[發明專利]一種充電機械臂及其控制裝置、系統及方法

在審

• 申請號: 201910578616.X
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110238856A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 周意;曹偉;錢磊;邵丹薇;鄭雋一;張育銘;李德勝
• 申請（專利權）人: 國創新能源汽車能源與信息創新中心(江蘇)有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 常瑩瑩

本發明涉及電動汽車技術領域，尤其涉及了一種充電機械臂及其控制裝置、系統及方法，其中控制系統包括坐標定位單元、路線計算單元、運動裝置驅動單元和檢測反饋單元，坐標定位單元，通過定位技術對車載連接器進行定位，并將定位的坐標傳遞給路線計算單元；路線計算單元，計算機械臂需要移動的距離和角度并發送指令信號給運動裝置驅動單元；運動裝置驅動單元，根據接收到的路線計算單元傳來的指令信號第一電機帶動機械臂運動；檢測反饋單元，讀取機械臂運動距離和角度并進行解析和比較，并將結果反饋給路線計算單元，本發明可以解決現有技術中多機械臂移動局限性大、算法復雜、維護起來也很困難以及成本高的問題。

技術領域

本發明涉及電動汽車技術領域，具體領域為一種充電機械臂運動控制系統。

背景技術

隨著無人駕駛越來越近，具備自動駕駛/自動泊車功能的電動汽車需要自動充電技術實現車輛自動化應用的閉環，自動充電技術是無人駕駛的必備技術之一，自動充電相比人工充電，在用戶感受、舒適度和安全性方面都有巨大的優勢。

底盤充電方向是自動充電的新的技術方向，其具有體積小、效率高、最大功率高等許多優勢。它的特征是受電接口在車輛底盤上，充電接口在地面上，稱之為地面單元。它需要車載單元和地面單元的配合，地面單元中包含機械臂，相當于一種特殊定制的運動連接機構，充電接口安裝在機械臂上，機械臂負責將充電接口頂升到車載受電接口處，并完成接口對接動作。

目前，為了高精度，自動充電中多采用多機械臂方式，例如側方充電使用的6軸機械臂，蛇形機械臂。但對于底盤充電來說，由于車輛底盤和地面單元之間空間狹小，多機械臂在此空間內，移動局限性大，且算法復雜，維護起來也很困難，成本高。

相對于多機械臂，單機械臂在此情況下擁有眾多優勢，結構簡單，空間占用率小，可以內嵌在地面單元內部，防護性高，成本低。如何控制單機械臂，精準地完成接口的頂升和對接動作，是整個底盤充電運動部分的重中之重，一旦運動出現問題，很容易觸碰地面單元外殼和車輛底盤，導致機械臂的損傷甚至是電機的失轉，因此設計一種底盤充電的機械臂運動控制系統是必不可少的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種充電機械臂控制裝置及其控制裝置、系統及方法，以解決現有技術中多機械臂移動局限性大、算法復雜、維護起來也很困難以及成本高的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明的一方面提供一種充電機械臂控制方法，包括以下步驟：

對車載連接器進行定位，確定車載連接器的對接位置的坐標；

判斷對接位置的坐標是否在機械臂能夠達到的范圍內，如坐標不在所述范圍內，則重復上一步驟重新定位；如坐標在所述范圍內，則規劃機械臂路線；

控制機械臂運動，機械臂需要移動的距離和角度被轉換成脈沖信號進行控制；

解析機械臂運動距離和角度，判斷機械臂是否到位，如果沒有到位，則計算當前位置與最終位置的差值，轉化為脈沖信號進行補償，若判斷已經到位，則結束。

根據本發明的一個實施例，所述機械臂安裝在地面單元上，所述機械臂靠近地面單元的一端為A端，機械臂與車載連接器對接的一端為B端，機械臂路線規劃方法為：

S1計算機械臂B端垂直抬升角度α；

S2計算機械臂A端沿Y軸所要移動的距離d以及機械臂B端在X、Y面移動的角度β；

S3計算機械臂A端沿Y軸所要移動的距離f，計算機械臂B端在X、Y面偏轉角度γ-β，計算機械臂B端在Y、Z面抬升角度θ-α。

根據本發明的一個實施例，所述機械臂需要移動的距離和角度的計算方法為：