[发明专利]一种基于仿蛇形机械臂的自动充电系统及方法

说明书

一种基于仿蛇形机械臂的自动充电系统包括仿蛇形机械臂、充电装置、控制系统，进一步包括各种控制及执行模块，相互配合，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车辆充电。本发明极大地提高了新能源汽车和自动导引车的用车体验，解决了自动化场所如自动停车场车辆的自动充电需求，形成了完善的自动化停车以及自动化车间服务体系，大幅降低了人力成本且提高了运行效率。

技术领域

本发明属于智能交通工具和机器的充电技术领域，涉及新能源汽车、自动导引车(AGV)、自动搬运机器人、自动服务机器人、自动工业机器人等充电技术，尤其是基于单个仿蛇形机械臂控制多个充电枪，自动识别充电口选择充电枪并自动将充电枪插入充电口的自动充电系统及方法。

背景技术

如今新能源汽车技术得到大力发展，各种品牌的新能源汽车产销量大幅度提高，我国新能源汽车的保有量激增。电动汽车的普及，充电技术是一个关键因素。另一方面，市场上自动引导车搬运车、自动搬运机器人等机器产品层出不穷，应用场景越来越广泛，比如自动物流，智慧工厂等，但随之而来的充电问题也越来越多。

首先，市场上绝大多数的充电桩都是由用户手动操作，手动操作的时候由于用户的不熟悉，容易造成误操作，因此带来较多安全隐患，易造成充电装置的损坏甚至发生漏电等严重的问题；其次，现有停车场一个车位对应一个充电桩，充电的效率低下。在智能化交通的发展趋势下，自动停车场是大趋势，因此势必需要提供自动充电装置加以配套；再者，对于自动导引车(AGV)、自动搬运机器人、自动服务机器人等机器而言，绝大多数的运行环境复杂，运行的机器数量多，运转耗能大，频繁的充放电过程如果全部由人工操作会带来巨大的人力成本而导致运行效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于仿蛇形机械臂的自动充电系统及方法，克服现有技术中存在的所述缺点，

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的基于仿蛇形机械臂的自动充电系统及方法，主要包括仿蛇形机械臂，充电桩基座、控制系统三个部分。

所述仿蛇形机械臂主要包括仿蛇头关节，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，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。仿蛇头关节设计有一个夹持结构，此结构能够和充电枪准确配合，其凹处布置有一个电磁铁，以保证该结构能稳定抓取充电枪。

所述充电装置(充电桩)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。充电装置基座可以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(枪口不同，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(亮表示电流减小充电完成)，便于系统识别；在每一个充电装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(单目摄像头)，能够初步确定充电口方位。

控制系统，主要包括感知模块、主控制模块、执行模块。

感知模块，主要包括车辆检测模块、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。