專利名稱:可折疊的自動(dòng)充電機(jī)械臂及載有該機(jī)械臂的電動(dòng)汽車的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種可折疊的自動(dòng)充電機(jī)械臂及載有該機(jī)械臂的電動(dòng)汽車，該機(jī)械臂設(shè)置在電動(dòng)汽車底部，通過插入插座實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的充電，包括：擺臂固定板：一端固定在電動(dòng)汽車底部；首關(guān)節(jié)：與擺臂固定板的另一端相連，使機(jī)械臂繞首關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)；連接板：呈倒“U”狀條形槽，與首關(guān)節(jié)相連；平行關(guān)節(jié)單元：與連接板滑動(dòng)連接，不充電時(shí)，該平行關(guān)節(jié)單元位于連接板內(nèi)部，充電時(shí)，平行關(guān)節(jié)單元從連接板內(nèi)伸出，并繞平行關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)；插頭：安裝于平行關(guān)節(jié)單元的末端；攝像頭：安裝在插頭的一側(cè)面。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充電、充電設(shè)施體積小、使用方便，本實(shí)用新型填補(bǔ)了國內(nèi)空白，對(duì)于推動(dòng)電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展具有重要意義。
【專利說明】
可折疊的自動(dòng)充電機(jī)械臂及載有該機(jī)械臂的電動(dòng)汽車
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及電動(dòng)汽車自動(dòng)充電的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可折疊的自動(dòng)充電機(jī)械臂及載有該機(jī)械臂的電動(dòng)汽車。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電動(dòng)汽車的逐漸推廣和使用，電動(dòng)汽車充電的安全性和便捷性成為電動(dòng)汽車推廣過程中必須重視的問題，尤其是對(duì)于租賃或其他專用的電動(dòng)汽車，在無人值守的還車網(wǎng)點(diǎn)，需要用戶停車后自己動(dòng)手操作，一方面人工操作存在安全隱患，另一方面，許多用戶還沒有養(yǎng)成隨手充電的習(xí)慣或不懂如何插拔充電插頭。并且現(xiàn)有充電設(shè)施存在體積過大，缺乏統(tǒng)一管理，并且依賴人工操作的問題。
[0003]因此，一方面，對(duì)于電動(dòng)汽車而言，保證用戶還車或停車后車輛能安全、及時(shí)的補(bǔ)充電量，是一個(gè)重要的問題，另外充電設(shè)施也應(yīng)盡可能節(jié)省空間，減少占地面積。
[0004]中國專利公開號(hào)CN104795868A公開了一種電動(dòng)汽車自動(dòng)充電系統(tǒng)，通過獨(dú)立移動(dòng)式的充電插頭自動(dòng)插拔裝置實(shí)現(xiàn)將電動(dòng)汽車充電插頭插入或拔出充電插座中，解決了手動(dòng)方式插拔充電插頭進(jìn)行電動(dòng)汽車充電作業(yè)存在的安全隱患，上述安裝于停車位上的自動(dòng)充電裝置必須解決防水、防盜等問題，也不便于維護(hù)。有文獻(xiàn)公開了電動(dòng)汽車自動(dòng)充電裝置，但都是結(jié)合現(xiàn)有充電粧進(jìn)行設(shè)計(jì)，充電裝置體積較大，占地面積也較大，對(duì)空間的利用不夠充分，并且充電裝置的靈活性和實(shí)用性不高，未能充分實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車充電的智能化。目前車載式自動(dòng)充電裝置及能自動(dòng)充電的電動(dòng)汽車還沒有。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充電、充電設(shè)施體積小、使用方便的可折疊的自動(dòng)充電機(jī)械臂及載有該機(jī)械臂的電動(dòng)汽車。
[0006]本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種可折疊的自動(dòng)充電機(jī)械臂，該機(jī)械臂設(shè)置在電動(dòng)汽車底部，通過自動(dòng)插入插座實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的自動(dòng)充電，該機(jī)械臂采用鋁合金材料加工而成，包括:
[0007]擺臂固定板:一端固定在電動(dòng)汽車底部；
