充电结构件及对接充电装置的制作方法

1.本披露一般涉及充电结构。更具体地，本披露涉及一种充电结构件及对接充电装置。


背景技术：

2.智能化机器人常应用于无人值守的变电站、发电厂和空旷厂房等环境中，用于自主完成对设备的巡检和环境的采集巡逻。随着智能化机器人广泛地应用于众多行业领域，智能化机器人的续航问题成为智能化机器人应用首要解决的问题。
3.目前，智能化机器人大多采用机载蓄电池作为驱动电源，当智能化机器人的电量不足时，机器人自主移动至充电桩进行对接充电，但由于机器人自主导航定位不可避免地存在定位误差，导致机器人的实际运动轨迹与规划的理想运动轨迹之间存在偏差，因此，机器人与充电桩对接充电时容易因定位不准而导致二者对接失败，造成充电不顺畅和漏电的问题。
4.有鉴于此，亟需提供一种装置，以从机器人与充电桩的对接结构上加以引导来修正定位精度不足所引入的误差。


技术实现要素：

5.为了至少解决如上所提到的一个或多个技术问题，本披露在多个方面中提出了一种充电结构件及对接充电装置，通过结构上的引导修正导航定位系统和运动系统引入的定位误差。
6.在第一方面中，本披露提供一种充电结构件，包括：导向件和两个导电片；其中，所述导向件包括引导部和限位部，所述引导部在沿从前端到后端的轴向方向上的横截面宽度逐渐增大，形成连接所述前端与后端的斜面部；所述限位部位于所述引导部的后端并沿所述引导部的横截面径向向外延伸；所述两个导电片位于所述导向件的限位部；当与外部的两个活动电极连接时，所述引导部从其前端插入所述两个活动电极之间，并随着所述斜面部与所述活动电极的抵接，引导所述活动电极沿所述斜面部向外移动，直至与所述限位部处的导电片对接，其中所述引导部的前端的横截面宽度小于两个活动电极的初始间距，所述引导部的后端的横截面宽度不超过两个活动电极之间的最大间距。
7.在一些实施例中，所述引导部沿所述轴向方向上的剖面轮廓呈v型或u型。
8.在一些实施例中，所述限位部设有两个沟槽，所述两个导电片分别设置在所述两个沟槽内。
9.在一些实施例中，所述导电片上设有缓冲件，用于在导电片与活动电极对接时，减缓活动电极对导电片产生的冲击力。
10.在一些实施例中，所述导向件为绝缘导向件；或所述引导部为绝缘引导部，所述限位部包括两个导电板，分别与所述两个导电片连接。
11.在一些实施例中，任一导电片的面积大于任一活动电极的截面面积。
12.在第二方面中，本披露提供一种对接充电装置，包括：如上任一项所述的充电结构件，以及与所述充电结构件对接的两个活动电极；其中，所述两个活动电极设置在第一对接对象上，所述充电结构件设置在第二对接对象上。
13.在一些实施例中，所述第一对接对象上设有两个电极导轨，所述电极导轨的长度方向与所述两个活动电极的分布方向一致；所述两个活动电极分别位于所述两个电极导轨内，以令所述活动电极可沿所述电极导轨移动。
14.在一些实施例中，所述活动电极与所述第一对接对象之间设有缓冲件，用于在活动电极与导电片对接时，减缓导向件对活动电极产生的冲击力。
15.在一些实施例中，所述第一对接对象内还设有继电器和光电开关；所述两个活动电极串联于所述继电器的工作电路中，所述光电开关串联于所述继电器的控制电路中，所述光电开关设置在所述活动电极与所述导电片的对接方向上，以令所述两个活动电极因所述导电片的冲击力移动至所述光电开关的触发位置时，所述光电开关控制所述继电器的工作电路导通，所述活动电极导电。
16.本披露的方案提供了一种充电结构件，其包括有设置在两个导电片之间的导向件，导向件包括引导部和限位部，由于引导部的前端的横截面宽度小于两个活动电极的初始间距，因此，对接充电过程中，导向件的引导部容易从其前端插入至两个活动电极之间。并且，由于导向件在沿从前端到后端的轴向方向上的横截面宽度逐渐增大，形成了前窄后宽的结构，在导向件上形成连接前端与后端的斜面部，当存在定位误差时，至少一个活动电极会在对接过程中与导向件上的斜面部相抵接，随着充电结构件与活动电极相互靠近，该斜面部引导活动电极沿斜面部向外以及朝后端移动，活动电极由引导部移动至限位部，与限位部处的导电片完成对接。本披露的方案所提供的充电结构件能够允许两个对接对象存在一定的定位误差，并基于上述导向结构的引导作用调整活动电极的位置，从而对该定位误差加以修正，从对接结构上克服导航定位不可避免的定位误差，提高了对接充电的成功率，降低了对接充电过程对导航定位系统和运动控制系统的要求。
17.进一步地，在本披露的一些实施例中，在限位部设置沟槽用于设置导电片，通过沟槽限制活动电极到达限位部时的移动范围，从而令活动电极与导电片对接后保持位置稳定，防止因活动电极的挪动而影响充电的稳定性。
