[发明专利]一种基于仿蛇形机械臂的自动充电系统及方法

权利要求书

1.一种基于仿蛇形机械臂的自动充电系统，其特征在于，包括：

仿蛇形机械臂，充电装置、控制系统；

所述仿蛇形机械臂包括仿蛇头关节，仿蛇底座关节与若干节仿蛇躯干关节；仿蛇底座关节固连于充电桩上的旋转机构；仿蛇头关节设有夹持结构，此结构能够和充电枪准确配合；

所述充电装置具备给一辆或者多辆车充电的功能，配备一个或者多个充电枪；充电枪通过充电电缆与充电装置内部电源相连；充电装置的基座是固定基座或者移动平台；在充电桩四周布置有车辆检测模块，能够检测是否有待充电机器到来；同时还布置有不同型号的充电口与充电枪能够适配不同机器，枪柄相同，便于机械臂抓取，以满足不同的机器充电需求；对于每个充电枪，桩内配有充电电流检测与控制模块，能够控制是否充电以及检测是否充电完成，在对应枪上还安有指示灯显示充电是否完成，便于系统识别；在每一个充电装置插口内安装有红外感知模块，能够感知充电枪是否已经拔出；在充电桩顶端有一个与仿蛇底座关节相连的旋转机构，能够带动其360度灵活旋转，其上安装有预对位模块，能够初步确定充电口方位；

控制系统，包括感知模块、主控制模块、执行模块；

感知模块，包括车辆检测模块、充电枪检测模块、充电电流检测与控制模块、预对位模块、精确对位模块；

车辆检测模块，能够检测是否有待充电车辆；安装在充电桩插口内的充电枪检测模块能够检测充电枪是否拔出；对每个充电枪安有充电电流检测与控制模块，能够控制是否充电以及检测是否充电完成，在对应枪上还安有指示灯显示充电是否完成，便于系统识别；安装在旋转机构上的预对位模块，能够随着底座360度旋转，找到机器充电口的大致方位，从而实现预对位；安装于仿蛇头关节处的精确对位模块，能够精确识别充电口的位置，从而使得充电枪能准确插入实现充电；

主控制模块至少设有一个微型计算机，对感知接受到的信号进行处理与判断，发出相应的控制信号给到执行模块，能够与各个模块之间进行数据交流，然后通过控制各个模块以及机械臂来实现为目标车辆或其他机器的充电放电功能；

所述的控制系统的执行模块，接收到控制模块的信号后，执行相应操作，以实现控制机械臂抓取充电枪并给机器充电的过程。

2.根据权利要求1所述的基于仿蛇形机械臂的自动充电系统，其特征在于，包括：仿蛇底座关节能够360度自动旋转，底座关节与仿蛇躯干关节之间相对旋转90度首尾连接，各仿蛇躯干关节之间相对旋转90度首尾连接，仿蛇躯干关节与仿蛇头关节之间相对旋转90度首尾连接。

3.根据权利要求1所述的基于仿蛇形机械臂的自动充电系统，其特征在于，包括：所述仿蛇头关节的夹持结构的凹处布置有一个电磁铁以稳定抓取充电枪。

4.根据权利要求1所述的基于仿蛇形机械臂的自动充电系统，其特征在于：所述的控制系统的执行模块为仿蛇形机械臂的各个关节之间的运动模块。

5.根据权利要求1所述的基于仿蛇形机械臂的自动充电系统，其特征在于：所述的预对位模块采用单目摄像头；所述精确对位模块采用深度摄像头。

6.根据权利要求1所述的基于仿蛇形机械臂的自动充电系统，其特征在于：所述的控制系统中的主控制模块与蛇形机械臂、机械臂底座旋转机构以及各种模块进行通信，通信方式包括UART串口通信、IIC通信、CAN总线通信、以太网通信。

7.根据权利要求1所述的基于仿蛇形机械臂的自动充电系统，其特征在于：

所述的车辆检测模块采用激光雷达检测是否有待充电车辆；所述的充电枪检测模块采用红外传感器检测充电枪是否拔出。

8.使用权利要求1至7中任一所述基于仿蛇形机械臂的的自动充电系统的自动充电方法，其特征在于：通过车辆感应模块能自动感知是否有等待充电车辆；充电口预对位模块通过安装的传感器来识别充电口，并初步计算充电口的大致方位；配备微型计算机的主控制模块，安装在充电桩基座内，主控制模块控制机械臂夹取充电枪，朝着预对位方向运动；仿蛇头关节的精确对位模块通过相应的传感器精确确定充电口位置并给等待充电的车辆充电。