[0008]首關(guān)節(jié):與所述擺臂固定板的另一端相連，使機(jī)械臂繞首關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)；
[0009]連接板:該連接板為倒“U”狀條形槽，與所述的首關(guān)節(jié)相連；
[0010]平行關(guān)節(jié)單元:與所述的連接板滑動(dòng)連接，不充電時(shí)，該平行關(guān)節(jié)單元位于連接板條形槽內(nèi)部，充電時(shí)，平行關(guān)節(jié)單元從條形槽內(nèi)伸出，并繞平行關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)；
[0011]插頭:安裝于平行關(guān)節(jié)單元的末端；
[0012]攝像頭:安裝在插頭的一側(cè)面。
[0013]所述的擺臂固定板包括插槽和設(shè)置在插槽上端的擺臂連接板，該擺臂連接板與電動(dòng)汽車底部通過螺栓連接，插槽內(nèi)插入首關(guān)節(jié)，并通過螺栓連接首關(guān)節(jié)。
[0014]所述的首關(guān)節(jié)包括第一舵機(jī)、機(jī)械臂連接板、第一關(guān)節(jié)軸承架和第一關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸承;所述的第一舵機(jī)插入所述擺臂固定板的插槽內(nèi)，并通過螺栓連接;第一舵機(jī)的上端與所述的機(jī)械臂連接板螺紋連接，第一舵機(jī)的下端設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)軸，并通過所述的第一關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸承與械臂連接板螺紋連接，所述的第一關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸承設(shè)在第一關(guān)節(jié)軸承架上。
[0015]所述的連接板包括連接板左護(hù)板、連接板右護(hù)板和蓋板，所述的連接板左護(hù)板和連接板右護(hù)板的一側(cè)分別與機(jī)械臂連接板的兩個(gè)側(cè)面通過螺紋連接，所述的蓋板安裝于連接板左護(hù)板、連接板右護(hù)板的上方。
[0016]所述的平行關(guān)節(jié)單元包括順序連接的五個(gè)平行關(guān)節(jié)，每一個(gè)平行關(guān)節(jié)包括電機(jī)支撐板、舵機(jī)、左端蓋、右端蓋、軸承架和滾動(dòng)軸承;所述的電機(jī)支撐板與舵機(jī)連接，所述的舵機(jī)左端連接所述的左端蓋，右端設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)軸并通過軸承架和滾動(dòng)軸承連接所述的右端蓋，左端蓋和右端蓋分別連接在所述的電機(jī)支撐板兩側(cè)。
[0017]所述的插頭包括插頭支架、插頭底座、插頭隔板和插針，所述的插頭支架與平行關(guān)節(jié)單元的末端相連;所述的插頭底座和插頭隔板同心安裝在插頭支架上;所述的插針安裝在插頭底座內(nèi)。
[0018]所述的插針分布在插頭底座圓心以及八個(gè)同心圓上，其中，圓心的插針為I根，8個(gè)同心圓上按照直徑從小到大分別設(shè)置的插針數(shù)為3根、3根、3根、6根、6根、6根、24根和24根，插針的材料為銀銅合金。
[0019]還包括與所述的插頭對(duì)應(yīng)的插座，該插座包括插座殼體和位于插座殼體上的插孔，所述的插孔包括8個(gè)同心圓環(huán)狀插孔和I個(gè)圓心處的圓形插孔，插孔底部導(dǎo)電材料為銅片，與插針接觸后形成通路，這種圓環(huán)形的設(shè)置，保證插針無論位于平面內(nèi)的哪個(gè)方位均可正確對(duì)接，大大提高對(duì)接速度和準(zhǔn)確性。該插座通過電纜與后臺(tái)管理總控中心連接，可提供的電壓為交流220V、交流380V和/或直流380V，插座通過與充電插頭對(duì)接為電動(dòng)汽車充電，通過后臺(tái)管理中心的統(tǒng)一調(diào)控，充分減小了占地面積，且管理更加智能化，插座帶有防水裝置并可在準(zhǔn)備充電時(shí)和充電完畢后自動(dòng)打開和關(guān)閉。
[0020]—種載有如上述可折疊的自動(dòng)充電機(jī)械臂的電動(dòng)汽車，包括車體和機(jī)械臂，機(jī)械臂通過擺臂固定板嵌在所述車體的底盤上，不充電時(shí)，機(jī)械臂收縮至所述的連接板內(nèi)呈扁平狀緊貼車體底盤。
[0021]該電動(dòng)氣車包括控制裝置，該控制裝置由ARM集成控制器控制，與攝像頭及機(jī)械臂內(nèi)的各舵機(jī)通過CAN總線連接。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果體現(xiàn)在以下幾方面:
[0023](I)本實(shí)用新型提出了可折疊的車載式電動(dòng)汽車自動(dòng)充電機(jī)械臂，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)汽車的自動(dòng)充電和自動(dòng)斷電。將自動(dòng)充電機(jī)械臂安裝汽車上，通過管理中心的控制，機(jī)械臂能自動(dòng)尋找停車位的插座，為該電動(dòng)汽車充電；充電完成后自動(dòng)斷開電源，返回至原位。整個(gè)過程無需人工操作，便捷安全:一方面避免了人工充電可能存在的安全隱患和錯(cuò)誤操作;另一方面保障了電動(dòng)汽車的充電需求，不會(huì)因?yàn)橛脩暨z忘充電而導(dǎo)致電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程不足；
[0024](2)本實(shí)用新型提出的車載式自動(dòng)充電機(jī)械臂是具有六自由度的六關(guān)節(jié)機(jī)械臂，活動(dòng)靈活，可通過控制準(zhǔn)確尋找地面的插座并對(duì)接。
[0025](3)本實(shí)用新型的自動(dòng)充電機(jī)械臂嵌入在汽車底盤上，非工作狀態(tài)時(shí)，機(jī)械臂可折疊收縮至自身蓋體內(nèi)，大大減小了空間位置，重量輕，既保障了充電機(jī)械臂的安全，極大程度上避免了非車載式充電機(jī)器人存在被盜竊、損壞的問題，又不影響車輛的行進(jìn)，對(duì)車輛本身的性能幾乎沒有影響。
[0026](4)與機(jī)械臂插頭對(duì)應(yīng)的插座插孔設(shè)置為圓環(huán)型，保證插針無論位于平面內(nèi)的哪個(gè)方位均可正確對(duì)接，大大提到對(duì)接速度和準(zhǔn)確性，且地面只需安裝插座，通過后臺(tái)管理中心的統(tǒng)一調(diào)控，充分減小了占地面積，且管理更加智能化。
【附圖說明】

[0027]圖1為本實(shí)用新型機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為本實(shí)用新型機(jī)械臂的裝配爆炸圖；
[0029]圖3為本實(shí)用新型地面插座的主視圖；
[0030]圖4為本實(shí)用新型地面插座A-A面的的剖視圖；
[0031]圖5為本實(shí)用新型載有機(jī)械臂的電動(dòng)汽車非工作狀態(tài)的示意圖；
[0032]圖6為本實(shí)用新型載有機(jī)械臂的電動(dòng)汽車工作狀態(tài)機(jī)械臂伸展開的示意圖；
[0033]圖7為本實(shí)用新型載有機(jī)械臂的電動(dòng)汽車工作狀態(tài)的機(jī)械臂插頭與地面插座配合示意圖。
[0034]圖8為兩種機(jī)械臂安裝位置示意圖；
[0035]圖9為圖8中方案①的安裝空間簡圖；
[0036]圖10為圖8中方案②的安裝空間簡圖；
[0037]其中，I為擺臂固定板，2為機(jī)械臂連接板，3為連接板左護(hù)板，4為蓋板，5為連接板右護(hù)板，6為第二關(guān)節(jié)左端蓋，7為第二舵機(jī)，8為第二關(guān)節(jié)右端蓋，9為第三關(guān)節(jié)電機(jī)支撐板，10為第三舵機(jī)，11為第三關(guān)節(jié)左端蓋，12為第三關(guān)節(jié)軸承架，13為第三關(guān)節(jié)右端蓋，14為第四關(guān)節(jié)電機(jī)支撐板，15為第四舵機(jī)，16為第四關(guān)節(jié)左蓋板，17為第四關(guān)節(jié)軸承架，18為第四關(guān)節(jié)右端蓋，19為第五關(guān)節(jié)電機(jī)支撐板，20為第五舵機(jī)，21為第五關(guān)節(jié)左端蓋，22為第五關(guān)節(jié)軸承架，23為第五關(guān)節(jié)右端蓋，24為第六關(guān)節(jié)電機(jī)支撐板，25為第六舵機(jī)，26為第六關(guān)節(jié)左端蓋，27為第六關(guān)節(jié)軸承架，28為第六關(guān)節(jié)右端蓋，29為插頭支架，30為攝像頭，31為插頭底座，32為插針，33為插頭隔板，34為第一舵機(jī)，35為第一關(guān)節(jié)軸承架，36為第二關(guān)節(jié)電機(jī)支撐板，37為第二關(guān)節(jié)軸承架，38為第一關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸承，39為第二關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸承，40為第三關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸承，41為第四關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸承，42為第五關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸承，43為第六關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸承，44為電動(dòng)汽車，45為自動(dòng)充電機(jī)械臂，46為地面插座，47為插座殼體，48為第一插孔，49為第二插孔，50為第三插孔，51為第四插孔，52為第五插孔，53為第六插孔，54為第七插孔，55為第八插孔，A為電動(dòng)汽車底盤，S為地面，I為區(qū)域I，Π為區(qū)域2，ΙΠ為區(qū)域3，IV為區(qū)域4。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0039]實(shí)施例1
