一种智能自动充电桩的制作方法

本实用新型涉及充电桩技术领域，尤其涉及一种智能自动充电桩。

背景技术：

充电桩的功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑（公共楼宇、商场、公共停车场等）和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。

现有的充电桩为电动汽车充电时，需人将充电桩上的充电头取下，连带着充电线一起，插入电动汽车上的充电插口，需纯人工完成操作，且充电桩一般在室外，充电头和充电线较脏，易弄脏操作人的身体和衣物。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述技术问题，提供了一种智能自动充电桩，其能够自行定位电动汽车的充电插口，自动将充电头插入电动汽车的充电插口，实现自动充电，无需人工操作，给用户带来了极大的便利。

为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

本实用新型的一种智能自动充电桩，包括导轨以及可沿导轨移动的充电装置，所述充电装置包括桩体，所述桩体底部设有可沿导轨移动的横向移动机构，所述桩体上设有向上开口的U形通槽，所述U形通槽内设有充电臂，所述桩体内设有可驱动充电臂升降的升降机构和可驱动充电臂竖直转动的转动机构，所述充电臂包括控制器、充电头、可驱动充电头前后移动的第一驱动机构、可驱动充电头横向转动的第二驱动机构，所述充电头上设有摄像头，所述控制器分别与横向移动机构、升降机构、转动机构、第一驱动机构、第二驱动机构、摄像头电连接。

在本技术方案中，横向移动机构用于调整充电臂的左右位置，升降机构用于调整充电臂的高度，转动机构用于调整充电臂的充电头朝向，第一驱动机构用于调整充电头沿充电臂设置方向前后移动，第二驱动机构用于调整充电头在充电臂上左右转动。

电动汽车需要充电时，驾驶员将电动汽车停到充电位上，启动对应智能自动充电桩工作。智能自动充电桩通过转动机构将充电臂转动到水位位置，使充电头、摄像头朝向前方，通过摄像头采集电动汽车图像定位充电插口位置，通过横向移动机构在导轨上移动调整充电臂的左右位置，通过升降机构调整充电臂的高度，使得充电臂上的充电头位于充电插口正后方，之后，通过第一驱动机构驱动充电头向前移动，通过第二驱动机构进一步调整充电头的朝向，直到充电头插入充电插口，给电动汽车充电。

作为优选，所述导轨为双V型滚轮齿条导轨，所述横向移动机构包括设置在导轨上方的支撑平板、设置在支撑平板底部且与导轨匹配的两排滚轮、对称设置在导轨两侧的连接支架、对称设置在导轨两侧齿条下方的齿轮组以及驱动齿轮组转动的驱动电机，所述齿轮组包括与导轨的齿条啮合的主动齿轮、与导轨的齿条啮合的从动齿轮、与主动齿轮同轴连接的第一同步带轮、与从动齿轮同轴连接的第二同步带轮、连接第一同步带轮与第二同步带轮的同步带，所述驱动电机用于驱动主动齿轮转动，所述支撑平板两侧对称设有向下延伸的支撑件，所述连接支架与同侧的支撑件固定连接，所述连接支架还与同侧的主动齿轮中轴、同侧的从动齿轮中轴、同侧的若干个滚轮中轴通过轴承连接，所述驱动电机与控制器电连接。

滚轮用于在导轨上滚动，支撑平板用于支撑桩体。驱动电机通过驱动主动齿轮转动，驱动横向移动机构在导轨上直线移动，通过同步带使得主动齿轮、从动齿轮同步运动。

作为优选，所述滚轮为V型滚轮，两排滚轮以中轴连接。

作为优选，所述滚轮与中轴之间安装有轴套。

作为优选，所述轴套两端安装有圆锥滚子轴承。

作为优选，所述升降机构包括对称设置在U形通槽两内侧面的第一条形通孔、横向穿过两个第一条形通孔的横轴、对称设置在桩体内两侧的抬升机构，所述第一条形通孔竖直设置，所述抬升机构包括第一滚珠丝杆、导杆、固定端套、支座和第一伺服电机，所述第一滚珠丝杆、导杆都竖直设置，所述第一滚珠丝杆顶端与固定端套铰接，所述导杆顶端与固定端套固定连接，所述第一滚珠丝杆底端与第一伺服电机连接，所述第一滚珠丝杆上设有第一丝杆套，所述支座与第一丝杆套固定连接，所述支座上还设有通孔，所述导杆穿过通孔，所述转动机构包括对称设置在两个支座上的转动结构，所述横轴两端分别与两个支座上的转动结构连接，所述充电臂设置在横轴上，所述第一伺服电机与控制器电连接。

