1.一種電動(dòng)汽車自動(dòng)充電系統(tǒng)，其特征在于：包括充電樁、自動(dòng)充電控制裝置、充電目標(biāo)識(shí)別與插拔裝置、自動(dòng)充電機(jī)械裝置和支付裝置；所述充電樁與所述充電目標(biāo)識(shí)別與插拔裝置相連用于提供充電電源；所述自動(dòng)充電控制裝置與所述充電樁相連用于對(duì)充電狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及對(duì)充電進(jìn)行啟?？刂?；所述自動(dòng)充電控制裝置與所述充電目標(biāo)識(shí)別與插拔裝置相連用于監(jiān)聽泊車信號(hào)、檢測(cè)車身姿態(tài)、調(diào)整充電目標(biāo)識(shí)別與插拔裝置位置及識(shí)別汽車充電接口；所述自動(dòng)充電控制裝置與所述自動(dòng)充電機(jī)械裝置相連用于對(duì)自動(dòng)充電機(jī)械裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所述自動(dòng)充電機(jī)械裝置與所述充電目標(biāo)識(shí)別與插拔裝置相連用于根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)所述充電目標(biāo)識(shí)別與插拔裝置移動(dòng)至汽車充電接口處進(jìn)行充電；所述自動(dòng)充電控制裝置與所述支付裝置相連用于充電完成后啟動(dòng)支付裝置等待車主支付。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車自動(dòng)充電系統(tǒng)，其特征在于，所述充電目標(biāo)識(shí)別與插拔裝置包括超聲波傳感器組、激光測(cè)距傳感器組、視頻圖像傳感器、充電插頭、電磁鐵、第一齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第一伺服電機(jī)、底座和第二伺服電機(jī)；所述視頻圖像傳感器、超聲波傳感器組、激光測(cè)距傳感器組、第一伺服電機(jī)放置在所述底座上方；所述第一齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在所述第一伺服電機(jī)的同一側(cè)面且上下設(shè)置，所述第一伺服電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述第一齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作；所述充電插頭固定在所述第一齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)前方用于插入汽車的充電接口；所述電磁鐵固定在所述第二齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)前方用于打開所述充電接口的保護(hù)蓋；所述第二伺服電機(jī)放置在所述底座下方用于驅(qū)動(dòng)所述底座進(jìn)行角度調(diào)整；所述自動(dòng)充電控制裝置與所述第一伺服電機(jī)相連用于控制所述第一伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述第一齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)控制所述充電插頭伸出與收回，還用于驅(qū)動(dòng)所述第二齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)控制所述電磁鐵伸出與收回；所述自動(dòng)充電控制裝置與所述第二伺服電機(jī)與相連用于根據(jù)所述激光測(cè)距傳感器傳回的汽車泊車姿勢(shì)，控制第二伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以驅(qū)動(dòng)所述底座旋轉(zhuǎn)；所述超聲波傳感器組包括兩個(gè)超聲波傳感器；所述激光測(cè)距傳感器組包括兩組，每組包括兩個(gè)激光測(cè)距傳感器，所述自動(dòng)充電控制裝置與所述超聲波傳感器組、激光測(cè)距傳感器組和視頻圖像傳感器分別相連；所述充電樁與所述充電插頭相連用于提供充電電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)汽車自動(dòng)充電系統(tǒng)，其特征在于，所述視頻圖像傳感器設(shè)置有照明LED。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電動(dòng)汽車自動(dòng)充電系統(tǒng)，其特征在于，所述自動(dòng)充電機(jī)械裝置包括橫向絲桿雙導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)、縱向絲桿導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)和水平絲桿機(jī)構(gòu)；所述橫向絲桿雙導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)包括橫向絲桿雙導(dǎo)軌底座和第三伺服電機(jī)；所述縱向絲桿導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)包括縱