CN113696768A - 一种履带机器人自动充电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种履带机器人自动充电装置，包括由固定在充电位置处的供电组件和固定在车载机器人上的受电组件构成；供电组件包括设置在一保护罩内的电极推紧组件、Z轴调整组件、Y轴调整组件、θ轴调整组件和两台测距传感器；受电组件包括设置在一保护壳内的回归传感器反射窗、两个Z轴感应器和两个充电触头；该装置设计合理，可实现位于车载机器人上的受电组件与位于充电位置的充电组件进行自行对接，非充电状态下能够通过防护罩防护以满足防尘、防水需求；无论在快速调整位置偏差还是在充电电极的防护上均得到有效提升，供电效率高，使用寿命长，安全性能好。

Description

一种履带机器人自动充电装置
技术领域
本发明涉及履带机器人自动充电装置技术领域，特别涉及一种履带机器人自动充电装置。
背景技术
随着工业机器人的普及，越来越多的人工作业被工业机器人所取代，尤其是在高危、高风险岗位更是如此。且工业机器人兼具有自动续航、定点续航功能，可实现24小时不间断工作，大大提升了作业效率。工业机器人种类较多，依据行走方式分为轨道式、足式、履带式等多种。采用轨道式和足式行走的机器人对工作空间、地形的要求较高，但往往工业场所现场环境较复杂，履带则对地形要求较低，具有很好的适应性，因此在面对一些复杂的作业环境时，机器人多采用履带的行走方式。但是由于受履带差速结构的影响，机器人在需要充电时则无法做到精准定位到指定地点，需要反复调整机器人位置才能完成充电工作，从而影响充电效率。此外，在恶劣的工作环境下，如作业环境潮湿或其他特殊情况下，充电装置易形成水珠附着或静电产生，而水珠附着和静电极易导致充电装置短路或烧损，因此充电装置在防尘、防水方面也需要进行有效防护。
发明内容
本发明的目的是提供一种解决履带机器人充电位置无法精准定位问题的履带机器人自动充电装置。
为此，本发明技术方案如下：
一种履带机器人自动充电装置，包括由固定在充电位置处的供电组件和固定在车载机器人上的受电组件构成；供电组件包括设置在一保护罩内的电极推紧组件、Z轴调整组件、Y轴调整组件、θ轴调整组件和两台测距传感器；受电组件包括设置在一保护壳内的回归传感器反射窗、两个Z轴感应器和两个充电触头；
θ轴调整组件包括转台中转件、转台、转台电机和θ轴固定板；θ轴固定板水平固定在保护罩内侧，其上设有固定安装转台的开孔；转台电机的输出端与转台的底部输入端连接，以驱动转台的转动平台360°转动，转动平台固定在转台中转件的底面中心处；
Y轴调整组件包括Y轴移动板、两条直线导轨和带传动机构；Y轴移动板为一块沿其长边方向开设有条形通孔的矩形板，其竖直设置且一侧长边边沿固定在转台中转件上；直线导轨由滑轨和与滑轨相配合的滑块构成，两条直线导轨的滑轨分别沿Y轴移动板的长边方向固定在Y轴移动板的两个长边侧；带传动机构固定在Y轴移动板前侧板面处；
Z轴调整组件包括Z轴移动板、两套驱动机构、锁紧块和齿形压板；Z轴移动板以平行于Y轴移动板的方式设置在Y轴移动板前侧，其背面固定在直线导轨的两个滑块上；锁紧块固定在Z轴移动板背面，齿形压板固定在锁紧块上并与带传动机构中的同步带连接，使Z轴移动板在同步带驱动下沿Y轴移动板的长边方向往复移动；两套驱动机构对称设置在Z轴移动板上，每套驱动机构包括形板和第二气缸，形板倒置设置且其以平行于Z轴移动板的方式设置于Z轴移动板前侧；第二气缸以垂直于Z轴移动板的方式设置在Z轴移动板的背面，其活塞杆穿过开设于Z轴移动板上的通孔并与螺纹连接在形板连接，使第二气缸驱动形板前、后移动；
电极推紧组件由两个电极推紧装置构成，二者对称设置在Z轴移动板的前侧，且每个电极推紧装置前端设有与电极探针；各电极探针均以垂直于Z轴移动板的方式设置；
两个充电触头以其充电接入端朝向外侧的方式设置；两个Z轴感应器以其感应端朝向外侧的方式分别设置在两个充电触头邻侧，回归传感器反射窗设置与两个充电触头中间，且在保护壳上开设有使回归传感器反射窗、两个Z轴感应器和两个充电触头与外部连通的窗口。
进一步地，θ轴调整组件还包括两个θ轴限位开关和一个θ轴感应片；其中，θ轴感应片固定在转台中转件底面上的θ轴零点位置处，两个θ轴限位开关固定在θ轴固定板上且分别位于θ轴感应片两侧。
