CN107813297A - 机器人手臂及电动车充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机器人手臂，包括用于抓取电动车充电装置的充电插头的机器手，用于识别充电插头和电动车充电插座的识别机构，以及用于驱使识别机构和机器手移动的机器臂；机器手包括手腕及间隔连接于手腕上的至少三手指，机器臂包括与手腕和识别机构活动连接的驱动组件；另外，本发明还提供了一种电动车充电装置，包括机箱、电缆、充电插头以及机器人手臂。本发明采用了机器手、机器臂与识别机构配合，通过识别机构识别电动车充电装置的充电插头和电动车的充电插座的准确位置，并且通过机器臂驱使机器手抓取充电插头并将充电插头准确插接在该充电插座上，实现对电动车自动充电，从而有效地解决了电动车充电过程需要人手操作的技术问题。

Description

机器人手臂及电动车充电装置

技术领域

本发明属于电动车充电装置的技术领域，更具体地说，是涉及一种机器人手臂及电动车充电装置。

背景技术

随着电动车的发展和推广，越来越多人开始使用电动车，随之而来的是为电动车充电的安全性问题。

目前，对电动车的电池充电一般需要至少600V的电压，并且需要人工将充电装置的充电插头与电动车的充电插座连接，即使已经做了许多保证使用者安全的措施，但是，当使用者发生误操作，或者当充电装置在室外的雷雨天气下使用时，还是会存在安全隐患，一旦发生事故会造成难以想象的后果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人手臂及电动车充电装置，以解决现有技术中，电动车充电过程需要人手操作的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供了一种机器人手臂，包括用于抓取电动车充电装置的充电插头的机器手，用于识别所述充电插头和电动车充电插座的识别机构，以及用于驱使所述识别机构调整拍摄角度和驱使所述机器手移动将所述充电插头插接于所述充电插座上的机器臂；所述机器手包括手腕及间隔连接于所述手腕上的至少三手指，所述机器臂包括与所述手腕和所述识别机构活动连接的驱动组件。

进一步地，所述手指包括体积可变的指节及配合所述指节夹持所述充电插头的固定片的机械支架，所述机械支架的一端与所述指节相接，所述机械支架的另一端与所述手腕相接。

进一步地，所述指节包括第一气囊，所述手指还包括用于连通所述第一气囊和空气压缩机构的第一气管，所述第一气管穿设于所述机械支架内。

进一步地，所述机械支架包括与所述指节相接的支撑部，所述支撑部上设置有第二气囊，所述手指还包括用于连通所述第二气囊和空气压缩机构的第二气管，所述第二气管穿设于所述机械支架内。

进一步地，所述驱动组件包括与所述手腕和所述识别机构活动连接的第一舵机，及与所述第一舵机活动连接的第二舵机；所述第一舵机包括与所述手腕和所述识别机构转动连接的第一转向件，及与所述第一转向件传动连接的传动件，所述第二舵机包括与所述传动件传动连接的第二转向件，及与所述第二转向件传动连接的驱动件。

进一步地，所述识别机构包括摄像头。

进一步地，所述机器手和/或所述机器臂的表面覆盖有防护层。

本发明提供的机器人手臂的有益效果在于：采用了机器手、机器臂与识别机构配合，通过识别机构识别电动车充电装置的充电插头和电动车的充电插座的准确位置，并且通过机器臂驱使机器手抓取充电插头并将充电插头准确插接在该充电插座上，实现对电动车自动充电，从而有效地解决了电动车充电过程需要人手操作的技术问题，提高了电动车充电的效率和安全性，提升了用户的使用体验效果。

本发明还提供了一种电动车充电装置，包括机箱、电缆、充电插头以及上述机器人手臂，所述充电插头通过所述电缆与所述机箱电连接。

进一步地，所述充电插头包括具有通孔的所述固定片，所述通孔与所述手指一一对应。

进一步地，所述机箱上设置有具有充电口的用于容置所述电缆和所述充电插头的容置腔，以及盖封于所述充电口上并可自动开/关的充电盖。

本发明提供的电动车充电装置的有益效果在于：采用了机器人手臂，通过识别机构识别电动车充电装置的充电插头和电动车的充电插座的准确位置，并且通过机器臂驱使机器手抓取充电插头并将充电插头准确插接在该充电插座上，实现对电动车自动充电，从而有效地解决了电动车充电过程需要人手操作的技术问题，提高了电动车充电的效率和安全性，提升了用户的使用体验效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的机器人手臂的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的机器人手臂中机器手的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电动车充电装置中充电插头的立体示意图；

