[發(fā)明專利]用于充電機器人的充電插座組合定位裝置和使用方法

在審

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• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN112097663A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設計）人: 張黎明;李少雄;徐彤;楊永柱;曹筱歐;蘇國勇;閆龍;胡益菲;于連祥;宮博仁
• 申請（專利權）人: 國網天津市電力公司;國網天津市電力公司濱海供電分公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G01B11/14
• 分類號: G01B11/14;G06K9/62
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王顕

本發(fā)明公開了一種用于充電機器人的充電插座組合定位裝置和使用方法，其中組合定位裝置由硬件和軟件兩部分組成；硬件部分包括安裝板、工業(yè)相機、激光測距儀、光照度傳感器、無影光源、光源控制器、數(shù)據(jù)采集卡和工業(yè)控制計算機；軟件部分包括圖像采集模塊、模板創(chuàng)建模塊、模板匹配模塊、距離采集模塊、校準模塊、定位坐標計算模塊、定位結果輸出模塊。通過示教設置后，可以在各個充電工位對待充電電動公交車的充電插座進行組合定位并向上位控制器輸出位置坐標，上位控制器引導機器人完成將充電槍插入充電插座。本發(fā)明精度高，硬件組成簡單，算法容易，易于實現(xiàn)，能適應光照度變化，有利于實現(xiàn)充電作業(yè)自動化，具有良好的應用前景。

技術領域

本發(fā)明涉及機器人定位技術領域，具體地說，尤其是一種用于充電機器人的充電插座組合定位裝置和使用方法。

背景技術

電動汽車具有零排放、噪音低和使用成本低等優(yōu)點，在政府政策的大力支持下率先進入公共交通領域，并逐漸取代燃油公交車。由于動力電池的能量密度比汽柴油低，電動汽車的單次續(xù)航里程無法達到燃油車的續(xù)航水平，運營結束后需要及時為動力電池充電補充電能。目前，電動公交車的標準充電方式是整車直流傳導充電，充電站的直流充電樁完成交直流變換，人工將充電槍插入電動公交車的充電插座后，啟動充電過程，充電完成后，再由人工拔出充電槍。為了保證足夠的充電速度，充電電流達數(shù)百安培，充電槍電纜需要較大截面積才能滿足電氣要求，電纜的重量和扭曲力都比較大；此外，為了保證充電槍與充電插座的電極可靠連接，減小接觸電阻，充電槍和充電插座結構設計的插拔力達到數(shù)百牛頓，因此，人工充電作業(yè)勞動強度大、操作困難。

近年來，隨著電動公交車的推廣應用，電動公交車的路線和數(shù)量越來越多，充電站需要配備更多的充電操作工才能維持運營。然而，當今勞動力資源逐漸短缺，人工成本大幅提升，電動公交車運營企業(yè)面臨的成本壓力越來越大，因此，應用機器人代替人工進行充電作業(yè)得到高度重視。

由于插拔充電槍時間在整個電動公交車充電周期中所占比例非常小，機器人使用效率非常低，為機器人增加移動機構，實現(xiàn)多工位巡視并分時復用是該領域的發(fā)展方向。另一方面，準確定位待充電電動公交車的充電插座是機器人抓取充電槍插入充電插座的前提，因此，急需一種用于充電機器人的充電插座組合定位裝置和使用方法。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于彌補現(xiàn)有技術的不足之處，提供一種用于充電機器人的充電插座組合定位裝置和使用方法，實現(xiàn)在不同充電工位時接收上位控制器的指令，輸出待充電電動公交車充電插座的定位結果和位置坐標，并發(fā)送給上位控制器控制機器人，可減小充電操作勞動強度，降低電動公交車運營成本。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：

本發(fā)明提供的一種用于充電機器人的充電插座組合定位裝置，由硬件和軟件兩部分組成。

硬件部分包括安裝板、工業(yè)相機、激光測距儀、光照度傳感器、無影光源、光源控制器、數(shù)據(jù)采集卡和工業(yè)控制計算機。

進一步地，所述安裝板用于裝設所述工業(yè)相機、所述激光測距儀、所述光照度傳感器和所述無影光源，所述安裝板設置在機器人工具安裝法蘭上；所述工業(yè)相機設置在所述安裝板上，用于采集含有待充電電動公交車的充電插座的圖像，與所述工業(yè)控制計算機電連接，并將采集的圖像傳輸給所述工業(yè)控制計算機；所述激光測距儀設置在所述無影光源上，用于檢測組合定位裝置到待充電電動公交車的距離，并與所述數(shù)據(jù)采集卡電連接；所述光照度傳感器設置在所述無影光源上，用于檢測所述組合定位裝置工作環(huán)境的光照強度，并與所述光源控制器電連接；所述無影光源設置在所述安裝板上，用于所述組合定位裝置工作環(huán)境的輔助照明，并與所述光源控制器電連接；所述光源控制器和所述工業(yè)控制計算機電連接，接收所述工業(yè)控制計算機設定的光照強度數(shù)值，并根據(jù)所述光照度傳感器的反饋自動調節(jié)所述無影光源的發(fā)光強度；所述數(shù)據(jù)采集卡與所述工業(yè)控制計算機電連接，用于采集所述激光測距儀輸出的電壓信號，并轉換成數(shù)字量傳輸給所述工業(yè)控制計算機；所述工業(yè)控制計算機具有處理器和存儲器，用于處理和保存所述組合定位裝置工作所需的圖像、數(shù)據(jù)和軟件功能模塊。