一种自动对接的充电枪及户外充电设备的制作方法

本发明属于充电桩，具体的说是一种自动对接的充电枪及户外充电设备。

背景技术：

1、随着新能源汽车的快速普及，户外充电设备及配套充电枪的使用频率不断提高。为了降低人工插接充电枪的操作难度，提高自动化充电效率，现有部分充电设备开始采用机械臂、导向机构或自动推进机构带动充电枪自动对接车辆充电接口，以实现自动插接充电。然而，现有自动对接式充电枪在进行插接时，为保证充电端子之间的稳定导通，通常需要通过刚性连接结构对充电枪进行夹紧固定，使充电枪在插接过程中保持稳定位置，避免出现偏移或接触不良的情况。

2、但是，在实际户外使用过程中，车辆在充电状态下仍可能受到外部因素影响，例如驾驶人员误触车辆导致车辆轻微移动、人员上下车引起车体晃动、地面不平造成车身晃动，或者外界碰撞引起车辆产生小范围位移。当车辆发生上述晃动时，由于现有充电枪大多处于刚性固定状态，缺乏缓冲避让能力，车辆充电接口与充电枪之间容易产生相互挤压、顶推或扭转受力，导致充电枪插头、充电接口或内部连接部件出现变形、断裂、松脱等情况。尤其在自动对接结构中，机械推进机构往往持续保持推送状态，在车辆发生偏移后，充电枪无法及时进行位置补偿或柔性让位，从而进一步增大局部受力，严重时甚至可能造成充电接口损坏、充电中断以及设备安全隐患。

技术实现思路

1、为了弥补现有技术的不足，本发明提出的一种自动对接的充电枪及户外充电设备。本发明主要用于解决充电枪在自动插入充电接口进行充电时，为刚性夹紧固定，会由于车辆晃动，导致充电枪插头、充电接口或内部连接部件出现变形、断裂、松脱等情况的问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自动对接的户外充电设备，包括充电桩主体；所述充电桩主体的侧面安装有两个导轨，所述导轨外滑动连接有移动座，两个导轨下设有垫板，所述移动座上安装有六轴机械臂，所述移动座与垫板之间设有移载机构，所述六轴机械臂的端部安装有连接架，所述六轴机械臂外靠近端部的侧面安装有光学镜头，所述连接架下安装有组装框，所述组装框内设有充电枪，所述充电枪与组装框之间通过浮动夹紧组件连接，所述组装框内设有固定夹紧组件，固定夹紧组件用于顶紧浮动夹紧组件，所述充电枪与充电桩主体之间连接有电缆。

3、作为上述技术方案的进一步描述：浮动夹紧组件包括两个夹板，所述夹板靠近充电枪的一侧设为弧形面，所述夹板的另一侧连接有两个弹簧，弹簧的另一端安装于组装框内壁，所述弹簧内套设有第一连接销和第二连接销，所述第一连接销安装在夹板外，所述第二连接销安装于组装框内壁。

4、作为上述技术方案的进一步描述：所述固定夹紧组件包括第二电动推杆，所述第二电动推杆安装在组装框内，所述第二电动推杆位于组装框内的一端安装有压板，所述压板靠近第二电动推杆的一侧安装有两个导杆，所述导杆滑动连接在组装框内。

5、作为上述技术方案的进一步描述：所述压板靠近夹板的一侧设有锥形凸起，所述夹板外对应压板的位置开设有接触锥槽。

6、作为上述技术方案的进一步描述：所述移载机构包括安装在移动座外的安装架，所述安装架内安装有电机，所述电机的输出轴固定连接有第一齿轮，所述第一齿轮外啮合有第二齿轮，所述第二齿轮侧面啮合有齿条，所述齿条位于第一齿轮下方，所述齿条安装于垫板外，所述第二齿轮内安装有连接轴，所述连接轴的顶端转动连接有第一电动推杆，所述第一电动推杆安装在安装架内。

7、作为上述技术方案的进一步描述：所述连接轴的底端部分安装有限位齿轮组件，所述限位齿轮组件包括柔性齿轮和安装套，所述安装套贯穿连接在柔性齿轮的中心位置，所述连接轴安装于安装套内壁。

8、作为上述技术方案的进一步描述：所述安装套和柔性齿轮内对应齿牙的位置均开设有连接槽，所述连接槽内滑动连接有挤压杆，所述安装套内底壁安装有压力传感器，且压力传感器侧面对应挤压杆的位置设为锥面。

9、作为上述技术方案的进一步描述：上侧的所述夹板侧面安装有按压解锁机构，按压解锁机构用于按压充电枪的按钮，所述按压解锁机构包括安装于夹板侧面的延伸架，所述延伸架的侧面贯穿连接有第三电动推杆，所述第三电动推杆的伸缩端安装有移动轮，所述移动轮上安装有滑块，所述滑块滑动连接在滑槽内。

