[发明专利]一种伸缩摆臂式充电机构运动控制系统及方法

说明书

本发明提供了一种伸缩摆臂式充电机构运动控制系统，包括驱动电机和充电主摆臂，驱动电机至少包括摆臂驱动电机、直线驱动电机和伸缩驱动电机，分别带动充电主摆臂做转动运动、滑动运动和伸缩运动，包括以下系统：主控制单元、坐标定位单元、路线计算单元和运动装置驱动单元；运动装置驱动单元配置为响应于当前计算的运动轨迹，通过主控制单元送过来的PWM波形来驱动相应驱动电机工作，带动充电主摆臂做相应运动到指定的位置；本发明通过驱动电机配合充电柱摆臂进行三个阶段的运动实现车载自动充电，解决了无人驾驶车辆在充电时，现有充电控制系统难以使机械臂配合进行充电，复杂的机械臂也导致系统功能复杂，算法复杂，后期维修和运行成本高。

技术领域

本发明属于电动车充电臂控制系统技术领域，主要用于汽车充电主摆臂，具体涉及一种伸缩摆臂式充电机构运动控制系统及方法。

背景技术

随着无人驾驶越来越近，具备自动驾驶/自动泊车功能的电动汽车需要自动充电技术实现车辆自动化应用的闭环，自动充电技术是无人驾驶的必备技术之一， 自动充电相比人工充电，在用户感受、舒适度和安全性方面都有巨大的优势。

底盘充电方向是自动充电的新的技术方向，其具有体积小、效率高、最大功率高等许多优势。它的特征是受电接口在车辆底盘上，充电接口在地面上，称之为地面单元。它需要车载单元和地面单元的配合，地面单元中包含机械臂，相当于一种特殊定制的运动连接机构，充电接口安装在机械臂上，机械臂负责将充电接口顶升到车载受电接口处，并完成接口对接动作。如何控制充电机构精准地完成接口的顶升和对接动作，是整个底盘充电运动部分的重中之重，一旦运动出现问题，很容易触碰地面单元外壳和车辆底盘，导致装置的损伤甚至是电机的失转。

发明内容

本发明要解决无人驾驶车辆在充电时，现有充电控制系统难以使机械臂配合进行充电，复杂的机械臂也导致系统功能复杂，算法复杂，后期维修和运行成本高的问题，为此提供了一种伸缩摆臂式充电机构运动控制系统及方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种伸缩摆臂式充电机构运动控制系统，包括驱动电机和充电主摆臂，所述驱动电机至少包括摆臂驱动电机、直线驱动电机和伸缩驱动电机，分别带动充电主摆臂做转动运动、滑动运动和伸缩运动，包括以下系统：

主控制单元，配置为控制坐标定位单元、路线计算单元、运动装置驱动单元和检测反馈单元进行系统运行；

所述坐标定位单元，配置为通过超声波单元对车载连接器进行定位，并将坐标（x,y,z）传递给路线计算单元；

所述路线计算单元，配置为响应于当前定位的车载连接器坐标（x,y,z），经计算将得出充电主摆臂的运动轨迹；

所述运动装置驱动单元，配置为响应于当前计算的运动轨迹，通过主控制单元送过来的PWM波形来驱动相应驱动电机工作，带动充电主摆臂做相应运动到指定的位置。

进一步的，所述系统还包括：所述检测反馈单元，配置为响应于当前充电主摆臂的实际运动轨迹，根据超声波单元反馈的数据对充电主摆臂进行补偿控制来提高运动精度。

进一步的，所述系统还包括：电机驱动器，配置为响应于主控制单元的驱动命令，根据计算获得的运动轨迹分别驱动摆臂驱动电机、直线驱动电机和伸缩驱动电机运动带动充电主摆臂做三种阶段运动。

进一步的，所述系统还包括：坐标输入单元，配置为响应于超声波单元定位的坐标（x,y,z）,将车载连接器对应坐标值输入至坐标定位单元。

进一步的，所述检测反馈单元还包括：编码器，配置为响应于超声波单元产生的超声波信号，将其转换为PWM波信号。

进一步的，所述检测反馈单元还包括：传感检测单元，配置为响应于充电主摆臂按照计算运动后，根据驱动电机的工作角度检测充电主摆臂是否运动到准确位置。