[发明专利]一种具有可伸缩自由度的连续型充电机械臂

说明书

本发明涉及一种具有可伸缩自由度的连续型充电机械臂，属于机器人研究领域；包括n个伸缩模块、n个十字轴万向节、3n个驱动绳索和对接盘；n个伸缩模块依次同轴对接，实现串联的伸缩模块组，且相邻2个伸缩模块之间通过1个十字轴万向节连接；最后一个十字轴万向节安装在串联的伸缩模块组中最外侧伸缩模块的轴端处，对接盘安装在该十字轴万向节的外侧；外部充电设备与对接盘固连；3n个驱动绳索从串联的伸缩模块组中最内侧伸缩模块的轴端处伸入，沿轴向穿过n个伸缩模块和n个十字轴万向节，最终与对接盘连接；本发明满足了电动汽车的灵活、快速充电，实现充电机器人整体刚度可变性和长度灵活可变性。

技术领域

本发明属于机器人研究领域，涉及一种具有可伸缩自由度的连续型充电机械臂。

背景技术

随着新能源技术和智能机器人产业的发展，电动汽车的发展越来越迅速，对自动充电的需求越来越大，充电基础设施的建设，对解决电动汽车充电问题具有关键作用，是发展电动汽车产业的基础保障。尤其是对于空间狭小的立体车库环境，无法通过人手动的方式为汽车进行充电，传统工业机器人受其自由度数及臂杆结构的限制，难以完成相关充电作业及要求。连续型机械臂作为一种近乎连续的、可控变形的机器人，与相同质量的传统关节型机械臂相比，其具有作用距离远、末端载荷大、运动灵活等明显优势，可作为充电机器人形式，进而解决电动汽车自动充电问题。

现有连续型机械臂大都采用十字轴万向节作为连接件，每个关节具有俯仰和偏航两个转动自由度，在机械臂基座确定的情况下，机械臂的整体长度不可变，工作空间随之确定。

采用现有连续型机械臂，在基座不能自由移动的环境中，存在只能对距离限制条件下的汽车充电，充电范围小的缺陷。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种具有可伸缩自由度的连续型充电机械臂，满足了电动汽车的灵活、快速充电，实现充电机器人整体刚度可变性和长度灵活可变性。

本发明解决技术的方案是：

一种具有可伸缩自由度的连续型充电机械臂，包括n个伸缩模块、n个十字轴万向节、3n个驱动绳索和对接盘；n个伸缩模块依次同轴对接，实现串联的伸缩模块组，且相邻2个伸缩模块之间通过1个十字轴万向节连接；最后一个十字轴万向节安装在串联的伸缩模块组中最外侧伸缩模块的轴端处，对接盘安装在该十字轴万向节的外侧；外部充电设备与对接盘固连；3n个驱动绳索从串联的伸缩模块组中最内侧伸缩模块的轴端处伸入，沿轴向穿过n个伸缩模块和n个十字轴万向节，最终与对接盘连接；n为不小于2的正整数。

在上述的一种具有可伸缩自由度的连续型充电机械臂，每个伸缩模块包括2个连接盘、4个电动推杆和伸缩支撑导轨；其中，2个连接盘同轴相对放置；伸缩支撑导轨同轴安装在2个连接盘之间，且伸缩支撑导轨位于2个连接盘得轴线处；4个电动推杆均安装在2个连接盘之间；4个电动推杆的轴向与伸缩支撑导轨轴向平行，且4个电动推杆沿周向均匀分布环绕伸缩支撑导轨。

在上述的一种具有可伸缩自由度的连续型充电机械臂，所述每个伸缩模块中的4个电动推杆和伸缩支撑导轨均实现沿轴向伸缩运动，实现调整对应2个连接盘之间的距离。

在上述的一种具有可伸缩自由度的连续型充电机械臂，所述电动推杆和伸缩支撑导轨的轴向最大行程为100mm。

在上述的一种具有可伸缩自由度的连续型充电机械臂，所述3n个驱动绳索从串联的伸缩模块组中最内侧伸缩模块的轴端处伸入，当到达第2个伸缩模块时，其中3个驱动绳索与第2个伸缩模块的连接盘固连，其余3n-3个驱动绳索继续穿过第2个伸缩模块；当到达第3个伸缩模块时，其中3个驱动绳索与第3个伸缩模块的连接盘固连，其余3n-6个驱动绳索继续穿过第3个伸缩模块；……以此类推，直至最后3个驱动绳索与对接盘固连。