10、作为上述技术方案的进一步描述：所述垫板内壁设有坦克链，所述坦克链的端部与充电桩主体连接，所述电缆设在坦克链内，所述六轴机械臂的控制线缆设在坦克链内。

11、一种自动对接的充电枪，所述充电枪上侧靠近握持部分设有按钮，所述充电枪外侧无把手。

12、本发明的有益效果如下：

13、1.本发明中通过在移动过程中，光学镜头对车辆充电接口区域进行实时拍摄，控制器对拍摄图像中的充电接口轮廓进行识别，并根据接口边缘位置计算充电接口的中心坐标及接口方向角度，随后控制六轴机械臂进行姿态调整，从而使充电枪端面与充电接口端面保持平行，避免充电枪插接过程中出现倾斜碰撞或插接偏移的情况；在完成姿态调整后，控制器进一步根据充电接口中心坐标控制六轴机械臂进行横向及纵向的位置补偿，使充电枪中心位置与充电接口中心位置对应重合，从而提高自动插接时的定位精度与对接稳定性；在充电枪完成位置校正后，固定夹紧组件推动浮动夹紧组件移动，从而对充电枪进行稳定夹紧，使充电枪在插接阶段保持较高的结构稳定性，保证充电枪能够稳定插入充电接口内部，实现充电枪与车辆充电接口之间的自动对接；在充电枪完成插接后，控制器再控制固定夹紧组件与浮动夹紧组件分离，使充电枪由刚性固定状态切换为浮动夹紧状态，此时充电枪仍保持连接，但能够在一定范围内产生缓冲偏移；因此，在车辆因人员上下车、误启动晃动、车身轻微偏移或外部碰撞而发生小范围移动时，浮动夹紧状态下的充电枪能够随车辆充电接口同步产生位置补偿与缓冲避让，从而避免现有技术中由于充电枪刚性固定导致充电接口与充电枪之间产生挤压、顶推或扭转受力的问题，防止充电枪或车辆充电接口出现开裂、变形及损坏的情况，进而有效提高自动充电过程中的连接安全性、充电稳定性以及户外充电设备的使用可靠性。

14、2.本发明中通过六轴机械臂带动充电枪插入车辆充电接口后，若车辆因误操作、外部推动或碰撞而发生短距离前进，此时车辆充电接口会对充电枪产生向前的拉动力；而现有自动对接式充电设备中的充电枪大多刚性安装于机械臂末端，在车辆突然移动时，机械臂难以及时同步移动，从而容易导致充电枪与充电接口之间产生较大的拉扯应力，进而造成充电枪、充电接口或内部连接结构出现断裂、开裂及损坏的情况；在充电枪完成插接后，控制器控制第一电动推杆缩短，使第一电动推杆带动第二齿轮向上移动，从而使第二齿轮与齿条之间脱离啮合，同时解除第二齿轮与第一齿轮之间的接触限位状态；在解除限位后，六轴机械臂与移动结构不再处于完全刚性锁止状态，此时当车辆发生短距离前进时，车辆充电接口能够拉动充电枪以及六轴机械臂沿滑轨方向同步移动一段距离，从而对车辆移动产生的拉扯力进行释放与缓冲；本发明通过在充电完成对接后解除机械臂移动限位，使充电枪由刚性固定状态切换为可移动缓冲状态，能够有效避免车辆意外前移时充电枪与充电接口之间出现刚性挤压、强行拉扯或结构断裂的问题，从而提高自动对接充电过程中的安全性与可靠性，使户外自动充电设备能够更好地适应车辆短距离移动或晃动的实际使用工况，保证充电过程稳定、安全地进行。

15、3.本发明中通过六轴机械臂带动充电枪插入车辆充电接口后，控制器控制第一电动推杆缩短，使第一电动推杆带动第二齿轮向上移动，从而使第二齿轮与齿条之间脱离啮合，解除第二齿轮与第一齿轮之间的接触限位状态；与此同时，柔性齿轮随之向上移动至与齿条啮合的位置。此时，移动座、六轴机械臂及充电枪不再处于完全刚性锁止状态，当车辆因误操作、碰撞或外力作用而发生异常前移时，车辆充电接口能够带动充电枪及六轴机械臂沿滑轨方向同步移动，而在移动过程中，柔性齿轮受到齿条挤压后能够产生弹性变形，从而对移动过程中产生的冲击力与拉扯力进行缓冲释放，避免现有技术中因机械臂刚性固定而导致充电枪与充电接口之间出现强行拉扯、挤压断裂或接口损坏的问题，提高了自动充电过程中的连接安全性与结构可靠性；柔性齿轮在与齿条保持啮合的状态下，还能够对移动座进行柔性限位，从而防止移动座、六轴机械臂及充电枪在待机状态下受到风力吹动、人员轻微碰撞或设备振动影响而发生自由滑动，提高整体结构稳定性；在充电结束后，需要将充电枪回收至充电桩主体附近时，控制器控制第一电动推杆伸长，使第二齿轮向下移动至同时与第一齿轮及齿条啮合的位置，从而重新建立电机与移动座之间的刚性传动连接；随后控制器控制电机运行，电机通过第一齿轮、第二齿轮与齿条之间的啮合作用，驱动移动座沿滑轨向左移动，进而带动六轴机械臂及充电枪移动回充电桩主体附近，实现充电枪的自动回收；由于柔性齿轮在待机过程中始终与齿条保持柔性接触，因此能够对第二齿轮重新下移时的位置进行预导向与限位校正，使第二齿轮下移后其齿牙能够更加顺畅地进入齿条齿槽之间，避免出现齿牙顶碰、错齿或卡滞的问题，从而提高第二齿轮与齿条重新啮合时的稳定性与可靠性，保证充电枪自动回收过程顺利进行。