一种可折叠的自动充电机械臂及载有该机械臂的电动汽车的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及电动汽车自动充电的技术领域，具体涉及一种可折叠的自动充电机械臂及载有该机械臂的电动汽车。
【背景技术】
[0002]随着电动汽车的逐渐推广和使用，电动汽车充电的安全性和便捷性成为电动汽车推广过程中必须重视的问题，尤其是对于租赁或其他专用的电动汽车，在无人值守的还车网点，需要用户停车后自己动手操作，一方面人工操作存在安全隐患，另一方面，许多用户还没有养成随手充电的习惯或不懂如何插拔充电插头。并且现有充电设施存在体积过大，缺乏统一管理，并且依赖人工操作的问题。
[0003]因此，一方面，对于电动汽车而言，保证用户还车或停车后车辆能安全、及时的补充电量，是一个重要的问题，另外充电设施也应尽可能节省空间，减少占地面积。
[0004]中国专利公开号CN104795868A公开了一种电动汽车自动充电系统，通过独立移动式的充电插头自动插拔装置实现将电动汽车充电插头插入或拔出充电插座中，解决了手动方式插拔充电插头进行电动汽车充电作业存在的安全隐患，上述安装于停车位上的自动充电装置必须解决防水、防盗等问题，也不便于维护。有文献公开了电动汽车自动充电装置，但都是结合现有充电粧进行设计，充电装置体积较大，占地面积也较大，对空间的利用不够充分，并且充电装置的灵活性和实用性不高，未能充分实现电动汽车充电的智能化。目前车载式自动充电装置及能自动充电的电动汽车还没有。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实现自动充电、充电设施体积小、使用方便的可折叠的自动充电机械臂及载有该机械臂的电动汽车。
[0006]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:一种可折叠的自动充电机械臂，该机械臂设置在电动汽车底部，通过自动插入插座实现电动汽车的自动充电，该机械臂采用铝合金材料加工而成，包括:
[0007]摆臂固定板:一端固定在电动汽车底部；
[0008]首关节:与所述摆臂固定板的另一端相连，使机械臂绕首关节旋转；
[0009]连接板:该连接板为倒“U”状条形槽，与所述的首关节相连；
[0010]平行关节单元:与所述的连接板滑动连接，不充电时，该平行关节单元位于连接板条形槽内部，充电时，平行关节单元从条形槽内伸出，并绕平行关节旋转；
[0011]插头:安装于平行关节单元的末端；
[0012]摄像头:安装在插头的一侧面。
[0013]所述的摆臂固定板包括插槽和设置在插槽上端的摆臂连接板，该摆臂连接板与电动汽车底部通过螺栓连接，插槽内插入首关节，并通过螺栓连接首关节。
[0014]所述的首关节包括第一舵机、机械臂连接板、第一关节轴承架和第一关节滚动轴承;所述的第一舵机插入所述摆臂固定板的插槽内，并通过螺栓连接;第一舵机的上端与所述的机械臂连接板螺纹连接，第一舵机的下端设置转动轴，并通过所述的第一关节滚动轴承与械臂连接板螺纹连接，所述的第一关节滚动轴承设在第一关节轴承架上。
[0015]所述的连接板包括连接板左护板、连接板右护板和盖板，所述的连接板左护板和连接板右护板的一侧分别与机械臂连接板的两个侧面通过螺纹连接，所述的盖板安装于连接板左护板、连接板右护板的上方。
[0016]所述的平行关节单元包括顺序连接的五个平行关节，每一个平行关节包括电机支撑板、舵机、左端盖、右端盖、轴承架和滚动轴承;所述的电机支撑板与舵机连接，所述的舵机左端连接所述的左端盖，右端设置转动轴并通过轴承架和滚动轴承连接所述的右端盖，左端盖和右端盖分别连接在所述的电机支撑板两侧。
[0017]所述的插头包括插头支架、插头底座、插头隔板和插针，所述的插头支架与平行关节单元的末端相连;所述的插头底座和插头隔板同心安装在插头支架上;所述的插针安装在插头底座内。
[0018]所述的插针分布在插头底座圆心以及八个同心圆上，其中，圆心的插针为I根，8个同心圆上按照直径从小到大分别设置的插针数为3根、3根、3根、6根、6根、6根、24根和24根，插针的材料为银铜合金。
