(10)申请公布号 (43)申请公布日 2013.12.25C N 103475069 A (21)申请号 201310466266.0
(22)申请日 2013.10.09
H02J 7/00(2006.01)
H02G 1/02(2006.01)
(71)申请人武汉大学
地址430072 湖北省武汉市武昌区珞珈山武
汉大学
申请人国家电网公司
吉林省电力有限公司白山供电公司
(72)发明人吴功平 付兴伟 何缘 周鹏
刘明 曹琪 杨景波 景辉 杨松
于建友 石磊
(74)专利代理机构武汉科皓知识产权代理事务
所(特殊普通合伙) 42222
代理人
鲁力
(54)发明名称
(57)摘要
本发明提供一种巡检机器人的充电对接装
置，包括充电座以及与充电座配接的充电头。充
电座安装在架空输电线路上的悬垂线夹上，充电
头安装在巡检机器人的机械臂上。当沿着输电线
路移动机械臂使充电头与该装置进行对接时，由
及沿输电线路方向移动的4个自由度，因而可以
适应在与充电头对接过程中，由于安装误差、输电
线路受机器人重力会产生向下形变带来的对中偏
差；同时充电头设计成楔形体，插座体开有与充
电头相契合的V 形槽，克服了传统插针与插孔对
准难的缺点，便于和充电头的对接，对接简单、效
率高、安全可靠，成本低。
(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书4页 附图4页
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书4页 附图4页(10)申请公布号CN 103475069 A
*CN103475069A*
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1.一种巡检机器人的充电对接装置，其特征在于，包括：
一充电座：所述充电座包括支撑架（9）以及通过支撑组件设置在支撑架（9）上的插座体（1），所述插座体（1）上设有插座电极片（2），所述支撑架（9）上还设有与插座体（1）配接使插座体（1）轴向定位的定位组件；
一充电头：包括一个楔形体（10）以及设置在楔形体（10）上与插座电极片（2）配合使用的电极片（11）。
2.根据权利要求1所述的一种巡检机器人的充电对接装置，其特征在于，所述插座体
（1）为一正面开有V 形槽、背面开有盲孔的立方体，所述插座电极片（2）分别安置在V 形槽的两个槽面上，插座电极片（2）通过电缆（15）与太阳能充电本体（18）相连；磁钢（3）位于两槽面的交界处。
3.根据权利要求2所述的一种巡检机器人的充电对接装置，其特征在于，所述定位组件包括一个设置在插座体（1）的盲孔内的滑套（4），关节轴承（5）位于滑套（4）内，关节轴承（5）外侧用卡箍（7）进行轴向定位；轴（6）的一端开有外螺纹，通过螺纹连接固定在支撑架（9）上，卡箍（7）和关节轴承（5）依次套在轴（6）的另一端，所述轴（6）的另一端的端部设有卡位使关节轴承（5）不会滑出轴（6）外。
4.根据权利要求1所述的一种巡检机器人的充电对接装置，其特征在于，所述支撑组件包括至少4根圆柱螺旋弹簧（8），4根圆柱螺旋弹簧（8）两两分布在插座体（1）的两侧，弹簧（8）的一端固定在插座体（1）上，另一端固定在支撑架（9）上，插座体（1）通过圆柱螺旋弹簧（8）悬挂在支撑架（9）内。
5.根据权利要求2所述的一种巡检机器人的充电对接装置，其特征在于，充电头的电极片（11）位于楔形体（10）的两侧，该充电头还包括一个设置在楔形体（10）的前端霍尔传感器（12）。
6.根据权利要求5所述的一种巡检机器人的充电对接装置，其特征在于，充电头安装在巡检机器人的（16）机械臂上，电极片（11）通过导线与机器人（16）的电源系统相连，霍尔传感器（12）通过导线与机器人的监控系统相连；支撑架（9）固定在输电线路（13）上的悬垂线夹（14）上；插座电极片（2）通过电缆（15）与太阳能充电本体（18）相连。权 利 要 求 书CN 103475069 A
一种巡检机器人的充电对接装置
[0001]
技术领域
[0002] 本发明涉及一种充电对接装置，特别是一种巡检机器人的充电对接装置。
背景技术
