本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，尤其是涉及柔性機(jī)器人領(lǐng)域，特別是涉及一種用于汽車充電的柔性機(jī)器人。

背景技術(shù)：

據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2015年汽車產(chǎn)銷總體平穩(wěn)增長，超過2450萬輛，創(chuàng)全球歷史新高，連續(xù)七年蟬聯(lián)全球第一。而相應(yīng)的我國停車位缺口至少超5000萬個(gè)，停車難問題愈演愈烈，發(fā)展空間利用率高的立體車庫迫在眉睫。同時(shí)，隨著新能源汽車市場的爆發(fā)式增長，中國已經(jīng)成為全球最大的新能源汽車市場，根據(jù)中國汽車技術(shù)研究中心等單位聯(lián)合發(fā)布的《新能源汽車藍(lán)皮書：中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告（2016）》顯示，2015年新能源汽車產(chǎn)量達(dá)340471輛，銷量331092輛，同比分別增長3.3倍和3.4倍；截至2015年底，我國新能源汽車產(chǎn)銷累計(jì)49.7萬輛。根據(jù)電動(dòng)汽車發(fā)展規(guī)劃及應(yīng)用推廣情況，發(fā)改委提出了“適度超前”原則及“一表一車位”模式推進(jìn)充電設(shè)施建設(shè)。因此大力推進(jìn)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有利于解決電動(dòng)汽車充電難題，也是發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)的重要保障。，在此基礎(chǔ)上，將立體車庫與智能充電樁相結(jié)合可以為停放在立體車庫中的新能源汽車自動(dòng)充電，有效緩解當(dāng)前停車難和充電難的社會(huì)難題，為未來提供一種創(chuàng)新發(fā)展模式。

一般而言，立體車庫作業(yè)空間狹小且存在眾多障礙物，難以通過手動(dòng)的方式為汽車插上充電頭，智能充電樁機(jī)器人則是為解決這一問題而發(fā)展出的產(chǎn)物，其由機(jī)械手臂和傳統(tǒng)充電樁結(jié)合而成，通過機(jī)械手臂帶動(dòng)充電頭實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的自動(dòng)充電。目前常用的機(jī)械手臂由多個(gè)剛性的離散關(guān)節(jié)組成，每個(gè)關(guān)節(jié)都需要配置獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置，體積、重量大，控制成本高，運(yùn)動(dòng)相對(duì)而言也不夠靈活，難以滿足狹窄空間內(nèi)充電頭自由運(yùn)動(dòng)的需求；同時(shí)，電機(jī)和控制電路靠近末端執(zhí)行器，容易受到外界環(huán)境的影響，不利于保證機(jī)器人的使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于繩索驅(qū)動(dòng)的柔性充電機(jī)器人。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于繩索驅(qū)動(dòng)的柔性充電機(jī)器人，包括若干的控制繩索、繩索驅(qū)動(dòng)裝置、柔性機(jī)械臂與末端執(zhí)行器，其中，控制繩索可在繩索驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下伸縮，帶動(dòng)柔性機(jī)械臂彎曲，進(jìn)而帶動(dòng)安裝在柔性機(jī)械臂末端的末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，繩索驅(qū)動(dòng)裝置包括作為承載結(jié)構(gòu)的支架、對(duì)應(yīng)控制繩索的動(dòng)滑輪以及驅(qū)動(dòng)模組，控制繩索的一端與支架固定，另一端繞過對(duì)應(yīng)的動(dòng)滑輪后與機(jī)械臂連接，驅(qū)動(dòng)模組用于帶動(dòng)各動(dòng)滑輪運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)各控制繩索伸縮。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，支架包括第一底板以及與第一底板相互平行的集線板，控制繩索沿第一底板的周向均勻分布，集線板上沿其周向?qū)?yīng)控制繩索均勻分布有多個(gè)集線孔，控制繩索的控制端從對(duì)應(yīng)的集線孔內(nèi)伸出。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，集線板的直徑小于第一底板的直徑，以在集線板與第一底板之間沿第一底板至集線板的方向?qū)崿F(xiàn)各控制繩索的匯集。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，驅(qū)動(dòng)模組包括安裝動(dòng)滑輪的滑輪座，以及驅(qū)動(dòng)滑輪座運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、絲桿、絲桿螺母、滑塊與滑軌，絲桿與電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸連接，并與絲桿螺母螺紋連接，絲桿螺母與滑輪座固定，并通過滑塊相對(duì)滑軌滑動(dòng)。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，柔性機(jī)械臂包括若干的模塊化關(guān)節(jié)與設(shè)于相鄰模塊化關(guān)節(jié)之間的轉(zhuǎn)動(dòng)件，轉(zhuǎn)動(dòng)件分別與相鄰的模塊化關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，且轉(zhuǎn)動(dòng)軸心相互垂直。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，轉(zhuǎn)動(dòng)件包括轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)，模塊化關(guān)節(jié)的兩端設(shè)有鉸接座，轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)上設(shè)有四個(gè)相互垂直的銷釘孔，相鄰模塊化關(guān)節(jié)的鉸接座相互垂直，并通過銷釘與銷釘孔分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接在轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)上。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，包括移動(dòng)模組，移動(dòng)模組用于帶動(dòng)繩索驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)柔性機(jī)械臂以及安裝在柔性機(jī)械臂上的末端執(zhí)行器整體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，移動(dòng)模組包括移動(dòng)平臺(tái)、豎直滑軌與豎直滑塊，繩索驅(qū)動(dòng)裝置固定在移動(dòng)平臺(tái)上，并通過豎直滑塊相對(duì)滑軌滑動(dòng)。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，末端執(zhí)行器包括充電頭，或者充電頭與攝像頭的集合。

