一种巡检机器人用充电装置接头的制作方法

本实用新型涉及充电装置接头，具体地说是一种巡检机器人用充电装置接头。

背景技术：

采用机器人代替人工巡检能够提高巡检效率、提升巡检效果、降低劳动强度、保障人员安全，巡检机器人在电力行业有着极为广泛的应用前景。目前，电力巡检机器人多采用移动机器人作为载体，并搭载可见光摄像机、红外成像仪等检测设备对电力线路进行巡检。架空输电线路巡检机器人一般采用轮臂复合式结构，臂上的行走轮挂在架空地线上行走并进行检测任务。由于架空输电线路巡检机器人工作于半结构化的高空线路上，机器人本身携带的电池容量有限，限制了机器人的工作时间，因此，采用一定的措施提高机器人的续航能力具有必要性。通过在输电铁塔上安装充电装置，并使机器人在线路上完成在线充电能够较好地实现机器人的续航。

然而，输电线路是非结构化的环境，以及机器人在高空中受到风力的影响，导致机器人停在充电位置时，机器人与充电装置的相对位姿具有一定的变化，造成机器人在线充电时接头难以对准、充电困难。现有的充电装置接头在机器人与充电装置的相对位姿变化适应能力方面有待提高。

技术实现要素：

为了提高机器人对充电装置的相对位置变化适应能力，同时不增加装置的结构复杂性，本实用新型提供了一种适应能力强、结构简单、无需驱动、连接方便、可靠性高的充电装置接头。本实用新型采用多个被动关节，能够适应机器人与充电装置相对位置的变化和相对姿态的变化，具有很强的适应能力。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提出了一种巡检机器人用充电装置接头，为串联式被动关节结构，由充电装置公头和充电装置母头组成，其中充电装置公头由第一被动调整机构、第二被动调整机构、第三被动调整机构和公头组成，充电装置母头由母头安装板和母头组件组成；

公头安装板其上有锥形导向装置；公头正极安装于公头安装板正面的中心处，公头负极安装在公头安装板正面的凹槽内；

母头其上有锥形导向装置，与公头的公头安装板上的锥形导向装置能够配合。

更进一步，所述第一被动调整机构由公头装置安装板、第一被动关节安装座、第一被动关节轴、第一被动关节连接板、第一被动关节安装板、第一被动弹簧组成，公头装置安装板上安装有两个第一被动关节安装座，第一被动关节安装板的底面上安装有第一被动关节连接板，其上有孔，第一被动关节轴通过第一被动安装座、第一被动关节连接板联结公头装置安装板和第一被动关节安装板；公头装置安装板的正面和第一被动关节安装板的底面均设置有两组凹孔，第一被动弹簧通过凹孔安装于公头装置安装板和第一被动关节安装板之间。

更进一步，所述第二被动调整机构由第二被动关节安装座、第二被动关节轴、第二被动关节连接板、第二被动关节安装板、第二被动弹簧组成；两个第二被动关节安装座安装在所述第一被动调整机构的第一被动关节安装板上，第二被动关节安装板的底面上安装有第二被动关节连接板，其上有孔，第二被动关节轴通过第二被动关节安装座、第二被动关节连接板联结第一被动关节安装板和第二被动关节安装板；第一被动关节安装板的正面和第二被动关节安装板的底面均设置有两组凹孔，第二被动弹簧通过凹孔安装于第一被动关节安装板和第二被动关节安装板之间；第二被动关节安装板上方设置有凹槽整体为十字形结构、内部为圆形。

更进一步，所述第三被动调整机构由公头安装座、盖板和第三被动弹簧组成；公头安装座整体为十字形结构、内部为圆形，与所述第二被动调整机构的第二被动关节安装板正面上的凹槽配合，且公头安装座上的圆形直径比第二被动调整机构的第二被动关节安装板上的圆形小；公头安装座的十字形结构上安装有被动弹簧，盖板与公头安装座联结。

更进一步，所述公头由绝缘板、磁铁、公头安装板、公头正极、公头负极组成；绝缘板与第三被动调整机构的公头安装座联结，公头安装板的底面设置有凹槽，凹槽里安装有磁铁，公头安装板与绝缘板直接联结。

更进一步，所述充电装置母头由母头安装板、母头、金属环、母头正极组件、母头负极组件组成；母头的底面设置有凹槽，金属环安装在凹槽内，母头与母头安装板直接联结；母头正极组件、母头负极组件为弹簧顶针组件。

本实用新型具有如下优点：

1.适应能力强。本实用新型采用多个被动关节，在一定的范围内具有4个可调自由度，此外，公头和母头均采用中心对称结构，消除了一个旋转自由度的影响。因此，本实用新型能够在一定的范围内适应5个自由度的变化，对巡检机器人充电时机器人与充电装置的位姿要求相对较低，并具有良好的适应性。

2.结构简单，无需驱动。本实用新型采用串联式结构，通过弹簧和零件的结构设计保证装置在具有较强适应能力的前提下，结构相对简单，同时，不使用驱动装置，极大地简化了装置的复杂程度。

3.连接方便，可靠性高。本实用新型由安装在充电装置上的充电装置公头和安装在机器人上的充电装置母头组成，装置在结构上设置有锥形的导向装置，连接方便。同时，在充电装置公头内安装有磁铁，充电装置母头内有金属环，可以保证公头和母头的有效吸合。充电装置母头内的母头正极组件和母头负极组件均采用弹簧顶针结构，可以保证充电时公头与母头可靠接触，装置的可靠性高。

