CN111619388A - 一种电动汽车智能充电装置 - Google Patents

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Abstract

一种电动汽车智能充电装置，有充电桩和用于停放汽车的停车架，另有可移动的机器人，机器人上安装有控制***、视觉***、定位***、摄像头和若干的各式传感器；当汽车停入停车架后，机器人移动至充电桩处并利用安装于其上的机械手取出充电枪，然后带动充电枪***汽车充电口；在该汽车充电的过程中，机器人可离开并向其它汽车提供服务；直至该汽车充电完成后，机器人再移动至汽车处取出充电枪并放回至充电桩上。该电动汽车智能充电装置可以提高充电桩和停车架的设置方便性和利用率，机器人的工作快速、准确，同时停车架上设置调节机构用于调节汽车位置以配合机器人，可以提高工作准确性和满足各类汽车的使用需要，从而提高充电装置的适用范围。

Description

一种电动汽车智能充电装置
技术领域
本发明涉及充电设备，特别是涉及一种自动对电动汽车进行充电的智能充电装置。
背景技术
随着汽车技术的不断发展，电动汽车的使用已经越来越广泛。电动汽车采用电力作为能源，其上设置有连接充电枪的充电口和覆盖保护充电口的充电盖，充电枪通过电线连接充电桩。在对电动汽车进行充电时，需要使用者将充电枪从充电桩上拉出，然后***电动汽车的充电口上，直至充电完成后再拔除充电枪。但人工插拔需要使用者长时间关注充电情况，大部分的使用者都无法及时拔除充电枪，不仅损害汽车电池，还会导致充电桩被长时间占用，极大地降低了其利用率，造成充电车位的紧张。
有鉴于此，目前采用了一些如移动充电机器人、机械臂充电桩等自动充电设备，以替代电动汽车充电的人工操作。移动充电机器人是一种带有大容量电池的可移动式机器人，其先将电能存储于内部的电池内，然后再移动至汽车处并连接汽车以进行充电。但该种机器人的工作效率极低，电能耗损严重，且内部的大容量电池不仅制造成本高，还存在极大的的安全隐患。机械臂充电桩是在传统充电桩上外接一个机械臂，并将充电枪放置在机械臂上，当汽车驶入指定位置后，机械臂再伸出以使充电枪***汽车充电口。但该种机械臂充电桩对安装场地和汽车停靠位置的要求极高，且其适用范围低，无法同时应用于多种车型，而只能针对不同车型设置特定的机械臂以进行一对一服务；同时，即使电动汽车充电完成后，若车主不能及时取走汽车，充电桩同样无法继续工作，也就无法有效提高其利用率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够对多台电动汽车进行智能化充电的充电装置，以提高汽车的充电效率，和充电桩的利用率。
本发明所述的电动汽车智能充电装置，包括通过电线连接有充电枪的充电桩、可移动的机器人，以及停放电动汽车的停车架；所述机器人上安装有控制***、检测物***置的传感器、抓取并带动充电枪移动的机械手，控制***接收传感器信号并根据控制指令驱动机械手工作，机械手根据工作指令拔出充电枪并***电动汽车充电口或从电动汽车充电口上拔出充电枪并放至充电桩上；停车架上设置有可带动电动汽车上下升降和或水平移动的调节机构。
本发明所述的电动汽车智能充电装置，机器人上安装有带动其移动的移动机构以及检测位置、物体的各类传感器；待充电的电动汽车固定停放于停车架上，而为电动汽车充电的充电桩设置于停车架附近。在电动汽车停放之后，调节机构将电动汽车移动至充电所需的对应位置，同时，机器人移动至相应的充电桩处，再由机器人上的机械手将充电桩上的充电枪抓取并拔出，接着，机器人带着充电枪移动至电动汽车处，机械手再将充电枪准确***电动汽车上的充电口处；此后，机器人离开当前停车位，移动至等待位置或为其它电动汽车提供所需的服务；直至电动车充电完成后，机器人再次移动至电动汽车处，将充电枪拔出并重新放回充电桩上；再接着，调节机构将已完成充电的电动汽车移走，并将其它待充电的汽车移至充电位置；且在上述过程中，机器人上的传感器持续检测周边环境，使机器人可以明确周边物体、充电桩、电动汽车的具***置，更可以准确取放和插拔充电枪。该种电动汽车智能充电装置，通过可移动的机器人连接充电桩和停车架，使得充电桩和停车架都可以更加方便地设置，也减少了对充电桩和停车架规格和安装的限制；机器人上设置移动机构和各类传感器，可方便、快捷而准确地进行移动，通过其上的机械手可以灵活地进行充电枪的操作；停车架和调节机构可以避免已完成充电的汽车长时间占用充电位，而当电动汽车插上充电枪之后，机器人可以为其它汽车提供服务，由此可以极大地提高所有设备的利用率，也可以减少充电桩和机器人的设置需要。
附图说明
图1是电动汽车智能充电装置的结构示意图。
具体实施方式
一种电动汽车智能充电装置，包括通过电线连接有充电枪的充电桩1、可移动的机器人2，以及停放电动汽车的停车架3；所述机器人上安装有控制***、检测物***置的传感器、抓取并带动充电枪移动的机械手，控制***接收传感器信号并根据控制指令驱动机械手工作，机械手根据工作指令拔出充电枪并***电动汽车充电口或从电动汽车充电口上拔出充电枪并放至充电桩上；停车架上设置有可带动电动汽车上下升降和或水平移动的调节机构。
所述的电动汽车智能充电装置，机器人上安装有带动其移动的移动机构以及检测位置、物体的各类传感器；待充电的电动汽车固定停放于停车架上，而为电动汽车充电的充电桩设置于停车架附近。当电动汽车驶入停车架并停入相应的停车位后，机器人移动至相应的充电桩处，然后由机器人上的机械手将充电桩上的充电枪抓取并拔出，接着，机器人带着充电枪移动至电动汽车处，机械手再将充电枪准确***电动汽车上的充电口处；此后，机器人离开当前停车位，移动至等待位置或为其它电动汽车提供所需的服务；直至电动车充电完成后，机器人再次移动至电动汽车处，将充电枪拔出并重新放回充电桩上；上述过程中，机器人上的传感器持续检测周边环境，使机器人可以明确周边物体、充电桩、电动汽车的具***置，更可以准确取放和插拔充电枪；而在机器人进行充电枪插拔的过程中，停车架上的调节机构将会带动电动汽车进行升降或横移，以配合机器人更加准确和方便地进行充电枪的插拔。
所述的电动汽车智能充电装置，机器人上安装有摄像头，和基于深度神经网络的计算机视觉***，通过图像处理技术，准确识别充电桩、充电枪以及车型、车牌等物体，也可以准确寻找汽车上的充电口以及覆盖充电口的充电盖，从而提高机器人获取特定物***置信息的范围和准确性。机器人上的控制***包括搭建模拟仿真环境的仿真***（如Gazebo仿真），以及控制机器人工作的操控***（如Moveit、Rviz***），通过这些***实时获取机器人各部位零件的物理状态（如位置，方位、速度等）和编写程序，并对机器人的机械手使用IKFAST算法进行逆运动学求解，从而准确地进行工作。另外，控制***通过模仿学习算法控制机器人的机械手，该算法的输入为计算机视觉以及机器人关节力矩、角度传感器，输出为机器人的目标关节力矩、关节角度或机器人的状态；其先搭建仿真或真实的机器人环境；然后在环境中收集控制充电枪***充电口的数据集；再将该数据集进行数据增强；接着初始化神经网络，且神经网络的输入为计算机视觉以及机器人关节力矩、角度传感器，输出为机器人的目标关节力矩、关节角度或机器人的状态；再用监督学习的方式训练神经网络至神经网络收敛；然后将训练好的神经网络部署在机器人机载电脑中，连接传感器以及机器人控制器；最后运行神经网络，通过该网络实现机器人夹持的充电枪***充电口。还有，机器人控制***上设置有二维码定位***，二维码距离识别是通过照片的高色差变换而绘制出线段和矩形，再根据透视原理进行计算得到二维码的三维空间距离和方位信息，当机器人获取所需抓取物体的具体三维信息后，就可以实现正式的抓取任务；利用二维码距离识别来获取充电枪的精确位置信息，提高了充电枪取放的准确性。
所述的电动汽车智能充电装置，充电桩为直流充电桩，采用直流快充充电桩技术直接输出可调直流电给车载电池进行充电，输出的电压和电流调整范围大，功率较大，充电速度快，有利于减少充电所需的时间。
所述的电动汽车智能充电装置，停车架可以放置单辆的电动汽车，也可以在水平方向上同时放置多辆电动汽车，还可以是沿水平方向和垂直方向分别放置多辆电动汽车的立体车架，以满足汽车的停放需要，并减少充电桩的设置需要，也可以减少机器人的移动需要。调节机构包括带动电动汽车上下升降升降机构，和带动电动汽车水平移动的平移机构，停车架上可以视需要而单独设置升降机构或平移机构，也可以同时设置升降机构和平移机构。