本發(fā)明的有益效果是：

采用柔性機(jī)械臂結(jié)合充電頭形成充電機(jī)器人，結(jié)合柔性機(jī)械臂的自由彎曲運(yùn)動(dòng)能夠適應(yīng)作業(yè)空間狹小且存在眾多障礙物的車庫環(huán)境，體積小，重量輕，運(yùn)動(dòng)靈活，控制成本低；同時(shí)電機(jī)和控制電路遠(yuǎn)離末端執(zhí)行器，不易受到外界環(huán)境的影響，有助于保證機(jī)器人的使用壽命。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的立體示意圖；

圖2是本發(fā)明繩索驅(qū)動(dòng)裝置一個(gè)實(shí)施例的立體示意圖；

圖3是本發(fā)明繩索驅(qū)動(dòng)裝置中支架一個(gè)實(shí)施例的立體示意圖；

圖4是本發(fā)明控制繩索與滑輪組的連接示意圖；

圖5是本發(fā)明繩索驅(qū)動(dòng)裝置中驅(qū)動(dòng)模組一個(gè)實(shí)施例的立體示意圖；

圖6是本發(fā)明柔性機(jī)械臂一個(gè)實(shí)施例的部分結(jié)構(gòu)的的立體示意圖；

圖7是本發(fā)明增加移動(dòng)模組的一個(gè)實(shí)施例的立體示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進(jìn)行清楚、完整的描述，以充分地理解本發(fā)明的目的、方案和效果。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

需要說明的是，如無特殊說明，當(dāng)某一特征被稱為“固定”、“連接”在另一個(gè)特征，它可以直接固定、連接在另一個(gè)特征上，也可以間接地固定、連接在另一個(gè)特征上。此外，本發(fā)明中所使用的上、下、左、右等描述僅僅是相對(duì)于附圖中本發(fā)明各組成部分的相互位置關(guān)系來說的。

此外，除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例，而不是為了限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的組合。

參照圖1，示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的立體示意圖。如圖所示，本發(fā)明的主要模塊包括繩索驅(qū)動(dòng)裝置100、若干的控制繩索200、柔性機(jī)械臂300與末端執(zhí)行器400。其中，控制繩索200可由繩索驅(qū)動(dòng)裝置100驅(qū)動(dòng)而發(fā)生伸縮，從而帶動(dòng)柔性機(jī)械臂300彎曲，進(jìn)而帶動(dòng)安裝在柔性機(jī)械臂300末端的末端執(zhí)行器400運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)定的操作。

本發(fā)明中的末端執(zhí)行器400優(yōu)選采用充電頭，從而形成充電機(jī)器人，結(jié)合柔性機(jī)械臂的自由彎曲運(yùn)動(dòng)適應(yīng)作業(yè)空間狹小且存在眾多障礙物的車庫環(huán)境。進(jìn)一步的，末端執(zhí)行器400還可以是充電頭與攝像頭的集合，通過攝像頭自動(dòng)識(shí)別汽車的充電口，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充電的功能。

以下結(jié)合附圖對(duì)各模塊進(jìn)行詳細(xì)說明。

參照圖2，示出了本發(fā)明繩索驅(qū)動(dòng)裝置一個(gè)實(shí)施例的立體示意圖。如圖所示，繩索驅(qū)動(dòng)裝置包括有作為承載結(jié)構(gòu)的支架110、對(duì)應(yīng)控制繩索200的若干動(dòng)滑輪120以及驅(qū)動(dòng)模組130。

