一種用于輪式機(jī)器人自主充電的電源自動(dòng)對(duì)接裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電器控制領(lǐng)域，提供一種用于輪式機(jī)器人自主充電的電源自動(dòng)對(duì)接裝置，包括懸掛的饋電裝置和車載的受電裝置，所述饋電裝置包括電動(dòng)機(jī)、絲杠、滑塊、滑軌、左限位開(kāi)關(guān)、右限位開(kāi)關(guān)、電線懸掛桿、懸掛環(huán)、電源線、特制電源插座、懸掛彈簧、懸掛鋼絲和無(wú)線控制器，所述受電裝置包括電動(dòng)機(jī)、絲杠、滑塊、滑軌、支撐座、梳狀機(jī)械手、電極插槽、前限位開(kāi)關(guān)、后限位開(kāi)關(guān)、對(duì)接控制器。本發(fā)明自動(dòng)對(duì)接裝置自主操作過(guò)程模擬人的電源對(duì)接行為，適應(yīng)性強(qiáng)，準(zhǔn)確且可靠性高，只要輪式機(jī)器人停泊在指定區(qū)域，盡管可能存在前后、左右以及高度偏差，均能實(shí)現(xiàn)電極抓取、插入和拔出的準(zhǔn)確控制，完成電源自動(dòng)對(duì)接——分離的完整過(guò)程。
【專利說(shuō)明】—種用于輪式機(jī)器人自主充電的電源自動(dòng)對(duì)接裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電器控制領(lǐng)域，具體涉及一種用于輪式機(jī)器人自主充電的電源自動(dòng)對(duì)接裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在20世紀(jì)40年代末，Grey Walter開(kāi)發(fā)第一個(gè)名為T(mén)ortoises的自主充電移動(dòng)機(jī)器人。這種機(jī)器人具有在神經(jīng)學(xué)意義上的向著光線走動(dòng)的行為能力。Walter還發(fā)明了一個(gè)當(dāng)作充電站的小櫥，櫥中設(shè)有能夠發(fā)射光束的裝置和充電器。通過(guò)光線束的引導(dǎo)，機(jī)器人Tortoises自動(dòng)來(lái)到櫥前通過(guò)接觸進(jìn)行自主充電。這個(gè)系統(tǒng)能夠?qū)㈦姵嘏c充電器進(jìn)行具有一定準(zhǔn)確性的對(duì)接。
[0003]1998年，日本Tsukuba大學(xué)成功開(kāi)發(fā)出了一款可以自動(dòng)充電的名為Yalnabico-Liv的導(dǎo)游機(jī)器人。通過(guò)使用導(dǎo)航系統(tǒng)，該機(jī)器人能夠利用地圖自主導(dǎo)航繞越實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境到達(dá)充電站，通過(guò)充電站上一些特殊的裝置的作用，實(shí)現(xiàn)自主充電。
[0004]美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的機(jī)器人研究中心也開(kāi)發(fā)出了一種叫做Sage的導(dǎo)游機(jī)器人，該機(jī)器人從卡內(nèi)基梅隆歷史博物館所使用的導(dǎo)游機(jī)器人Nomad XR4000改進(jìn)而來(lái)。機(jī)器人Sage通過(guò)其所攜帶的CXD攝像頭對(duì)標(biāo)識(shí)環(huán)境的三維路標(biāo)等進(jìn)行識(shí)別和處理，從而自主地尋找充電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充電。一個(gè)特殊的路標(biāo)直接放于充電站插座的正上方，通過(guò)它的引導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人可靠地?？吭陬A(yù)設(shè)的充電位置處，從而實(shí)現(xiàn)自主充電。這種電源自動(dòng)對(duì)接裝置大約每隔9天就需要人為地進(jìn)行一些精度校正。
[0005]目前，市場(chǎng)上出售的掃地機(jī)器人能夠通過(guò)紅外線信號(hào)自主尋找特制的電源插座并進(jìn)行自動(dòng)充電，但充電功率很小。