进一步地，带传动机构包括定位轮、同步带、减速器、定位轮驱动电机和同步轮；同步轮调节块；定位轮和同步轮对称设置在Y轴移动板正面的两个短边侧，且二者套装在同步带内，以实现同步转动；减速器和定位轮驱动电机通过固定架安装在Y轴移动板背面，且设置在定位轮的后侧；定位轮驱动电机的输出轴与减速器的输入端相连接，减速器的输出轴垂直于Y轴移动板设置且轴端穿过Y轴移动板并固定在定位轮的中心孔内，以驱动定位轮转动。
进一步地，带传动机构还包括同步轮调节块，其安装在Y轴移动板背面，且设置在同步轮的后侧，用于调节同步带的张紧度。
进一步地，Y轴调整组件还包括Y轴感应片和两个Y轴限位开关；两个Y轴限位开关分别固定在开设于Y轴移动板顶面的滑槽两端端侧；Y轴感应片固定在Z轴移动底板背面且与Y轴限位开关等高的位置处。
进一步地，每套驱动机构还包括浮动接头、两个型导向套、两个轴套、两个导向杆；第二气缸的活塞杆杆端通过浮动接头与形板连接；两个轴套对称安装在开设于形板两侧的两个通孔内，两个导向杆垂直于形板并分别插装在两个轴套的中心孔内，两个型导向套分别套装在两根导向杆外侧并固定在Z轴移动板上。
进一步地，Z轴调整组件还包括回归传感器固定件、回归传感器固定架和回归传感器；回归传感器固定件同时固定在紧邻的两个导向杆的前端端面上，其上固定回归传感器固定架，回归传感器设置在回归传感器固定架上，且位于能够与回归传感器反射窗等高的位置上。
进一步地，每个电极推紧装置包括电极防护套、电极探针、滑动轴、电极导向套、第一调节弹簧、弹簧固定块、弹簧导向套、第二调节弹簧、伸缩轴和直线轴承座；其中，的后端通过直线轴承座穿装在形板上并固定在Z轴移动板上、前端连接有弹簧固定块，第二调节弹簧以自由状态套装在伸缩轴外侧；弹簧导向套连接在弹簧固定块前端形成腔室，使第一调节弹簧通过弹簧导向套以自由状态设置在腔室内；电极导向套顶部设有通孔，滑动轴后端可活动地限位在电极导向套内并抵在第一调节弹簧的端部、前端连接有电极探针，电极探针外侧设有电极防护套。
进一步地，在位于Z轴调整组件和Y轴调整组件的设置处的保护罩前侧罩体上用于安装外罩前门的开口，外罩前门通过分别设置在罩体顶面外侧面和内侧面的外滑轮组件和内滑轮组件实现自动开合；其中，
罩体的开口端对称设置有两条竖向通槽式轨道，使外罩前门插装在两条竖向通槽式轨道内；
外滑轮组件包括竖直且对称设置在罩体顶面前侧边沿处的两根长支撑杆、竖直且对称设置在两根长支撑杆后侧的两根短支撑杆、分别设置在两根长支撑杆的顶部的两个上罩滑轮、分别设置在两根短支撑杆的顶部的第二上罩滑轮、以及两根钢丝绳；
内滑轮组件包括以其轴线方向垂直于外罩前门的方式自后向前间隔固定在上罩体顶板内侧面的中心线上的第一气缸和滑轨、装配在滑轨上的滑轮组固定块、分别以其中轴线垂直于上罩体顶板的方式对称固定在滑轮组固定块两侧的两个第三上罩滑轮、分别以其中轴线平行于上罩体顶板的方式设置在第二上罩滑轮下方的两个第五上罩滑轮、以及分别设置在两个第三上罩滑轮后方且能够与两个第五上罩滑轮连成一条直线的两个第四上罩滑轮；
两根钢丝绳的一端固定在对称设置于外罩前门上的两钢丝绳卡头处、另一端依次绕过位于同侧的第一上罩滑轮、第二上罩滑轮、第五上罩滑轮、第四上罩滑轮和第三上罩滑轮后固定在滑轮组固定块两侧；滑轮组固定块与第一气缸的推杆的杆端连接。
与现有技术相比，该履带机器人自动充电装置设计合理，可实现位于车载机器人上的受电组件与位于充电位置的充电组件进行自行对接，实现对车载机器人的自动充电，非充电状态下，供电组件通过防护罩进行防护满足了充电位置的防尘、防水需求；另外，该装置通过Z轴调整组件、Y轴调整组件和θ轴调整组件的设计，以实现在受电组件和充电组件进行对接时能够快速调整位置偏差，有效提高了供电效率，并通过电极推紧模块的设计实现对充电电极的防护，有效提升装置的使用寿命和使用安全性能。
附图说明
图1为本发明的履带机器人自动充电装置处于充电状态的结构示意图；
图2为本发明的履带机器人自动充电装置的供电组件的外罩的结构示意图；
图3为本发明的履带机器人自动充电装置的供电组件的外罩内滑轮组安装示意图；
图4为本发明的履带机器人自动充电装置的供电组件的结构示意图；