本發(fā)明中控制繩索200的一端與支架110固定，另一端繞過對(duì)應(yīng)的動(dòng)滑輪120后作為控制端與柔性機(jī)械臂300連接，由于控制繩索200的總長一定，故當(dāng)驅(qū)動(dòng)模組130帶動(dòng)各動(dòng)滑輪120運(yùn)動(dòng)時(shí)，控制繩索200的控制端將發(fā)生伸縮，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)柔性機(jī)械臂發(fā)生彎曲。本發(fā)明通過使用動(dòng)滑輪控制繩索索伸縮，繩索的伸縮量是動(dòng)滑輪行程的兩倍，故在滿足繩索伸縮量的前提下可以減小繩索驅(qū)動(dòng)裝置的整體體積，更好的適用作業(yè)空間狹小且存在眾多障礙物的立體車庫環(huán)境。

參照圖3，示出了本發(fā)明繩索驅(qū)動(dòng)裝置中支架一個(gè)實(shí)施例的立體示意圖。如圖所示，支架110的主體結(jié)構(gòu)包括相互平行的第一底板111與第二底板112，第一底板111與第二底板112之間通過連接柱連接，第二底板112的周邊向后伸出有側(cè)壁113以形成一筒狀結(jié)構(gòu)，第一底板111與第二底板112的之間還設(shè)有起保護(hù)作用的外殼114。

第一底板111與第二底板112上沿周邊對(duì)應(yīng)設(shè)有一圈安裝孔101，此外第一底板111上還設(shè)有一圈繩索過孔102，繩索過孔102的數(shù)量與第一底板111上的安裝孔101對(duì)應(yīng)相等。

優(yōu)選的，支架110還包括集線板115，集線板115相對(duì)第二底板112設(shè)于第一底板111的另一側(cè)，并與第一底板111平行，集線板115與第一底板111之間也通過連接柱連接，集線板115上沿其周向設(shè)有一圈集線孔103。本實(shí)施例中集線板115的直徑小于第一底板111的直徑。

參照圖4，示出了本發(fā)明控制繩索與滑輪組的連接示意圖。如圖所示，動(dòng)滑輪120固定在滑輪座131之上，控制繩索200的一端與未示出的支架連接，另一端繞過動(dòng)滑輪120后與未示出的機(jī)械臂連接，通過動(dòng)滑輪120的運(yùn)動(dòng)便可以實(shí)現(xiàn)繩索的雙倍伸縮。

優(yōu)選的，本發(fā)明還設(shè)有定滑輪對(duì)控制繩索進(jìn)行導(dǎo)向，具體的，包括第一定滑輪140與第二定滑輪150，結(jié)合圖2、圖3，第一定滑輪140通過滑輪座固定在第一底板111上，第二定滑輪150通過滑輪座固定在集線板115上，控制繩索200在繞過動(dòng)滑輪120后從第一底板111上的繩索過孔102內(nèi)穿出，然后繞過依次第一定滑輪140與第二定滑輪150，最后從集線孔103內(nèi)穿出。本發(fā)明通過定滑輪對(duì)控制繩索進(jìn)行導(dǎo)向，避免控制繩索之間發(fā)生纏繞，從而實(shí)現(xiàn)精細(xì)化控制；同時(shí)，由于集線板115的直徑小于第一底板111的直徑，故可以在集線板115與第一底板111之間沿第一底板111至集線板115的方向?qū)崿F(xiàn)各控制繩索200的匯集，便于控制繩索200與柔性機(jī)械臂300的對(duì)接。

參照圖5，示出了本發(fā)明繩索驅(qū)動(dòng)裝置中驅(qū)動(dòng)模組一個(gè)實(shí)施例的立體示意圖。如圖所示，驅(qū)動(dòng)模組130包括滑輪座131、電機(jī)132、絲桿133、絲桿螺母134、滑塊135與滑軌136，其中電機(jī)132、絲桿133、絲桿螺母134、滑塊135與滑軌136組成驅(qū)動(dòng)滑輪座131運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)。絲桿133與電機(jī)132的驅(qū)動(dòng)軸連接，并與絲桿螺母134螺紋連接，絲桿螺母134與滑輪座131固定，并通過滑塊135相對(duì)滑軌136滑動(dòng)。

結(jié)合圖2、圖3，電機(jī)132固定在第二底板112之上，滑軌136通過安裝孔101與第一底板111、第二底板112固定，動(dòng)滑輪120在第一底板111與第二底板112之間沿軸向運(yùn)動(dòng)。

除上述的電機(jī)-絲桿動(dòng)力機(jī)構(gòu)之外，本發(fā)明還可以采用已知的任何驅(qū)動(dòng)方式。

參照圖2，滑輪座131、動(dòng)力機(jī)構(gòu)與控制繩索200一一對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)各控制繩索200的獨(dú)立控制，并沿第一底板111、第二底板112的周向均勻分布，實(shí)現(xiàn)空間的有效利用，進(jìn)一步縮小繩索驅(qū)動(dòng)裝置的整體體積。