[0006]輪式機(jī)器人由于行程和載重需要，一般均配置較大容量的蓄電池，充電電流較大，因此要求電源對(duì)接裝置的電極接觸面大且具有較大的壓力，同時(shí)還要求能在機(jī)器人停泊位置具有較大誤差的情況下實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確對(duì)接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，而提供一種用于輪式機(jī)器人自主充電的電源自動(dòng)對(duì)接裝置，它能夠?qū)崿F(xiàn)輪式機(jī)器人自主進(jìn)行電極的抓取、插入和拔出準(zhǔn)確控制，完成電源自動(dòng)對(duì)接-分離的完整過(guò)程。
[0008]本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種用于輪式機(jī)器人自主充電的電源自動(dòng)對(duì)接裝置，包括懸掛的饋電裝置和車載的受電裝置，所述饋電裝置包括電動(dòng)機(jī)、絲杠、滑塊、滑軌、左限位開(kāi)關(guān)、右限位開(kāi)關(guān)、電線懸掛桿、懸掛環(huán)、電源線、特制電源插座、懸掛彈簧、懸掛鋼絲和無(wú)線控制器，所述電動(dòng)機(jī)輸出端與絲杠相連，電動(dòng)機(jī)輸入端與無(wú)線控制器相連，滑塊設(shè)于絲杠和滑軌上，滑塊經(jīng)懸掛彈簧、懸掛鋼絲與特制電源插座相連，特制電源插座與電源線相連，同時(shí)電源線的水平段通過(guò)懸掛環(huán)掛在懸掛桿上；所述受電裝置包括電動(dòng)機(jī)、絲杠、滑塊、滑軌、支撐座、梳狀機(jī)械手、電極插槽、前限位開(kāi)關(guān)、后限位開(kāi)關(guān)、對(duì)接控制器，所述電動(dòng)機(jī)輸出端與絲杠相連，電動(dòng)機(jī)輸入端與對(duì)接控制器相連，滑塊設(shè)于絲杠和滑軌上，滑塊與梳狀機(jī)械手相連，梳狀機(jī)械手上布置有能夠感應(yīng)特制電源插座的觸覺(jué)傳感器，觸覺(jué)傳感器的輸出端與對(duì)接控制器相連，在滑軌端部設(shè)有與特制電源插座相應(yīng)的電極插槽。
[0009]在上述技術(shù)方案中，所述梳狀機(jī)械手包括機(jī)械手臂、梳狀板和觸覺(jué)傳感器，梳狀板上分布有多個(gè)圓弧狀的梳孔，梳狀板與水平面呈一定角度，梳孔之間的連接處為圓弧，每個(gè)梳孔均布有觸覺(jué)傳感器，當(dāng)特制電源插座被拉入梳狀板的任意梳孔時(shí)，特制電源插座與三個(gè)觸覺(jué)傳感器接觸形成兩個(gè)通路使對(duì)接控制器檢測(cè)到兩路電信號(hào)。
[0010]在上述技術(shù)方案中，所述特制電源插座，包括鋁合金圓錐外殼，絕緣支座，銅管電極、銅環(huán)電極、鋼絲繩固定扣和絕緣墊片，所述鋁合金圓錐外殼上段為內(nèi)空的圓錐體，下段為有內(nèi)螺紋的圓柱體；絕緣支座為用絕緣材料制成的與鋁合金圓錐外殼配合的帶有外螺紋的圓柱體，頂端帶有圓柱體凸臺(tái)，中心有下段直徑大上段直徑小的軸向通孔，該絕緣支座下端面還刻有環(huán)形槽，在環(huán)形槽上布置四個(gè)對(duì)稱的軸向通孔，銅管電極用銅棒制成，上段直徑小且頂端有螺紋成為接線柱之一、下段直徑大且中心有電極插孔，銅環(huán)電極由下銅環(huán)、上銅環(huán)和四個(gè)銅螺釘構(gòu)成，下銅環(huán)上四個(gè)固定孔帶螺紋且螺孔不貫穿，上銅環(huán)的四個(gè)固定通孔無(wú)螺紋，四個(gè)銅螺釘中的三個(gè)可用普通銅螺釘，另一個(gè)為帶接線柱的特制銅螺釘，鋼絲繩固定扣與懸掛鋼絲繩相連；絕緣墊片為帶穿線孔的絕緣材料圓片，電源線穿過(guò)絕緣墊片與銅管電極的接線柱相連；所述銅環(huán)電極的下銅環(huán)嵌入絕緣支座下端面的環(huán)形槽內(nèi)，四個(gè)銅螺釘穿過(guò)環(huán)形槽上布置的四個(gè)對(duì)稱的軸向通孔，套上上銅環(huán)后由螺栓固定，所述銅管電極套設(shè)在絕緣支座的中心軸向通孔內(nèi)，絕緣支座與鋁合金圓錐外殼通過(guò)螺紋連接固定。