图4为本发明实施例提供的电动车充电装置中充电插头的主视示意图；

图5为本发明实施例提供的机器手的工作过程示意图一；

图6为本发明实施例提供的机器手的工作过程示意图二。

其中，图中各附图标记：

10—机器人手臂、20—充电插头、30—电缆、11—机器手、12—机器臂、13—识别机构、21—固定片、100—防护层、111—手指、112—手腕、120—驱动组件、121—第一舵机、122—第二舵机、210—定位孔、1110—第一气管、1111—指节、1112—机械支架、1211—第一转向件、1212—传动件、1221—第二转向件、11110—第一气囊、11120—第二气囊。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1，现对本发明提供的机器人手臂进行说明。该用于与电动车充电装置配合的机器人手臂10包括机器手11、机器臂12以及识别机构13，其中，机器手11用于抓取电动车充电装置的充电插头20，并且机器手11包括手腕112和至少三根手指111，多个手指111间隔连接在手腕112上；识别机构13用于识别充电插头20和电动车的充电插座；机器臂12用于驱使机器手11移动将充电插头20插接在该充电插座上以及驱使识别机构13调整拍摄角度，机器臂12包括驱动组件120，该驱动组件120与手腕112和识别机构13活动连接。可以理解的是：手腕112可包括另外一套驱动组件，用于驱使各手指111活动以抓取充电插头20；或者手腕112与手指111固定连接，各手指111可围合形成用于容置充电插头20的容置空间，当然，根据具体情况和需求，在本发明的其它实施例中，手腕112与手指111还可通过其它方式连接，此处不作唯一限定。

机器人手臂10的工作原理为：当电动车需要充电时，机器臂12通过驱动组件120驱使识别机构13调整拍摄角度以识别电动车充电装置上的充电插头20，并确定充电插头20的准确位置，同时将充电插头20的位置信息传递给机器臂12，机器臂12通过驱动组件120驱使机器手11移动并对准充电插头20，接着机器手11通过手指111将充电插头20抓取，接着机器臂12通过驱动组件120驱使识别机构13调整拍摄角度以识别电动车的充电插座，并确定该充电插座的准确位置，同时将该充电插座的位置信息传递给机器臂12，机器臂12通过驱动组件120驱使机器手11和充电插头20移动，然后将充电插头20对准并插接在该充电插座上，实现对电动车自动充电。

本发明提供的机器人手臂10，与现有技术相比，有益效果在于：采用了机器手11、机器臂12与识别机构13配合，通过识别机构13识别电动车充电装置的充电插头20和电动车的充电插座的准确位置，并且通过机器臂12驱使机器手11抓取充电插头20并将充电插头20准确插接在该充电插座上，实现对电动车自动充电，从而有效地解决了电动车充电过程需要人手操作的技术问题，提高了电动车充电的效率和安全性，提升了用户的使用体验效果。

进一步地，请参阅图1至图6，作为本发明提供的机器人手臂的一种具体实施方式，上述手指111包括指节1111和机械支架1112，其中，指节1111的体积可变，即指节1111的体积可增大或缩小，机械支架1112用于配合指节1111夹持充电插头20的固定片21，此处，机械支架1112的一端与指节1111相接，机械支架1112的另一端与手腕112相接。具体地，指节1111包括柔性的外壳，并且该外壳内具有空腔，该空腔内可设置有与腔壁连接的伸缩组件，通过伸缩组件的推和拉的作用力，将空腔撑大或收小，进而实现指节1111的体积可变，或者通过管道向该空腔内输入或抽取液体，将空腔撑大或收小，进而实现指节1111的体积可变，当然，根据具体情况和需求，在本发明的其它实施例中，指节1111还可通过其它方式实现体积可变，此处不作唯一限定；在固定片21上开设有通孔210，机械支架1112的与指节1111相接的一端的直径大于通孔210的孔径，而指节1111在原始状态下的直径小于或等于通孔210的孔径，当机器手11抓取充电插头20时，指节1111在手腕112的带动下先穿过通孔210，此时，机械支架1112的与指节1111相接的一端止挡在固定片21的一侧，接着指节1111的体积增大，使得通孔210的边缘卡固在指节1111与机械支架1112的接合处，实现手指111与固定片21的紧固连接。