图5为本发明的履带机器人自动充电装置的供电组件的前左轴侧的结构示意图；
图6为图4的局部放大图；
图7为本发明的履带机器人自动充电装置的供电组件的后轴侧的结构示意图；
图8为本发明的履带机器人自动充电装置的电极推紧模块的剖视图；
图9为本发明的履带机器人自动充电装置的受电组件的俯视局剖图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
如图1所示，该履带机器人自动充电装置由固定在充电位置处的供电组件和固定在车载机器人上的受电组件构成；其中，
供电组件设置在防护罩内侧，如图2所示，防护罩由罩体和滑轮组件构成；罩体包括自下而上依次设置的支架1-1e、下罩体1-1c和上罩体1-1a，各部件均为钢制结构；滑轮组件由外滑轮组件和内滑轮组件构成；具体地，
上罩体1-1a为一前侧设有开口的中空箱体结构，其后侧底板上焊接固定有四根围成矩形环状的方管1-1b，且位于矩形环状内的上罩体1-1a底板上设有开口；在上罩体1-1a前侧开口端对称设置有两条竖向通槽式轨道1-1k，使设置在上罩体1-1a开口处的外罩前门1-1j插装在两条竖向通槽式轨道1-1k内并能够沿轴向设置的轨道上行移动或下行移动，以实现打开或关闭上罩体1-1a的前侧开口；
下罩体1-1c为一顶部设有开口的中空箱体结构，其顶端焊接固定在四根围成矩形环状的方管1-1b上，与上罩体1-1a的内腔相连通；支架1-1e由四个支腿构成，其分别焊接固定在下罩1-1c的底板1-1d的四个顶角处；
如图2所示，外滑轮组件包括两个第一上罩滑轮1-1f、两个第二上罩滑轮1-1p、两条钢丝绳1-1g、两根长支撑杆1-1h、两根短支撑杆1-1q和两个钢丝绳卡头1-1i；具体地，两根长支撑杆1-1h竖直且对称设置在上罩体1-1a顶面的前侧边沿处，两根短支撑杆1-1q竖直且对称设置在两根长支撑杆1-1h后侧，四者底端均焊接固定在上罩体1-1a的顶板上；两个上罩滑轮1-1f分别设置在两根长支撑杆1-1h的顶部，两个第二上罩滑轮1-1p分别设置在两根短支撑杆1-1q的顶部；两个钢丝绳卡头1-1i对称固定在外罩前门1-1j上；每根钢丝绳1-1g依次绕过位于同侧的第一上罩滑轮1-1f和第二上罩滑轮1-1p，且一端系在位于同侧的钢丝绳卡头1-1i上、另一端穿过开设在上罩体1-1a顶板上的通孔；其中，通孔开设在位于同侧的短支撑杆1-1q邻侧，使绕过第二上罩滑轮1-1p的钢丝绳1-1g以竖直朝向或接近竖直朝下的方式穿过通孔；作为本实施例的一个优选技术方案，在上罩体1-1a顶板上的两个通孔处设置有防水接头；
如图3所示，内滑轮组件包括第一气缸1-1L、滑轮组固定块1-1m、滑轨1-1n、两个第三上罩滑轮1-1r、两个第四上罩滑轮1-1s和两个第五上罩滑轮1-1t；具体地，第一气缸1-1L和滑轨1-1n均以其轴线方向垂直于外罩前门1-1j的方式自后向前间隔固定在上罩体1-1a顶板内侧面的中心线上；滑轮组固定块1-1m装配在滑轨1-1n上，且其与第一气缸1-1L的推杆的杆端连接，通过第一气缸1-1L的推杆的往复伸缩运动驱动滑轮组固定块1-1m沿滑轨1-1n的轴线方向往复运动；两个第三上罩滑轮1-1r分别以其中轴线垂直于上罩体1-1a顶板的方式对称固定在滑轮组固定块1-1m两侧；两个第五上罩滑轮1-1t分别设置在上罩体1-1a顶板的两个通孔处，且二者以其中轴线平行于上罩体1-1a顶板的方式对称固定在上罩体1-1a顶板的内侧面上；两个第四上罩滑轮1-1s分别设置在两个第三上罩滑轮1-1r后方且能够与两个第五上罩滑轮1-1t连成一条直线，二者分别以其中轴线垂直于上罩体1-1a顶板的方式对称固定在上罩体1-1a顶板的内侧面上；
两根钢丝绳1-1g的另一端分别穿过开设在上罩体1-1a顶板上的通孔后依次绕过位于同侧的第五上罩滑轮1-1t、第四上罩滑轮1-1s和第三上罩滑轮1-1r后通过钢丝绳卡头固定在滑轮组固定块1-1m上；
当车载机器人需要充电时，第一气缸1-1L的推杆向外伸出以推动滑轮组固定块1-1m沿滑轨1-1n朝向上罩体1-1a前侧运动，进而实现拉动两根钢丝绳1-1g以向上提起外罩前门1-1j，进而打开上罩体1-1a的前侧开口处；当车载机器人充电完毕，第一气缸1-1L的推杆向内收回，靠外罩前门1-1j重力作用，两根钢丝绳1-1g反向运动从而下方外罩前门1-1j，上罩体1-1a的前侧开口关闭。