[0011]在上述技術(shù)方案中，所述電極插槽，包括插槽，插頭，電動(dòng)推桿，槽位限位開(kāi)關(guān)，插入限位開(kāi)關(guān)，所述插槽是U型不銹鋼凹槽，槽口為喇叭口，插頭設(shè)于插槽下方，插頭底部與電動(dòng)推桿相連，插頭中間是針形電極，外圍為環(huán)形電極，兩電極與特制電源插座的銅管電極、銅環(huán)電極相匹配，槽位限位開(kāi)關(guān)用于感應(yīng)特制電源插座入槽狀態(tài)，插入限位開(kāi)關(guān)用于感應(yīng)插頭插入狀態(tài)。
[0012]在上述技術(shù)方案中，所述對(duì)接控制器以微處理器作為控制核心，該微處理器與機(jī)械手觸覺(jué)感應(yīng)器、機(jī)械手前后限位開(kāi)關(guān)、槽位限位開(kāi)關(guān)和插入限位開(kāi)關(guān)相連，具有無(wú)線電通信接口，并有控制機(jī)械手伸縮和電動(dòng)推桿運(yùn)動(dòng)的控制輸出接口。
[0013]在上述技術(shù)方案中，所述無(wú)線控制器以微處理器作為控制核心，該微處理器與能夠檢測(cè)饋電裝置滑塊的左右限位開(kāi)關(guān)相連，具有無(wú)線電通信接口，并有控制滑塊左右移動(dòng)的控制輸出接口和控制饋電電源開(kāi)關(guān)分合閘的輸出接口。
[0014]當(dāng)輪式機(jī)器人需要充電而自動(dòng)停泊在指定的區(qū)域時(shí)，對(duì)接控制器控制梳狀機(jī)械手向后伸出，隨后發(fā)出無(wú)線電信號(hào)控制饋電裝置滑塊帶著電源線和特制電源插座向左移動(dòng)，當(dāng)特制電源插座被拉入梳狀機(jī)械手的任意一個(gè)半圓環(huán)中并使觸覺(jué)傳感器感知，對(duì)接控制器向饋電裝置發(fā)出停止移動(dòng)信號(hào)，接著梳狀機(jī)械手向前縮回，將特制電源插座引至并插入電極插槽，電動(dòng)推桿推出插頭接通電路，對(duì)接控制器再發(fā)出無(wú)線電信號(hào)使饋電裝置合上電源開(kāi)關(guān)，機(jī)器人即處于充電狀態(tài)。充電完成后，對(duì)接控制器發(fā)出無(wú)線電信號(hào)使饋電裝置斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，電動(dòng)推桿縮回拔出插頭，隨后梳狀機(jī)械手拔出特制電源插座并帶著電源線及特制電源插座向后伸出，接著對(duì)接控制器發(fā)出無(wú)線電信號(hào)使饋電裝置帶著電源線和特制電源插座向右移動(dòng)離開(kāi)并回到原位。如此，只要輪式機(jī)器人停泊在指定區(qū)域，盡管每次停泊可能存在前后、左右偏差以及由于輪胎氣壓變化引起的機(jī)械手離地面高度偏差，均能實(shí)現(xiàn)電極抓取、插入和拔出的準(zhǔn)確控制，完成機(jī)器人自主充電電源自動(dòng)對(duì)接一分離的完整過(guò)程。
[0015]本發(fā)明用于輪式機(jī)器人自主充電的電源自動(dòng)對(duì)接裝置自主操作過(guò)程模擬人的電源對(duì)接行為，適應(yīng)性強(qiáng)，準(zhǔn)確且可靠性高，只要輪式機(jī)器人停泊在指定區(qū)域，盡管可能存在前后、左右以及高度偏差，均能實(shí)現(xiàn)電極抓取、插入和拔出的準(zhǔn)確控制，完成電源自動(dòng)對(duì)接一一分離的完整過(guò)程。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明中饋電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明中受電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明中梳狀機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為本發(fā)明中特制電源插座的外觀結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖5為本發(fā)明中特制電源插座的鋁合金圓錐外殼部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖6為本發(fā)明中特制電源插座的絕緣支座部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖7為本發(fā)明中特制電源插座的銅管電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖8為本發(fā)明中特制電源插座的銅環(huán)電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖9為本發(fā)明中特制電源插座的整體裝配示意圖。