第一伺服电机驱动第一滚珠丝杆转动，从而驱动第一丝杆套升降，第一丝杆套带动支座升降，从而带动转动结构、横轴升降，横轴上的充电臂随之升降。

作为优选，所述转动结构包括第二伺服电机、伺服换向器和联轴器，所述联轴器通过伺服换向器与第二伺服电机连接，所述横轴两端分别与两个联轴器连接，所述第二伺服电机与控制器电连接。第二伺服电机驱动横轴转动，从而驱动充电臂竖直转动。

作为优选，所述充电臂还包括壳体，所述壳体两侧设有供横轴穿过的第二条形通孔，所述第二条形通孔沿充电臂前后走向设置，所述第一驱动机构包括第二滚珠丝杆、设置在横轴中部的第二丝杆套、驱动第二滚珠丝杆转动的第三伺服电机，所述第二滚珠丝杆与第二条形通孔相互平行，所述第二滚珠丝杆与横轴相互垂直，所述第二丝杆套套设在第二滚珠丝杆上，所述第三伺服电机固定在壳体上，所述第三伺服电机与控制器电连接。

第三伺服电机驱动第二滚珠丝杆转动，从而驱动第二丝杆套前后移动，带动充电臂前后移动，实现充电头的前后移动。第二滚珠丝杆一端安装端套，另一端与第三伺服电机连接。

作为优选，所述第二驱动机构包括主动V带轮、从动V带轮、V带和第四伺服电机，所述充电头通过转轴与壳体铰接，所述从动V带轮固定套设在转轴上，所述从动V带轮通过V带与主动V带轮连接，所述第四伺服电机用于驱动主动V带轮转动，所述第四伺服电机与控制器电连接。

作为优选，所述充电臂还包括无线通信模块，所述无线通信模块与控制器电连接。智能自动充电桩通过无线通信模块与云服务器建立无线连接，上传数据，接收指令，接受云服务器的管理。

作为优选，U形通槽底面设有与充电头匹配的凹槽。不进行充电工作时，充电臂转动至竖直状态，充电头朝下插入凹槽内，保护充电头。

本实用新型的有益效果是：可以实现充电臂沿X、Y、Z轴移动和绕Y、Z轴转动的五个自由度的运动，能够自行定位电动汽车的充电插口，自动将充电头插入电动汽车的充电插口，实现自动充电，无需人工操作，给用户带来了极大的便利。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图；

图2是本实用新型的一种电路原理连接框图；

图3是充电装置的内部结构示意图；

图4是横向移动机构的结构示意图；

图5是横向移动机构的爆炸图；

图6是升降机构的结构示意图；

图7是转动机构、第一驱动机构、第二驱动机构的结构示意图；

图8是转动机构、横轴部分的爆炸图。

图中：1、导轨，2、桩体，3、横向移动机构，4、U形通槽，5、充电臂，6、升降机构，7、转动机构，8、控制器，9、充电头，10、第一驱动机构，11、第二驱动机构，12、摄像头，13、支撑平板，14、滚轮，15、连接支架，16、主动齿轮，17、从动齿轮，18、第一同步带轮，19、第二同步带轮，20、同步带，21、支撑件，22、横轴，23、第一滚珠丝杆，24、导杆，25、固定端套，26、支座，27、第一伺服电机，28、第一丝杆套，29、第二伺服电机，30、伺服换向器，31、联轴器，32、第二滚珠丝杆，33、第二丝杆套，34、第三伺服电机，35、主动V带轮，36、从动V带轮，37、V带，38、第四伺服电机，39、无线通信模块，40、壳体，41、凹槽，42、第一条形通孔，43、第二条形通孔。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种智能自动充电桩，如图1、图2、图3所示，包括导轨1以及可沿导轨1移动的充电装置，充电装置包括桩体2，桩体2底部设有可沿导轨1移动的横向移动机构3，桩体2上设有向上开口的U形通槽4，U形通槽4内设有充电臂5，桩体2内设有可驱动充电臂5升降的升降机构6和可驱动充电臂5竖直转动的转动机构7，充电臂5包括控制器8、充电头9、可驱动充电头9前后移动的第一驱动机构10、可驱动充电头9横向转动的第二驱动机构11，充电头9上设有摄像头12，控制器8分别与横向移动机构3、升降机构6、转动机构7、第一驱动机构10、第二驱动机构11、摄像头12电连接。

横向移动机构用于调整充电臂的左右位置，升降机构用于调整充电臂的高度，转动机构用于调整充电臂的充电头朝向，第一驱动机构用于调整充电头沿充电臂设置方向前后移动，第二驱动机构用于调整充电头在充电臂上左右转动。

电动汽车需要充电时，驾驶员将电动汽车停到充电位上，启动对应智能自动充电桩工作。智能自动充电桩通过转动机构将充电臂转动到水位位置，使充电头、摄像头朝向前方，通过摄像头采集电动汽车图像定位充电插口位置，通过横向移动机构在导轨上移动调整充电臂的左右位置，通过升降机构调整充电臂的高度，使得充电臂上的充电头位于充电插口正后方，之后，通过第一驱动机构驱动充电头向前移动，通过第二驱动机构进一步调整充电头的朝向，直到充电头插入充电插口，给电动汽车充电。