[0019]还包括与所述的插头对应的插座，该插座包括插座壳体和位于插座壳体上的插孔，所述的插孔包括8个同心圆环状插孔和I个圆心处的圆形插孔，插孔底部导电材料为铜片，与插针接触后形成通路，这种圆环形的设置，保证插针无论位于平面内的哪个方位均可正确对接，大大提高对接速度和准确性。该插座通过电缆与后台管理总控中心连接，可提供的电压为交流220V、交流380V和/或直流380V，插座通过与充电插头对接为电动汽车充电，通过后台管理中心的统一调控，充分减小了占地面积，且管理更加智能化，插座带有防水装置并可在准备充电时和充电完毕后自动打开和关闭。
[0020]上述连接均通过在不同零件上均匀布置螺纹孔，通过螺钉进行连接。
[0021]—种载有如上述可折叠的自动充电机械臂的电动汽车，包括车体和机械臂，机械臂通过摆臂固定板嵌在所述车体的底盘上，不充电时，机械臂收缩至所述的连接板内呈扁平状紧贴车体底盘。
[0022]该电动气车包括控制装置，该控制装置由ARM集成控制器控制，与摄像头及机械臂内的各舵机通过CAN总线连接；
[0023]当所述电动汽车电量不足时，摄像头识别插座的位置，控制装置运算后控制各舵机运动，驱动插头插入插座，充电开始;充电结束后，控制装置控制各舵机运动，驱动插头拔出插座，并驱动机械臂折叠收回至连接板内，并呈扁平状紧贴车体底盘。
[0024]该电动汽车的工作原理如下:
[0025](I)电动汽车停在指定停车位上；
[0026](2)电动汽车检测内部电量，电量不足，通过车辆向车载机械臂控制器发送指令进行动作，同时与地面插座通讯，插座盖板打开；
[0027](3)车载机械臂通过插头一侧安装的图像识别装置，识别定位插座所在位置并传送到控制器，控制器运算后向各个关节伺服舵机发送指令动作，驱动插头插进插座，插座供电部分通电，充电开始；
[0028](4)电动汽车检测内部电量充足，向控制器发送指令，各关节伺服舵机驱动机械臂拔出插头，充电完毕，并驱动机械臂折叠收回至机械臂盖板下方紧贴底盘。
[0029]与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几方面:
[0030](I)本发明提出了可折叠的车载式电动汽车自动充电机械臂，实现了电动汽车的自动充电和自动断电。将自动充电机械臂安装汽车上，通过管理中心的控制，机械臂能自动寻找停车位的插座，为该电动汽车充电；充电完成后自动断开电源，返回至原位。整个过程无需人工操作，便捷安全:一方面避免了人工充电可能存在的安全隐患和错误操作；另一方面保障了电动汽车的充电需求，不会因为用户遗忘充电而导致电动汽车续航里程不足；
[0031](2)本发明提出的车载式自动充电机械臂是具有六自由度的六关节机械臂，活动灵活，可通过控制准确寻找地面的插座并对接。
[0032](3)本发明的自动充电机械臂嵌入在汽车底盘上，非工作状态时，机械臂可折叠收缩至自身盖体内，大大减小了空间位置，重量轻，既保障了充电机械臂的安全，极大程度上避免了非车载式充电机器人存在被盗窃、损坏的问题，又不影响车辆的行进，对车辆本身的性能几乎没有影响。
[0033](4)与机械臂插头对应的插座插孔设置为圆环型，保证插针无论位于平面内的哪个方位均可正确对接，大大提到对接速度和准确性，且地面只需安装插座，通过后台管理中心的统一调控，充分减小了占地面积，且管理更加智能化。
【附图说明】
[0034]图1为本发明机械臂的结构示意图；
[0035]图2为本发明机械臂的装配爆炸图；
[0036]图3为本发明地面插座的主视图；
[0037]图4为本发明地面插座A-A面的的剖视图；
[0038]图5为本发明载有机械臂的电动汽车非工作状态的示意图；
[0039]图6为本发明载有机械臂的电动汽车工作状态机械臂伸展开的示意图；
[0040]图7为本发明载有机械臂的电动汽车工作状态的机械臂插头与地面插座配合示意图。
[0041 ]图8为两种机械臂安装位置示意图；
[0042]图9为图8中方案①的安装空间简图；
[0043]图10为图8中方案②的安装空间简图；
[0044]其中，I为摆臂固定板，2为机械臂连接板，3为连接板左护板，4为盖板，5为连接板右护板，6为第二关节左端盖，7为第二舵机，8为第二