一种巡检机器人使用的防尘型充电装置的制作方法

1.本发明涉及机器人充电装置技术领域，尤其涉及一种巡检机器人使用的防尘型充电装置。


背景技术：

2.现有机器人充电有两种方式，一种是召回后直接接电源充电，另一种在充电桩位置进行自主充电。第一种直充式的充电方式无法实现机器人线上充电，特别对于巡检类的机器人，无法在执行任务过程中进行充电。第二种充电方式是现在机器人能量补给的发展方向。远程自主充电技术需要解决的主要问题就是机器人能够通过自动控制程序进行与充电座的自动对接。现有的充电对接装置一般都的是固定的形式，对对接的精度要求较高，一旦插座的位置发生改变对接很难通过机器人自身自动完成，需要人为的干预。也有部分远程自主充电使用的无线充电技术，但是由于无线充电最大充电电流较小，满足不了机器人快速充满电的需求。
3.由于在架空线路上环境的粉尘非常多，特别是新疆这种风沙大的地区，粉尘对充电装置的影响尤为明显，因此，充电装置需要充分考虑长期使用的防尘问题，而部分改进过的远程自主充电装置未考虑防尘问题，容易堆积灰尘、防尘效果差，灰尘堆积严重时直接影响了充电对接。


技术实现要素：

4.针对背景技术提出的问题，本发明的目的在于提出一种巡检机器人使用的防尘型充电装置，防尘效果好，可以在户外长期使用，且有效降低了对接的精度要求，方便实现自动对接，解决了现有充电装置容易堆积灰尘、防尘效果差而影响充电对接的问题。
5.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种巡检机器人使用的防尘型充电装置，包括充电座组件和充电头组件；
7.所述充电座组件包括充电座主体、调整结构和第一电极，所述充电座主体包括连接部和电极安装部，所述连接部的顶部固定安装于所述调整结构，所述连接部的底端面与所述电极安装部连接，所述调整结构可转动地安装于充电桩安装板的轴承座；
8.所述电极安装部设有第一腔体，所述第一腔体朝下敞口设置，所述第一电极安装于所述电极安装部的内侧壁，所述第一电极位于所述第一腔体内；
9.所述充电头组件包括充电头主体和第二电极，所述第二电极安装于所述充电头主体的顶部的外侧壁，所述充电头主体插接于所述第一腔体内时，所述第一电极与所述第二电极电连接。
10.更进一步说明，所述充电座组件还包括防水挡板；
11.所述连接部设有第二腔体，所述第二腔体贯穿所述连接部的侧壁设置，所述充电座主体设有供所述第一电极接线的过线孔，所述过线孔贯穿所述连接部的底壁和所述电极安装部的顶壁设置，所述过线孔的一端与所述第一腔体相连通，所述过线孔的另一端与所
述第二腔体相连通；
12.所述防水挡板安装于所述连接部，且所述防水挡板位于所述第二腔体的外侧，所述防水挡板用于密封所述第二腔体。
13.更进一步说明，所述连接部设有防水台阶，所述防水台阶朝上凸出于所述连接部设置，所述过线孔设置于所述防水台阶处。
14.更进一步说明，所述充电座组件还包括防护罩，所述防护罩罩设于所述连接部的外侧；
15.所述防护罩设置有用于避让所述防水挡板的避让通口，所述防水挡板嵌设于所述避让通口内。
16.更进一步说明，所述充电座组件还包括底封板，所述底封板安装于所述电极安装部的底部，所述底封板的中部设有供所述充电头主体插入的对接口，所述对接口的外周边沿设有第一弧面，所述第一电极的底部设有第二弧面，所述第二弧面位于所述第一弧面的上方；
17.所述充电头主体的顶部设有对接部，所述对接部与所述第一弧面和所述第二弧面相配合。
18.更进一步说明，所述第一电极设置有两个，两个所述第一电极相对地安装于所述电极安装部的内侧壁；
19.所述第二电极设置有两个，两个所述第二电极对称安装于所述充电头主体，所述充电头主体插接于所述第一腔体内时，所述第一电极与所述第二电极一一对应地电连接。
20.更进一步说明，所述充电座组件还包括第一弹簧，所述第一弹簧的一端与所述电极安装部的内侧壁连接，所述第一弹簧的另一端与所述第一电极连接。
