充电系统的制作方法

文档序号:10790963
充电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种充电系统,包括充电机构和对接机构,所述充电机构包括充电块和支撑板,充电块的前端通过固定轴安装在支撑板上,充电块可绕固定轴转动;所述支撑板上安装一个或多个拉簧,拉簧一端连接支撑板,另一端连接充电块后端;所述充电块包括两个分别与充电器正负极相连的活动电极;所述对接机构安装在需要充电的可移动平台上,其上安装有与活动电极对应的固定电极片。本实用新型通过拉簧的结构设计可实现柔性对接;活动电极通过弹簧压紧,不会出现虚接触的情况;撞针开关机构的设计使充电过程更加安全;充电块后端圆弧面的设计,可实现限位,防止活动电极与固定电极脱离,充电过程更加稳定可靠。
【专利说明】
充电系统
技术领域
[0001 ]本实用新型属于充电技术领域,尤其涉及一种简洁可靠的自主充电系统,用于移动平台的自动充电,保证充电对接过程的可靠性与稳定性,给予充电过程较大的对接容差。
【背景技术】
[0002]自主移动机器人被越来越广泛地应用于各种场合,如娱乐、搬运、清洁、保安等。在这些不同场合的应用都需要机器人能适应所处的环境,无论是开放式环境还是封闭式环境,无论是室内环境还是室外环境。
[0003]目前,移动机器人都是使用高质量的机载可充电蓄电池组来给自身供电,但是一般也只能维持几个小时,由于机载电源容量的限制,一旦电能耗尽,必须给机器人进行充电。
[0004]机器人具有两种方式,第一种当移动机器人电力不足时,发出提示信号,可由操作人员手动完成机器人与充电器之间的电器连接,然后实施充电;第二种,通过机器人自主导航寻找充电地点,实现机器人的自主充电,这种充电方式满足机器人长期在无人干涉的情况下自主工作这一要求,使得机器人实现长期自主的功能。
[0005]选择自主充电模式时,需要有供机器人充电的充电站以及安装在机器人上与充电站对接的机构,充电站设计以及充电站对接机构设计的好坏直接影响了自主充电的性能,包括对接过程的可靠性与稳定性、对接的安全性,以及充电安全性等。

【发明内容】

[0006]本实用新型的目的在于针对现有技术的不足,提供一种充电系统。
[0007]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:一种充电系统,包括充电机构和对接机构,所述充电机构包括充电块和支撑板,充电块的前端通过固定轴安装在支撑板上,充电块可绕固定轴转动;所述支撑板上安装一个或多个拉簧,拉簧一端连接支撑板,另一端连接充电块后端;所述充电块包括两个分别与充电器正负极相连的活动电极;所述对接机构安装在需要充电的可移动平台上,其上安装有与活动电极对应的固定电极片。
[0008]进一步地,所述拉簧为两个,两个拉簧的一端分别固定在支撑板两侧,两个拉簧的另一端分别与充电块后端连接,使充电块与两个拉簧形成可活动的星型结构。
[0009]进一步地,所述充电块的前端具有斜角,充电块的后端比前端宽。
[0010]进一步地,所述充电块包括充电座和活动电极模块,活动电极模块安装在充电座上,活动电极模块包括基板,活动电极对称设置在基板两侧,活动电极的中部向外凸起伸出充电座。
[0011]进一步地,所述活动电极模块还包括电极弹簧,基板的左右两侧对称设有电极导向槽,两个电极导向槽分别有一处开口,活动电极的中部凸起从开口处伸出充电座外,两端扣入电极导向槽开口,电极弹簧一端固定在电极导向槽底部,另一端抵顶活动电极。
[0012]进一步地,所述活动电极模块还包括安装在电极弹簧与活动电极之间的导向板;导向板长度大于电极导向槽开口长度,导向板通过立柱套接在电极弹簧中带动电极弹簧做伸缩运动,立柱长度小于电极弹簧非压缩状态的长度。
