船用充电装置的制作方法

本发明涉及船舶充电技术领域，尤其涉及一种船用充电装置。

背景技术：

随着人们环保意识的不断加强，船舶领域也越来越注重绿色环保，传统的船舶利用柴油发电，排污量大，不利于环境保护。因此，电动船舶由于更加绿色环保，应用越来越广泛。

目前，电动船舶大都是岸电充电，采用人工对插的方式将充电机与船舶通过连接器连接，供船舶靠岸后生活用电，并非在线式、无人化的充电配套装置。这种充电方式的可靠性低、人工成本高、劳动强度大、充电效率低、安全性低。

因此，亟需一种船用充电装置以解决上述技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种船用充电装置，以实现船舶的自动充电，从而降低劳动强度，降低人工成本，提高充电效率和安全性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种船用充电装置，包括充电接口和连接于供电电源的充电插头，充电时，所述充电接口能与所述充电插头匹配连接以进行充电，所述充电接口包括自动充电接口，所述充电插头包括与所述自动充电接口匹配的自动充电插头，该船用充电装置还包括：

对接仓，所述对接仓设置于船舶上，所述自动充电接口设置于所述对接仓内；

充电房，所述自动充电插头设置于所述充电房内；

定位机构，所述定位机构设置于所述充电房内，所述定位机构被配置为确定所述自动充电接口的位置；以及

夹持机构，所述夹持机构设置于所述充电房内，所述夹持机构能根据所述定位机构确定的所述自动充电接口的位置信息将所述自动充电插头插入所述自动充电接口内，并能将所述自动充电插头移出所述自动充电接口。

优选地，该船用充电装置还包括：

对接引导机构，所述自动充电插头对准所述自动充电接口插入时，所述对接引导机构能够与所述自动充电插头对接并引导所述自动充电插头插入所述自动充电接口。

优选地，所述对接引导机构包括：

导向组件，所述导向组件包括位于所述自动充电接口下方的支撑板，所述支撑板的顶部设置有滑槽，所述自动充电插头的底部设置有引导板，所述引导板能沿所述滑槽滑动；

对接组件，所述自动充电插头向所述自动充电接口插入时，所述对接组件能够与所述自动充电插头对接并带动所述自动充电插头向所述自动充电接口插入；所述自动充电插头移出所述自动充电接口时，所述对接组件能在所述自动充电插头移出所述自动充电接口后与所述自动充电插头脱离。

优选地，所述自动充电插头的两侧分别设置有一个第一滚筒，所述对接组件包括：

移动板，所述移动板位于所述支撑板下方，所述移动板能相对所述支撑板沿所述自动充电插头和所述自动充电接口的连接方向往复移动；

第一立板，两个所述第一立板分别位于所述移动板两侧；以及

第二立板，所述第二立板间隔设置于所述第一立板的一侧且能相对所述第一立板上下滑动；

所述自动充电插头向所述自动充电接口插入时，所述第二立板能沿所述第一立板向上滑动以将所述第一滚筒卡接于所述第一立板和所述第二立板之间；所述自动充电插头移出所述自动充电接口时，所述第二立板能沿所述第一立板向下滑动以使所述第一滚筒从所述第一立板和所述第二立板之间脱离。