实际应用时，通过在车载机器人与充电组件上设置能够相匹配的距离传感器，并与第一气缸1-1L进行联动，实现在车载机器人靠近充电组件时能够自动打开外罩前门1-1j。
如图4～图7所示，供电组件包括电极推紧组件、Z轴调整组件1-3、Y轴调整组件1-4、θ轴调整组件1-7和两台测距传感器1-6；其中，
如图4、图5和图7所示，θ轴调整组件1-7包括转台中转件1-7a、两个θ轴限位开关1-7b、θ轴感应片1-7c、转台1-7d、转台电机1-7e和θ轴固定板1-8；
θ轴固定板1-8呈水平设置，其两侧板面上开设有多个安装孔，使θ轴固定板1-8设置在方管1-1b的顶面处并通过设置在各安装孔内的螺栓固定在方管1-1b的顶面上；上罩体1-1a的底板开口处并通过设置在各安装孔内的螺栓固定在上罩体1-1a的底板上；
转台中转件1-7a为平板结构，其平行于θ轴固定板1-8并设置在θ轴固定板1-8的上方；θ轴固定板1-8的中心处开设有与转台1-7d尺寸相适应的通孔，使转台1-7d的固定框固定在通孔孔壁上，其顶端可自由转动的转动平台固定在转台中转件1-7a的底面中心处；具体地，转台1-7d采用同轴型伺服旋转平台；
转台电机1-7e以其输出轴竖直朝上的方式设置在θ轴固定板1-8的下方，且其输出轴轴端与转台1-7d的底部输入端连接，实现通过转台电机1-7e驱动转台1-7d上的转动平台转动；
如图6所示，θ轴感应片1-7c固定在转台中转件1-7a底面上中心线位置处，通常，将转台电机1-7e输出轴的初始位置为设定为θ轴零点位置，在实际应用中,该零点位置通可过2个θ轴限位开关1-7b之间的间距计算得出，两个θ轴限位开关1-7b固定在θ轴固定板1-8的上表面上且分别位于θ轴感应片1-7c两侧，通过感应θ轴的转动角度并判断其所述的当前位置；
具体地，在本实施例中，θ轴感应片1-7c采用SUS304材质钣金加工件；θ轴限位开关采用T型光电传感器；在实际应用中，θ轴感应片1-7c与两个θ轴限位开关1-7b之间相互感应的工作原理为：θ轴限位开关1-7b为T形，其为带有U型槽的对射光电传感器，光电信号在U型凹槽内对射传播，当θ轴感应片1-7c滑动到U型凹槽内挡住光电信号正常接收时，传感器就会发出脉冲信号至控制整个装置运作的PLC一个脉冲信号，使PLC执行停止或者下一步程序。
如图5和图7所示，Y轴调整组件1-4包括Y轴移动板1-4a、两条直线导轨、定位轮1-4d、同步带1-4e、减速器1-4f、定位轮驱动电机1-4g、同步轮1-4h、同步轮调节块1-4j、Y轴感应片1-4L和两个Y轴限位开关1-4k；具体地，
Y轴移动板1-4a为一块沿其长边方向开设有条形通孔的矩形板，其以垂直于转台中转件1-7a的方式竖直设置在转台中转件1-7a上，并通过间隔设置在Y轴移动板1-4a背面的底侧长边处的三个L形固定块1-4i固定在转台中转件1-7a上；
直线导轨由滑轨1-4c和与滑轨1-4c相配合的滑块1-4b构成，滑块1-4b设置在滑轨1-4c上并能够沿滑轨1-4c的轴线方向往复移动；两条滑轨1-4c分别沿Y轴移动板1-4a的长边方向设置并分别固定在Y轴移动板1-4a正面的上侧长边处和下侧长边处，使设置在滑轨1-4c上的滑块1-4b均能够沿Y轴移动板1-4a的长边方向往复移动；
定位轮1-4d和同步轮1-4h对称设置在Y轴移动板1-4a正面的两个短边侧，并可转动地设置在Y轴移动板1-4a上，二者套装在同步带1-4e内，以实现同步转动；同步轮调节块1-4j与同步轮1-4h相对地安装在Y轴移动板1-4a背面，以调节同步带1-4e的张紧度；
减速器1-4f和定位轮驱动电机1-4g通过固定架安装在Y轴移动板1-4a背面，且设置在定位轮1-4d的后侧；定位轮驱动电机1-4g的输出轴与减速器1-4f的输入端相连接，减速器1-4f的输出轴垂直于Y轴移动板1-4a设置且轴端穿过Y轴移动板1-4a并固定在定位轮1-4d的中心孔内，以驱动定位轮1-4d转动；
在Y轴移动板1-4a的顶面上沿其长边方向固定有一条滑槽，两个Y轴限位开关1-4k分别固定在滑槽的两端端侧；Y轴感应片1-4L居中固定在位于前侧的Z轴调整组件1-3上的与Y轴限位开关1-4k等高的位置处；在实际使用过程中，两个Y轴限位开关1-4k可以通过感应Y轴感应片1-4的位置以判断Y轴是否在零点位置；