[0013]进一步地,所述充电块还包括撞针和微动开关,活动电极位于靠近充电块前端位置,撞针位于靠近充电块后端位置,所述撞针向外凸出充电座,可在充电座内做向内向外的伸缩运动,撞针向内运动时,接触微动开关触端滚轮,触发微动开关接通充电器与活动电极模块,使充电机构给对接机构供电。
[0014]进一步地,所述充电座还包括撞针导向槽,撞针导向槽底部安装撞针弹簧,撞针一端沿撞针导向槽压入充电座,另一端从撞针导向槽口凸出充电座。
[0015]进一步地,所述对接机构包括导向槽,固定电极片固定在导向槽内侧,导向槽面向充电块的形状与充电块外侧的形状相适应。
[0016]进一步地,所述充电块的后端呈扇形,其圆弧面曲率半径大于对接机构导向槽前端曲率半径。
[0017]本实用新型的有益效果:充电座与支撑板直接通过拉簧链接,在对接过程中可以有较大范围的转动,充电块靠近活动电极一端有倒角,对接机构导向槽进入充电块时如果位置有一定偏差,充电块可以随导向槽适当转动,对接过程位置自调整,实现柔性对接,减小因为对接精度造成的损害;充电座上电极为活动电极,通过弹簧压紧,充电过程中,活动电极在弹簧的恢复力作用下将与对接机构上的固定电极保持稳定接触,不会出现虚接触的情况;活动电极与电极基座之间有导向板和弹簧,该结构可以保证活动电极受到对接机构斜向的压力时只向内压缩运动,结构简单紧凑;充电座上装有撞针开关机构,在非对接状态,开关关闭,活动电极上将没有电压,对接时,活动电极才上电,使充电过程更加安全;充电块后端圆弧面曲率半径大于导向槽前端曲率半径,导向槽进入一定深度与充电块圆弧面接触后,将被几何限位,不能继续进入,实现限位,防止活动电极与固定电极脱离,充电过程更加稳定可靠。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型充电系统整体结构示意图;
[0019]图2为充电机构结构示意图;
[0020]图3为拉簧与充电块连接示意图;
[0021]图4为充电座上的安装部件结构示意图;
[0022]图5为活动电极模块组成示意图;
[0023]图6为对接机构结构示意图;
[0024]图7为固定电极盒结构示意图;
[0025]图中,充电机构1、对接机构2、导向槽21、固定电极盒座221、固定电极片222、固定电极盒盖223、充电块3、充电座31、撞针32、撞针弹簧33、微动开关34、支撑板4、固定轴5、拉簧6、吊环螺丝7、活动电极模块8、基板81、导向板82、电极弹簧83、活动电极84。
【具体实施方式】
[0026]本实用新型的目的在于设计一种简洁可靠的自主充电系统,用于移动平台的自动充电,保证充电对接过程的可靠性与稳定性,给予充电过程较大的对接容差。
[0027]如图1、2所示,本实用新型提供的一种用于可移动平台自主充电的充电系统,包括充电机构I和对接机构2,所述充电机构I包括充电块3和支撑板4,所述对接机构2安装在需要充电的可移动平台上。
[0028]如图2-图4所示,充电块3的前端通过固定轴5安装在支撑板4上,充电块3可绕固定轴5周向转动。在支撑板4上设有一个或多个拉簧6。当采用一个拉簧6时,拉簧6的一端固定在支撑板4上,另一端与充电块3的后端连接,初始位置时拉簧6与充电块3呈一条直线,当外力从侧面作用于充电块3时,充电块3转动带动拉簧6拉伸,当外力消除后,拉簧6带动充电块3恢复到初始位置。当采用两个拉簧6时,如图3所示,两个拉簧6的一端分别固定在支撑板4两侧,两个拉簧6的另一端分别通过吊环螺丝7与充电块3的后端连接,吊环螺丝7固定在充电块3的后端,充电块3与两个拉簧6形成可活动的星型结构。对称的两个拉簧6可呈一定角度设置或呈一条线设置。两个拉簧6初始预拉伸量相同以保证充电块3在两个拉簧6的中间位置,当充电块3在外力作用下绕固定轴5转动时,一侧拉簧6拉伸量将增加,另一侧拉簧6的拉伸量将减小,外力去除后,两个拉簧6恢复到拉伸量相同的初始位置,使拉簧6与充电块3组成的系统达到平衡状态,实现自动复位。在与对接机构2对接过程中,对接机构2的运动不能保证精确、位置无偏差的对接,充电块3与拉簧6的连接使充电机构I与对接机构2对接过程中可以随对接机构2的导向槽转动,具有较大范围的转动,因此,对位置偏差有较大的容差,在对接过程中具有缓冲效果,实现充电机构I与对接机构2的柔性对接。
