(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111417316.7 (22)申请日 2021.11.25 (71)申请人 武汉科技大 学 地址 430081 湖北省武汉市青山区和平大 道947号武汉科技大 学 (72)发明人 林云汉　刘潼　刘强　谭伊健　 许佳华　刘彬　闵华松　 (74)专利代理 机构 北京兴智翔达知识产权代理 有限公司 1 1768 代理人 郭卫芹 (51)Int.Cl. B60L 53/37(2019.01) B60L 53/30(2019.01) B60L 53/16(2019.01) G06F 30/17(2020.01)G06F 30/27(2020.01) G06Q 50/06(2012.01) G06T 19/00(2011.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于3D视觉与力柔顺控制的电动汽车自动 充电系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于3D视觉与力柔顺控 制的电动汽车自动充电系统， 包括： 机器人、 控制 箱、 第一3D相机、 连接固件、 第二3D相机、 力/力矩 传感器以及充电枪。 机器人包括： 移动底 盘、 机器 人机身、 左机械臂、 右机械臂及五指手。 机器人机 身固定于移动底 盘上。 左机械臂的一端固定于机 器人机身的左侧。 右机械臂的一端固定于机器人 机身的右侧。 及五指手固定于左机械臂的另一端 上， 且五指手为多自由度的灵巧五指手。 借此， 本 发明的基于3D视觉与力柔顺控制的电动汽车自 动充电系统， 完全模拟了人工充电的过程， 可在 室外复杂环境中自由的移动， 适配性好， 并可 以 自动的给电动汽 车充电， 且可以精确识别充电口 的位姿并柔 顺的将充电枪插 入到充电插座中。 权利要求书2页 说明书8页 附图5页 CN 113978297 A 2022.01.28 CN 113978297 A 1.一种基于 3D视觉与力柔 顺控制的电动汽车自动充电系统， 其特 征在于， 包括： 机器人， 所述机器人包括： 移动底盘； 机器人机身， 固定 于所述移动底盘上； 左机械臂， 所述左机 械臂的一端固定 于所述机器人机身的左侧； 右机械臂， 所述右机 械臂的一端固定 于所述机器人机身的右侧； 五指手， 固定 于所述左机 械臂的另一端上， 且所述五指手为多自由度的灵巧五指手； 控制箱， 设置于所述移动底盘上， 且所述控制箱内集成有视觉识别模块、 双臂控制模 块、 移动底盘控制模块和充电状态监测与监控 模块； 第一3D相机， 固定于所述机器人机身上， 且所述第一3D相机用以远距离获得电动汽车 充电盖的6D位姿信息； 连接固件， 所述连接固件的一端下端部与所述右机 械臂的另一端固定连接； 第二3D相机， 固定于所述连接固件的另一端的上端部上， 且所述第二3D相机用以近距 离扫描拍摄电动汽车充电插座的充电口， 并获得 所述充电口 的6D位姿信息； 力/力矩传感器， 所述力/力矩传感器的一端固定于所述连接固件的另一端的下端部 上； 以及 充电枪， 所述充电枪的一端固定于所述力 /力矩传感器的另一端上， 所述充电枪电性连 接有供电模块， 且所述充电枪用以插入至所述电动汽车充电插座的所述充电口内， 并为电 动汽车的电池进行充电； 其中， 所述控制箱分别与所述移动底盘、 所述左机械臂、 所述右机械臂、 所述五指手、 所 述第一3D相机、 所述第二3D相机、 所述力/力矩传感器和所述充电枪电性连接； 其中， 所述视觉识别模块分别与所述双臂控制模块和所述移动底盘控制模块电性连 接， 且所述充电状态 监测与监控模块分别与所述双臂控制模块和所述移动底盘控制模块电 性连接； 其中， 所述力/力矩传感器用以获得所述充电枪与所述电动汽车充电插座接触时的力 和力矩信息； 其中， 所述双臂控制模块能够控制所述五指手打开或关闭所述电动汽车充电盖 。 2.如权利要求1所述的基于3D视觉与力柔顺控制的 电动汽车自动充电系统， 其特征在 于， 所述视觉识别模块分别与所述第一3D相机和所述第二3D相机电性连接， 且所述视觉识 别模块用以通过 所述第一3D相机和所述第二3D相机感知周围的环境。 3.如权利要求2所述的基于3D视觉与力柔顺控制的 电动汽车自动充电系统， 其特征在 于， 所述双臂控制模块分别与所述左机械臂、 所述右机械臂电性连接， 且所述双臂控制模块 用以根据所述视觉识别模块提供的6D位姿信息， 并通过F/T传感器实时收集的信息， 对末端 姿态进行动态调整。 4.如权利要求2所述的基于3D视觉与力柔顺控制的 电动汽车自动充电系统， 其特征在 于， 所述移动底盘控制模块与所述移动底盘电性连接， 且所述移动底盘控制模块用以根据 所述视觉识别模块收集的所述电动汽车充电盖的6D位姿信息， 控制所述移动底盘向所述电 动汽车充电盖移动。 5.如权利要求2所述的基于3D视觉与力柔顺控制的 电动汽车自动充电系统， 其特征在权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113978297 A 2于， 所述充电状态监测与监控模块与所述充电枪电性连接， 且所述充电状态监测与监控模 块用以通过所述充电枪插入所述电动汽车充电插座的所述充电口的情况和所述机器人与 所述电动汽车之间的状态信息， 对于当前的充电状态进行监测以及对充电任务进行监控。 6.如权利要求1所述的基于3D视觉与力柔顺控制的 电动汽车自动充电系统， 其特征在 于， 所述第一3D相机远距离获得 所述电动汽车充电盖的6D位姿信息包括： 获取电动汽车充电盖的图像数据； 对获取的图像数据进行 预处理和点云 分割； 对分割后的点云进行关键点 提取， 并进行SHOT特 征提取； 特征进行匹配； 输出电动汽车充电盖的中心点 坐标。 7.如权利要求1所述的基于3D视觉与力柔顺控制的 电动汽车自动充电系统， 其特征在 于， 所述第二3D相 机近距离扫描拍摄所述电动汽车充电插座的所述充电口， 并获得所述充 电口的6D位姿信息包括： 获取所述电动汽车充电插座的所述充电口 的图像数据； 对获取的图像数据进行 预处理和点云 分割； 对分割后的点云进行关键点提取， 且基于曲率进行分类， 并基于CGF特征提取方式提取 分类特征； 将各分类特 征输入网络提取融合特 征； 特征进行匹配； 输出充电口 的6D位姿信息 。 8.如权利要求3所述的基于3D视觉与力柔顺控制的 电动汽车自动充电系统， 其特征在 于， 所述双臂控制模块内集 成有F/T传感器和强化学习子模块， 所述F/T传感器用以获取力/ 力矩传感器所获取 的力和力矩信息， 并获取所述充电枪的6D位姿信息， 且所述强化学习子 模块接收所述力和力矩信息及所述充电枪的6D位姿信息， 由所述 强化学习子模块内部的神 经网络模型计算并输出对应的动作， 且所述右机械臂执行所述强化学习子模块输出的动 作。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113978297 A 3