[0025]圖10為本發(fā)明中電極插槽的插槽部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖11為本發(fā)明中電極插槽的插頭部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖12為本發(fā)明中電極插槽的整體裝配示意圖。
[0028]圖13為本發(fā)明中對(duì)接控制器電氣原理框圖。
[0029]圖14為本發(fā)明中無(wú)線控制器電氣原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0031]參見(jiàn)圖1?圖14,本實(shí)施例提供一種用于輪式機(jī)器人自主充電的電源自動(dòng)對(duì)接裝置，包括懸掛的饋電裝置和車載的受電裝置。如圖1所示，饋電裝置包括電動(dòng)機(jī)1、絲杠
2、滑塊3、滑軌4、滑軌兩端設(shè)置的左限位開(kāi)關(guān)5和右限位開(kāi)關(guān)6、電線懸掛桿7、懸掛環(huán)8、電源線9、特制電源插座10、懸掛彈簧11、懸掛鋼絲12和無(wú)線控制器13，所述電動(dòng)機(jī)I輸出端與絲杠2相連，電動(dòng)機(jī)I輸入端與無(wú)線控制器13相連，滑塊3設(shè)于絲杠2和滑軌4上，滑塊3經(jīng)懸掛彈簧11、懸掛鋼絲12與特制電源插座10相連，特制電源插座10與電源線9相連，同時(shí)電源線9的水平段通過(guò)懸掛環(huán)8掛在懸掛桿7上；電動(dòng)機(jī)I驅(qū)動(dòng)絲杠2轉(zhuǎn)動(dòng)，使滑塊3左右移動(dòng)，滑塊3又帶動(dòng)懸掛彈簧11、懸掛鋼絲12、電源線9垂直段及特制電源插座10跟隨移動(dòng)，同時(shí)電源線9水平段在懸掛桿7下伸縮。
[0032]如圖2所示，受電裝置包括電動(dòng)機(jī)14、絲杠15、滑塊16、滑軌17、支撐座18、梳狀機(jī)械手19、電極插槽20、滑軌17兩端設(shè)置的前限位開(kāi)關(guān)21和后限位開(kāi)關(guān)22、對(duì)接控制器23，所述電動(dòng)機(jī)14輸出端與絲杠15相連，電動(dòng)機(jī)14輸入端與對(duì)接控制器23相連，滑塊17設(shè)于絲杠15和滑軌17上，滑塊16與梳狀機(jī)械手19相連，梳狀機(jī)械手19上布置有能夠感應(yīng)特制電源插座10的觸覺(jué)傳感器19-3，觸覺(jué)傳感器19-3的輸出端與對(duì)接控制器23相連，在滑軌17端部設(shè)有與特制電源插座相應(yīng)的電極插槽20 ；電動(dòng)機(jī)14驅(qū)動(dòng)絲杠15轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滑塊16前后移動(dòng),從而使梳狀機(jī)械手19前后伸縮,布在梳狀機(jī)械手19上的觸覺(jué)傳感器19-3能夠感應(yīng)特制電源插座10，并將感應(yīng)信號(hào)傳送給對(duì)接控制器23，在對(duì)接控制器23控制下梳狀機(jī)械手19能夠完成特制電源插座10的抓取并將其插入電極插槽20的動(dòng)作。
[0033]進(jìn)一步的技術(shù)方案是，如圖3所示，梳狀機(jī)械手19包括機(jī)械手臂19-1、梳狀板19-2、觸覺(jué)傳感器19-3。梳狀板19-2上分布有多個(gè)圓弧狀的梳孔。梳狀板19_2與水平面呈一定角度，梳孔之間的連接處為圓弧，以方便電源線9進(jìn)入。每個(gè)梳孔均布有觸覺(jué)傳感器