优选地，所述自动充电插头的两侧分别设置有一个第二滚筒，所述夹持机构包括：

本体；

固定板，所述本体的两侧均设置有一个所述固定板；

活动板，所述本体的两侧均设置有一个所述活动板且位于所述固定板内侧，同侧的所述活动板和所述固定板之间形成有能夹持和脱开所述第二滚筒的固定槽。

优选地，该船用充电装置还包括：

工业机器人，所述工业机器人设置于所述充电房内，所述夹持机构连接于所述工业机器人。

优选地，该船用充电装置还包括：

移动机构，所述移动机构被配置为驱动所述工业机器人朝向所述船舶方向往复移动。

优选地，该船用充电装置还包括：

电缆收放机构，所述电缆收放机构设置于所述充电房内，所述电缆收放机构被配置为自动放出或收紧与所述自动充电插头连接的充电电缆。

优选地，所述充电接口还包括设置于所述自动充电接口下方的手动充电接口，所述充电插头还包括与所述手动充电接口匹配的手动充电插头，所述手动充电插头设置于所述充电房内。

优选地，所述充电房朝向所述船舶的一侧设置有防护罩，所述防护罩能在所述自动充电插头向所述自动充电接口插入时伸出并在充电完成后收缩。

本发明的有益效果：

本发明包括设置于对接仓内的自动充电接口、设置于充电房内的自动充电插头、定位机构以及夹持机构，定位机构设置于充电房内，能够确定自动充电接口的位置；夹持机构设置于充电房内，能够夹持自动充电插头；夹持机构可以根据定位机构确定的自动充电接口的位置信息将自动充电插头插入自动充电接口内充电，并能在充电完成后将自动充电插头移出自动充电接口，从而实现了船舶的自动充电，不用人工手动操作，降低了劳动强度，降低了人工成本，提高了安全性和可靠性，节约了充电插头与充电接口连接所需要的时间，提高了充电效率。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的船用充电装置的爆炸结构示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的船用充电装置中的对接仓的立体结构示意图；

图3是本发明是本发明具体实施方式提供的船用充电装置中的充电房内的结构示意图；

图4是本发明具体实施方式提供的船用充电装置中的夹持机构的立体结构示意图；

图5是本发明具体实施方式提供的船用充电装置中的自动充电插头和夹持机构的立体结构示意图；

图6是本发明具体实施方式提供的船用充电装置中的自动充电插头和夹持机构的另一视角的立体结构示意图；

图7是本发明具体实施方式提供的船用充电装置中的移动机构的立体结构示意图；

图8是本发明具体实施方式提供的船用充电装置中的对接仓的内部结构示意图；

图9是本发明具体实施方式提供的船用充电装置中的对接引导机构的立体结构示意图；

图10是本发明具体实施方式提供的船用充电装置中的移除自动卷帘门后的充电房的立体结构示意图；

图11是本发明具体实施方式提供的船用充电装置中的第二升降门和升降机构的立体结构示意图。

图中：

10-对接仓；

101-自动充电接口，102-手动充电接口，103-对接引导机构，1031-对接组件，10311-第二立板，10312-第一立板，10313-第二导向板，10314-第二导向槽，10315-移动板，1032-导向组件，10321-滑槽，10322-支撑板，10323-滚轮，104-第二升降门，105-升降机构，1051-传动组件，1052-第一导向板，10521-第一导向槽，1053-安装板；

20-充电房；

201-底板，202-移动机构，2021-线性滑轨，2022-齿条，2023-机器人安装座，203-归位机构，204-自动充电插头，2041-引导板，2042-第一滚筒，2043-第二滚筒，205-夹持机构，2051-固定板，20511-传感器，2052-活动板，20521-凸耳，2053-本体，2054-固定槽，206-工业机器人，207-工业助力臂，208-爬梯，209-空调，210-卷扬机，211-自动卷帘门，212-防护罩，213-侧板。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图1-11并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例提供的一种船用充电装置，包括充电接口和连接于供电电源的充电插头，充电时，充电接口能与充电插头匹配连接以进行充电。为了便于船舶充电、提高船舶充电的效率和安全性、降低劳动强度、降低人工成本，如图1至图3所示，充电接口包括自动充电接口101，充电插头包括与自动充电接口101匹配的自动充电插头204，利用自动充电插头204自动插入或拔出自动充电接口101，从而实现自动充电。

为实现上述自动充电，该船用充电装置还包括对接仓10、充电房20、定位机构(未图示)和夹持机构205。

对接仓10设置于船舶上，自动充电接口101设置于对接仓10内。在船舶需要进行充电时，船舶靠岸使对接仓10朝向岸边，以便于与岸边的设备对接。

自动充电插头204、定位机构和夹持机构205均设置于充电房20内。其中，定位机构被配置为确定自动充电接口101的位置。夹持机构205用于夹持自动充电插头204。夹持机构205能根据定位机构确定的自动充电接口101的位置信息将自动充电插头204插入自动充电接口101内，并能在充电完成后将自动充电插头204移出自动充电接口101。

