一种用于自动插枪辅助的控制系统

技术领域

本申请涉及新能源领域，尤其涉及一种用于自动插枪辅助的控制系统。

背景技术

随着新能源汽车的普及，新能源充电站也逐渐进入人们的生活，然而，在将充电枪对接汽车的接口时，由于手部操作很难精准控制，往往导致碰撞、金属接触面过小而出现火花等情况，这些常见的不规范操作会降低充电枪和汽车接口的寿命。

因此，有必要提供一种控制系统，提高插枪过程中的规范性准确性，提高充电枪寿命。

发明内容

本说明书实施例提供一种用于自动插枪辅助的控制系统，以提高插枪过程中的规范性准确性，提高充电枪寿命，该系统具有：

充电枪组件，包括可手持的充电枪本体、送电口，充电枪本体和送电口通过机械臂连接，充电枪本体和送电口中均具有加速度传感器；

图像采集模块，实时采集充电时环境图像，对所述环境图像进行特征识别并确定汽车端受电口的坐标；

位移记录模块，通过加速度传感器实时计算充电枪本体的当前坐标和送电口的当前坐标；

路径规划模块，根据所述汽车端受电口的坐标、充电枪本体的当前坐标和送电口的当前坐标生成变形动作信息；

控制模块，根据所述变形动作信息控制机械臂变形将送电口与受电口对接，进行充电。

本说明书实施例提供的各种技术方案通过设置充电枪组件，包括可手持的充电枪本体、送电口，充电枪本体和送电口通过机械臂连接，充电枪本体和送电口中均具有加速度传感器，图像采集模块，实时采集充电时环境图像，对环境图像进行特征并确定汽车端受电口的坐标，位移记录模块，通过加速度传感器实时计算充电枪本体的当前坐标和送电口的当前坐标，路径规划模块，根据汽车端受电口的坐标、充电枪本体的当前坐标和送电口的当前坐标生成变形动作信息，控制模块，根据变形动作信息控制机械臂变形将送电口与受电口对接，进行充电。通过机械臂自动形变的方式将送电口与受电口对接，提高了插枪过程中的规范性准确性，提高充电枪寿命。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本说明书实施例提供的一种用于自动插枪辅助的控制系统的原理示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述本发明的示例性实施例。然而，示例性实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为本发明仅限于在此阐述的实施例。相反，提供这些示例性实施例能够使得本发明更加全面和完整，更加便于将发明构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的元件、组件或部分，因而将省略对它们的重复描述。

在符合本发明的技术构思的前提下，在某个特定的实施例中描述的特征、结构、特性或其他细节不排除可以以合适的方式结合在一个或更多其他的实施例中。

在对于具体实施例的描述中，本发明描述的特征、结构、特性或其他细节是为了使本领域的技术人员对实施例进行充分理解。但是，并不排除本领域技术人员可以实践本发明的技术方案而没有特定特征、结构、特性或其他细节的一个或更多。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

术语“和/或”或者“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个或多者的所有组合。

图1为本说明书实施例提供的一种用于自动插枪辅助的控制系统的结构示意图，具有：

充电枪组件，包括可手持的充电枪本体101、送电口103，充电枪本体和送电口通过机械臂102连接，充电枪本体和送电口中均具有加速度传感器；

图像采集模块，实时采集充电时环境图像，对所述环境图像进行特征识别并确定汽车端受电口的坐标；

位移记录模块，通过加速度传感器实时计算充电枪本体的当前坐标和送电口的当前坐标；

路径规划模块，根据所述汽车端受电口的坐标、充电枪本体的当前坐标和送电口的当前坐标生成变形动作信息；

控制模块，根据所述变形动作信息控制机械臂变形将送电口与受电口对接，进行充电。

其中，图像采集模块、位移记录模块、路径规划模块和控制模块是该系统中的软件模块，可以相互通信和控制，因此不在详述。

充电枪本体可以手持，其形状多种多样，在此不做限制。

其中，机械臂具有多个关节，每个关节均可以在三维空间自由旋转，从而可以实现机械臂的形变，进而使送电口产生位移。

考虑到手持充电枪插枪的过程是各动态的过程，而机械臂变形也需要一定的耗时，因此，如果紧靠机械臂完成最后一段路程的插枪，就需要保持手部静止，而如果能让手部移动和机械臂变形配合起来，一方面能够减少插枪时间，因为机械臂需要做的形变减少了，另一方面，也可使机械臂智能化的与手部相配合，提升了用户体验。