[0003] 巡检机器人在高压输电线路上作业时，一般采用内置蓄电池进行供电，但巡检机器人作业时能量消耗大，长时间运行时需要频繁更换蓄电池，高压输电线路往往需要跨越山川湖泊，丛林荒漠，现场更换蓄电池费时费力，给巡检造成了极大的不便，因此在线取电就显得非常必要。太阳能作为一种安全绿的能源，已经广泛地应用于不同领域，而且光伏发电技术现已非常成熟，便于利用。因此，在杆塔上建立太阳能自动充电（包括太阳能电池板、储能蓄电池、充电监控系统），将太阳能转化为电能储存到储能蓄电池中，当巡检机器人的蓄电池的电量不足时，充电里的储能蓄电池就可以对巡检机器人提供电能补给，从而实现巡检机器人的在线取电。然而如何实现巡检机器人与太阳能自动充电的充电对接就成了决定这一在线取电方式是否可行的关键问题。
[0004] 目前家用产品的充电对接采用插针插孔的方式，这种对接方式定位精度要求高，而机器人在具有
柔性的架空输电线路上行驶，难免存在不可预估的定位偏差，因此传统的插针插孔的方式显然不适合巡检机器人的充电对接。另外，市面上清洁机器人的充电对接是通过在机器人装感应探测元件，以及在需要对接的充电座上装上配套的感应元件，感应探测元件将探测到的感应信号传给机器人的控制系统，控制系统再控制机器人的行驶路径进行对接，这种方式控制系统复杂，对接效率低，也显然不能满足巡检机器人的对接要求。
发明内容
[0005] 本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种可以自适应由于充电头和充电座的安装误差、输电线路受机器人重力产生的向下形变以及磨损所带来的定位偏差，使它们能够快速可靠对接的一种巡检机器人的充电对接装置。
[0006] 本发明还有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种巡检机器人在对接时只需要沿着输电线路移动机械臂，就可以完成对接，对接简单、效率高的一种巡检机器人的充电对接装置。
[0007] 本发明再有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种安全可靠、成本低的一种巡检机器人的充电对接装置。
[0008] 本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种巡检机器人的充电对接装置，其特征在于，包括：
一充电座：所述充电座包括支撑架以及通过支撑组件设置在支撑架上的插座体，所述插座体上设有插座电极片，所述支撑架上还设有与插座体配接使插座体轴向定位的定位组件；
一充电头：包括一个楔形体以及设置在楔形体上与插座电极片配合使用的电极片。[0009] 在上述的一种巡检机器人的充电对接装置，所述插座体为一正面开有V形槽、背面开有盲孔的立方体，所述插座电极片分别安置在V形槽的两个槽面上，插座电极片通过电缆与太阳能充电本体相连；磁钢位于两槽面的交界处。
[0010] 在上述的一种巡检机器人的充电对接装置，所述定位组件包括一个设置在插座体的盲孔内的滑套，关节轴承位于滑套内，关节轴承外侧用卡箍进行轴向定位；轴的一端开有外螺纹，通过螺纹连接固定在支撑架上，卡箍和关节轴承依次套在轴的另一端，所述轴的另一端的端部设有卡位使关节轴承不会滑出轴外。
[0011] 在上述的一种巡检机器人的充电对接装置，所述支撑组件包括至少4根圆柱螺旋弹簧，4根圆柱螺旋弹簧两两分布在插座体的两侧，弹簧的一端固定在插座体上，另一端固定在支撑架上，插座体通过圆柱螺旋弹簧悬挂在支撑架内。
[0012] 在上述的一种巡检机器人的充电对接装置，充电头的电极片位于楔形体的两侧，该充电头还包括一个设置在楔形体的前端霍尔传感器。
[0013] 在上述的一种巡检机器人的充电对接装置，充电头安装在巡检机器人的机械臂上，电极片通过导线与机器人的电源系统相连，霍尔传感器（12）通过导线与机器人的监控系统相连；支撑架固定在输电线路上的悬垂线夹上；插座电极片通过电缆与太阳能充电本体相连。
[0014] 因此，本发明具有如下优点：1.充电座中的插座体具有在三维空间任意转动以及沿输电线路方向移动的4个自由度，从而适应与充电头对接过程中的定位偏差；2.充电头设计成楔形体，插座体开有与充电头相契合的V形槽，克服了传统插针与插孔对接难的缺点，便于和充电头的对接，对接简单；3.对接时插座体通过在滑套上的滑动可以起到缓冲的作用，从而实现平稳对接4.充电头与插座体分离后，圆柱螺旋弹簧能够使插座体复位到初始位置；5.充电头前端装有一个霍尔传感器，充电座上装有磁钢，机器人根据霍尔传感器检测到的信号来识别对接成功与否，保证了对接过程的可靠性。