本实施例中，船舶需要进行充电时，对应充电房20停靠后，定位机构能够确定对接仓10内的自动充电接口101的位置，根据定位机构确定的位置信息，夹持机构205将自动充电插头204对应自动充电接口101插入。充电完成后，夹持机构205夹持自动充电插头204移出自动充电接口101，并移动到充电房20内，从而实现了船舶的自动充电，减少了充电插头和充电接口对接的时间，提高了充电效率、可靠性和安全性、降低了劳动强度、节约了人工成本。

由于船舶充电使用频率高，且使用环境都在户外，容易受到天气等外界因素的影响，在使用中可能造成故障发生。当自动充电发生故障时，为了使船舶能够正常充电，如图2、图3所示，充电接口还包括设置于自动充电接口101下方的手动充电接口102，手动充电接口102设置在下方，便于人员操作。充电插头(未图示)还包括与手动充电接口102匹配的手动充电插头，手动充电插头设置于充电房20内。具体地，在充电房20内设置有工业助力臂207，手动充电插头设置于工业助力臂207上，通过工业助力臂207辅助将手动充电插头插入手动充电接口102内。

因此，本发明的船用充电装置具备自动充电和手动充电两种充电方式，能够满足不同充电需要，适用范围广。

为便于理解自动充电的实现形式，下面对自动充电的部分进行详细介绍。

在本实施例中，定位机构包括激光扫描仪(未图示)，激光扫描仪设置于充电房20内并靠近自动卷帘门211一侧。激光扫描仪可选用sick的lms51型激光扫描仪，能够对船舶的自动充电接口101精准定位，从而获取待充电船舶的自动充电接口101的位置信息，该位置信息用于夹持机构205进行准确操作。

在本实施例中，如图4所示，夹持机构205包括本体2053、固定板2051和活动板2052，本体2053的两侧均设置有一个固定板2051。本体2053的两侧均设置有一个活动板2052且位于固定板2051内侧。同侧的活动板2052和固定板2051之间形成有能夹持和脱开第二滚筒2043的固定槽2054。

具体地，固定板2051的一侧开设有u型槽，u型槽的底部中间凹设形成半弧形槽，活动板2052对应半弧形槽开口处设置有凸耳20521，凸耳20521与半弧形槽配合形成固定槽2054。

活动板2052和固定板2051通过连杆组件连接，通过连杆组件带动活动板2052相对固定板2051摆动，从而实现固定槽2054开口的大小的改变。

为了便于夹持机构205夹持自动充电插头204，如图5、图6所示，在自动充电插头204的两侧分别设置有一个第二滚筒2043。当需要将自动充电插头204插入自动充电接口101时，夹持机构205夹持自动充电插头204，具体地，夹持机构205打开固定槽2054，使第二滚筒2043被卡入固定槽2054中实现夹持；在自动充电插头204到达指定位置，如插入自动充电接口101中后，以及回位至初始位置时，打开固定槽2054，松开第二滚筒2043实现脱离。

进一步地，固定板2051上对应固定槽2054设置有传感器20511，传感器20511被配置为检测第二滚筒2043是否被夹持在固定槽2054内。当需要将自动充电插头204从自动充电接口101内移出时，通过传感器20511可以判断夹持机构205是否将自动充电插头204夹持到位。

为了使夹持机构205能够和定位机构更好的配合以将自动充电插头204插入自动充电接口101内，如图1至图3所示，该船用充电装置还包括工业机器人206，工业机器人206设置于充电房20内。夹持机构205连接于工业机器人206的手部。定位机构确定好自动充电接口101的位置信息后，工业机器人206根据位置信息，驱动夹持机构205带动自动充电插头204向自动充电接口101移动，并将自动充电插头204插入自动充电接口101内。工业机器人206带动夹持机构205将自动充电插头204插入自动充电接口101后，回到充电房20内，完成充电操作；在船舶充电完成后，工业机器人206带动夹持机构205将自动充电插头204拔出自动充电接口101，再次回到充电房20内。