18.进一步，在本披露的一些实施例中，通过在活动电极上设置缓冲件，和/或在导电片上设置缓冲件，能够有效减缓对接时所产生的冲击力，进而保护活动电极和/或导电片，避免活动电极和/或导电片因撞击而产生损坏。
19.进一步地，在本披露的一些实施例中，充电结构件中的导电片面积大于活动电极的截面面积，为活动电极与导电片的对接提供了可允许的对接误差范围，即使对接过程中存在一定的位移误差，也能够利用大面积的导电片来保证活动电极与导电片的接触面积，进而保障对接充电的成功率。
20.进一步地，在本披露的一些实施例中，利用导电板形成限位部，能够令对接时的导电面积增加，进一步保障充电过程的稳定性。
21.进一步地，在本披露的一些实施例中，利用光电开关和继电器对充电电路设置了充电保护，利用光电开关识别活动电极的位置，并且控制继电器的工作电话，当活动电极因第一对接对象与第二对接对象对接移动至光电开关的触发位置时，光电开关切换输出信
号，进而将继电器工作电路由断开状态切换为导通状态，进而保证在第一对接对象与第二对接对象对接失败时，活动电极断电，避免导电的活动电极与第二对接对象的壳体对接而造成漏电问题，以及避免对接不准而导致充电不流畅。
附图说明
22.通过参考附图阅读下文的详细描述，本披露示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本披露的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
23.图1示出了本披露实施例的充电结构件的结构示意图；
24.图2示出了无定位误差条件下的对接过程的示意图；
25.图3示出了存在定位误差条件下的对接过程的示意图；
26.图4示出了本披露实施例的对接充电装置的结构示意图；
27.图5示出了一些实施例的对接电路的连接框图。
具体实施方式
28.下面将结合本披露实施例中的附图，对本披露实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本披露一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本披露中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本披露保护的范围。
29.应当理解，本披露的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
30.还应当理解，在此本披露说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本披露。如在本披露说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本披露说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
31.由于目前的机器人自主导航定位不可避免地存在定位误差，导致机器人的实际运动轨迹与规划的理想运动轨迹之间存在偏差，因此，机器人与充电桩对接充电时容易因定位不准而导致二者对接失败，造成充电不顺畅和/或漏电的问题。
32.下面结合附图来详细描述本披露的具体实施方式。
33.图1示出了本披露实施例的充电结构件的结构示意图。参见图1和图4，本披露实施例给出了一种充电结构件，其包括：导向件11和两个导电片12。
34.其中，导向件11包括引导部111和限位部112，引导部111在沿从前端到后端的轴向方向上的横截面宽度逐渐增大，形成连接前端与后端的斜面部。
35.需要说明的是，上述形成的斜面部可以为平面，例如，当引导部111为一棱锥时，棱锥的侧面即成立为导向件的斜面部。在一些实施例中，上述形成的斜面部也可以为曲边，例如，当引导部111为一圆锥时，圆锥侧面即成立为导向件的斜面部。
36.在实际应用过程中，引导部111在沿从前端到后端的轴向方向上的横截面宽度逐
渐增大，其中，横截面宽度可以为均匀递增，例如，引导部111为上述的棱锥或圆锥时，引导部111沿所述轴向方向上的剖面轮廓呈v型，引导部111的横截面宽度均匀递增。在一些实施例中，横截面宽度也可以非均匀递增，例如，引导部111呈弹头型，其中，当引导部111沿所述轴向方向上的剖面轮廓呈u型时，引导部111的横截面宽度逐渐增加，但宽度达到一定时，不再变化。
37.上述引导部的示例中，引导部111内部为实心体，在一些实施例中，引导部111也可以为板状或罩状结构，例如，由两块平板呈夹角设置所形成的v型板状结构，或是由两块曲面板连接形成的u型板状结构，亦或是剖面轮廓呈u型的钟形罩状结构。