19-3，觸覺(jué)傳感器19-3的原理是:在每個(gè)梳孔的圓弧上均布三個(gè)電極，兩個(gè)梳齒上分別布置帶內(nèi)部限流電阻的+5V電極A和+5V電極B，圓弧中間部分布置OV電極C，當(dāng)特制電源插座被拉入梳狀板19-2的任意梳孔時(shí)，特制電源插座10的鋁合金圓錐外殼與三個(gè)觸覺(jué)傳感器19-3，即電極A、電極B和電極C接觸，從而導(dǎo)通電極A和電極C以及電極B和電極C之間的電流通路，其形成的兩個(gè)通路使對(duì)接控制器23檢測(cè)到兩路電信號(hào)，只有當(dāng)對(duì)接控制器23檢測(cè)到兩路電信號(hào)后才判斷特制電源插座10被拉入梳孔到位，從而啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)14，帶動(dòng)梳狀機(jī)械手19縮回，將特制電源插座10拉入電極插槽20。
[0034]進(jìn)一步的技術(shù)方案可以是，如圖4至9所示，特制電源插座10，包括鋁合金圓錐外殼10-1，絕緣支座10-2，銅管電極10-3、銅環(huán)電極10-4、鋼絲繩固定扣10_5和絕緣墊片10-6。鋁合金圓錐外殼10-1上段為內(nèi)空的圓錐體，下段為有內(nèi)螺紋的圓柱體，如圖5所示；絕緣支座10-2為用阻燃ABS或尼龍等絕緣材料制成的與鋁合金圓錐外殼10-1配合的帶有外螺紋的圓柱體，頂端帶有圓柱體凸臺(tái)，中心有下段直徑較大上段直徑較小的軸向通孔，該絕緣支座下端面還刻有環(huán)形槽，在環(huán)形槽上布置四個(gè)對(duì)稱的軸向通孔，如圖6所示；銅管電極10-3用銅棒制成，上段直徑較小且頂端有螺紋成為接線柱之一、下段直徑較大且中心有電極插孔，如圖7所示；銅環(huán)電極10-4由下銅環(huán)、上銅環(huán)和四個(gè)銅螺釘構(gòu)成，下銅環(huán)較厚、環(huán)上四個(gè)固定孔帶螺紋且螺孔不貫穿，上銅環(huán)為略薄且其四個(gè)固定通孔無(wú)螺紋，四個(gè)銅螺釘中的三個(gè)可用普通銅螺釘，另一個(gè)為帶接線柱的特制銅螺釘，如圖8所示；鋼絲繩固定扣10-5為市面上可購(gòu)置件；絕緣墊片10-6為帶穿線孔的絕緣材料圓片，用于隔離鋼絲繩固定扣10-5和銅接線柱，電源線9穿過(guò)絕緣墊片10-6與銅管電極的接線柱相連。所述銅環(huán)電極10-4的下銅環(huán)嵌入絕緣支座10-2下端面的環(huán)形槽內(nèi)，四個(gè)銅螺釘穿過(guò)環(huán)形槽上布置的四個(gè)對(duì)稱的軸向通孔，套上上銅環(huán)后由螺栓固定，所述銅管電極10-3套設(shè)在絕緣支座10-2的中心軸向通孔內(nèi)，絕緣支座10-2與鋁合金圓錐外殼10-1通過(guò)螺紋連接固定。
[0035]進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是，如圖10至12，電極插槽20包括插槽20_1、插頭
20-2、電動(dòng)推桿20-3、槽位限位開(kāi)關(guān)20-4、插入限位開(kāi)關(guān)20_5。插槽20_1是U型不銹鋼凹槽，槽口為喇叭口，方便特制電源插座10入槽；插頭20-2中間是針形電極，外圍為環(huán)形電極，兩電極與特制電源插座10的銅管電極、銅環(huán)電極相匹配，該插頭有電動(dòng)推桿20-3驅(qū)動(dòng)插入或拔出；槽位限位開(kāi)關(guān)20-4用于感應(yīng)特制電源插座10入槽狀態(tài)；插入限位開(kāi)關(guān)20-5用于感應(yīng)插頭20-2插入狀態(tài)。
[0036]進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是，如圖13所示，對(duì)接控制器23以微處理器作為控制核心，該微處理器與機(jī)械手觸覺(jué)感應(yīng)器、機(jī)械手前后限位開(kāi)關(guān)、槽位限位開(kāi)關(guān)和插入限位開(kāi)關(guān)相連，能夠檢測(cè)機(jī)械手觸覺(jué)感應(yīng)信號(hào)、機(jī)械手前后限位信號(hào)、電源插頭入槽信號(hào)和插頭插入信號(hào)，具有無(wú)線電通信接口，并有控制機(jī)械手伸縮和電動(dòng)推桿運(yùn)動(dòng)的控制輸出接口。[0037]進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是，如圖14所示，饋電裝置的無(wú)線控制器13以微處理器作為控制核心，該微處理器與能夠檢測(cè)饋電裝置滑塊的左右限位開(kāi)關(guān)相連，能夠檢測(cè)饋電裝置滑塊的左右限位信號(hào)，具有無(wú)線電通信接口，并有控制滑塊左右移動(dòng)的控制輸出接口和控制饋電電源開(kāi)關(guān)分合閘的輸出接口。
