充电连接器组件及使用该充电连接器组件的机器人系统的制作方法

本发明涉及充电连接器组件及使用该充电连接器组件的机器人系统。

背景技术：

随着自动化的进程，机器人已经越来越普及，机器人在电量较低时需要对其进行充电操作。以往都是人工将充电接口插上，充满时再人工分离，这样操作一方面存在着劳动强度大，充电效率不高的问题，另一方面在一些特殊场合，比如说高压等环境条件下，人工操作风险很大，而且必须有人员值班，这样就耗费大量人力。

因此能够实现机器人自动充电就成了技术翻转的趋势，中国专利CN1610208A公开的一种能够实现机器人自动充电的移动式机器人用充电装置，该移动式机器人用充电装置包括充电座和用于设置于机器人上的机器人触头，为了避免机器人朝向充电座移动过程中对机器人触头对充电座上的充电座触头造成刚性冲击，充电座触头为一个可在机器人移动方向上弹性浮动的浮动触头，当机器人朝向充电座移动时，机器人触头与充电座触头接触顶压，以实现向机器人充电。现有的这种移动式机器人用充电装置存在的问题在于：附图触头的浮动反向与机器人的移动方向一致，当充电座触头与机器人触点顶触时，充电座触头会给机器人一个反向作用力，由于该反向作用力的存在，机器人具有朝背离充电座方向移动的运动趋势，导致充电座触头与机器人触头的接触并不可靠。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种充电连接器组件，以解决现有技术充电过程中机器人具有背离充电座方向运动趋势而导致充电过程不可靠的问题；本发明的目的还在于提供一种使用该充电连接器组件的机器人系统。

为了解决上述问题，本发明中充电连接器组件的技术方案为：

充电连接器组件，包括具有充电座触头的充电座和用于设置于机器人上的机器人触头，充电座触头、机器人触头中的至少一个触头为可在垂直于机器人移动方向上弹性浮动的浮动触头，充电连接器组件还包括用于在机器人朝向所述充电座移动过程中与其中一个触头引导配合以使机器人触头移动至与充电座触头接触顶压的引导结构。

充电座触头为浮动触头，机器人触头为固定触头。

引导结构包括设置于所述充电座触头上的引导行程末端与所述充电座触头的接触端相接的引导斜面。

所述充电座触头包绝缘体及设置于绝缘体上的用于实现与机器人触头接触电连的导电片，充电座的座体上设置有导向方向垂直于机器人运动方向的导向孔，绝缘体导向移动装配于导向孔中，绝缘体与座体之间顶设有实现充电座触头浮动的弹簧。

机器人触头包括竖向设置的导电针，导电片的宽度大于导电针的宽度。

充电座包括至少两个所述的充电座触头，各充电座触头的导电片的沿一字形间隔布置，相邻两个导电片之间的间隔大于导电针的宽度。

所述座体包括上下分体设置的上座体和下座体，上、下座体通过螺纹连接结构可拆连接，所述导向孔由上、下座体围成。

弹簧中穿设有导向柱，上座体上设置有弹簧导向孔，下座体上设置有弹簧沉孔，下座体上还设置有与弹簧沉孔相通的导向柱避让孔。

本发明中机器人系统的技术方案为：

机器人系统，包括机器人，还包括充电连接器组件，充电连接器组件包括具有充电座触头的充电座和用于设置于机器人上的机器人触头，充电座触头、机器人触头中的至少一个触头为可在垂直于机器人移动方向上弹性浮动的浮动触头，充电连接器组件还包括用于在机器人朝向所述充电座移动过程中与其中一个触头引导配合以使机器人触头移动至与充电座触头接触顶压的引导结构。

充电座触头为浮动触头，机器人触头为固定触头。

引导结构包括设置于所述充电座触头上的引导行程末端与所述充电座触头的接触端相接的引导斜面。

所述充电座触头包绝缘体及设置于绝缘体上的用于实现与机器人触头接触电连的导电片，充电座的座体上设置有导向方向垂直于机器人运动方向的导向孔，绝缘体导向移动装配于导向孔中，绝缘体与座体之间顶设有实现充电座触头浮动的弹簧。

机器人触头包括竖向设置的导电针，导电片的宽度大于导电针的宽度。

充电座包括至少两个所述的充电座触头，各充电座触头的导电片的沿一字形间隔布置，相邻两个导电片之间的间隔大于导电针的宽度。

所述座体包括上下分体设置的上座体和下座体，上、下座体通过螺纹连接结构可拆连接，所述导向孔由上、下座体围成。

弹簧中穿设有导向柱，上座体上设置有弹簧导向孔，下座体上设置有弹簧沉孔，下座体上还设置有与弹簧沉孔相通的导向柱避让孔。

本发明的有益效果为：因为充电触头和机器人触头中的至少一个触头为垂直于机器人移动方向上弹性浮动的浮动触头，因此当浮动触头处于自由状态时，充电触头和机器人触头在机器人的移动方向上会有重叠区域，当机器人需要充电时，机器人朝向充电座移动，当机器人移动至充电座旁时，引导结构与其中一个触头引导配合，来适应充电触头与机器人触头之间的高度差，使得机器人触头可以顺利的移动至与充电触头顶触位置，由于浮动触头的浮动方向与机器人的移动方向垂直，因此浮动触头不会给机器人一个朝背离充电座方向移动的反向作用力，机器人不具有朝背离充电座方向移动的移动趋势，因此可以保证充电触头与机器人触头的可靠接触。