[0040]—種可折疊的自動(dòng)充電機(jī)械臂，其結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示。該機(jī)械臂采用鋁合金材料加工而成。
[0041]機(jī)械臂本體由擺臂固定板1、首關(guān)節(jié)、連接板左護(hù)板3、連接板右護(hù)板5、蓋板4、五個(gè)平行關(guān)節(jié)、末端插頭和攝像頭30組成。
[0042]擺臂固定板I一端嵌入在電動(dòng)汽車的底盤上，使機(jī)械臂與電動(dòng)汽車連接。
[0043]首關(guān)節(jié)包括機(jī)械臂連接板2、第一舵機(jī)34、第一關(guān)節(jié)軸承架35和滾動(dòng)軸承38構(gòu)成第一關(guān)節(jié)，第一舵機(jī)34控制第一關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)；第一舵機(jī)34與擺臂固定板I的另一端連接，而第一舵機(jī)34上端直接與機(jī)械臂連接板2螺紋連接，下端轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過第一關(guān)節(jié)軸承架35和第一關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸承38與機(jī)械臂連接板2螺紋連接，從而使得擺臂固定板I與第一關(guān)節(jié)建立連接。
[0044]第一關(guān)節(jié)通過第一關(guān)節(jié)上的機(jī)械臂連接板2的左右兩端分別與連接板左護(hù)板3、連接板右護(hù)板5左端連接，連接板左護(hù)板3、連接板右護(hù)板5的另一端又與第二電機(jī)支撐板36連接，從而與第二關(guān)節(jié)建立連接。
[0045]五個(gè)關(guān)節(jié)平行分別為第二關(guān)節(jié)、第三關(guān)節(jié)、第四關(guān)節(jié)、第五關(guān)節(jié)和第六關(guān)節(jié)。
[0046]第二關(guān)節(jié)電機(jī)支撐板36、第二關(guān)節(jié)左端蓋6、第二舵機(jī)7、第二關(guān)節(jié)軸承架37、第二關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸承39、第二關(guān)節(jié)右端蓋8構(gòu)成第二關(guān)節(jié)，第二舵機(jī)7控制第二關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)；第二關(guān)節(jié)內(nèi)，第二舵機(jī)7左端連接第二關(guān)節(jié)電機(jī)支撐板36，上端連接第二關(guān)節(jié)左端蓋6，下端轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過第二關(guān)節(jié)軸承架37和滾動(dòng)軸承39連接第二關(guān)節(jié)右端蓋8，第二關(guān)節(jié)左端蓋6和第二關(guān)節(jié)右端蓋8的右側(cè)共同連接第三關(guān)節(jié)電機(jī)支撐板9，從而與第三關(guān)節(jié)建立連接。
[0047]第三關(guān)節(jié)電機(jī)支撐板9、第三舵機(jī)1、第三關(guān)節(jié)左端蓋11、第三關(guān)節(jié)軸承架12、第三關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸承40、第三關(guān)節(jié)右端蓋13共同構(gòu)成第三關(guān)節(jié)，第三舵機(jī)10控制第三關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)；第三關(guān)節(jié)內(nèi)，第三舵機(jī)1左端連接第三關(guān)節(jié)電機(jī)支撐板9，上端連接第三關(guān)節(jié)左端蓋11，下端轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過第三關(guān)節(jié)軸承架12和第三關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸承40連接第三關(guān)節(jié)右端蓋13，第三關(guān)節(jié)左端蓋11和第三關(guān)節(jié)右端蓋13的右端共同連接第四關(guān)節(jié)電機(jī)支撐板14，從而與第四關(guān)節(jié)建立連接。
