一种充电对接机构

摘要

本发明公开了一种充电对接机构，包括基座组件、设于所述基座组件前方的公头以及用于连接所述基座组件和公头的连杆组件，所述基座组件内滑动设有不少于三个滑块，所述连杆组件包括一端铰接设于所述滑块上的连杆组，所述连杆组的另一端铰接设于所述公头上，本发明利用连杆组件为公头提供了在前后、左右、上下三个方向移动的自由度，便于公头在与母头对接的过程中完成对接。

说明书

技术领域

本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种充电对接机构。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，机器人在当前生产和生活中得到了越来越广泛的应用，机器人是自主控制移动、自动执行工作的智能装置，它既可以接受用户的指挥，又可以运行预先编制的程序，也可以根据人工智能技术制定的原则纲领进行行动；机器人一般采用电驱动，需要进行充电，机器人自动充电设备一般采用固定的充电桩，对接结构为插头形式，公头在充电桩上，母头在机器人上，然后机器人主动去和充电桩对接，公母头完成对接后开始充电；由于机器人的定位和控制存在误差，公母头对接的时候并不是理想的对正状态，往往存在较大的角度、距离偏差。

现有的解决办法是使充电桩上的公头能够浮动，能自适应纠正公母头之间的偏差，浮动机构的设计十分关键，能否顺利纠正偏差直接决定对接过程是否顺滑和对接成功概率；现有的浮动机构是由多个直线导轨、直线轴承和导杆组合起来的多自由度的机构，这类方案由各个方向的直线运动拼凑起所需要的自由度，每个自由度由多个弹簧回位，主要存在的缺点：(1)结构十分复杂，多自由度堆积在一起，各个自由度先后动作难以确定顺序，因此难以控制末端的运动形式；(2)上下方向调节高度不便，难以适应不同高度的对接需求；(3)各自由度层级太多，间隙叠加到末端的晃动量很大，末端难以保证一个准确的位置。

发明内容

本发明目的在于为克服现有的技术缺陷，提供一种充电对接机构，为公头提供了在前后、左右、上下三个方向移动的自由度，便于公头在与母头对接的过程中完成对接。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种充电对接机构，包括基座组件、设于所述基座组件前方的公头以及用于连接所述基座组件和公头的连杆组件，所述基座组件内滑动设有不少于三个滑块，所述连杆组件包括一端铰接设于所述滑块上的连杆组，所述连杆组的另一端铰接设于所述公头上。

进一步的，所述基座组件包括前后设置的前基座板和后基座板，所述前基座板和后基座板之间设有不少于三个滑轨，所述滑块滑动设于所述滑轨上，所述后基座板上位于所述滑轨的内侧设有与所述滑轨平行设置的弹簧，所述滑块位于所述弹簧的前端。

进一步的，所述前基座板上对应所述滑块的前方转动设有限位螺钉，所述限位螺钉穿过所述前基座板并配合设有限位块。

进一步的，所述连杆组包括连杆、设于所述连杆后端并与所述滑块转动连接的后关节轴承以及设于所述连杆前端的前关节轴承。

进一步的，所述连杆的前端通过所述前关节轴承转动连接设有安装板，所述安装板的前端设有安装座，所述公头设于所述安装座上。

还提供了一种充电对接机构，包括基座组件、设于所述基座组件前方的公头以及用于连接所述基座组件和公头的连杆组件，所述基座组件上转动设有不少于三个转动臂，所述连杆组件包括一端铰接设于所述转动臂上的连杆组，所述连杆组的另一端铰接设于所述公头上。

进一步的，所述基座组件包括基座板，所述基座板上设有不少于三个转动座，所述转动臂转动设于所述转动座上，每相邻两个所述转动臂的后端均连接设有弹簧。

进一步的，所述转动臂的后端向内弯折设有弯折部，所述弹簧连接设于每相邻两个所述弯折部之间，所述基座板上对应所述弯折部的后端设有调节螺栓。

进一步的，所述连杆组包括连杆、设于所述连杆后端并与所述转动臂转动连接的后关节轴承以及设于所述连杆前端的前关节轴承。

进一步的，所述连杆的前端通过所述前关节轴承转动连接设有安装板，所述安装板的前端设有安装座，所述公头设于所述安装座上。

本发明具有以下有益效果：

本发明利用设置在基座组件和公头之间的连杆组件为公头提供了在前后、左右、上下三个方向移动的自由度，能够顺利纠正公头的位置偏差，使得机器人在充电对接的过程中较为顺滑，提高对接成功的概率，便于机器人在充电对接的过程中完成对接，能够增加机构的适用范围，并且单一可靠的运动方式，使得机构不存在卡死的问题。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为实施例1中充电对接机构的示意图；