附图说明

图1是本发明中机器人系统的实施例1中机器人触头移动至充电触头上的过程示意图；

图2是本发明中机器人系统的实施例1中机器人触头与充电触头顶触时的状态示意图；

图3是图2中机器人与机器人触头的配合示意图；

图4是图2中充电座的结构示意图；

图5是图4的D-D向剖视图；

图6是图4的左视图；

图7是图2中机器人触头的结构示意图；

图8是图7的俯视图；

图9是本发明中机器人系统的实施例2中充电触头的结构示意图。

具体实施方式

机器人系统的实施例1如图1~8所示：包括机器人9和充电连接器组件，充电其组件包括充电座和设置于机器人上的机器人触头。

机器人触头的具体结构如图7~8所示：机器人触头包括竖向设置的导电针8，导电针8的下端为具有平面截台的锥形结构，导电针8设置于安装壳体3上，安装壳体3上设置有安装螺钉11，使用时安装螺钉11与机器人的箱体底盘10相连。安装壳体3的上端于导电针的外围设置有环形安装套14，环形安装套14上设置有金属环13，导电针8的上端螺纹连接有螺母12，使用时可以在螺母12与金属环13之间设置导电排11，导电排11与机器人的电源相连。为保证密封，金属环与安装壳体设置有内侧密封垫16，环形安装套的外围设置有外侧密封圈15。

充电座包括座体7和充电座触头，座体包括上下分体设置的上座体7-1和下座体7-2，上、下座体通过螺纹连接结构可拆连接，螺纹连接结构包括连接螺钉18和旋装在连接螺钉上的连接螺母。座体内设置有沿一字形顺序布置的三个导向孔，导向孔的导向方向沿上下方向延伸，导向孔由上、下座体围成，充电座触头的个数与导向孔一一对应，充电座触头包括与导向孔导向移动配合的绝缘体17及设置于绝缘体17上端的导电片2，导电片的上表面形成充电座触头的接触端，绝缘体17与座体之间设置有弹簧19，弹簧19中穿设有导向柱21，导向柱21为空心结构，上座体7-1上设置有弹簧导向孔30，下座体7-2上设置有弹簧沉孔22，下座体7-2上还设置有与弹簧沉孔22相通的导向柱避让孔20。通过弹簧19的设置，使得充电座触头成为一个在上下方向上可浮动的浮动触头，导电片2的宽度大于导电针8的宽度，同时相邻两个导电片之间的间隔大于导电针8的宽度。充电连接器组件还包括用于在机器人朝向充电座移动过程中与导电针引导配合的引导结构，引导结构包括设置于充电座触头上的绝缘体上的引导斜面5。座体上设置有电源接口1，电源接口1的接触件通过导线与各导电片电连接，使用时通过充电插头向电源接口供电即可。

当机器人电量不足时，机器人朝向充电座移动，移动过程中，可依靠红外感应或者激光探测找准充电座上的导电片2的位置，然后一直朝向充电座移动，当导电针8与引导斜面5接触时，导电针为刚性结构，通过引导斜面5的引导，整个充电座触头均向下浮动，直至导电针8移动至与导电片2接触的位置（图1中导电针的实线所处位置），此时在弹簧19的作用下，导电针8与导电片2可靠接触，可实现向机器人充电，同时导电针与导电片之间的力作用沿上下方向，不会给机器人一个移动方向上的反作用力，进一步的保证了充电过程的可靠性。锥形结构的平面截6台可以保证与导电片的大面积接触，而锥形结构的球面则可以保证与引导斜面更好的配合；导电片的宽度、长度均大于导电针的直径，考虑引导定位偏差，宽度、长度方向均设置偏差冗余，优选的导电片在宽度、长度方向至少较导电针大30mm（±15mm偏差）；同时导电片之间的间隔大于导电针的直径，可以防止插错情况下无法充电，对机器人及设备进行保护。

在本发明的其它实施例中：充电触头的个数还可以根据需要进行选择，比如说一个、两个、四个或其它个数，对应的机器人触头的个数也随之改变；机器人触头也可以采用浮动触头结构，比如说机器人触头采用弹簧针结构，此时充电触头可以是固定不动的；引导结构还可以设置于机器人触头所在的机器人上；引导斜面也可以被引导球面、引导弧面等其它引导结构代替；实现上、下座体可拆连接的螺纹连接结构也可以不包括连接螺母，此时上座体或下座体的对应螺栓穿孔为螺纹孔。

机器人系统的实施例2如图9所示：实施例2与实施例1不同的是，无需设置柱形弹簧，在充电座7上设置一个弹性悬伸的弹片32，导电片2一体设置于弹片32的悬伸端，弹片的上表面构成用于与导电针引导配合的引导斜面5。在本发明的其它实施例中，弹片32与导电片2还可以分体设置，此时导电片可以通过螺钉固定于弹片的悬伸端，而弹片可以由塑料等绝缘材质制成。

充电连接器组件的实施例如图1~9所示：充电连接器组件的具体结构与上述各机器人系统实施例中所述的充电连接器组件相同，在此不再详述。