其中，Y轴感应片1-4L采用SUS304材质钣金加工件；Y轴限位开关采用T型光电传感器；在实际应用中，Y轴感应片1-4L与两个Y轴限位开关1-4k之间相互感应的工作原理为：Y轴限位开关1-4k为T形且带有U型槽的对射光电传感器，光电信号在U型凹槽内对射传播，当Y轴感应片1-4L滑动到U型凹槽内挡住光电信号正常接收时，传感器就会发出脉冲信号至控制整个装置运作的PLC一个脉冲信号，使PLC执行停止或者下一步程序。
如图4、图5和图7所示，Z轴调整组件1-3包括Z轴移动板1-3a、两套驱动机构、回归传感器固定件1-3h、回归传感器固定架1-3i、回归传感器1-3j、齿形压板1-3L和锁紧块1-3k；其中，
Z轴移动板1-3a以平行于Y轴移动板1-4a的方式设置在Y轴移动板1-4a前侧，其背面固定在两个滑块1-4b上，使其能够相对于Y轴移动板1-4a沿滑轨1-4c的轴线方向往复移动；Y轴感应片1-4固定在Z轴移动底板1-3a背面且与Y轴限位开关1-4k等高的位置处；
两个驱动机构对称设置在Z轴移动板1-3a上；其中，每个驱动机构包括T形板1-3b、浮动接头1-3c、第二气缸1-3d、两个T型导向套1-3e、两个轴套1-3f、两个导向杆1-3g；具体地，
T形板1-3b倒置设置且其以平行于Z轴移动板1-3a的方式设置于Z轴移动板1-3a前侧；两个轴套1-3f对称安装在开设于T形板1-3b两侧的两个通孔内，两个导向杆1-3g垂直于T形板1-3b并分别插装在两个轴套1-3f的中心孔内，两个T型导向套1-3e分别套装在两根导向杆1-3g外侧并固定在Z轴移动板1-3a上；
第二气缸1-3d以垂直于Z轴移动板1-3a的方式设置在Z轴移动板1-3a的背面，其活塞杆穿过开设于Z轴移动板1-3a上的通孔并与螺纹连接在T形板1-3b上侧背面的浮动接头1-3c相连接，T形板1-3b在第二气缸1-3d的驱动下沿水平方向前后移动；
在两个驱动机构上处于相邻位置的两个导向杆1-3g前端端面上固定有回归传感器固定件1-3h，回归传感器固定架1-3i通过螺钉固定在回归传感器固定件1-3h上，回归传感器1-3j设置在回归传感器固定架1-3i，其设置高度与回归传感器反射窗的设置高度一致；
锁紧块1-3k设置在Z轴移动板1-3a的背面，齿形压板1-3L固定在锁紧块1-3k上，其底面与同步带1-4e相连接，使定位轮1-4d在同步带1-4e的作用下带动同步轮1-4h同步转动时，Z轴移动板1-3a在同步带1-4e的带动下沿Y轴移动板1-4a的长边方向往复移动。
如图8所示，电极推紧组件由两个电极推紧装置1-2构成，二者以其轴线垂直于Z轴移动板1-3a的方式对称设置在Z轴移动板1-3a的前侧；其中，每个电极推紧装置1-2包括电极防护套1-2a、电极探针1-2b、连接块1-2c、固定法兰1-2d、滑动轴1-2e、电极导向套1-2f、第一调节弹簧1-2g、弹簧固定块1-2h、弹簧导向套1-2i、第二调节弹簧1-2j、伸缩轴1-2k和直线轴承座1-2L；具体地，
直线轴承座1-2L设置在开设于T形板1-3b中心的通孔内，伸缩轴1-2k的后端插装在直线轴承座1-2L的中心孔内并将其后端端面固定在Z轴移动板1-3a上；第二调节弹簧1-2j以自由状态套装在伸缩轴1-2k外侧，且其后端抵在直线轴承座1-2L的前端端面上；
弹簧固定块1-2h为上部内径大于下部内径的筒体结构且在变径处形成有环形台阶；弹簧固定块1-2h下部螺纹连接在伸缩轴1-2k前端，使第二调节弹簧1-2j前端套装在弹簧固定块1-2h的下部外侧并抵在其环形台阶的下端面上；
弹簧导向套1-2i为筒体结构，其底端外壁向内凹陷并形成有环形台阶；弹簧导向套1-2i的外径与弹簧固定块1-2h的上部内径相适应，使其套装在弹簧固定块1-2h的上部内侧，且其外壁上的环形台阶的下端面压配在弹簧固定块1-2h的顶面上；第一调节弹簧1-2g以自由状态设置在弹簧导向套1-2i内侧，其底端抵在弹簧固定块1-2h上的环形台阶的上端面上；