图2为实施例1中充电对接机构工作环境的示意图；

图3为实施例2中充电对接机构的示意图；

图4为实施例2中充电对接机构工作环境的示意图。

具体实施方式

为了更充分的理解本发明的技术内容，下面将结合附图以及具体实施例对本发明作进一步介绍和说明；需要说明的是，正文中如有“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的部件等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-2所示，本实施例所示的充电对接机构，包括基座组件、设于基座组件前方的公头1以及用于连接基座组件和公头1的连杆组件，基座组件包括前后平行设置的前基座板11和后基座板12，在前基座板11和后基座板12之间等距间隔设有三根与前基座板11和后基座板12垂直设置的滑轨21，每一根滑轨21上均设有与其配合的滑块22，滑块22可在滑轨21上前后滑动，连杆组件包括三个分别一端铰接设于滑块上22的连杆组，连杆组的另一端铰接设于公头1上；上述结构中，基座组件安装在充电桩10上，在机器人20上设有充电口2，当需要对机器人20进行充电时，机器人20靠近充电桩10，并带动充电口2向公头1移动，在充电口2与公头1对准的情况下可直接使充电口2与公头1结合从而对机器人20进行充电，在充电口2与公头1没有对准的情况下，充电口2接触到公头1并给予公头1向后的压力，公头1倾斜并向后推动对应的连杆组，从而使得对应的连杆组后端的滑块22移动，充电口2继续挤压公头1，公头1受到竖直方向上的分力使得公头1向充电口2的中轴线移动，利用连杆组件与滑块22的配合使得公头能够在前后、左右、上下三个方向移动，从而逐渐使得公头1与充电口2配合完成对接。

具体的，在三根滑轨21的内侧设有三根弹簧杆23，在每一根弹簧杆23上均套设有弹簧24，在弹簧杆23上位于弹簧24的前端滑动设有耦合块25，耦合块25与滑块22固定连接；上述结构中，当充电口2向公头1移动且充电口2与公头1没有对准的情况下，充电口2接触到公头1并给予公头1向后的压力，公头1倾斜并向后推动连杆组件4，从而使得连杆组件4后端的滑块22受到向后的力而向后移动，滑块22带动耦合块25向后移动，耦合块25在向后移动的过程中受到弹簧24的弹力，当充电口2继续挤压公头1，公头1受到竖直方向上的分力使得公头1向充电口2的中轴线移动，从而使得公头1与充电口2配合完成对接后，弹簧24便可以为耦合块25提供向前的弹力使得耦合块25带动滑块22复位。

具体的，在前基座板11上对应每一个滑块22的前方均转动设有限位螺钉26，限位螺钉26向后穿过前基座板11并配合连接设有限位块27；通过三组限位螺钉26能够调节限位块27的前后位置，三组限位块27的不同前后位置组合，可以在容许空间范围内任意调节公头1的初始位置，能够增加机构的适用范围。

具体的，在后基座板12上位于每一根弹簧杆23的两侧均设有限位螺柱28，限位螺柱28的长度大于弹簧24压缩后的长度且小于弹簧24的自由长度，限位螺柱28能够限制耦合块25带动滑块22移动的极限位置，防止耦合块25向后运动过度从而对弹簧24造成过度挤压，使得弹簧24发生不可逆形变，起到一定的保护作用。

具体的，在每一个耦合块25的两侧均设有转动轴29，连杆组件包括六根连杆13、设于连杆13前端的前关节轴承14和设于连杆13后端的后关节轴承15，六根连杆13通过后关节轴承15与转动轴29的配合转动设于三个耦合块25的两侧；通过六根连杆13转动设于三个耦合块25的两侧能够使得当充电口2向公头1移动且充电口2与公头1没有对准的情况下，充电口2接触到公头1并给予公头1向后的压力，公头1能够准确的向某一个方向倾斜并向后推动所对应的连杆13，从而使得与所对应的连杆13连接的耦合块25受到向后的力而向后移动，其余不受力的连杆13对应的耦合块25不移动。

具体的，在连杆13的前端设有安装板16，在安装板16上设有六个安装轴17，六个安装轴17两两共线并组成一个等边三角形，六根连杆13前端的前关节轴承14与六个安装轴17一一转动配合，在安装板16的前端设有安装座18，公头1固定设于安装座18上；前关节轴承14与安装轴17的配合能够使得安装板16可以沿着上下左右进行平移，增加了公头1的移动范围，便于公头1与充电口2进行对接。

综上所述，本发明所示的充电对接机构，在需要对机器人20进行充电时，机器人20靠近充电桩10，并带动充电口2向公头1移动，在充电口2与公头1对准的情况下可直接使充电口2与公头1结合从而对机器人20进行充电，在充电口2与公头1没有对准的情况下，充电口2接触到公头1并给予公头1向后的压力，前关节轴承14与安装轴17的配合能够使得安装板16可以沿着上下左右进行平移，增加了公头1的移动范围，公头1能够准确的向某一个方向倾斜并向后推动所对应的连杆13，从而使得与所对应的连杆13连接的耦合块25受到向后的力而向后带动与其固定连接的滑块22在滑轨21上移动，其余不受力的连杆13对应的耦合块25不移动，耦合块25在向后移动的过程中受到弹簧24的弹力，当充电口2继续挤压公头1，安装板16受到竖直方向上的分力使得公头1向充电口2的中轴线移动，从而使得公头1与充电口2配合完成对接，弹簧24便可以为耦合块25提供向前的弹力使得耦合块25带动滑块22复位，至此整个对接过程完成。在机器人20充电完成需要结束对接时，机器人20带动充电口2反向远离公头1移动，充电口2拔出公头1后，滑块22受到弹簧24的弹力挤压到限位块27上后，整个机构回到初始状态。

