齿轮，第三安装板上设有第五导轨，所述第五导轨与第五滑块相配合，所述第五滑块安装在第二固定板上，所述第三安装板一侧设有第三齿条，所述第三齿条与第三齿轮相啮合，所述第三齿轮安装在第三电机上，所述第三电机安装在第二固定板上。

进一步地，所述第二固定板上设有遮挡板，所述第三安装板两端分别设有第一光电对射管和第二光电对射管，所述遮挡板可插入至第一光电对射管或第二光电对射管中间阻挡光信号传递。

本发明的有益效果是：

本发明使用三轴联动式的结构实现末端执行爪带动充电枪的移动，相比于其他多轴联动机器人的设计，成本低，可用于大范围推广应用。本发明使用简单，需要使用设备充电时，只需要将车辆停放在固定位置，然后刷卡设备即可自动识别充电口位置，通过三轴联动及末端角度调节机构进行角度的微调设计，从而进行简单便捷的充电，此过程中无需人工参与，自动化程度高，解决了插拔过程中因电压影响容易产生电弧的安全隐患。

附图说明

图1为本发明第一角度的三维结构示意图；

图2为本发明第二角度的三维结构示意图；

图3为图2中A处的局部放大图；

图4为末端角度调节机构的三维结构示意图；

图5为末端角度调节机构的主视图；

图6为万向节及相关结构连接时的三维结构示意图；

图7为末端执行爪的三维结构示意图；

图中：1支撑柱，

2Y轴移动机构，21第一安装板，22第一导轨，23第二导轨，24第一齿条，25第一限位橡胶，26第一滑块，27第二滑块，28第二限位橡胶，29第一电机，210第一横板，

3X轴移动机构，31第二安装板，32第三导轨，33第四导轨，34第二齿条，35第一竖板，36第二电机，37第四滑块，38第三滑块，39第三限位橡胶，

4Z轴移动机构，41第三安装板，42第五导轨，43第五滑块，44第三齿条，45第二固定板，46第三电机，47第三齿轮，48第一光电对射管，49遮挡板，410第二光电对射管，

5末端角度调节机构，51连接头，52转动块，53安装套管，54上固定板，55电动缸，56限位矩形框，57万向节，58矩形定位块，59连接盘，510下限位板，511弹簧，512交叉式升降架，

6末端执行爪，61下安装盘，62下架，63铰接头，64卷筒电机，65卷筒，66柔性带，67第一杆，68第一弹性卡位垫，69第二杆，610第三杆，611第四折弯杆，612第五杆，613第二弹性卡位垫，614第六杆，615卡爪，616第三弹性卡位垫。

7充电枪。

具体实施方式

为了方便描述，现定义坐标系如图1所示。

如图1至图7所示，一种新能源辅助充电机械手，包括一支撑柱1，所述支撑柱上安装有Y轴移动机构2，所述Y轴移动机构上安装有X轴移动机构3，所述X轴移动机构上安装有Z轴移动机构4。所述Z轴移动机构连接有连接头51，所述连接头铰接有转动块52，所述转动块上安装有末端角度调节机构5，所述末端角度调节机构连接有末端执行爪6，所述末端执行爪夹持有充电枪7。

所述Y轴移动机构包括第一安装板21、第一导轨22、第二导轨23、第一齿条24、第一滑块26、第二滑块27、第一电机29及第一横板210，所述第一安装板固定在支撑柱上部，所述第一安装板两侧设有平行设置的第一导轨和第二导轨，所述第一导轨与第二导轨之间还设有与上述导轨平行的第一齿条，在第一导轨上滑动配合有第一滑块，在第二导轨上滑动配合有第二滑块，所述第一滑块和第二滑块上架设有第一横板，所述第一横板上安装有第一电机，所述第一电机的输出轴连接有第一齿轮，所述第一齿轮与第一齿条相配合，通过第一电机的转动，能够带动第一横板沿着第一导轨、第二导轨移动，实现Y轴方向的移动。

进一步地，为了限制第一横板的移动距离，避免其滑脱，在第一齿条两端分别设有第一限位橡胶25和第二限位橡胶28。

所述第一限位橡胶25和第二限位橡胶28与第一横板高度相平齐。

在第一横板上安装有第一竖板35，所述第一竖板上安装有X轴移动机构3，所述X轴移动机构包括第二安装板31、第三导轨32、第四导轨33、第二齿条34、第二电机36、第四滑块37及第三滑块38，所述第二安装板上设有平行设置的第三导轨和第四导轨，所述第三导购与第四导轨之间设有第二齿条，所述第三导轨上滑动配合有第三滑块，所述第四导轨上滑动配合有第四滑块，所述第三滑块和第四滑块连接在第一竖板上。所述第一竖板上设有第二电机，所述第二电机连接有第二齿轮，所述第二齿轮与第二齿条相啮合。通过第二电机带动第二齿轮传动，从而实现第二安装板相对于第一竖板左右移动，实现X轴方向的移动。