[0048]第四關(guān)節(jié)電機(jī)支撐板14、第四舵機(jī)15、第四關(guān)節(jié)左端蓋16、第四關(guān)節(jié)軸承架17、第四關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸承41、第四關(guān)節(jié)右端蓋18、第四關(guān)節(jié)電機(jī)支撐板19構(gòu)成第四關(guān)節(jié)，第四舵機(jī)15控制第四關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng);第四關(guān)節(jié)內(nèi)，第四舵機(jī)15左端連接第四關(guān)節(jié)電機(jī)支撐板14，上端連接第四關(guān)節(jié)左端蓋16，下端轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過第四關(guān)節(jié)軸承架17和第四關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸承41連接第四關(guān)節(jié)右端蓋18，第四關(guān)節(jié)左端蓋16和第四關(guān)節(jié)右端蓋18的右端共同連接第五關(guān)節(jié)電機(jī)支撐板19，從而與第五關(guān)節(jié)建立連接。
[0049]第五關(guān)節(jié)電機(jī)支撐板19、第五舵機(jī)20、第五關(guān)節(jié)左端蓋21、第五關(guān)節(jié)軸承架22、第五關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸承42、第五關(guān)節(jié)右端蓋23、第五關(guān)節(jié)電機(jī)支撐板24構(gòu)成第五關(guān)節(jié)，第五舵機(jī)20控制第五關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng);第五關(guān)節(jié)內(nèi)，第五舵機(jī)20上端連接第五關(guān)節(jié)左端蓋21，下端轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過第五關(guān)節(jié)軸承架22和第五關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸承42連接第五關(guān)節(jié)右端蓋23，第五關(guān)節(jié)左端蓋21和第五關(guān)節(jié)右端蓋23共同連接第六關(guān)節(jié)電機(jī)支撐板24，從而與第六關(guān)節(jié)建立連接。
[0050]第六關(guān)節(jié)電機(jī)支撐板24、第六舵機(jī)25、第六關(guān)節(jié)左端蓋26、第五關(guān)節(jié)軸承架27、第五關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸承43、第五關(guān)節(jié)右端蓋28構(gòu)成第六關(guān)節(jié)，第六舵機(jī)25控制第六關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng);第六關(guān)節(jié)內(nèi)，第六舵機(jī)25上端連接第六關(guān)節(jié)左端蓋26，下端轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過第六關(guān)節(jié)軸承架27和第六關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸承43連接第六關(guān)節(jié)右端蓋28，第六關(guān)節(jié)左端蓋26和右端蓋28的右側(cè)連接插頭部分。[0051 ]插頭部分包括插頭支架29、絕緣的插頭底座31、插頭隔板33和插針32，第六關(guān)節(jié)左端蓋26和第六關(guān)節(jié)右端蓋28共同連接插頭支架29，插頭支架29又與插頭底座31連接;從而整個(gè)機(jī)械臂連接成為一個(gè)整體，插針32分布在圓心以及八個(gè)同心圓上，可以設(shè)置為76根，其中，圓心的插針為I根，8個(gè)同心圓按照直徑從小到大的順序，插針數(shù)量分別設(shè)置為3根、3根、3根、6根、6根、6根、24根、24根，插針材料為銀銅合金。
[0052]上述連接均通過在不同零件上均勻布置螺紋孔，通過螺釘進(jìn)行連接。
[0053]上述部件中，第一舵機(jī)34、第二舵機(jī)7、第三舵機(jī)10、第四舵機(jī)15、第五舵機(jī)20和第六舵機(jī)25構(gòu)成機(jī)械臂的驅(qū)動(dòng)單元，用于控制機(jī)械臂靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0054]另外，機(jī)械臂還設(shè)有控制單元，該控制單元由ARM集成控制器控制，通過CAN總線與驅(qū)動(dòng)單元及攝像頭30連接，用于檢測機(jī)械臂的位置和動(dòng)作并做出響應(yīng)和實(shí)時(shí)調(diào)整。