38.需要说明的是，上述对于引导部111的结构所举出的示例仅是为了便于本领域技术人员理解本方案，不应构成对本方案保护范围的限定。
39.在本披露实施例中，限位部112位于所述引导部111的后端并沿引导部的横截面径向向外延伸，充电结构件1的两个导电片12位于限位部112。
40.可以理解为，在引导部111的后端处，沿着与上述轴向方向相互垂直的周向方向延伸形成两个限位部112，需要说明的是，两个限位部112分别位于引导部111的两侧，以引导部为圆锥为例，两个限位部位于同一条直径上，并位于该直径与圆锥底面圆周的两个交点处。
41.为了令外部的两个活动电极2达到引导部111的后端时，能与限位部112对齐并对接，两个限位部112的分布方向与两个活动电极2的分布方向一致。即，两个导电片12的分布方向与两个活动电极2的分布方向一致。
42.在本披露实施例中，引导部111的前端的横截面宽度小于两个活动电极的初始间距，引导部111的后端的横截面宽度不超过两个活动电极之间的最大间距。
43.下面对上述充电结构件与两个活动电极的对接过程进行说明：
44.假设与外部的两个活动电极对接充电时，如图3所示，自主导航定位产生定位误差使得两个活动电极2间的中轴与两个导电片12间的中轴未对齐。
45.由于引导部111的前端的横截面宽度小于两个活动电极的初始间距，因此，即使存在一定范围内的定位误差，引导部111也能够从其前端插入所述两个活动电极2之间，随着两个对接对象的逐渐靠近，斜面部与活动电极2发生抵接，斜面部引导所述活动电极2沿所述斜面部向外移动，进而使得两个活动电极间的中轴与两个导电片间的中轴相互靠近。与此同时，活动电极也朝着限位部112逐渐靠近，直至两个中轴重合时，活动电极到达所述限位部112处以与导电片对接。
46.本披露的方案提供的充电结构件，在对接充电过程中，导向件的引导部容易从其前端插入至两个活动电极之间。并且，由于导向件在沿从前端到后端的轴向方向上的横截面宽度逐渐增大，在导向件上形成连接前端与后端的斜面部，当存在定位误差时，该斜面部能够引导活动电极沿斜面部向外以及朝后端移动至限位部，与限位部处的导电片完成对接。本披露的充电结构件能够允许两个对接对象存在一定的定位误差，并基于上述导向结构的引导作用调整活动电极的位置，从而对该定位误差加以修正，从对接结构上克服导航定位不可避免的定位误差，提高了对接充电的成功率，降低了对接充电过程对导航定位系统和运动控制系统的要求。
47.在本披露的一些实施例中，为了隔离对接充电时的正负极，充电结构件中的导向
件11为绝缘导向件。导向件11可以由绝缘材质制成，例如，树脂。也可以在导向件11上涂覆绝缘漆已达到绝缘目的。
48.进一步地，为了增加对接充电时的导电面积，提高对接的容错率，还可以将导向件11中的引导部111设置为绝缘引导部，导向件11中的限位部112包括两个导电板，两个导电板分别与所述两个导电片连接。即，将导向件中的限位部设计为导电结构，导电片连接于导电片后，导电面积增加，有利于提高对接的成功率。
49.在本披露的一些实施例中，为了增加对接充电时的导电面积，任一导电片12的面积大于任一活动电极2的截面面积，为活动电极与导电片的对接提供了可允许的对接误差范围，即使对接过程中存在一定的位移误差，也能够利用大面积的导电片来保证活动电极与导电片的接触面积，以保障对接充电的成功率。
50.在本披露的一些实施例中，导向件11的限位部112设有两个沟槽，两个导电片12分别设置在所述两个沟槽内，当活动电极2位于限位部112处时，活动电极卡入所述沟槽内，并与沟槽内的导电片对接。
51.上述沟槽能够在对接充电时限制活动电极的移动范围，从而令活动电极与导电片对接后保持位置稳定，防止因活动电极的挪动而影响充电的稳定性。
52.由于对接过程中，活动电极与充电结构件需要相互接触，甚至挤压，因此，为了防止活动电极与充电结构件之间因挤压和碰撞而产生损坏，本披露的一些实施例在导电片12上设置了缓冲件，用于在导电片12与活动电极2对接时，减缓活动电极2对导电片12产生的冲击力。
53.进一步地，所述缓冲件可以为弹簧、橡胶垫或pe泡棉等减震件。
54.需要说明的是，上述对于缓冲件的说明仅是本披露中提供的示例，不构成对本披露的唯一限定，其他减震方式也适用于本披露。
55.基于上述任一实施例提供的充电结构件，本披露还提供了一种对接充电装置，其结构可参见图4，其包括：如上述任一实施例的充电结构件1，以及与所述充电结构件1对接的两个活动电极2，其中，所述两个活动电极2设置在第一对接对象上，所述充电结构件1设置在第二对接对象上。