电极导向套1-2f为顶部封闭、底部设有开口的筒体结构，其底端套装并螺纹连接在弹簧固定块1-2h的顶端外壁上；电极导向套1-2f的顶面中心处开设有轴向通孔，使滑动轴1-2e能够插装在该轴向通孔内；滑动轴1-2e后端设有环形凸缘，使滑动轴1-2e通过其环形凸缘限位设置在电极导向套1-2f内并能够相对于电极导向套1-2f进行伸缩运动，第一调节弹簧1-2g顶端抵在电极导向套1-2f的后端端面上，使滑动轴1-2e初始状态为完全伸出至电极导向套1-2f外侧；
固定法兰1-2d通过其轴套螺纹连接固定在滑动轴1-2e的前端，连接块1-2c通过设置在固定法兰1-2d的法兰孔内的多个螺栓固定在固定法兰1-2d前端端面上；连接块1-2c中心开设有轴向通孔，电极探针1-2b后端插装并固定在连接块1-2c的轴向通孔内；电极防护套1-2a以同轴设置的方式设置在连接块1-2c前端，并通过沿圆周方向设置的多个螺钉与连接块1-2c连接固定为一体，且电极防护套1-2a的前端与电极探针1-2b的前端齐平或略超过电极探针1-2b，以保护电极探针1-2b避免损坏。
该两个电极推紧装置1-2的结构设计为了实现机器人抵达充电位置后，由于每次充电和受电之间的距离不是固定，因此可以利用装置上的第一调节弹簧和第二调节弹簧以及滑动轴之间抵消掉在Z轴方向上可能存在的位置距离误差，通过对弹簧进行压并，实现缓冲和为充电室提供支撑以在充电过程中始终保持接触的作用，避免电极探针1-2b受损，同时在充电过程中也不会由于电极之间接触不实而导致发生拉弧等危害。
如图4和图5所示，两台测距传感器1-6通过两个L形支架1-5对称固定在Z轴移动板1-3a的正面且靠近上侧边沿处。
如图9所示，受电组件包括设置在一保护壳内的回归传感器反射窗2-1、两个Z轴感应器2-2和两个充电触头2-3；具体地，
保护壳固定在车载机器人的安装架体上；两个充电触头2-3以其充电接入端朝向外侧的方式固定在保护壳内，其电力输送端与车载机器人上的蓄电池电连接；两个Z轴感应器2-2以其感应端朝向外侧的方式分别设置并固定在两个充电触头2-3邻侧，以感应电极探针1-2b是否到位；回归传感器反射窗2-1设置在两个充电触头2-3之间且其与回归传感器1-3j为一对相适配的组件，以接收的回归传感器1-3j发送的信号并回传至传感器本身；在设置回归传感器反射窗2-1、Z轴感应器2-2和充电触头2-3的保护壳壳体上开设有窗口。
该履带机器人自动充电装置的工作原理为：
当车载机器人需要充电时，其开始行驶至充电位置，使受电组件的两个充电触头2-3与位于充电位置的供电组件的两个电极探针进行位置对中；由于在即将靠近充电位置的过程中，车载机器人一般为沿直线行驶，因此，
当车载机器人开始靠近供电组件时即可打开外罩前门1-1j，通过驱动θ轴调整组件1-7的转台电机和Y轴调整组件1-4的定位轮驱动电机1-4g转动对电极推紧组件的朝向和水平位置进行调整，直至回归传感器反射窗2-1能够接收到回归传感器1-3j发送的信号并回传至传感器本身；
接着，驱动Z轴调整组件1-3上的第二气缸1-3d的推杆伸长，以推动T形板1-3b压缩第二调节弹簧，以应对受电组件可能与供电组件之间因距离误差导致距离过近，实现缓冲，以保护电极探针1-2b；当充电组件和受电组件对接完成，即可开始充电；充电完成后，车载机器人即刻前进离开回到工作位置。
车载机器人充电完成离开后，θ轴调整组件1-7和Y轴调整组件1-4无需恢复至初始状态；待车载机器人再次需要充电时，基于θ轴调整组件1-7中的θ轴限位开关1-7b和一个θ轴感应片1-7c可以确定当前θ轴调整组件1-7相对于零点位置的旋转角度，Y轴调整组件1-4中的Y轴感应片1-4L和两个Y轴限位开关1-4k确定Z轴移动板1-4a的当前位置，进而确定微调的方式和方向，直至达到充电组件能够与受电组件对接的状态。
在实际应用过程中，各驱动部件可以采用程序设计的方式实现自动调控，进而实现车载机器人自动运行至受电组件处进行充电。

Claims (9)

1.一种履带机器人自动充电装置，其特征在于，包括由固定在充电位置处的供电组件和固定在车载机器人上的受电组件构成；供电组件包括设置在一保护罩内的电极推紧组件、Z轴调整组件(1-3)、Y轴调整组件(1-4)、θ轴调整组件(1-7)和两台测距传感器(1-6)；受电组件包括设置在一保护壳内的回归传感器反射窗(2-1)、两个Z轴感应器(2-2)和两个充电触头(2-3)；其中，