21.更进一步说明，所述充电座组件还包括第二弹簧，所述第二弹簧的一端与所述充电桩安装板的轴承座连接，所述第二弹簧的另一端与所述连接部的顶部连接。
22.更进一步说明，所述第一电极、所述第一弹簧和所述第二弹簧位于同一水平面上；
23.所述第一弹簧设置有两个，两个所述第一弹簧对称设置于所述电极安装部的内侧壁，所述第二弹簧设置有两个，两个所述第二弹簧对称设置于所述调整结构的两侧。
24.更进一步说明，所述调整结构包括安装轴和球面调节部件，所述球面调节部件套装于所述安装轴的上部，且所述球面调节部件的外圈安装于充电桩安装板的轴承座，所述连接部的顶部固定安装于所述安装轴的下部。
25.与现有技术相比，本发明的实施例具有以下有益效果：
26.1、通过设置调整结构，由于调整结构可转动地安装于充电桩安装板的轴承座，使得充电座主体也相对充电桩安装板摆动，即充电座主体能够在一定的范围内转动，当充电头主体与充电座主体进行对接时，能够在一定的范围内实现对接，即使充电座主体与充电头主体之间存在一定的位置偏差时，充电座主体也能够适应位置的改变，不需要特别高精度的定位关系才能够实现对接，降低了对接的精度要求，能够实现自动对接；
27.2、通过将第一电极安装于电极安装部的内侧壁，以及将第二电极安装于充电头主体的顶部的外侧壁，与现有充电装置将电极设置在充电头的上表面相比，由于电极的设置方向在侧面方向，在使用过程中，即使第一电极或者第二电极粘上灰尘等杂物，灰尘等杂物也会在重力的作用下自然落下，而不会堆积在电极的表面，且在充电对接时由于充电座主
体与充电头主体会发生移动，灰尘等杂物在充电座主体与充电头主体移动过程中容易落下，在充电对接时能够有效去除灰尘等杂物，达到自清洁效果，防尘效果好，可以在户外长期使用；
28.3、通过设置第二腔体和过线孔，能够方便接线操作，且过线孔供第一电极在使用时接线和过线，而防水挡板能够密封第二腔体，防止水进入第二腔体内，从而避免水通过过线孔进入第一腔体内而影响对接充电，防水效果好，保证了对接充电过程的稳定性。
附图说明
29.图1是本发明一个实施例的巡检机器人使用的防尘型充电装置的结构示意图；
30.图2是本发明一个实施例的巡检机器人使用的防尘型充电装置的充电座组件安装于充电桩安装板的轴承座的结构示意图；
31.图3是本发明一个实施例的巡检机器人使用的防尘型充电装置的充电座组件的结构示意图(去除防水挡板)；
32.图4是本发明一个实施例的巡检机器人使用的防尘型充电装置的充电座组件的充电座主体的电极安装部的局部剖视结构示意图；
33.图5是本发明一个实施例的巡检机器人使用的防尘型充电装置的充电座组件的仰视结构示意图；
34.图6是本发明一个实施例的巡检机器人使用的防尘型充电装置的充电头组件的结构示意图；
35.图7是本发明一个实施例的巡检机器人使用的防尘型充电装置的充电头组件的电极爆炸结构示意图；
36.图8是本发明一个实施例的巡检机器人使用的防尘型充电装置的充电座组件的充电座主体的结构示意图；
37.图9是本发明一个实施例的巡检机器人使用的防尘型充电装置的充电座组件的防护罩的结构示意图；
38.图10是本发明一个实施例的巡检机器人使用的防尘型充电装置应用于巡检机器人的结构示意图；
39.图11是本发明一个实施例的巡检机器人使用的防尘型充电装置应用于巡检机器人的充电对接过程的示意图；
40.附图中：1-充电座组件、11-充电座主体、111-连接部、1111-第二腔体、1112-防水台阶、112-电极安装部、1121-第一腔体、113-过线孔、12-调整结构、121-安装轴、122-球面调节部件、123-紧固件、13-第一电极、131-第二弧面、14-防水挡板、15-防护罩、151-避让通口、16-底封板、161-对接口、162-第一弧面、17-第一弹簧、18-第二弹簧、2-充电头组件、21-充电头主体、211-对接部、22-第二电极、23-行程限位开关、231-翘板、2311-触头、3-充电桩安装板、31-轴承座、32-碰检挡板、4-行走轨道、5-巡检机器人、51-机臂、52-行走组件、521-行走轮、522-行走驱动装置、53-升降组件、531-安装座、532-碰检主板、533-压紧轮。