进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的机器人手臂的一种具体实施方式，上述指节1111包括第一气囊11110，同时，上述手指111还包括第一气管1110，该第一气管1110穿设在机械支架1112内，用于连通第一气囊11110和空气压缩机构(未图示)。具体地，第一气管1110的一端与第一气囊11110相连通，第一气管1110的另一端与设置在机器人手臂10外部或连接在机器臂112上的空气压缩机构相连通，该空气压缩机构通过第一气管1110向第一气囊11110内充入压缩气体以使指节1111的体积增大。

进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的机器人手臂的一种具体实施方式，上述机械支架1112包括支撑部(未标注)，该支撑部与指节1111相接，并且在支撑部上设置有第二气囊11120，同时，上述手指111还包括第二气管(未图示)，该第二气管穿设在机械支架1112内，用于连通第二气囊11120和空气压缩机构。具体地，第二气管的一端与第二气囊11120相连通，第二气管的另一端与设置在机器人手臂10外部或连接在机器臂112上的空气压缩机构相连通，该空气压缩机构通过该第二气管向第二气囊11120内充入压缩气体以使该支撑部的体积增大，进而配合指节111更好地夹持上述固定片21，提高了机器手11对充电插头20抓取的稳定性。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的机器人手臂的一种具体实施方式，上述驱动组件120包括第一舵机121和第二舵机122，其中，第一舵机121与手腕112和识别机构13活动连接，此处，第一舵机121包括第一转向件1211和传动件1212，该第一转向件1211与手腕112和识别机构13转动连接，传动件1212与第一转向件1211传动连接；第二舵机122与第一舵机121活动连接，此处，第二舵机122包括第二转向件1221和驱动件(未图示)，该第二转向件1221分别与传动件1212和驱动件传动连接。如此，通过第一舵机121和第二舵机122驱使机器手11和识别机构13按指定的方向移动和转向，提高了机器人手臂10的灵活性。具体地，驱动件为电机或气动马达，当然，根据具体情况和需求，在本发明的其它实施例中，驱动件还可为液压马达等，此处不作唯一限定；另外，可以理解的是：机器臂112还包括与驱动件配合的加速器和控制器等元件，使得机器臂112的驱动动作更加精准和灵活。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的机器人手臂的一种具体实施方式，上述识别机构13包括摄像头(未标注)，机器人手臂10通过该摄像头对机器手11周围环境和图像的记录及分析，准确识别电动车充电装置的充电插头20和电动车的充电插座，进而确定机器手11最合适的移动路径。可以理解的是：识别机构13还包括与摄像头配合的图像传感器和图像分析系统，同时，在电动车充电装置和电动车上设置有协助摄像头捕捉充电插头20位置的传感器和便于摄像头对准的图形、标识等。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的机器人手臂的一种具体实施方式，在上述机器手11和/或机器臂12的表面覆盖有防护层100，该防护层100优选由硅橡胶材料制成，硅橡胶具有成本低、使用寿命长等特点，在机器手11和/或机器臂12的表面包裹硅橡胶，有利于提高机器人手臂10的防撞性能。

请参阅图3，本发明还提供了一种电动车充电装置(未图示)，包括机箱、电缆30、充电插头20以及上述机器人手臂10，其中，充电插头20通过电缆30与机箱电连接，机器人手臂10根据具体情况和需求，可安装在机箱的旁侧，或者连接在机箱上，在本发明的其它实施例中，机器人手臂10还可安装在一个可独立移动的充电机器人身上，此处不作唯一限定。

本发明提供的电动车充电装置有益效果在于：采用了机器人手臂10，通过识别机构13识别电动车充电装置的充电插头20和电动车的充电插座的准确位置，并且通过机器臂12驱使机器手11抓取充电插头20并将充电插头20准确插接在该充电插座上，实现对电动车自动充电，从而有效地解决了电动车充电过程需要人手操作的技术问题，提高了电动车充电的效率和安全性，提升了用户的使用体验效果。