[0029]充电块3的前端具有较大的斜角α,优选的斜角α角度为45°— 60°,如图4,以保证对接机构2导向槽对接进入时有较大错位容差,充电块3的后端比充电块3的前端宽,本实施例中充电块3后端有较大圆弧面,呈扇形,其圆弧面曲率半径大于对接机构2导向槽前端曲率半径,在对接机构2对接时,对导向槽进入一定深度与充电块3后端圆弧面接触后,被几何限位,不能继续进入,防止活动电极84与固定电极片222脱离。
[0030]如图4所示,充电块3包括充电座31、活动电极模块8、撞针32、撞针弹簧33和微动开关34。
[0031]充电座31采用绝缘材料,作为安装活动电极模块8、撞针32、撞针弹簧33和微动开关34的载体;活动电极模块8包括两个活动电极84,所述两个活动电极84可以对称设置,中部向外凸起伸出充电座31,可在充电座31内做向内向外的伸缩运动,两个活动电极84通过导线分别与充电器的正负极相连,由充电器供电;活动电极模块8靠近充电块3前端位置,撞针32靠近充电块3后端位置,所述撞针32向外凸出充电座31,可在充电座31内做向内向外的伸缩运动,撞针32向内运动时,微动开关34触发,接通充电器给充电块3供电。
[0032]活动电极模块8可由如图5所示具体实施例实现,包括基板81、导向板82、电极弹簧83和活动电极84。
[0033]基板81采用绝缘材料,用于安装导向板82、电极弹簧83和活动电极84,并将活动电极模块8固定在充电块3上。
[0034]基板81的左右两侧对称地开有电极导向槽,电极导向槽呈长方形,电极导向槽有一处开口,活动电极84的中部凸起从开口处伸出充电座31外,活动电极84的两端扣入导向槽开口,电极弹簧83—端固定在电极导向槽底部,另一端抵顶活动电极84,受外力时活动电极84可在电极导向槽内做内外的伸缩运动,同时,带动活动电极84在充电座31内做向内向外的伸缩运动,充电过程中,此外力为对接机构2与之对接,导向槽进入时挤压活动电极84产生的压力,使电极弹簧83始终处于向内压缩状态,整个充电过程中活动电极84活动电极84在弹簧的恢复力作用下被弹簧压紧,始终抵顶对接机构2上的固定电极片222,保持稳定可靠的接触,不会出现虚触,充电结束后,对接机构2退出时,活动电极84在弹簧作用下将会回到初始位置;在电极弹簧83与活动电极84之间安装导向板82,当对接机构2倾斜进入时,使活动电极84两端在运动过程中受力均匀,只向内压缩运动,结构简单紧凑,导向板82长度大于电极导向槽开口的长度,使导向板82只能在电极导向槽内滑动,可防止电极弹簧83在压缩过程中脱出,同时也使活动电极84在电极导向槽范围内活动,保证了充电的安全性。导向板82通过导向板立柱套接在电极弹簧83中可带动弹簧做伸缩运动,立柱长度小于弹簧非压缩状态的长度,使压缩过程中保持弹簧均匀受压。
[0035]充电座31上包括一撞针导向槽,撞针导向槽底部安装撞针弹簧33,撞针32—端沿撞针导向槽压入充电座31,另一端从撞针导向槽口凸出充电座31,撞针33在外力和撞针弹簧33的作用下在撞针导向槽内做向内向外的伸缩运动,以使撞针32具备复位功能。微动开关34安装到充电座31上,当撞针32受外力被压入时,微动开关34触端滚轮与撞针32侧面斜面接触,微动开关34滚轮被压缩式开关触发,接通充电器与活动电极模块8,使充电机构I可以给对接机构2供电。撞针32位于充电座3后端位置,在非对接状态,开关关闭,活动电极84上将没有电压。对接时,活动电极84先与充电对接机构2的固定电极片222接触,然后导向槽才会压缩撞针32,触发微动开关34给活动电极84上电,防止对接过程中产生火花,非充电状态下电极没有电压,安全性较高。