具体实施方式
41.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终
相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。
43.如图1至图10所示，一种巡检机器人使用的防尘型充电装置，包括充电座组件1和充电头组件2；
44.所述充电座组件1包括充电座主体11、调整结构12和第一电极13，所述充电座主体11包括连接部111和电极安装部112，所述连接部111的顶部固定安装于所述调整结构12，所述连接部111的底端面与所述电极安装部112连接，所述调整结构12可转动地安装于充电桩安装板3的轴承座31；
45.所述电极安装部112设有第一腔体1121，所述第一腔体1121朝下敞口设置，所述第一电极13安装于所述电极安装部112的内侧壁，所述第一电极13位于所述第一腔体1121内；
46.所述充电头组件2包括充电头主体21和第二电极22，所述第二电极22安装于所述充电头主体21的顶部的外侧壁，所述充电头主体21插接于所述第一腔体1121内时，所述第一电极13与所述第二电极22电连接。
47.通过设置所述调整结构12，由于所述调整结构12可转动地安装于充电桩安装板3的轴承座31，使得所述充电座主体11也相对充电桩安装板3摆动，即所述充电座主体11能够在一定的范围内转动，当所述充电头主体21与所述充电座主体11进行对接时，能够在一定的范围内实现对接，即使所述充电座主体11与所述充电头主体21之间存在一定的位置偏差时，所述充电座主体11也能够适应位置的改变，不需要特别高精度的定位关系才能够实现对接，降低了对接的精度要求，能够实现自动对接；
48.此外，通过将所述第一电极13安装于所述电极安装部112的内侧壁，以及将所述第二电极22安装于所述充电头主体21的顶部的外侧壁，与现有充电装置将电极设置在充电头的上表面相比，由于电极的设置方向在侧面方向，在使用过程中，即使所述第一电极13或者所述第二电极22粘上灰尘等杂物，灰尘等杂物也会在重力的作用下自然落下，而不会堆积在电极的表面，且在充电对接时由于所述充电座主体11与所述充电头主体21会发生移动，灰尘等杂物在所述充电座主体11与所述充电头主体21移动过程中容易落下，在充电对接时能够有效去除灰尘等杂物，达到自清洁效果，所述巡检机器人使用的防尘型充电装置，防尘效果好，可以在户外长期使用，且有效降低了对接的精度要求，方便实现自动对接，解决了现有充电装置容易堆积灰尘、防尘效果差而影响充电对接的问题。
49.更进一步说明，所述充电座组件1还包括防水挡板14；
50.所述连接部111设有第二腔体1111，所述第二腔体1111贯穿所述连接部111的侧壁设置，所述充电座主体11设有供所述第一电极13接线的过线孔113，所述过线孔113贯穿所述连接部111的底壁和所述电极安装部112的顶壁设置，所述过线孔113的一端与所述第一腔体1121相连通，所述过线孔113的另一端与所述第二腔体1111相连通；
51.所述防水挡板14安装于所述连接部111，且所述防水挡板14位于所述第二腔体1111的外侧，所述防水挡板14用于密封所述第二腔体1111。
52.通过设置所述第二腔体1111和所述过线孔113，能够方便接线操作，且所述过线孔113供所述第一电极13在使用时接线和过线，而所述防水挡板14能够密封所述第二腔体1111，防止水进入所述第二腔体1111内，从而避免水通过所述过线孔113进入所述第一腔体1121内而影响对接充电，防水效果好，保证了对接充电过程的稳定性。