[0055]當(dāng)電動(dòng)汽車需要充電時(shí)，該機(jī)械臂的插頭插入地面插座中。該地面插座的結(jié)構(gòu)如圖3和圖4所示。地面插座包括插座殼體47和位于殼體上供插頭插入的插孔，插孔底部導(dǎo)電材料為銅片，與插針接觸后形成通路，所述的電源插孔分為8個(gè)同心圓環(huán)狀插孔和I個(gè)圓心處的圓形插孔，即第一插孔48，第二插孔49，第三插孔50，第四插孔51，第五插孔52，第六插孔53，第七插孔54，第八插孔55，第九插孔56，第九插孔56為圓心插孔。
[0056]載有如上述機(jī)械臂的電動(dòng)汽車，包括電動(dòng)汽車44和自動(dòng)充電機(jī)械臂45，機(jī)械臂嵌在所述車體的底盤上，其在非充電狀態(tài)時(shí)，位置關(guān)系如圖5所示，機(jī)械臂收縮至連接板內(nèi)呈扁平狀緊貼車體底盤。
[0057]當(dāng)電動(dòng)汽車44電量不足時(shí)，自動(dòng)充電機(jī)械臂45開始工作，其過程如圖6和圖7所示。電動(dòng)汽車44檢測內(nèi)部電量，電量不足，通過車輛向車載機(jī)械臂控制器發(fā)送指令進(jìn)行動(dòng)作，同時(shí)與地面插座46通訊，插座蓋板打開；自動(dòng)充電機(jī)械臂45通過插頭一側(cè)安裝的攝像頭，識(shí)別定位插座所在位置并傳送到控制器，控制器運(yùn)算后向各個(gè)關(guān)節(jié)伺服舵機(jī)發(fā)送指令動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)插頭插進(jìn)地面插座46，地面插座46供電部分通電，充電開始。當(dāng)電動(dòng)汽車44檢測內(nèi)部電量充足，向控制器發(fā)送指令，各關(guān)節(jié)伺服舵機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂拔出插頭，充電完畢，并驅(qū)動(dòng)自動(dòng)充電機(jī)械臂45折疊收回至機(jī)械臂蓋板下方緊貼底盤。
[0058]上述機(jī)械臂在電動(dòng)汽車底盤A的安裝位置，共有兩種方案，具體如圖8所示。方案①中的機(jī)械臂有90°旋轉(zhuǎn)范圍，方案②中的機(jī)械臂有180°旋轉(zhuǎn)范圍，兩種方案在機(jī)械臂不工作時(shí)機(jī)械臂均平行于車輛行進(jìn)方向，即與X軸平行。
[0059]I為底盤正下方400mmX 400mm理論設(shè)計(jì)機(jī)械臂應(yīng)能抵達(dá)的區(qū)域范圍；Π為①②兩種安裝方案除了底盤正下方400mmX400mm區(qū)域所能額外共同抵達(dá)的區(qū)域范圍；ΙΠ為第①種安裝方案單獨(dú)所能抵達(dá)的區(qū)域范圍；IV為為第②種安裝方案單獨(dú)所能抵達(dá)的區(qū)域范圍。
[0060]方案①中機(jī)械臂的安裝，如圖9所示，A為電動(dòng)汽車底盤平面，S為地面，H點(diǎn)為機(jī)械臂安裝點(diǎn)在地面S上的投影，O點(diǎn)為底盤正下方400mmX400mm理論設(shè)計(jì)機(jī)械臂應(yīng)能抵達(dá)的區(qū)域范圍的中點(diǎn)。機(jī)械臂安裝與電動(dòng)汽車底盤中心軸線偏左或偏右400mm距離處，機(jī)械臂有旋轉(zhuǎn)90度范圍，范圍包括設(shè)計(jì)機(jī)械臂應(yīng)能抵達(dá)的區(qū)域，掃描范圍為圖9中的扇形區(qū)域，區(qū)域中包含了底盤正下方400mmX400mm理論設(shè)計(jì)機(jī)械臂應(yīng)能抵達(dá)的正方形區(qū)域范圍。
[0061]方案②中機(jī)械臂的安裝，如圖10所示。A為電動(dòng)汽車地盤平面，S為地面，H點(diǎn)為機(jī)械臂安裝點(diǎn)在地面S上的投影，O點(diǎn)為底盤正下方400mmX400mm理論設(shè)計(jì)機(jī)械臂應(yīng)能抵達(dá)的區(qū)域范圍的中點(diǎn)。機(jī)械臂安裝與電動(dòng)汽車底盤中心軸線處，機(jī)械臂有旋轉(zhuǎn)180度范圍，范圍包括設(shè)計(jì)機(jī)械臂應(yīng)能抵達(dá)的區(qū)域，掃描范圍為圖10中的半圓形區(qū)域，區(qū)域中包含了底盤正下方400mm X 400mm理論設(shè)計(jì)機(jī)械臂應(yīng)能抵達(dá)的正方形區(qū)域范圍。在本實(shí)施例中，我們選取方案②。
[0062]對(duì)于機(jī)械臂尺寸的關(guān)節(jié)數(shù)的確定，按照以下方法得到。
[0063](I)關(guān)節(jié)數(shù)確定:
[0064]設(shè)第一關(guān)節(jié)長度為L1，第一關(guān)節(jié)與第二關(guān)節(jié)之間連接有殼體，長度設(shè)為d，后面的平行關(guān)節(jié)長度依次為1^2、13...!^。
[0065]底盤高度Ho在120mm?170mm，根據(jù)不同停車位置的差別，機(jī)械臂在XY平面的活動(dòng)范圍應(yīng)在400mmX400mm的正方形區(qū)域內(nèi)，除去末端插頭關(guān)節(jié)，考慮與插座配合的彎曲，以及械臂可以收回到自身殼體d當(dāng)中，加上d，機(jī)械臂長度(d+L2+L3+‘"+L(n—I))大約為600mm?650mmo
[0066]因?yàn)榈妆P空間最小為120mm，機(jī)械臂需要彎折，形成兩個(gè)機(jī)械臂厚度的疊加，一方面由于機(jī)械臂的厚度越小越難實(shí)現(xiàn)，另一方面受底盤空間限制厚度也不宜大，設(shè)計(jì)機(jī)械臂厚度為50mm?60mm，同樣由于機(jī)械臂的彎折極限，每節(jié)機(jī)械臂的長度需要比這個(gè)大，在50mm以上，即Ln>50mm，(η 2 2)。
[0067]機(jī)械臂末端插頭需要插進(jìn)地面下的插座，插座的高度在20mm左右，插頭部分的高度大約為30mm，插頭末端關(guān)節(jié)長度Ln為50mm?60mm。因而加上末端關(guān)節(jié)，機(jī)械臂的長度L(d+L2+L3+…+Ln)大約為650mm?71 Omm ο
[0068]取總長度L為680，末端長度Ln為60mm，d為400mm，考慮機(jī)械臂可以收回到自身殼體d當(dāng)中，起到防護(hù)作用，又考慮第二關(guān)節(jié)與殼體重合大約50mm，因而L2+L3+‘"+L(n—1) = 680-400-Ln+50 = 280mm。取這些關(guān)節(jié)平均長度為70mm，因而除去首關(guān)節(jié)和插頭末端關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)數(shù)為280 + 70 = 4。算上首關(guān)節(jié)和末關(guān)節(jié)一共6關(guān)節(jié)。
[0069](2)關(guān)節(jié)尺寸范圍:
[0070]根據(jù)機(jī)械臂設(shè)計(jì)考慮彎折，在插入插座的過程中，機(jī)械臂越到末端彎折程度越大，因而末端插頭處機(jī)械臂長度應(yīng)最小，靠近末端的機(jī)械臂長度不得大于遠(yuǎn)離機(jī)械臂末端的機(jī)械臂長度，即L(n+1)<Ln。
[0071]由上面的分析容易得到:
[0072]L2 > L3 > L4 > L5 > L6 ；
[0073]且插頭末端關(guān)節(jié)長度L6為:50mm?60mm。
[0074]除去插座部分的四個(gè)平行關(guān)節(jié)，考慮機(jī)械臂長度，有:
[0075](I+L2+L3+L4+L5 ? 600mm?650mm;
[0076]考慮底盤高度Ho:
[0077]L2sin02+L3sin03+L4sin04+l5sin05 < 120mm
[0078]考慮XY平面極限位置:
[0079]L2cos02+L3cos03+L4cos04+L5cos05 > 600mm
[0080]考慮機(jī)械臂折疊回收至蓋體的情況:
[0081 ] d > L2+L3+L4+L5+L6
[0082]故而L2長度范圍為:60mm?80mm，L3長度范圍為:60mm?80mm，L4長度范圍為:60mm?80mm，L5長度范圍為:60mm?80mm。
[0083]Li的長度根據(jù)擺臂固定板和第一關(guān)節(jié)電機(jī)的活動(dòng)空間和尺寸確定，大約為60mm?70mm；
[0084]L6前面已經(jīng)確定為:50mm?60mmDd的范圍為350mm?400mm。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可折疊的自動(dòng)充電機(jī)械臂，其特征在于，該機(jī)械臂設(shè)置在電動(dòng)汽車底部，通過自動(dòng)插入插座實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的自動(dòng)充電，所述的機(jī)械臂包括: 擺臂固定板:一端固定在電動(dòng)汽車底部； 首關(guān)節(jié):與所述擺臂固定板的另一端相連，使機(jī)械臂繞首關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)； 連接板:該連接板為倒“U”狀條形槽，與所述的首關(guān)節(jié)相連； 平行關(guān)節(jié)單元:與所述的連接板滑動(dòng)連接，不充電時(shí)，該平行關(guān)節(jié)單元位于連接板條形槽內(nèi)部，充電時(shí)，平行關(guān)節(jié)單元從條形槽內(nèi)伸出，并繞平行關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)； 插頭:安裝于平行關(guān)節(jié)單元的末端； 