θ轴调整组件(1-7)包括转台中转件(1-7a)、转台(1-7d)、转台电机(1-7e)和θ轴固定板(1-8)；θ轴固定板(1-8)水平固定在保护罩内侧，其上设有固定安装转台(1-7d)的开孔；转台电机(1-7e)的输出端与转台(1-7d)的底部输入端连接，转动平台固定在转台中转件(1-7a)的底面中心处；
Y轴调整组件(1-4)包括Y轴移动板(1-4a)、两条直线导轨和带传动机构；Y轴移动板(1-4a)为一块沿其长边方向开设有条形通孔的矩形板，其竖直设置且一侧长边边沿固定在转台中转件(1-7a)上；直线导轨由滑轨(1-4c)和与滑轨(1-4c)相配合的滑块(1-4b)构成，两条直线导轨的滑轨(1-4c)分别沿Y轴移动板(1-4a)的长边方向固定在Y轴移动板(1-4a)的两个长边侧；带传动机构固定在Y轴移动板(1-4a)前侧板面处；
Z轴调整组件(1-3)包括Z轴移动板(1-3a)、两套驱动机构、锁紧块(1-3k)和齿形压板(1-3L)；Z轴移动板(1-3a)以平行于Y轴移动板(1-4a)的方式设置在Y轴移动板(1-4a)前侧，其背面固定在直线导轨的两个滑块(1-4b)上；锁紧块(1-3k)固定在Z轴移动板(1-3a)背面，齿形压板(1-3L)固定在锁紧块(1-3k)上并与带传动机构中的同步带(1-4e)连接；两套驱动机构对称设置在Z轴移动板(1-3a)上，每套驱动机构包括T形板(1-3b)和第二气缸(1-3d)，T形板(1-3b)倒置设置且其以平行于Z轴移动板(1-3a)的方式设置于Z轴移动板(1-3a)前侧；第二气缸(1-3d)以垂直于Z轴移动板(1-3a)的方式设置在Z轴移动板(1-3a)的背面，其活塞杆穿过开设于Z轴移动板(1-3a)上的通孔并与螺纹连接在T形板(1-3b)连接；
电极推紧组件由两个电极推紧装置(1-2)构成，二者对称设置在Z轴移动板(1-3a)的前侧，且每个电极推紧装置(1-2)前端设有与电极探针(1-2b)；各电极探针(1-2b)均以垂直于Z轴移动板(1-3a)的方式设置；
两个充电触头(2-3)以其充电接入端朝向外侧的方式设置；两个Z轴感应器(2-2)以其感应端朝向外侧的方式分别设置在两个充电触头(2-3)邻侧，回归传感器反射窗(2-1)设置与两个充电触头(2-3)中间，且在保护壳上开设有使回归传感器反射窗(2-1)、两个Z轴感应器(2-2)和两个充电触头(2-3)与外部连通的窗口。
2.根据权利要求1所述的履带机器人自动充电装置，其特征在于，θ轴调整组件(1-7)还包括两个θ轴限位开关(1-7b)和一个θ轴感应片(1-7c)；其中，θ轴感应片(1-7c)固定在转台中转件(1-7a)底面上的θ轴零点位置处，两个θ轴限位开关(1-7b)固定在θ轴固定板(1-8)上且分别位于θ轴感应片(1-7c)两侧。
3.根据权利要求1所述的履带机器人自动充电装置，其特征在于，带传动机构包括定位轮(1-4d)、同步带(1-4e)、减速器(1-4f)、定位轮驱动电机(1-4g)和同步轮(1-4h)；同步轮调节块(1-4j)；定位轮(1-4d)和同步轮(1-4h)对称设置在Y轴移动板(1-4a)正面的两个短边侧，且二者套装在同步带(1-4e)内，以实现同步转动；减速器(1-4f)和定位轮驱动电机(1-4g)通过固定架安装在Y轴移动板(1-4a)背面，且设置在定位轮(1-4d)的后侧；定位轮驱动电机(1-4g)的输出轴与减速器(1-4f)的输入端相连接，减速器(1-4f)的输出轴垂直于Y轴移动板(1-4a)设置且轴端穿过Y轴移动板(1-4a)并固定在定位轮(1-4d)的中心孔内。
4.根据权利要求3所述的履带机器人自动充电装置，其特征在于，带传动机构还包括同步轮调节块(1-4j)，其安装在Y轴移动板(1-4a)背面，且设置在同步轮(1-4h)的后侧，用于调节同步带(1-4e)的张紧度。
5.根据权利要求1所述的履带机器人自动充电装置，其特征在于，Y轴调整组件(1-4)还包括Y轴感应片(1-4L)和两个Y轴限位开关(1-4k)；两个Y轴限位开关(1-4k)分别固定在开设于Y轴移动板(1-4a)顶面的滑槽两端端侧；Y轴感应片(1-4L)固定在Z轴移动底板(1-3a)背面且与Y轴限位开关(1-4k)等高的位置处。