为保证夹持机构205每次都能够准确操作，如图3所示，该船用充电装置还包括归位机构203，归位机构203设置于充电房20内，归位机构203被配置为在自动充电插头204插入自动充电接口101后和充电完成将自动充电插头204移出后，使工业机器人206驱动夹持机构205回到初始位置，从而使夹持机构205将自动充电插头204拔出或者再次充电时，能够准确定位。具体地，归位机构203包括设置于充电房20内的基准座，通过夹持机构205初始位置与基准座的位置关系信息，从而使夹持机构205能回到初始位置。

为了便于工业机器人206准确移动，如图7所示，该船用充电装置还包括移动机构202，移动机构202被配置为驱动工业机器人206朝向船舶方向往复移动。移动机构202设置于充电房20的底板201上。该移动机构202为工业滑台，工业滑台包括通过电机驱动的齿轮、与齿轮配合的齿条2022、线性滑轨2021和机器人安装座2023，机器人安装座2023设置于线性滑轨2021的上方且连接于线性滑轨2021的滑块，齿条2022设置于线性滑轨2021的一侧，电机设置于机器人安装座2023上并连接于齿轮。通过电机驱动齿轮转动，齿轮与齿条2022啮合，带动机器人安装座2023沿线性滑轨2021滑动。

在实际应用中，由于工业机器人206朝向船舶方向移动时，充电电缆来回伸缩较长，为了便于对充电电缆的管理，如图1、图3所示，该船用充电装置还包括电缆收放机构，电缆收放机构设置于充电房20内，电缆收放机构被配置为自动放出或收紧与自动充电插头204连接的充电电缆。可选地，电缆收放机构为卷扬机210。

当夹持机构205夹持自动充电插头204，根据定位机构确定的自动充电接口101的位置信息，进入自动充电接口101时，避免由于船舶的浮动，造成自动充电插头204无法准确对齐并插入自动充电接口101内，如图8，该船用充电装置还包括对接引导机构103，对接引导机构103能够与自动充电插头204对接并引导自动充电插头204插入自动充电接口101。

具体地，如图5、图8、图9所示，对接引导机构103包括导向组件1032和对接组件1031。其中，导向组件1032包括位于自动充电接口101下方的支撑板10322，支撑板10322的顶部设置有滑槽10321，滑槽10321底部排列设置有滚轮10323，自动充电插头204的底部设置有引导板2041，引导板2041在滚轮10323上沿滑槽10321滑动，能够减少滑动时的摩擦。

自动充电插头204向自动充电接口101插入时，对接组件1031能够与自动充电插头204对接并驱动自动充电插头204向自动充电接口101插入；自动充电插头204移出自动充电接口101时，对接组件1031能在自动充电插头204移出自动充电接口101后松开自动充电插头204。

进一步地，自动充电插头204的两侧分别设置有一个第一滚筒2042，对接组件1031包括移动板10315、第一立板10312和第二立板10311，移动板10315位于支撑板10322下方，移动板10315能相对支撑板10322沿自动充电插头204和自动充电接口101的连接方向往复移动。两个第一立板10312分别位于移动板10315两侧。第二立板10311间隔设置于第一立板10312的一侧且能相对第一立板10312上下滑动，可选地，第二立板10311的长度短于第一立板10312。

在夹持机构205夹持自动充电插头204向自动充电接口101插入的过程中，当自动充电插头204到达自动充电接口101时，第一滚筒2042在第二立板10311的顶部跨过第二立板10311至第一立板10312侧部的台阶处。此时，第二立板10311沿第一立板10312向上滑动以将第一滚筒2042卡接于第一立板10312和第二立板10311之间，实现自动充电插头204的定位；在定位后，通过工业机器人206和夹持机构205进一步的推动，从而将自动充电插头204连同对接组件2031一起移动，直至自动充电插头204插入自动充电接口101中。反之，在自动充电插头204移出自动充电接口101的过程中，夹持机构205带动自动充电插头204和对接组件1031一通向外移动，至第二立板10311到达初始位置时自动向下滑动，以使解除对第一滚筒2042的夹持，使第一滚筒2042从第一立板10312和第二立板10311之间脱离。