攝像頭:安裝在插頭的一側(cè)面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可折疊的自動(dòng)充電機(jī)械臂，其特征在于，所述的擺臂固定板包括插槽和設(shè)置在插槽上端的擺臂連接板，該擺臂連接板與電動(dòng)汽車底部連接，插槽內(nèi)插入首關(guān)節(jié)，并通過螺栓連接首關(guān)節(jié)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可折疊的自動(dòng)充電機(jī)械臂，其特征在于，所述的首關(guān)節(jié)包括第一舵機(jī)、機(jī)械臂連接板、第一關(guān)節(jié)軸承架和第一關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸承;所述的第一舵機(jī)插入所述擺臂固定板的插槽內(nèi)，并通過螺栓連接;所述的第一舵機(jī)的上端與所述的機(jī)械臂連接板螺紋連接，所述的第一舵機(jī)的下端設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)軸，并通過所述的第一關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸承與械臂連接板螺紋連接，所述的第一關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸承設(shè)在第一關(guān)節(jié)軸承架上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可折疊的自動(dòng)充電機(jī)械臂，其特征在于，所述的連接板包括連接板左護(hù)板、連接板右護(hù)板和蓋板，所述的連接板左護(hù)板和連接板右護(hù)板的一側(cè)分別與機(jī)械臂連接板的兩個(gè)側(cè)面通過螺紋連接，所述的蓋板安裝于連接板左護(hù)板、連接板右護(hù)板的上方。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可折疊的自動(dòng)充電機(jī)械臂，其特征在于，所述的平行關(guān)節(jié)單元包括順序連接的五個(gè)平行關(guān)節(jié)，每一個(gè)平行關(guān)節(jié)包括電機(jī)支撐板、舵機(jī)、左端蓋、右端蓋、軸承架和滾動(dòng)軸承;所述的電機(jī)支撐板與舵機(jī)連接，所述的舵機(jī)左端連接所述的左端蓋，右端設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)軸并通過軸承架和滾動(dòng)軸承連接所述的右端蓋，左端蓋和右端蓋分別連接在所述的電機(jī)支撐板兩側(cè)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可折疊的自動(dòng)充電機(jī)械臂，其特征在于，所述的插頭包括插頭支架、插頭底座、插頭隔板和插針，所述的插頭支架與平行關(guān)節(jié)單元的末端相連;所述的插頭底座和插頭隔板同心安裝在插頭支架上;所述的插針安裝在插頭底座內(nèi)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種可折疊的自動(dòng)充電機(jī)械臂，其特征在于，所述的插針分布在插頭底座的圓心以及八個(gè)同心圓上，其中，圓心的插針為I根，8個(gè)同心圓上按照直徑從小到大分別設(shè)置的插針數(shù)為3根、3根、3根、6根、6根、6根、24根和24根。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種可折疊的自動(dòng)充電機(jī)械臂，其特征在于，還包括與所述的插頭對(duì)應(yīng)的插座，該插座包括插座殼體和位于插座殼體上的插孔，所述的插孔包括8個(gè)同心圓環(huán)狀插孔和I個(gè)圓心處的圓形插孔。9.一種載有如權(quán)利要求1?8中任一所述可折疊的自動(dòng)充電機(jī)械臂的電動(dòng)汽車，其特征在于，該電動(dòng)氣車包括車體和機(jī)械臂，機(jī)械臂嵌在所述車體的底盤上，不充電時(shí)，機(jī)械臂轉(zhuǎn)動(dòng)收縮至所述的連接板內(nèi)呈扁平狀緊貼車體底盤。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電動(dòng)汽車，其特征在于，該電動(dòng)氣車包括控制裝置，該控制裝 置由ARM集成控制器控制，與攝像頭及機(jī)械臂內(nèi)的各舵機(jī)通過CAN總線連接。
【文檔編號(hào)】H01R24/38GK205706206SQ201620162557
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年3月3日
【發(fā)明人】曹光宇, 金勇 , 喻杰, 何愛萍, 施瑩, 狄士春
【申請(qǐng)人】上海國際汽車城（集團(tuán)）有限公司, 哈爾濱工業(yè)大學(xué)