56.上述对接充电装置可以应用在机器人与充电桩这一充电场景下，其中，第一对接对象为机器人，第二对接对象为充电桩；或第二对接对象为机器人，第一对接对象为充电桩。此处不作唯一限定。
57.需要说明的是，上述应用场景仅是本披露的对接充电装置的一个示例性的应用场景，不应构成对本披露的对接充电装置的限制。
58.在本披露的一些实施例中，为了避免对接过程中活动电极2与充电结构件1之间因挤压和碰撞而产生损坏，活动电极2与第一对接对象之间设有缓冲件，用于在活动电极2与导电片12对接时，减缓导向件11对活动电极产生的冲击力。
59.其中，上述缓冲件可以采用与前述实施例中导电片上设置的缓冲件相同或相似的结构，例如，弹簧、橡胶垫或pe泡棉等减震件。
60.为了适配本披露的实施例中的充电结构件，两个活动电极能够沿着两个活动电极的分布方向移动，进而调整两个活动电极间的中轴的位置。
61.下面对两个活动电极的其中一种实施方式进行示例性说明：
62.在第一对接对象上设有两个电极导轨，所述电极导轨的长度方向与所述两个活动电极的分布方向一致；所述两个活动电极分别位于所述两个电极导轨内，以令所述活动电极可沿所述电极导轨移动。
63.可以理解的是，上述仅是对活动电极的一个示例性说明，不应构成对本披露中方案的唯一限定。
64.在实际对接过程中，定位误差的引入还会导致充电对接不顺畅；另外，当定位误差较大时，还可能发生充电正负极与机器人外壳相接，进而发生漏电现象。
65.为了减缓上述现象，本披露的一个实施例在对接充电装置中设置了一个对接电路。具体地，第一对接对象内还设有继电器3和光电开关4；两个活动电极2串联于所述继电器3的工作电路中，所述光电开关4串联于所述继电器3的控制电路中，所述光电开关4设置在所述活动电极2与所述导电片12的对接方向上，以令所述两个活动电极因所述导电片的冲击力移动至所述光电开关4的触发位置时，所述光电开关4控制所述继电器3的工作电路导通，所述活动电极导电。
66.继电器是一种电控制器件，具有能反映一定输入变量的感应机构，即上述控制电路部分；还具有能对被控电路实现通断控制的执行机构，即上述工作电路部分。
67.以电压继电器为例，对电压继电器对接前后的工作状态进行说明：
68.光电开关串联在电压继电器的控制电路中，常态下(对接前)，光电开关发射端的发出激光始终被接收端接收，此时光电开关输出高电平，电压继电器的电压值为一定值，动合触点断开，电压继电器的工作电路处于断开状态，串联在工作电路中的活动电极与充电电源未能导通，活动电极不带电。
69.当活动电极与充电结构件对接后，活动电极因导电片的冲击力移动至所述光电开关的触发位置，此时光电开关的接收端不再接收到发射端的发出激光，光电开关输出低电平，电压继电器由于电压值减少达到整定值而动作，动合触点闭合，电压继电器的工作电路处于导通状态，串联在工作电路中的活动电极与充电电源导通，活动电极带电。
70.基于上述原理，对接失败时活动电极无法移动至光电开关的触发位置，进而串联在继电器工作电路中的活动电极无法与充电电源导通，活动电极不带电，此时即使活动电极与机器人外壳相接也不会发生漏电问题。
71.可以理解的是，上述对继电器工作状态的描述是以电压继电器作为示例，实际应用中，可以采用的继电器种类并不唯一，例如，还可以采用电流继电器或光继电器等不同种类的继电器，此处不作唯一限定。
72.上述是利用活动电极的位置变化阻止光电开关的接收端接收激光以改变光电开关的输出电平的状态，在实际应用中，上述光电开关的触发位置还可以为光电开关中发射端的开关控制位置，即，当活动电极到达触发位置时，发射端方才发出射线，此时，光电开关的输出电平由低电平转为高电平，相应地，继电器需设置为由于电压值增加达到整定值而动作，此时，动合触点闭合，电压继电器的工作电路处于导通状态，串联在工作电路中的活动电极与充电电源导通，活动电极带电。
73.可以理解的是，继电器的工作逻辑可以根据实际情况进行调整，上述说明仅是为了便于本领域技术人员理解本披露的技术方案进行的举例说明，不构成对本披露的唯一限定。
74.虽然本文已经示出和描述了本披露的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式来提供。本领域技术人员可以在不偏离本披露思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本披露的过程中，可以采用对本文所描述的本披露实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本披露的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的等同或替代方案。