为了使第二立板10311跟随移动板10315移动过程中能够自动沿第一立板10312滑动，在移动板10315的两侧分别设置有一个第二导向板10313，在第二导向板10313上开设有沿移动板10315移动方向延伸的第二导向槽10314，第二导向槽10314在靠近自动充电接口101的入口的一端向下凹设，形成台阶槽。第二立板10311和第二导向槽10314之间连接有凸轮轴承。凸轮轴承的轴承端滚动连接在第二导向槽10314内。

当自动充电插头204向自动充电接口101插入前，移动板10315带动第一立板10312和第二立板10311向外移动至凸轮轴承的轴承端位于第二导向槽10314的低处。在与第一滚筒2042对接后，移动板10315带动第一立板10312和第二立板10311沿着第二导向槽10314移动，直至凸轮轴承的轴承端位于第二导向槽10314的水平高处。从而能够实现第一立板10312的自动上下滑动及自动对接和脱离。

为了便于确定自动充电插头204是否插入到自动充电接口101内，在支撑板10322上沿自动充电插头204和自动充电接口101的对接方向的前后分别设置有限位开关。

为了保护充电房20内的各部件，如图1所示，充电房20对应船舶的一侧设置有第一升降门，可选地，第一升降门为自动卷帘门211。在不充电时，自动卷帘门211下降至使充电房20关闭；在充电时，自动卷帘门211上升至使充电房20打开。

另外，由于船舶靠近充电房20时，避免船舶撞击到充电房20，如图1、图10所示，充电房20面向船舶的一侧设置有防护罩212。防护罩212能在自动充电插头204向自动充电接口101插入时伸出并在充电完成后收缩。防护罩212对应围设在自动卷帘门211的顶部和两侧，防护罩212的两侧各连接于一个侧板213，侧板213沿朝向船舶方向滑动连接于充电房20。船舶进行充电时，侧板213向船舶方向移动防护罩212伸出，既能够防止船舶与充电房20发生强烈撞击，同时又能够起到对经自动卷帘门211伸出的充电插头起到防晒、防雨的作用。

为了便于对充电房20内的设备的维护、检修，在充电房20内还设置爬梯208。此外，在充电房20内还设置有空调209，可以对充电房20内进行温湿度调节。

在船舶不需要进行充电时，为了对自动充电接口101内的元器件进行防护，如图8、图11所示，对应自动充电接口101处设置有第二升降门104，第二升降门104连接有升降机构105。升降机构105包括安装板1053、第一导向板1052和传动组件1051，第二升降门104两侧分别设置有一个安装板1053，安装板1053固定在对接仓10内，一个安装板1053对应连接一个第一导向板1052，第一导向板1052位于两个安装板1053的内侧且位于靠近第二升降门104的一侧，第一导向板1052沿竖向设置有第一导向槽10521，第一导向槽10521和第二升降门104之间通过一个凸轮轴承连接以使第二升降板104沿第一导向槽10521上下滑动。传动组件1051包括丝杆、丝杆螺母和连接于丝杆螺母的导轨，第二升降门104连接于导轨的滑块上，丝杆设置于安装板1053的未连接第一导向板1052的一侧。第一导向槽10521的两端向对接仓10的外侧凹设。第二升降门104需要升降时，驱动丝杆旋转，丝杆螺母通过导轨带动第二升降门104升降，在第一导向槽10521的引导下，第二升降门104能够稳定的升降，同时由于第一导向槽10521的两侧向对接仓10外部的凹设，使得第二升降门104在最高位置和最低位置时不容易在外力作用下升降。

本发明通过在对接仓10内设置自动充电接口101，在充电房20内设置自动充电插头204，利用定位机构确定自动充电接口101的位置信息，通过对接引导机构103使得自动充电插头204和自动充电接口101的对接更精确，并通过工业机器人206驱动夹持机构205夹持的自动充电插头204插入自动充电接口101内，同时电缆收放机构使得充电电缆更便于管理，从而实现船舶的自动充电。此外手动充电接口和手动充电插头的设置使自动充电发生故障时，能够使船舶能正常充电。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。