53.更进一步说明，所述防水挡板14设置有两个，两个所述防水挡板14对称安装于所述连接部111，且两个所述防水挡板14分别安装于所述连接部111的对应所述第二腔体1111处，可以在其中一个所述防水挡板14上设置出线孔，供所述第一电极13接线的电线从所述第一腔体1121穿过所述过线孔113后，经过所述第二腔体1111，并最终从所述防水挡板14上的出线孔出线，与外界设备连接。
54.更进一步说明，所述连接部111设有防水台阶1112，所述防水台阶1112朝上凸出于所述连接部111设置，所述过线孔113设置于所述防水台阶1112处。
55.通过设置所述防水台阶1112，由于所述防水台阶1112朝上凸出于所述连接部111设置，所述防水台阶1112的顶面所在的水平面高于所述连接部111的底部的内侧壁所在的水平面，将所述过线孔113设置于所述防水台阶1112处，即使有少量雨水进入所述第二安装腔内，也是位于所述防水台阶1112的顶面所在的水平面以下，能够有效防止雨水进入所述过线孔113。
56.具体地，所述过线孔113设置有两个，所述防水台阶1112也对应设置有两个，一个所述过线孔113对应设置于一个所述防水台阶1112处，以方便接线。
57.更进一步说明，所述充电座组件1还包括防护罩15，所述防护罩15罩设于所述连接部111的外侧；
58.所述防护罩15设置有用于避让所述防水挡板14的避让通口151，所述防水挡板14嵌设于所述避让通口151内。
59.通过设置所述防护罩15，所述防护罩15能够对所述充电座主体11起到保护的作用，有效防止所述充电座主体11长期使用的过程中被太阳照射而老化，同时还可以起到防水和防尘的作用，保证对接充电的稳定性，且有效延长充电装置的使用寿命。
60.此外，通过在所述防护罩15设置所述避让通口151，以避让所述防水挡板14，此时所述防水挡板14安装于所述连接部111，且所述防水挡板14嵌设于所述避让通口151内，使得所述防护罩15与所述防水挡板14相配合以形成罩设于所述连接部111外侧的防尘防水结构，保证防尘防水效果，具体地，所述防水挡板14可以通过紧固件123如螺钉可拆卸地安装于所述连接部111，将所述防护罩15罩设于所述连接部111后安装所述防水挡板14，此时所述防水挡板14还可以对所述防护罩15起到限位作用，避免所述防护罩15移动，能够保证充电座的结构稳定性。
61.更进一步说明，所述充电座组件1还包括底封板16，所述底封板16安装于所述电极安装部112的底部，所述底封板16的中部设有供所述充电头主体21插入的对接口161，所述对接口161的外周边沿设有第一弧面162，所述第一电极13的底部设有第二弧面131，所述第二弧面131位于所述第一弧面162的上方；
62.所述充电头主体21的顶部设有对接部211，所述对接部211与所述第一弧面162和
所述第二弧面131相配合。
63.具体地，所述对接部211的弧度设置为下方较宽上方较窄，通过在所述对接口161的外周边沿设置所述第一弧面162，以及在所述第一电极13的底部设置所述第二弧面131，所述第一弧面162和所述第二弧面131能够起到导向作用，使得所述对接部211与所述对接口161相配合实现对接，这样可以保证即使所述充电座主体11和所述充电头主体21的位置存在一定偏差也可以完成对接，不需要特别高精度的定位关系，对接方便。
64.更进一步说明，所述第一电极13设置有两个，两个所述第一电极13相对地安装于所述电极安装部112的内侧壁；
65.所述第二电极22设置有两个，两个所述第二电极22对称安装于所述充电头主体21，所述充电头主体21插接于所述第一腔体1121内时，所述第一电极13与所述第二电极22一一对应地电连接。