參照圖6，示出了本發(fā)明柔性機(jī)械臂一個(gè)實(shí)施例的部分結(jié)構(gòu)的的立體示意圖。如圖所示，柔性機(jī)械臂300包括若干的模塊化關(guān)節(jié)310與設(shè)于相鄰模塊化關(guān)節(jié)之間的轉(zhuǎn)動(dòng)件，轉(zhuǎn)動(dòng)件分別與相鄰的模塊化關(guān)節(jié)310轉(zhuǎn)動(dòng)連接，且轉(zhuǎn)動(dòng)軸心相互垂直，從而實(shí)現(xiàn)相鄰模塊化關(guān)節(jié)310之間沿四個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。

具體的，轉(zhuǎn)動(dòng)件包括矩形的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)320，模塊化關(guān)節(jié)310的兩端設(shè)有鉸接座311。轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)320的四個(gè)側(cè)壁上均設(shè)有水平的銷釘孔321，銷釘孔321之間相互垂直，相鄰模塊化關(guān)節(jié)310的鉸接座311相互垂直，并通過銷釘330與銷釘孔321分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接在轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)320上。

任意模塊化關(guān)節(jié)310上固接有至少三處控制繩索200，任意控制繩索200之間的運(yùn)動(dòng)都是獨(dú)立的，這樣在同一時(shí)間內(nèi)不同的控制繩索可以分別處于收緊或舒張的狀態(tài)，從而拉動(dòng)對(duì)應(yīng)模塊化關(guān)節(jié)朝不同方向偏轉(zhuǎn)。此外，為了保證關(guān)節(jié)繞兩個(gè)軸心四個(gè)方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)都能受到控制繩索的控制，本發(fā)明中對(duì)同一模塊化關(guān)節(jié)上控制繩索200的固接位置有一定限制，即控制繩索不能集中在某一側(cè)，這樣模塊化關(guān)節(jié)才能隨控制繩索的拉動(dòng)而相對(duì)臨近的模塊化關(guān)節(jié)發(fā)生各個(gè)方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)。

具體的，控制繩索200固接于模塊化關(guān)節(jié)310的尾端，便于對(duì)關(guān)節(jié)施力。在本發(fā)明中，模塊化關(guān)節(jié)310尾端與首端的定義如下：沿機(jī)械臂的長度方向，靠近繩索驅(qū)動(dòng)裝置的一端為尾端，遠(yuǎn)離繩索驅(qū)動(dòng)裝置的一端為首端。

作為本發(fā)明控制繩索的優(yōu)選實(shí)施例，同一模塊化關(guān)節(jié)310上的控制繩索200為3處，且相鄰的控制繩索200之間間隔120°設(shè)置。以此為例，為滿足機(jī)械臂各關(guān)節(jié)的控制，控制繩索200的總數(shù)應(yīng)為模塊化關(guān)節(jié)數(shù)量的3倍，控制繩索200在經(jīng)過第一組模塊化關(guān)節(jié)310時(shí)，其中3根與第一組模塊化關(guān)節(jié)固接，其余的控制繩索穿過該模塊化關(guān)節(jié)后達(dá)到第二組關(guān)節(jié)處，此時(shí)再分出3根控制繩索與第二組模塊化關(guān)節(jié)固接，剩下的控制繩索繼續(xù)前進(jìn)，以此類推直至到達(dá)最后的模塊化關(guān)節(jié)，這樣便實(shí)現(xiàn)了各模塊化關(guān)節(jié)的分開控制。

本發(fā)明還包括有移動(dòng)模組，移動(dòng)模組用于帶動(dòng)繩索驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)柔性機(jī)械臂以及安裝在柔性機(jī)械臂上的末端執(zhí)行器整體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，擴(kuò)展機(jī)器人的工作范圍，其中，本發(fā)明所說的運(yùn)動(dòng)可以是一個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)（如沿X、Y、Z軸中的任意一個(gè)方向），也可以是兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)（如沿X、Y、Z軸中的任意兩個(gè)方向），甚至是三個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)（如沿X、Y、Z軸運(yùn)動(dòng)）。

作為上述方案的優(yōu)選實(shí)施方式，參照圖7，示出了本發(fā)明移動(dòng)模組一個(gè)實(shí)施例的立體示意圖，移動(dòng)模組500包括立柱510、移動(dòng)平臺(tái)520、豎直滑軌530與豎直滑塊540。繩索驅(qū)動(dòng)裝置100固定在移動(dòng)平臺(tái)520上，并通過豎直滑塊540相對(duì)滑軌530滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的豎直升降。

以上是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。