[发明专利]一种柔顺机构及其电动汽车充电系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种柔顺机构及其电动汽车充电系统及其工作方法，包括：头部件、尾部件和弹簧，头部件沿尾部件的轴向设置，头部件的一端设于尾部件内，头部件的另一端突出于尾部件，弹簧的一端与头部件固定连接，弹簧的另一端与尾部件固定连接；弹簧使头部件能够相对于尾部件沿尾部件的轴向在第一范围内移动、和/或围绕尾部件的轴向在第一角度内转动；弹簧使头部件能够相对于尾部件沿尾部件的径向在第二范围内移动、和/或围绕尾部件的一个径向在第二角度内转动。本发明降低了机械臂的高精度需求，同时降低了视觉系统的高精度需求，从而降低了成本。

技术领域

本发明涉及电动汽车充电插接的技术领域，尤其涉及一种用于电动汽车充电系统的柔顺机构。

背景技术

近三年，我国是新能源汽车产销第一大国，充电桩是电动汽车的基础设施，目前插拔充电插头动作主要由用户手动完成。随着无人驾驶等智能汽车相关技术的发展，自动充电成为必要的辅助手段。

2015年国家工业和信息化部、国家能源局等发布了《电动汽车传导充电用连接装置第1部分：通用要求》、《电动汽车传导充电用连接装置第2部分：交流充电接口》、《电动汽车传导充电用连接装置第3部分：直流充电接口》三项国家标准。这些标准对电动汽车充电用接口及通信协议进行了全面系统的规范。

电动汽车的自动充电插接属于自动化领域中的装配应用方向。在用机械臂进行的精密装配作业中，当被装配零件之间的配合精度相当高，虽然机械臂的重复定位精度较高，可以达到0.05mm，但其定位精度较差，只能到0.2mm左右，只能达到配合间隙的一至两个数量级。而且电动汽车充电口插座的位姿利用图像处理方式获取，位置误差大于1mm。

所以在执行插拔动作时候会导致插头和插座的相对位姿的误差。由于机器人的高刚性，此时强行进行装配会对机器人产生一较大反作用力，造成卡阻现象，可能会损坏机器人及零件，以至装配无法完成。为避免这种情况，单纯依靠提高机器人以及零件，周边设备精度来解决问题在技术上难度很高，在经济上也不可行。

专利CN107627885A(一种电动汽车自动充电装置及其充电方法)公开了一种电动汽车自动充电装置，它通过2个移动平台和电动推杆实现定位动作，再通过夹紧机构将电动汽车电极进行夹紧后进行充电，可以自动完成对电动汽车的充电连接。专利CN107627885A通过绝缘手指将充电线路和汽车电极夹紧，其接口不符合上述国标，是无法对主流电动汽车进行自动插接操作的，不符合服务对象发展的趋势。

专利CN107618396A(自动充电系统及方法)利用多关节的机械臂，并在末端设置多个力传感器，采集充电接头处的力数据，由控制器调整充电头的姿态以及空间位置，实现自动插拔动作。专利CN107618396A的结构包括插头的空间位置和姿态控制，由于视觉误差和结构定位误差，将导致插头位姿的误差，该专利通过加装力传感器的反馈，来调整插头的位姿，避免卡阻现象，进而实现插拔动作。这种方式增加了结构的成本，也增加了系统的复杂性，成为了自动充电系统推广的障碍。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种柔顺机构及其电动汽车充电系统及其工作方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种柔顺机构，其中，包括：头部件、尾部件和弹簧，所述头部件沿所述尾部件的轴向设置，所述头部件的一端设于所述尾部件内，所述头部件的另一端突出于所述尾部件，所述弹簧的一端与所述头部件固定连接，所述弹簧的另一端与所述尾部件固定连接；

所述弹簧使所述头部件能够相对于所述尾部件沿所述尾部件的轴向在第一范围内移动、和/或围绕所述尾部件的轴向在第一角度内转动；

所述弹簧使所述头部件能够相对于所述尾部件沿所述尾部件的径向在第二范围内移动、和/或围绕所述尾部件的一个径向在第二角度内转动。

上述的柔顺机构，其中，所述尾部件的一侧设有凹锥面，所述头部件的一侧设有凸锥面，所述凹锥面与所述凸锥面相匹配。