Claims (8)

1.一种电动汽车智能充电装置，包括通过电线连接有充电枪的充电桩（1）、停放电动汽车的停车架（3），其特征在于：有可移动的机器人（2），机器人上安装有控制***、检测物***置的传感器、抓取并带动充电枪移动的机械手，控制***接收传感器信号并根据控制指令驱动机械手工作，机械手根据工作指令拔出充电枪并***电动汽车充电口或从电动汽车充电口上拔出充电枪并放至充电桩上；停车架上设置有可带动电动汽车上下升降和或水平移动的调节机构。
2.根据权利要求1所述的电动汽车智能充电装置，其特征在于：机器人上安装有摄像头，和基于深度神经网络的计算机视觉***。
3.根据权利要求2所述的电动汽车智能充电装置，其特征在于：机器人上的控制***包括搭建模拟仿真环境的仿真***，以及控制机器人工作的操控***。
4.根据权利要求1、2或3所述的电动汽车智能充电装置，其特征在于：控制***通过模仿学习算法控制机器人的机械手。
5.根据权利要求1、2或3所述的电动汽车智能充电装置，其特征在于：机器人控制***上设置有二维码定位***。
6.根据权利要求1所述的电动汽车智能充电装置，其特征在于：充电桩为直流充电桩。
7.根据权利要求1所述的电动汽车智能充电装置，其特征在于：停车架是沿水平方向和垂直方向分别放置多辆电动汽车的立体车架。
8.根据权利要求1或7所述的电动汽车智能充电装置，其特征在于：调节机构包括带动电动汽车上下升降升降机构，和带动电动汽车水平移动的平移机构。
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