[0036]对接机构2由导向槽21和固定电极盒22组成,如图6所示。导向槽21内侧面向充电块3的形状与充电块3外侧的形状相适应。
[0037]固定电极盒22包括固定电极片222,位于导向槽21面向充电块3的内侧面,使充电对接时,固定电极片222位置对应活动电极84的位置。具体实施例中,固定电极盒22由固定电极盒座221、固定电极片222和固定电极盒盖223组成,固定电极片222安装到固定电极盒座221上,通过固定电极盒盖223压紧,固定电极片222外露在固定电极盒22表面,固定电极盒座221和固定电极盒盖223为绝缘材料。对于对称的活动电极84,固定电极盒22对称安装到导向槽21上,同时,固定电极片222外露面对称的对应活动电极84的位置,对接时可通电。
【主权项】
1.一种充电系统,其特征在于,包括充电机构和对接机构,所述充电机构包括充电块和支撑板,充电块的前端通过固定轴安装在支撑板上,充电块可绕固定轴转动;所述支撑板上安装一个或多个拉簧,拉簧一端连接支撑板,另一端连接充电块后端;所述充电块包括两个分别与充电器正负极相连的活动电极;所述对接机构安装在需要充电的可移动平台上,其上安装有与活动电极对应的固定电极片。2.如权利要求1所述的充电系统,其特征在于,所述拉簧为两个,两个拉簧的一端分别固定在支撑板两侧,两个拉簧的另一端分别与充电块后端连接,使充电块与两个拉簧形成可活动的星型结构。3.如权利要求1所述的充电系统,其特征在于,所述充电块的前端具有斜角,充电块的后端比如端宽。4.如权利要求1所述的充电系统,其特征在于,所述充电块包括充电座和活动电极模块,活动电极模块安装在充电座上,活动电极模块包括基板,活动电极对称设置在基板两侦U,活动电极的中部向外凸起伸出充电座。5.如权利要求4所述的充电系统,其特征在于,所述活动电极模块还包括电极弹簧,基板的左右两侧对称设有电极导向槽,两个电极导向槽分别有一处开口,活动电极的中部凸起从开口处伸出充电座外,两端扣入电极导向槽开口,电极弹簧一端固定在电极导向槽底部,另一端抵顶活动电极。6.如权利要求5所述的充电系统,其特征在于,所述活动电极模块还包括安装在电极弹簧与活动电极之间的导向板;导向板长度大于电极导向槽开口长度,导向板通过立柱套接在电极弹簧中带动电极弹簧做伸缩运动,立柱长度小于电极弹簧非压缩状态的长度。7.如权利要求4所述的充电系统,其特征在于,所述充电块还包括撞针和微动开关,活动电极位于靠近充电块前端位置,撞针位于靠近充电块后端位置,所述撞针向外凸出充电座,可在充电座内做向内向外的伸缩运动,撞针向内运动时,接触微动开关触端滚轮,触发微动开关接通充电器与活动电极模块。8.如权利要求7所述的充电系统,其特征在于,所述充电座还包括撞针导向槽,撞针导向槽底部安装撞针弹簧,撞针一端沿撞针导向槽压入充电座,另一端从撞针导向槽口凸出充电座。9.如权利要求1所述的充电系统,其特征在于,所述对接机构包括导向槽,固定电极片固定在导向槽内侧,导向槽面向充电块的形状与充电块外侧的形状相适应。10.如权利要求9所述的充电系统,其特征在于,所述充电块的后端呈扇形,其圆弧面曲率半径大于对接机构导向槽前端曲率半径。
【文档编号】H02J7/00GK205489695SQ201620240739
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】韩斌
【申请人】杭州南江机器人股份有限公司
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