进一步地，为了避免出现安全隐患。在第二齿条末端设有第三限位橡胶39。

在第二安装板上一端设有第二固定板45，所述第二固定板上安装有Z轴移动机构4，所述Z轴移动机构包括第三安装板41、第五导轨42、第五滑块43、第三齿条44、第三电机46及第三齿轮47，

第三安装板上设有第五导轨，所述第五导轨与第五滑块相配合，所述第五滑块安装在第二固定板上，所述第三安装板一侧设有第三齿条，所述第三齿条与第三齿轮相啮合，所述第三齿轮安装在第三电机上，所述第三电机安装在第二固定板上。这样通过第三电机的带动能够实现第三安装板在竖直方向的上下移动。

为了对第三安装板的移动距离进行限位，也为了控制第三安装板的上下升降距离，所述第二固定板上设有遮挡板49，所述第三安装板两端分别设有第一光电对射管48和第二光电对射管410。所述遮挡板可插入至第一光电对射管或第二光电对射管中间，从而阻挡其光信号的传递，进而发出信号。

所述第三安装板下侧设有连接头51，所述连接头铰接有转动块52，所述转动块上安装有末端角度调节机构5，

所述末端角度调节机构包括安装套管53、上固定板54、电动缸55、限位矩形框56、万向节57、矩形定位块58、连接盘59、下限位板510、弹簧511及交叉式升降架512，所述转动块连接有安装套管，所述安装套管上部设有上固定板，所述上固定板上设有多个电动缸，所述上固定板中部设有与安装套筒中心孔形状相同的通孔，所述通孔周边设有限位矩形框，所述安装套管的中心孔内滑动安装有万向节，所述万向节上部设有一矩形定位块，所述矩形定位块可插入至限位矩形框内，所述矩形定位块上部设有连接盘，所述连接盘与末端执行爪6的下安装盘61相连接，所述安装套管底部设有多个弹簧511，所述弹簧末端连接有下限位板510，所述下限位板通过交叉式升降架512连接有万向节57。所述连接盘的直径大于限位矩形框的长度或宽度。所述矩形定位块的高度小于等于限位矩形框的高度。

这样通过电动缸的伸缩长度变化即可改变位于连接盘上侧的末端执行爪的角度，而万向节的存在保证了末端执行爪可以转动的同时，限定了末端执行爪的滑动距离，还能避免末端执行爪脱离该设备，造成安全事故。

所述末端执行爪6包括下安装盘61、下架62、铰接头63、卷筒电机64、卷筒65、柔性带66及卡爪组件。所下安装盘与下架相连接，所述下架上环形阵列有多个铰接头，每个铰接头上均安装有一组卡爪组件，所述下安装盘上设有卷筒电机，所述卷筒电机连接有卷筒，所述卷筒通过柔性带与卡爪组件相连接。

所述卡爪组件包括第一杆67、第一弹性卡位垫68、第二杆69、第三杆610、第四折弯杆611、第五杆612、第二弹性卡位垫613、第六杆614、卡爪615及第三弹性卡位垫616，

所述第一杆铰接在铰接头上，第一杆内壁设有第一弹性卡位垫，所述第一杆与第五杆相连接，所述第五杆上设有第二弹性卡位垫，所述第五杆与卡爪相连接，所述卡爪上设有第三弹性卡位垫，所述铰接头还铰接有第二杆，所述第二杆的中部交接在铰接头上，所述第二杆的一端与柔性带相连接，所述第二杆的另一端与第三杆相连接，所述第三杆与第四折弯杆相连接，所述第四折弯杆一端铰接在第一杆与第五杆结合处，另一端与第六杆相铰接，所述第六杆与卡爪相铰接。

这样通过卷筒电机的转动能够实现卡爪组件的开合从而夹持住充电枪，而三个第二杆形成的环形台能够托住充电枪底部，更加方便的固定充电枪，弹性卡位垫的设计，增大了卡爪组件与充电枪的摩擦力，避免充电枪的滑脱。

进一步地，所述下架上设有CCD摄像头，CCD摄像头与控制板相连接，通过CCD摄像头来拍照实现充电口的自动插拔，避免人工参与造成的安全隐患。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。