实施例2

如图3-4所示，本实施例所示的充电对接机构，包括基座组件、设于基座组件前方的公头3以及用于连接基座组件和公头3的连杆组件，基座组件包括基座板31，在基座板31上转动设有三个转动臂32，连杆组件包括三个分别一端铰接设于转动臂32的连杆组，连杆组的另一端铰接设于公头3上；上述结构中，基座板31安装在充电桩30上，在机器人40上设有充电口4，当需要对机器人40进行充电时，机器人40靠近充电桩30，并带动充电口4向公头3移动，在充电口4与公头3对准的情况下可直接使充电口4与公头3结合从而对机器人40进行充电，在充电口4与公头3没有对准的情况下，充电口4接触到公头3并给予公头3向后的压力，公头3倾斜并向后推动对应的连杆组，从而使得对应的连杆组转动，充电口4继续挤压公头3，公头3受到竖直方向上的分力使得公头3向充电口4的中轴线移动，利用连杆组件与转动臂32的配合使得公头能够在前后、左右、上下三个方向移动，从而逐渐使得公头3与充电口4配合完成对接。

具体的，在基座板31上设有三个转动座33，三个转动座33等距间隔并形成一个等边三角形，三个转动臂32分别转动设于三个转动座33上，每一个转动臂32的后端均向内弯折设有弯折部34，弯折部34上设有安装孔44，每相邻两个安装孔44的上均连接设有弹簧35，三根弹簧35形成一个等边三角形，在充电口4与公头3没有对准的情况下，充电口4接触到公头3并给予公头3向后的压力，公头3倾斜并向后推动对应的连杆组，从而使得对应的连杆组转动进而使得与对应的连杆组铰接的转动臂转动，充电口4继续挤压公头3，公头3受到竖直方向上的分力使得公头3向充电口4的中轴线移动，逐渐使得公头3与充电口4配合完成对接，公头3与充电口4分离后，弹簧35便可以为对应的转动臂32提供一定的拉力使得转动臂32复位。

具体的，在基座板31上对应每一个弯折部34的后端均设有调节螺栓45，在基座板31上对应每一个弯折部34的外侧均设有限位螺栓46，调节螺栓45能够调节转动臂32的初始极限位置，从而能够调节公头3的初始极限位置，限位螺栓46能够限制转动臂32转动的极限位置，防止转动臂32转动过度起到一定的保护作用。

具体的，在每一个转动臂32的上端均设有转动轴36，连杆组件包括六根连杆37、设于连杆37前端的前关节轴承38和设于连杆37后端的后关节轴承39，六根连杆37通过后关节轴承39与转动轴36的配合转动设于三个转动臂32的上端；通过六根连杆37转动设于三个转动臂32的上端能够使得当充电口4向公头3移动且充电口4与公头3没有对准的情况下，充电口4接触到公头3并给予公头3向后的压力，公头3能够准确的向某一个方向倾斜并向后推动所对应的连杆37，从而使得与所对应的连杆37连接的转动臂32受力而转动。

具体的，在连杆37的前端设有安装板41，在安装板41上设有六个安装轴42，六个安装轴42两两共线并组成一个等腰三角形，六根连杆37前端的前关节轴承38与六个安装轴42一一转动配合，在安装板41的前端设有安装座43，公头3固定设于安装座43上；前关节轴承38与安装轴42的配合能够使得安装板41可以沿着上下左右进行平移，增加了公头3的移动范围，便于公头3与充电口4进行对接。

综上所述，本发明所示的充电对接机构，在需要对机器人40进行充电时，机器人40靠近充电桩30，并带动充电口4向公头3移动，在充电口4与公头3对准的情况下可直接使充电口4与公头3结合从而对机器人40进行充电，在充电口4与公头3没有对准的情况下，充电口4接触到公头3并给予公头3向后的压力，前关节轴承38与安装轴42的配合能够使得安装板41可以沿着上下左右进行平移，增加了公头3的移动范围，公头3能够准确的向某一个方向倾斜并向后推动所对应的连杆37，从而使得与所对应的连杆37连接的转动臂32受力后转动，转动臂32在转动的过程中受到弹簧35的弹力，当充电口4继续挤压公头3，安装板41受到竖直方向上的分力使得公头3向充电口4的中轴线移动，从而使得公头3与充电口4配合完成对接，至此整个对接过程完成。在机器人40充电完成需要结束对接时，机器人40带动充电口4反向远离公头3移动，充电口4拔出公头3后，弹簧35带动转动臂32复位，整个机构回到初始状态。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。