6.根据权利要求1所述的履带机器人自动充电装置，其特征在于，每套驱动机构还包括浮动接头(1-3c)、两个T型导向套(1-3e)、两个轴套(1-3f)、两个导向杆(1-3g)；第二气缸(1-3d)的活塞杆杆端通过浮动接头(1-3c)与T形板(1-3b)连接；两个轴套(1-3f)对称安装在开设于T形板(1-3b)两侧的两个通孔内，两个导向杆(1-3g)垂直于T形板(1-3b)并分别插装在两个轴套(1-3f)的中心孔内，两个T型导向套(1-3e)分别套装在两根导向杆(1-3g)外侧并固定在Z轴移动板(1-3a)上。
7.根据权利要求1所述的履带机器人自动充电装置，其特征在于，Z轴调整组件(1-3)还包括回归传感器固定件(1-3h)、回归传感器固定架(1-3i)和回归传感器(1-3j)；回归传感器固定件(1-3h)同时固定在紧邻的两个导向杆(1-3g)的前端端面上，其上固定回归传感器固定架(1-3i)，回归传感器(1-3j)设置在回归传感器固定架(1-3i)上，且位于能够与回归传感器反射窗(2-1)等高的位置上。
8.根据权利要求1所述的履带机器人自动充电装置，其特征在于，每个电极推紧装置(1-2)包括电极防护套(1-2a)、电极探针(1-2b)、滑动轴(1-2e)、电极导向套(1-2f)、第一调节弹簧(1-2g)、弹簧固定块(1-2h)、弹簧导向套(1-2i)、第二调节弹簧(1-2j)、伸缩轴(1-2k)和直线轴承座(1-2L)；其中，(1-2k)的后端通过直线轴承座(1-2L)穿装在T形板(1-3b)上并固定在Z轴移动板(1-3a)上、前端连接有弹簧固定块(1-2h)，第二调节弹簧(1-2j)以自由状态套装在伸缩轴(1-2k)外侧；弹簧导向套(1-2i)连接在弹簧固定块(1-2h)前端形成腔室，使第一调节弹簧(1-2g)通过弹簧导向套(1-2i)以自由状态设置在腔室内；电极导向套(1-2f)顶部设有通孔，滑动轴(1-2e)后端可活动地限位在电极导向套(1-2f)内并抵在第一调节弹簧(1-2g)的端部、前端连接有电极探针(1-2b)，电极探针(1-2b)外侧设有电极防护套(1-2a)。
9.根据权利要求1所述的履带机器人自动充电装置，其特征在于，在位于Z轴调整组件(1-3)和Y轴调整组件(1-4)的设置处的保护罩前侧罩体上用于安装外罩前门(1-1j)的开口，外罩前门(1-1j)通过分别设置在罩体顶面外侧面和内侧面的外滑轮组件和内滑轮组件实现自动开合；其中，
罩体的开口端对称设置有两条竖向通槽式轨道(1-1k)，使外罩前门(1-1j)插装在两条竖向通槽式轨道(1-1k)内；
外滑轮组件包括竖直且对称设置在罩体顶面前侧边沿处的两根长支撑杆(1-1h)、竖直且对称设置在两根长支撑杆(1-1h)后侧的两根短支撑杆(1-1q)、分别设置在两根长支撑杆(1-1h)的顶部的两个上罩滑轮(1-1f)、分别设置在两根短支撑杆(1-1q)的顶部的第二上罩滑轮(1-1p)、以及两根钢丝绳(1-1g)；
内滑轮组件包括以其轴线方向垂直于外罩前门(1-1j)的方式自后向前间隔固定在上罩体(1-1a)顶板内侧面的中心线上的第一气缸(1-1L)和滑轨(1-1n)、装配在滑轨(1-1n)上的滑轮组固定块(1-1m)、分别以其中轴线垂直于上罩体(1-1a)顶板的方式对称固定在滑轮组固定块(1-1m)两侧的两个第三上罩滑轮(1-1r)、分别以其中轴线平行于上罩体(1-1a)顶板的方式设置在第二上罩滑轮(1-1p)下方的两个第五上罩滑轮(1-1t)、以及分别设置在两个第三上罩滑轮(1-1r)后方且能够与两个第五上罩滑轮(1-1t)连成一条直线的两个第四上罩滑轮(1-1s)；
两根钢丝绳(1-1g)的一端固定在对称设置于外罩前门(1-1j)上的两钢丝绳卡头(1-1i)处、另一端依次绕过位于同侧的第一上罩滑轮(1-1f)、第二上罩滑轮(1-1p)、第五上罩滑轮(1-1t)、第四上罩滑轮(1-1s)和第三上罩滑轮(1-1r)后固定在滑轮组固定块(1-1m)两侧；滑轮组固定块(1-1m)与第一气缸(1-1L)的推杆的杆端连接。
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