[0038]本發(fā)明的工作原理是，通過(guò)對(duì)接控制器23對(duì)無(wú)線控制器13的無(wú)線控制，電源線9和特制電源插座10在X軸方向移動(dòng)，梳狀機(jī)械手19在Y軸方向移動(dòng)，當(dāng)電源線9或特制電源插座10與梳狀機(jī)械手19接觸后繼續(xù)受到向左移動(dòng)的拉力時(shí)，會(huì)形成向上的一定范圍的移動(dòng)，即為Z軸方向移動(dòng)。本發(fā)明通過(guò)梳狀機(jī)械手19的前后伸縮和電源線9及特制電源插座10的左右移動(dòng)，以及電源線9和特制電源插座10在梳狀機(jī)械手19某個(gè)圓弧內(nèi)的上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)三維空間的準(zhǔn)確定位。
[0039]本發(fā)明的工作過(guò)程如下:按上述原理，當(dāng)輪式機(jī)器人電力不足需要補(bǔ)充電能時(shí)，輪式機(jī)器人自動(dòng)停泊到指定區(qū)域，對(duì)接控制器23發(fā)出無(wú)線電充電請(qǐng)求信號(hào)，首先饋電裝置的無(wú)線控制器13收到無(wú)線電信號(hào)，饋電裝置中的電動(dòng)機(jī)I驅(qū)動(dòng)絲杠2轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滑塊3和下方的電源線9和特制電源插座10移到右端后停止；接著，對(duì)接控制器23控制梳狀機(jī)械手19向后伸出，直到滑塊16觸碰到后限位開(kāi)關(guān)22，電動(dòng)機(jī)14停止轉(zhuǎn)動(dòng)；隨后對(duì)接控制器23發(fā)出無(wú)線電信號(hào)，啟動(dòng)饋電裝置動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)I驅(qū)動(dòng)絲杠2轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滑塊3和下方的電源線9和特制電源插座10向左移動(dòng)，電源線9或特制電源插座10與梳狀機(jī)械手19接觸并上移，直到特制電源插座10觸碰到梳狀機(jī)械手19任意圓弧底面的三個(gè)觸覺(jué)傳感器19-1，對(duì)接控制器23發(fā)出無(wú)線電信號(hào)，控制電動(dòng)機(jī)I停止轉(zhuǎn)動(dòng)，隨之滑塊3和下方的電源線9、特制電源插座10停止向左移動(dòng)；接著，對(duì)接控制器23啟動(dòng)受電裝置的電機(jī)14，驅(qū)動(dòng)絲杠15反向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滑塊16返回，梳狀機(jī)械手19及特制電源插座10前移，將特制電源插座10引至電極插槽20，直到碰到槽位限位開(kāi)關(guān)20-3，電動(dòng)機(jī)14停止轉(zhuǎn)動(dòng)；接著，對(duì)接控制器23啟動(dòng)電動(dòng)推桿20-3將插頭20-2推向特制電源插座10，直到觸碰插入限位開(kāi)關(guān)20-5，電動(dòng)推桿20-3停止；至此，電源電路連通，對(duì)接控制器23再發(fā)出無(wú)線電信號(hào)要求合上電源開(kāi)關(guān)，饋電裝置中的無(wú)線電控制器13接收到關(guān)合信號(hào)后，控制電源開(kāi)關(guān)合上，機(jī)器人即處于充電狀態(tài)。