附图说明
[0015] 图1是本发明中充电座的主视结构示意图。
[0016] 图2是图1的俯视结构示意图。
[0017] 图3是图1的左视结构示意图。
[0018] 图4是图1中A-A剖视结构示意图。
[0019] 图5是本发明中充电头的主视结构示意图。
[0020] 图6是图5的俯视结构示意图。
[0021] 图7是图5的左视结构示意图。
[0022] 图8是本发明的整体示意图。
[0023] 图9是巡线机器人与太阳能自动充电的整体结构示意图。
具体实施方式
[0024] 下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。图中，插座体1、插座电极片2、磁钢3、滑套4、关节轴承5、轴6、卡箍7、圆柱螺旋弹簧8、支撑架9、
楔形体10、电极片11和霍尔传感器12、架空输电线路13、垂线夹14、电缆15、巡检机器人16、太阳能电池板17、太阳能充电本体18、杆塔19。
[0025] 实施例：
一、首先介绍一下本发明的具体结构：本发明主要包括：
本装置包括充电座以及与充电座配接的充电头。充电座安装在架空输电线路13上的悬垂线夹14上，并通过电缆15与装在杆塔23上的太阳能充电本体17相连。当沿架空输电线路行驶的巡线机器人16需要充电时，机器人16沿着输电线路13移动安装在其机械臂上的充电头与充电座进行对接，充完电后，机器人移动安装在其机械臂上的充电头与充电座分离。所述的沿架空输电线路行驶的巡线机器人可以选用专利号为：200410061316.8，名称为：一种沿架空高压输电线路行驶的机器人，申请日为2004.12.10日的发明中所记载的机器人。
[0026] 充电头由楔形体10、电极片11和霍尔传感器12组成。电极片11位于楔形体10的两侧，霍尔传感器12位于楔形体10的前端。整个充电头安装在机械臂上，电极片通过导线与机器人的电源系统相连，霍尔传感器通过导线与机器人的监控系统相连。
[0027] 充电座由插座体1、插座电极片2、磁钢3、滑套4、关节轴承5、轴6、卡箍7、圆柱螺旋弹簧8、支撑架9组成。插座体1为一正面开有V形槽、背面开有盲孔的立方体；V形槽的两个槽面分别装有插座电极片2，插座电极片2通过电缆15与太阳能充电本体17的控制系统连接；磁钢3位于两槽面的交界处；滑套4位于插座体1的盲孔内，滑套4可以在盲孔内滑动，保证对接时有缓冲滑动的空间，防止硬对
接造成充电装置的损伤；关节轴承5位于滑套内。插座体1通过4根圆柱螺旋弹簧8悬挂在支撑架里面，4根圆柱螺旋弹簧8两两分布在插座体1的左右两侧，弹簧8的一端固定在插座体1上，另一端固定在支撑架9上，起复位和缓冲的作用。支撑架9固定在输电线路13上的悬垂线夹14上；轴6的一端开有外螺纹，通过螺纹连接固定在支撑架9上；关节轴承5固定在轴6的另一端上，位于插座体1盲孔内的滑套4中，从而使得插座体1具有在三维空间任意转动以及沿轴的方向滑动的4个自由度。
[0028] 二、下面介绍一下本发明的工作流程，工作时，巡检机器人16与太阳能自动充电的充电对接，即通过移动机械臂上的充电头，使充电头与充电座中的插座体1对接。充电头和充电座存在安装误差、输电线路受机器人重力会产生向下形变，从而带来对接时的对中偏差。在对接时，由于插座体1具有在三维空间任意转动以及沿轴的方向滑动的4个自由度，充电头会推动插座体1转动（或移动）直至充电头与插座体1的V形槽完全契合。当充电头与插座体1的V形槽契合时，充电头顶端的霍尔传感器12会检测到插座体V形槽里面磁钢3的信号，从而将信号传给机器人的控制系统，机器人停止移动机械臂，对接完成。当充电完成后，机器人16移动机械臂，使充电头从插座体1的V形槽中退出，圆柱螺旋弹簧8使插座体1复位到初始位置。
[0029] 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0030] 尽管本文较多地使用了插座体1、插座电极片2、磁钢3、滑套4、关节轴承5、轴6、卡箍7、圆柱螺旋弹簧8、支撑架9、楔形体10、电极片11和霍尔传感器12、架空输电线路
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