因此，在本说明书实施例中，所述根据所述汽车端受电口的坐标、充电枪本体的当前坐标和送电口的当前坐标生成变形动作信息，包括：

根据所述汽车端受电口的坐标、充电枪本体的当前坐标计算所述相对位置，若相对位置小于预设范围，则确定机械臂变形耗时t，根据不同时刻采集的充电枪本体的当前坐标计算充电枪本体在未来时间T+t时的坐标预测值，其中T为当前时刻；

根据充电枪本体在未来时间T+t时的坐标预测值、送电口的当前坐标和汽车端受电口的坐标生成变形动作信息。

在本说明书实施例中，所述控制模块，还用于：

在将送电口与受电口对接后，控制机械臂变回原形状。

在应用场景中，可以看到，在插枪的时候，由于不同用户动作各异，因此不同的机械臂会以不同的形变姿态配合充电枪，而插接完成后，机械臂会自动恢复到原来的直线形状，以减少不必要的拉力。

考虑到现实情况下手部会抖动，因此，如果是按理想情况控制机械臂形变，抖动会传导到末端，进而影响插接，因此，可以控制机械臂进行防抖动变形。

具体地，在本说明书实施例中，所述路径规划模块，还可以用于：

根据不同时刻采集的充电枪本体的当前坐标计算防抖动函数，对不同时间点的防抖动函数值按照权重递减的方式进行秦勒展开，得到的权重递减的多个防抖分量，根据多个防抖分量对所述变形动作进行调整，其中，机械臂中靠近充电枪本体的关节分配权重大的防抖分量，机械臂中靠近送电口的关节分配权重小的防抖分量。

在实际应用场景中，可以看到，机械臂越靠近汽车的一端越稳，因为抖动已经由靠近本体的一侧逐渐被削减，而且，靠近手部一侧削减的力度更大。

防抖动函数可以用弹性绳函数来模拟，在此不做具体阐述。

每个防抖分量对应一个关节，防抖分量可以表征旋转一个关节，多个关节对应的防抖分量之和可以构成线性的位移，从而抵消抖动。

在本说明书实施例中，所述防抖分量是时间位移函数，在送电口与受电口对接前持续控制机械臂中关节动作与手部抖动反向叠加进行防抖。

在本说明书实施例中，所述防抖分量是周期函数。

目前业内在计算移动物体的坐标时，多是通过加速度传感器采集加速度进行静止状态的判定，进而计算位移的方向的大小，从而计算坐标，然而，在判定时往往会出现理论偏差，因此，计算的位移也会有偏差，为了提高精准度，我们可以结合倒序的加速度序列进行判定，从而提高精准度。

在本说明书实施例中，所述通过加速度传感器实时计算充电枪本体的当前坐标和送电口的当前坐标，包括：

通过加速度传感器采集加速度序列，对所述加速度序列倒序转换得到倒序序列，结合所述加速度序列和所述倒序序列对加速度序列中的各时刻进行静止状态判定，结合静止状态判定结果计算充电枪本体和送电口的位移，结合其初始位置计算充电枪本体和送电口的当前坐标。

具体的，我们可以结合机器学习的方式，以预测的方式进行判定，因此，在本说明书实施例中，所述结合所述加速度序列和所述倒序序列对加速度序列中的各时刻进行静止状态判定，可以包括：

获取样本，包括：加速度序列及其位移序列，根据位移序列计算速度序列，根据加速度序列得到倒序序列；

利用所述速度序列设置标签，用所述加速度序列及对应的倒序序列作输入，训练神经网络模型架构，得到状态判定模型；

以当前采集的所述加速度序列和所述倒序序列为输入，用所述状态判定模型进行预测和判定。

在本说明书实施例中，所述对所述环境图像进行特征并确定汽车端受电口的坐标，包括：

识别所述环境图像的车型及汽车各特征点，获取车型对应的汽车端受电口布局信息并计算各特征点的坐标，根据各特征点的坐标和汽车端受电口布局信息计算汽车端受电口布局信息在充电站中的坐标。

特征点可以是汽车上的各种物体，受电口布局是指受电口在汽车上的位置。

在本说明书实施例中，所述图像采集模块，还用于：根据采集的图像进行三维建模，用建立的三维模型进行坐标处理。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。