进一步地，请参阅图1至图4，作为本发明提供的电动车充电装置的一种具体实施方式，上述充电插头20包括具有通孔210的固定片21，该通孔210与手指111一一对应。具体地，固定片21自充电插头20的中部向外延伸，在固定片21上开设有至少三个通孔210，通孔210与手指111一一对应，即通孔210的数量和分布方式与手指111的数量和分布方式一致，优选地，在固定片21上开设有三个等间距且周向分布的通孔210，同时，在手腕112上连接有三根等间距且周向分布的手指111，当机器手11抓取充电插头20时，三根手指111与三个通孔210配合形成一个稳定的三角结构，进而提高了机器手11对充电插头20抓取的稳定性和牢固度。

进一步地，作为本发明提供的电动车充电装置的一种具体实施方式，在上述机箱上设置有容置腔和充电盖(未图示)，其中，该容置腔具有充电口，用于容置电缆30和充电插头20，可防止电缆30和充电插头20暴露在机箱外导致损坏和误触造成安全隐患；该充电盖盖封在充电口上，并且该充电盖可自动开/关，有利于提高充电效率和安全性。当电动车需要充电时，通过手机应用程序或设置在机箱上的按钮激发充电盖自动打开，接着通过识别机构13识别充电插头20的准确位置，然后在机器臂12的驱使下机器手11对充电插头20实施抓取；当充电完毕时，机器手11将充电插头20放回原位，并且机器手11退出容置腔外后，充电盖自动关闭；保证了整个充电过程的安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，且并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.机器人手臂，其特征在于，包括用于抓取电动车充电装置的充电插头的机器手，用于识别所述充电插头和电动车充电插座的识别机构，以及用于驱使所述识别机构调整拍摄角度和驱使所述机器手移动将所述充电插头插接于所述充电插座上的机器臂；所述机器手包括手腕及间隔连接于所述手腕上的至少三手指，所述机器臂包括与所述手腕和所述识别机构活动连接的驱动组件。

2.如权利要求1所述的机器人手臂，其特征在于，所述手指包括体积可变的指节及配合所述指节夹持所述充电插头的固定片的机械支架，所述机械支架的一端与所述指节相接，所述机械支架的另一端与所述手腕相接。

3.如权利要求2所述的机器人手臂，其特征在于，所述指节包括第一气囊，所述手指还包括用于连通所述第一气囊和空气压缩机构的第一气管，所述第一气管穿设于所述机械支架内。

4.如权利要求3所述的机器人手臂，其特征在于，所述机械支架包括与所述指节相接的支撑部，所述支撑部上设置有第二气囊，所述手指还包括用于连通所述第二气囊和空气压缩机构的第二气管，所述第二气管穿设于所述机械支架内。

5.如权利要求1至4任一项所述的机器人手臂，其特征在于，所述驱动组件包括与所述手腕和所述识别机构活动连接的第一舵机，及与所述第一舵机活动连接的第二舵机；所述第一舵机包括与所述手腕和所述识别机构转动连接的第一转向件，及与所述第一转向件传动连接的传动件，所述第二舵机包括与所述传动件传动连接的第二转向件，及与所述第二转向件传动连接的驱动件。

6.如权利要求5所述的机器人手臂，其特征在于，所述识别机构包括摄像头。

7.如权利要求5所述的机器人手臂，其特征在于，所述机器手和/或所述机器臂的表面覆盖有防护层。

8.电动车充电装置，其特征在于，包括机箱、电缆、充电插头以及权利要求1至7任一项所述机器人手臂，所述充电插头通过所述电缆与所述机箱电连接。

9.如权利要求8所述的电动车充电装置，其特征在于，所述充电插头包括具有通孔的所述固定片，所述通孔与所述手指一一对应。

10.如权利要求8所述的电动车充电装置，其特征在于，所述机箱上设置有具有充电口的用于容置所述电缆和所述充电插头的容置腔，以及盖封于所述充电口上并可自动开/关的充电盖。