充電完成后，對(duì)接控制器23發(fā)出無(wú)線電信號(hào)要求斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，饋電裝置中的無(wú)線電控制器13接收到斷開(kāi)信號(hào)后，控制電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；隨后對(duì)接控制器23控制電動(dòng)推桿20-3拉出插頭20-2 ;接著，對(duì)接控制器23啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)14驅(qū)動(dòng)絲杠15轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滑塊16及梳狀機(jī)械手19、特制電源插座10向后移動(dòng)，將特制電源插座10拔出電極插槽20，直到滑塊16觸碰到后限位開(kāi)關(guān)22，電動(dòng)機(jī)14停止轉(zhuǎn)動(dòng)；接著，對(duì)接控制器23向饋電裝置發(fā)出無(wú)線電信號(hào)，要求電動(dòng)機(jī)I驅(qū)動(dòng)絲杠2轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滑塊3和下方的電源線9和特制電源插座10向右移動(dòng)，使它們離開(kāi)梳狀機(jī)械手19，直到滑塊3碰觸到右限位開(kāi)關(guān)6，電動(dòng)機(jī)I停止轉(zhuǎn)動(dòng)，饋電裝置回到原始狀態(tài)；隨后對(duì)接控制器23啟動(dòng)受電裝置的電動(dòng)機(jī)14,驅(qū)動(dòng)絲杠15反向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滑塊16與梳狀機(jī)械手19返回，直到滑塊16碰觸到前限位開(kāi)關(guān)21，電機(jī)14停止工作，受電裝置回到原始狀態(tài)，充電過(guò)程宣告完成。如此，只要輪式機(jī)器人停泊在指定區(qū)域，無(wú)論是否受到輪式機(jī)器人停泊位置偏差以及由于輪胎氣壓變化引起的機(jī)械手離地面高度偏差等的因素影響，均能實(shí)現(xiàn)電源插座的抓取、插頭的插入和拔出的準(zhǔn)確控制，完成自主機(jī)器人充電電源自動(dòng)對(duì)接——分離的完整過(guò)程。
[0040]本發(fā)明包括但不限于以上實(shí)施例，凡是在本發(fā)明的精神和原則之下進(jìn)行的任何等同替換或局部改進(jìn)，如用于任意種類高電導(dǎo)率介質(zhì)時(shí)，都將視為在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于輪式機(jī)器人自主充電的電源自動(dòng)對(duì)接裝置，包括懸掛的饋電裝置和車載的受電裝置，其特征是:所述饋電裝置包括電動(dòng)機(jī)、絲杠、滑塊、滑軌、滑軌兩端設(shè)置的左限位開(kāi)關(guān)和右限位開(kāi)關(guān)、電線懸掛桿、懸掛環(huán)、電源線、特制電源插座、懸掛彈簧、懸掛鋼絲和無(wú)線控制器，所述電動(dòng)機(jī)輸出端與絲杠相連，電動(dòng)機(jī)輸入端與無(wú)線控制器相連，滑塊設(shè)于絲杠和滑軌上，滑塊經(jīng)懸掛彈簧、懸掛鋼絲與特制電源插座相連，特制電源插座與電源線相連，同時(shí)電源線的水平段通過(guò)懸掛環(huán)掛在懸掛桿上；所述受電裝置包括電動(dòng)機(jī)、絲杠、滑塊、滑軌、支撐座、梳狀機(jī)械手、電極插槽、滑軌兩端設(shè)置的前限位開(kāi)關(guān)和后限位開(kāi)關(guān)、對(duì)接控制器，所述電動(dòng)機(jī)輸出端與絲杠相連，電動(dòng)機(jī)輸入端與對(duì)接控制器相連，滑塊設(shè)于絲杠和滑軌上，滑塊與梳狀機(jī)械手相連，梳狀機(jī)械手上布置有能夠感應(yīng)特制電源插座的觸覺(jué)傳感器，觸覺(jué)傳感器的輸出端與對(duì)接控制器相連，在滑軌端部設(shè)有與特制電源插座相應(yīng)的電極插槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于輪式機(jī)器人自主充電的電源自動(dòng)對(duì)接裝置，其特征是:所述梳狀機(jī)械手包括機(jī)械手臂、梳狀板和觸覺(jué)傳感器，梳狀板上分布有多個(gè)圓弧狀的梳孔，梳狀板與水平面呈一定角度，梳孔之間的連接處為圓弧，每個(gè)梳孔均布有觸覺(jué)傳感器，當(dāng)特制電源插座被拉入梳狀板的任意梳孔時(shí)，特制電源插座與三個(gè)觸覺(jué)傳感器接觸形成兩個(gè)通路使對(duì)接控制器檢測(cè)到兩路電信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于輪式機(jī)器人自主充電的電源自動(dòng)對(duì)接裝置，其特征是:所述特制電源插座，包括鋁合金圓錐外殼，絕緣支座，銅管電極、銅環(huán)電極、鋼絲繩固定扣和絕緣墊片，所述鋁合金圓錐外殼上段為內(nèi)空的圓錐體，下段為有內(nèi)螺紋的圓柱體；絕緣支座為用絕緣材料制成的與鋁合金圓錐外殼配合的帶有外螺紋的圓柱體，頂端帶有圓柱體凸臺(tái)，中心有下段直徑大上段直徑小的軸向通孔，該絕緣支座下端面還刻有環(huán)形槽，在環(huán)形槽上布置四個(gè)對(duì)稱的軸向通孔，銅管電極用銅棒制成，上段直徑小且頂端有螺紋成為接線柱之一、下段直徑大且中心有電極插孔，銅環(huán)電極由下銅環(huán)、上銅環(huán)和四個(gè)銅螺釘構(gòu)成，下銅環(huán)上四個(gè)固定孔帶螺紋且螺孔不貫穿，上銅環(huán)的四個(gè)固定通孔無(wú)螺紋，四個(gè)銅螺釘中的三個(gè)可用普通銅螺釘，另一個(gè)為帶接線柱的特制銅螺釘，鋼絲繩固定扣與懸掛鋼絲相連；絕緣墊片為帶穿線孔的絕緣材料圓片，電源線穿過(guò)絕緣墊片與銅管電極的接線柱相連；所述銅環(huán)電極的下銅環(huán)嵌入絕緣支座下端面的環(huán)形槽內(nèi)，四個(gè)銅螺釘穿過(guò)環(huán)形槽上布置的四個(gè)對(duì)稱的軸向通孔，套上上銅環(huán)后由螺栓固定，所述銅管電極套設(shè)在絕緣支座的中心軸向通孔內(nèi)，絕緣支座與鋁合金圓錐外殼通過(guò)螺紋連接固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于輪式機(jī)器人自主充電的電源自動(dòng)對(duì)接裝置，其特征是:所述電極插槽，包括插槽，插頭，電動(dòng)推桿，槽位限位開(kāi)關(guān)，插入限位開(kāi)關(guān)，所述插槽是U型不銹鋼凹槽，槽口為喇叭口，插頭設(shè)于插槽下方，插頭底部與電動(dòng)推桿相連，插頭中間是針形電極，外圍為環(huán)形電極，兩電極與特制電源插座的銅管電極、銅環(huán)電極相匹配，槽位限位開(kāi)關(guān)用于感應(yīng)特制電源插座入槽狀態(tài)，插入限位開(kāi)關(guān)用于感應(yīng)插頭插入狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于輪式機(jī)器人自主充電的電源自動(dòng)對(duì)接裝置，其特征是:所述對(duì)接控制器以微 處理器作為控制核心，該微處理器與機(jī)械手觸覺(jué)感應(yīng)器、機(jī)械手前后限位開(kāi)關(guān)、槽位限位開(kāi)關(guān)和插入限位開(kāi)關(guān)相連，具有無(wú)線電通信接口，并有控制機(jī)械手伸縮和電動(dòng)推桿運(yùn)動(dòng)的控制輸出接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于輪式機(jī)器人自主充電的電源自動(dòng)對(duì)接裝置，其特征是:所述無(wú)線控制器以微處理器作為控制核心，該微處理器與能夠檢測(cè)饋電裝置滑塊的左右限位開(kāi)關(guān)相連，具有無(wú)線電通信接口，并有控制滑塊左右移動(dòng)的控制輸出接口和控制饋電電源開(kāi)關(guān)分合閘 的輸出接口。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK103676643SQ201310693988
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】柳斐, 蔡德華, 鄭倩倩, 譚健聰, 劉卓明, 汪為, 徐平, 馬承志, 李哲超, 楊璽, 郭素梅, 高鎮(zhèn), 王少榮 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué), 廣東電網(wǎng)公司江門(mén)供電局