66.通过设置两个所述第一电极13，以及设置两个所述第二电极22，所述第一电极13与所述第二电极22一一对应地电连接，以实现充电对接，具体地，所述第一电极13和所述第二电极22均采用弧形块的结构，弧形块的结构更容易插接，方便对接。
67.更进一步说明，所述充电座组件1还包括第一弹簧17，所述第一弹簧17的一端与所述电极安装部112的内侧壁连接，所述第一弹簧17的另一端与所述第一电极13连接。
68.通过在所述第一电极13与所述电极安装部112之间设置所述第一弹簧17，实现所述第一电极13安装于所述电极安装部112，当所述充电头主体21插接于所述第一腔体1121内时，所述第一电极13的内侧壁与所述第二电极22的外侧壁相抵，此时所述第一弹簧17被压缩，所述第一弹簧17对所述第一电极13具有反推的弹性作用力，该作用力使所述第一电极13的内侧壁抵紧所述第二电极22的外侧壁，从而保证所述充电座主体11与所述充电头主体21对接后电极的可靠接触，保证充电对接的稳定性。
69.更进一步说明，所述第二电极22可以通过紧固件如螺钉可拆卸地安装于所述充电头主体21。
70.更进一步说明，所述充电座组件1还包括第二弹簧18，所述第二弹簧18的一端与所述充电桩安装板3的轴承座31连接，所述第二弹簧18的另一端与所述连接部111的顶部连接。
71.通过设置所述第二弹簧18，所述第二弹簧18的作用为复位弹簧，这样可以保证在非充电状态时，所述充电座主体11能够与充电桩安装板3之间始终保持垂直，从而有利于巡检机器人5侧的充电头主体21与所述充电座主体11的顺利对接。
72.更进一步说明，所述第一电极13、所述第一弹簧17和所述第二弹簧18位于同一水平面上；
73.所述第一弹簧17设置有两个，两个所述第一弹簧17对称设置于所述电极安装部112的内侧壁，所述第二弹簧18设置有两个，两个所述第二弹簧18对称设置于所述调整结构12的两侧。
74.更进一步说明，所述调整结构12包括安装轴121和球面调节部件122，所述球面调节部件122套装于所述安装轴121的上部，且所述球面调节部件122的外圈安装于充电桩安装板3的轴承座31，所述连接部111的顶部固定安装于所述安装轴121的下部。
75.通过设置所述调整结构12，由于所述连接部111的顶部固定安装于所述安装轴
121，所述球面调节部件122的滑动表面为球面，所述安装轴121通过所述球面调节部件122可以相对所述充电桩安装板3旋转摆动，使得所述充电座主体11也相对所述充电桩安装板3旋转摆动，即所述充电座主体11能够在一定的范围内转动(转动范围如图1中的角度α所示)，当所述充电头组件2需要与所述充电座组件1需要进行对接时，能够在一定的范围内实现对接，不需要特别高精度的定位关系才能够实现对接。
76.更进一步说明，所述球面调节部件122具体采用关节轴承或者球面轴承等球面连接机构，但不限于上述类型的球面连接机构。
77.优选的，所述调整结构12还包括紧固件123，所述连接部111的顶部开设有通孔，所述安装轴121通过所述通孔穿设于所述连接部111，且所述连接部111通过所述紧固件123固定安装于所述安装轴121的下部，使得所述连接部111安装于所述安装轴121的稳定性高，以提高所述充电座主体11的转动稳定性，保证所述充电头组件2与所述充电座组件1进行对接的对接稳定性。
78.具体地，所述紧固件123采用止动垫圈和螺母的组合，固定结构简单，紧固稳定性强。