4.应用范围较广。本实用新型为一种适应能力强的充电装置接头，可应用于多种场合，例如架空输电线路巡检机器人、隧道有轨巡检机器人、工厂有轨巡检机器人等，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型装置结构示意图。

图2为充电装置公头第一被动调整机构结构示意图。

图3为充电装置公头第二被动调整机构结构示意图。

图4为充电装置公头第三被动调整机构结构示意图。

图5为充电装置公头结构示意图。

图6为充电装置母头结构示意图。

图7为本实用新型一种实施例适应沿竖直方向的位置变化示意图。

图8为本实用新型一种实施例适应沿竖直方向的姿态变化示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1所示，本实用新型由充电装置公头1和充电装置母头2组成。其中，充电装置公头1具有多个被动关节，主要由第一被动调整机构3、第二被动调整机构4、第三被动调整机构5和公头6组成，充电装置母头2主要由母头安装板7和母头组件8组成。

如图2所示，所述第一被动调整机构3由公头装置安装板11、第一被动关节安装座12、第一被动关节轴13、第一被动关节连接板14、第一被动关节安装板15、第一被动弹簧16组成。公头装置安装板11上安装有两个第一被动关节安装座12，第一被动关节安装板15的底面上安装有第一被动关节连接板14，其上有孔，第一被动关节轴13通过第一被动关节安装座12、第一被动关节连接板14联结公头装置安装板11和第一被动关节安装板15。公头装置安装板11的正面和第一被动关节安装板15的底面均设置有两组第一凹孔17，第一被动弹簧16通过凹孔17安装于公头装置安装板11和第一被动关节安装板15之间。

如图3所示，所述第二被动调整机构4由第二被动关节安装座18、第二被动关节轴19、第二被动关节连接板20、第二被动关节安装板21、第二被动弹簧22组成。两个第二被动关节安装座18安装在所述第一被动调整机构3的第一被动关节安装板15上，第二被动关节安装板21的底面上安装有第二被动关节连接板20，其上有孔，第二被动关节轴19通过第二被动关节安装座18、第二被动关节连接板20联结第一被动关节安装板15和第二被动关节安装板21。第一被动关节安装板15的正面和第二被动关节安装板21的底面均设置有两组第二凹孔23，第二被动弹簧22通过凹孔23安装于第一被动关节安装板15和第二被动关节安装板21之间。第二被动关节安装板21上方设置有特殊的凹槽，为十字形结构、内部为圆形。

如图4所示，所述第三被动调整机构5由公头安装座24、盖板25和第三被动弹簧26组成。公头安装座24采用特殊的结构设计，为十字形结构、内部为圆形，与所述第二被动调整机构4的第二被动关节安装板21正面上的凹槽配合，且公头安装座24上的圆形直径比第二被动调整机构4的第二被动关节安装板21上的圆形小。公头安装座24的十字形结构上安装有被动弹簧26，盖板25与公头安装座24联结。

如图5所示，所述公头6主要由绝缘板27、磁铁28、公头安装板29、公头正极30、公头负极31组成。绝缘板27与第三被动调整机构5的公头安装座24联结，公头安装板29的底面设置有凹槽32，凹槽里安装有磁铁28，公头安装板29与绝缘板27直接联结。公头安装板29采用特殊的结构设计，其上有锥形导向装置。公头正极30安装于公头安装板29正面的中心处，公头负极31安装在公头安装板29正面的凹槽33内。

如图6所示，所述充电装置母头2由母头安装板7、母头34、金属环35、母头正极组件36、母头负极组件37组成。母头34的底面设置有凹槽39，金属环35安装在凹槽39内，母头34与母头安装板7直接联结。母头34采用特殊的结构设计，其上有锥形导向装置，与公头6的公头安装板29上的锥形导向装置能够配合。母头正极组件36、母头负极组件37为弹簧顶针组件。

本实用新型工作原理：

本实用新型具有多个被动关节，能够在一定的范围内适应充电装置与机器人之间的相对位置变化和相对姿态变化。

如图7所示，当所述充电装置公头1和所述充电装置母头2相对姿态正确、相对位置沿竖直方向存在一定的偏离时，在所述充电装置公头1的公头6的公头安装板29上的锥形导向装置的引导下，带动所述公头6沿竖直方向运动，带动所述第三被动调整机构5上的公头安装座24相对于所述第二被动调整机构4的第二被动关节安装板21的竖直方向运动，所述第三被动调整机构5上的被动弹簧26被压缩，从而减小所述充电装置公头1和所述充电装置母头2在竖直方向的相对距离，直到两者在竖直方向的相对距离为零。在所述公头6的磁铁28的吸引下，实现所述充电装置公头1和所述充电装置母头2的接合。

如图8所示，当所述充电装置公头1和所述充电装置母头2相对位置正确、相对姿态沿竖直方向存在一定的偏移时，在所述充电装置公头1的所述公头6的公头安装板29的锥形导向装置的引导下，带动所述公头6、所述第三被动调整机构5、所述第二被动调整机构4所述第一被动调整机构3的第一被动关节安装板15和第一被动关节连接板14绕所述第一被动调整机构3的第二被动轴13旋转，使所述充电装置公头1和充电装置母头2沿竖直方向的姿态偏差减小，直至偏差为零。在所述公头6的磁铁28的吸引下，实现所述充电装置公头1和所述充电装置母头2的接合。在此过程中，所述第三被动调整机构5、所述第二被动调整机构4可能存在衍生运动。

对于所述充电装置公头1和所述充电装置母头2相对位置存在一定偏差或相对姿态存在一定偏差的情况，其工作原理与图7所述情况、图8所述情况类似。