如图4、图5所示，导轨1为双V型滚轮齿条导轨，横向移动机构3包括设置在导轨1上方的支撑平板13、设置在支撑平板13底部且与导轨1匹配的两排滚轮14、对称设置在导轨1两侧的连接支架15、对称设置在导轨1两侧齿条下方的齿轮组以及驱动齿轮组转动的驱动电机，齿轮组包括与导轨1的齿条啮合的主动齿轮16、与导轨1的齿条啮合的从动齿轮17、与主动齿轮16同轴连接的第一同步带轮18、与从动齿轮17同轴连接的第二同步带轮19、连接第一同步带轮18与第二同步带轮19的同步带20，驱动电机用于驱动主动齿轮16转动，支撑平板13两侧对称设有向下延伸的支撑件21，连接支架15与同侧的支撑件21固定连接，连接支架15还与同侧的主动齿轮16中轴、同侧的从动齿轮17中轴、同侧的若干个滚轮14中轴通过轴承连接，驱动电机与控制器8电连接。

滚轮为V型滚轮，在导轨上滚动。两侧滚轮以中轴连接，滚轮与中轴之间安装有轴套，轴套两端安装有圆锥滚子轴承。每排滚轮有七个，支撑平板下方有七个支撑结构，与对应滚轮中轴相连，以此使升降机构、转动机构、第一驱动机构、第二驱动机构的重量均匀分布在下方的滚轮上。驱动电机通过驱动主动齿轮转动，驱动横向移动机构在导轨上直线移动，通过同步带使得主动齿轮、从动齿轮同步运动。

如图3、图6、图7、图8所示，升降机构6包括对称设置在U形通槽4两内侧面的第一条形通孔42、横向穿过两个第一条形通孔42的横轴22、对称设置在桩体2内两侧的抬升机构，第一条形通孔42竖直设置，抬升机构包括第一滚珠丝杆23、导杆24、固定端套25、支座26和第一伺服电机27，第一滚珠丝杆23、导杆24都竖直设置，第一滚珠丝杆23顶端与固定端套25铰接，导杆24顶端与固定端套25固定连接，第一滚珠丝杆23底端与第一伺服电机27连接，第一滚珠丝杆23上设有第一丝杆套28，支座26与第一丝杆套28固定连接，支座26上还设有通孔，导杆24穿过通孔，转动机构7包括对称设置在两个支座26上的转动结构，横轴22两端分别与两个支座26上的转动结构连接，充电臂5设置在横轴22上，第一伺服电机27与控制器8电连接。

第一伺服电机驱动第一滚珠丝杆转动，从而驱动第一丝杆套升降，第一丝杆套带动支座升降，从而带动转动结构、横轴升降，横轴上的充电臂随之升降。

转动结构包括第二伺服电机29、伺服换向器30和联轴器31，联轴器31通过伺服换向器30与第二伺服电机29连接，横轴22两端分别与两个联轴器31连接，第二伺服电机29与控制器8电连接。第二伺服电机驱动横轴转动，从而驱动充电臂竖直转动。

充电臂5还包括壳体40，壳体40两侧设有供横轴穿过的第二条形通孔43，第二条形通孔43沿充电臂5前后走向设置，第一驱动机构10包括第二滚珠丝杆32、设置在横轴22中部的第二丝杆套33、驱动第二滚珠丝杆32转动的第三伺服电机34，第二滚珠丝杆32与第二条形通孔43相互平行，第二滚珠丝杆32与横轴22相互垂直，第二丝杆套33套设在第二滚珠丝杆32上，第三伺服电机34固定在壳体40上，第三伺服电机34与控制器8电连接。

第三伺服电机驱动第二滚珠丝杆转动，从而驱动第二丝杆套前后移动，带动充电臂前后移动，实现充电头的前后移动。第二滚珠丝杆一端安装端套，另一端与第三伺服电机连接。

第二驱动机构11包括主动V带轮35、从动V带轮36、V带37和第四伺服电机38，充电头9通过转轴与壳体40铰接，从动V带轮36固定套设在转轴上，从动V带轮36通过V带37与主动V带轮35连接，第四伺服电机38用于驱动主动V带轮36转动，第四伺服电机38与控制器8电连接。

充电臂5还包括无线通信模块39，无线通信模块39与控制器8电连接。智能自动充电桩通过无线通信模块与云服务器建立无线连接，上传数据，接收指令，接受云服务器的管理。

U形通槽4底面设有与充电头9匹配的凹槽41。不进行充电工作时，充电臂转动至竖直状态，充电头朝下插入凹槽内，保护充电头。