79.需要说明的是，在现有的调整结构12中，充电座主体11与充电桩安装板3的轴承座31的连接采用球轴承连接，是能360度旋转的，因此充电座主体11与充电头主体21的接合较麻烦，由于巡检机器人5行走时是在一条直线上行走的，充电座主体11的位置偏差一般会出现在巡检机器人5的行走方向上，本结构中，所述第一电极13、所述第一弹簧17和所述第二弹簧18位于同一水平面上，且通过在所述调整结构12的两侧对称安装所述第二弹簧18，在所述电极安装部112的内侧壁对称设置有两个所述第一弹簧17，安装所述充电座组件1时，使所述第一弹簧17和所述第二弹簧18对称设置的方向即为巡检机器人5直线行走的方向，此时所述第二弹簧18可以防止所述充电座主体11转动，保证两个所述第一电极13处于巡检机器人5直线行走的方向两侧的位置，且能够限制所述充电座主体11整体只能在巡检机器人5的行走方向上摆动，如此实现所述第一电极13的自适应转动配合，保证所述第一电极13与对应的所述第二电极22的对接，防止对接时电极错位的情况发生，使得对接的精确度提高，并且使得所述充电座主体11具备了复位的功能，在充电对接时，对接方法更为简单，无需再调整所述充电座主体11的偏转位置，所述充电座主体11通过所述第二弹簧18即可进行自我矫正复位。
80.更进一步说明，所述充电头主体21或所述充电座主体11还设有行程限位开关23，所述行程限位开关23设有翘板231，所述翘板231设有触头2311，所述行程限位开关23用于判断所述充电头主体21与所述充电座主体11是否完成对接。
81.优选的，所述行程限位开关23固定安装于所述充电头主体21于所述对接部211的下方。通过在所述充电头主体21设置所述行程限位开关23，当所述充电头主体21与所述充电座主体11完成对接时(即所述充电头主体21的对接部211完全插接于所述底封板16的对接口161时)，所述触头2311接触到所述充电座主体11，所述行程限位开关23的所述翘板231被按压，此时触发所述行程限位开关23并接通信号，使得对接成功后所述行程限位开关23发出信号给巡检机器人5执行充电指令，巡检机器人5在收到充电指令时才会接通充电回路进行充电，如果所述充电头主体21与所述充电座主体11没有完成对接时，巡检机器人5无法执行充电指令，所述行程限位开关23能够起到机械式的保护作用，保证所述巡检机器人5充
电对接装置在使用过程中的安全性。
82.如图10所示，具体地，所述充电桩安装板3的上方设有供巡检机器人5行走的行走轨道4，所述轴承座31的沿巡检机器人5行走方向的两侧设有碰检挡板32；
83.所述巡检机器人5包括机臂51、行走组件52和升降组件53，所述行走组件52设置于所述机臂51的顶部，所述升降组件53可上下滑动地安装于所述机臂51，所述升降组件53包括安装座531、碰检主板532和压紧轮533，所述安装座531的沿巡检机器人5的行走方向的两侧均设有所述碰检主板532，所述安装座531的顶面安装有压紧轮533，所述充电头组件2安装于两个所述压紧轮533之间；
84.所述行走组件52包括行走轮521和行走驱动装置522，所述行走驱动装置522的输出轴与所述行走轮521连接，所述行走轮521滚动设置于所述行走轨道4，所述行走驱动装置522驱动所述行走轮521沿所述行走轨道4滚动行走从而带动所述机臂51做靠近所述充电座主体11的展臂动作或者做远离所述充电座主体11的收臂动作，如图11所示，充电对接过程如下：
85.当所述升降组件53的碰检主板532与所述充电桩安装板3的碰检挡板32碰检时，所述巡检机器人5开始进行充电对接，所述升降组件53沿所述机臂51向下滑动，压紧轮533松开，所述机臂51做靠近所述充电座主体11的展臂动作，采用计数到位的方式，通过计算行走驱动装置522的电机转数，确定所述机臂51是否伸展至预设的充电座坐标点，计数到位后，当所述机臂51伸展至预设的充电座主体11的坐标点时，所述充电头主体21到达所述充电座主体11的正下方，所述升降组件53沿所述机臂51向上移动做压紧轮533压紧的动作，此时所述充电头主体压紧所述充电座主体11，所述行程限位开关23判断所述充电头主体21与所述充电座主体11是否完成对接，若所述充电头主体21与所述充电座主体11能够完成对接，则开始充电，若否，则报错。
86.以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。