向絲桿導(dǎo)軌和第四伺服電機(jī)；所述水平絲桿機(jī)構(gòu)包括水平絲桿和第五伺服電機(jī)；所述縱向絲桿導(dǎo)軌和第四伺服電機(jī)固定在所述橫向絲桿雙導(dǎo)軌底座的滑塊上，所述第三伺服電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述縱向絲桿導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)的水平橫向移動(dòng)；所述水平絲桿和第五伺服電機(jī)固定在所述縱向絲桿導(dǎo)軌的滑塊上，所述第四伺服用于驅(qū)動(dòng)所述水平絲桿機(jī)構(gòu)垂直縱向移動(dòng)；所述充電目標(biāo)識(shí)別與插拔裝置固定在所述水平絲桿的滑塊上，所述第五伺服電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述充電目標(biāo)識(shí)別與插拔裝置水平縱向移動(dòng)；所述自動(dòng)充電控制裝置與所述第三伺服電機(jī)、第四伺服電機(jī)和第五伺服電機(jī)分別相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)汽車自動(dòng)充電系統(tǒng)，其特征在于，所述充電樁包括樁體，以及樁體內(nèi)的電氣模塊、計(jì)量模塊、樁體狀態(tài)檢測(cè)模塊；所述電氣模塊包括與交流電網(wǎng)連接的充電插座；所述電氣模塊與計(jì)量模塊相連用于監(jiān)測(cè)充電狀態(tài)和充電時(shí)長(zhǎng)；所述樁體狀態(tài)檢測(cè)模塊與電氣模塊、計(jì)量模塊分別相連用于檢測(cè)電氣模塊和計(jì)量模塊的工作狀態(tài)；所述充電樁還包括用于在斷電情況下仍然能夠執(zhí)行充電任務(wù)的UPS電源系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電動(dòng)汽車自動(dòng)充電系統(tǒng)，其特征在于，所述自動(dòng)充電控制裝置包括中央處理單元、單片機(jī)模塊、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，所述中央處理單元與單片機(jī)模塊相連；所述單片機(jī)模塊與伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊相連；所述伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與所述第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)、第三伺服電機(jī)、第四伺服電機(jī)和第五伺服電機(jī)分別相連；所述中央處理單元包括汽車泊入檢測(cè)模塊、車身姿態(tài)檢測(cè)檢測(cè)模塊、充電插頭自動(dòng)化對(duì)接模塊、充電狀態(tài)及時(shí)間檢測(cè)模塊、智能付費(fèi)模塊和樁體工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊；
所述汽車泊入檢測(cè)模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)聽所述超聲波傳感器組傳回的泊車信號(hào)，當(dāng)超聲波傳感器組中的兩個(gè)超聲波傳感器都檢測(cè)到遮擋物距離在第一設(shè)定閾值距離范圍內(nèi)且持續(xù)時(shí)間大于第二設(shè)定閾值時(shí)間時(shí)，判斷有汽車泊入，向車身姿態(tài)檢測(cè)檢測(cè)模塊發(fā)送泊車信號(hào)；
所述車身姿態(tài)檢測(cè)檢測(cè)模塊，用于接收所述汽車泊入檢測(cè)模塊發(fā)送的泊車信號(hào)，控制所述激光測(cè)距傳感器組開啟，實(shí)時(shí)監(jiān)聽所述激光測(cè)距傳感器組傳回的距離信號(hào)；根據(jù)距離信號(hào)計(jì)算出車身姿態(tài)并發(fā)送車身姿態(tài)信號(hào)給所述單片機(jī)模塊以驅(qū)動(dòng)所述充電目標(biāo)識(shí)別與插拔裝置進(jìn)行角度調(diào)整；然后向所述充電插頭自動(dòng)化對(duì)接模塊發(fā)送對(duì)接信號(hào)；
所述充電插頭自動(dòng)化對(duì)接模塊，用于接收所述車身姿態(tài)檢測(cè)檢測(cè)模塊發(fā)送的對(duì)接信號(hào)，控制所述視頻圖像傳感器開啟，實(shí)時(shí)接收所述視頻圖像傳感器傳回的圖像幀，進(jìn)行圖像幀的處理和檢測(cè)，將檢測(cè)出的與先驗(yàn)知識(shí)相符合的矩形或圓輪廓判斷為充電接口位置；計(jì)算出充電插頭當(dāng)前位置與汽車充電接口之間的距離偏差，通過單片機(jī)模塊控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊動(dòng)作完成充電插頭與汽車充電接口的對(duì)接；
所述充電狀態(tài)及時(shí)間檢測(cè)模塊，用于充電開始后進(jìn)行充電時(shí)間統(tǒng)計(jì)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電氣模塊的輸出電壓和電流，一旦電壓或電流出現(xiàn)異常，進(jìn)入異常狀態(tài)處理，控制拔出充電插頭并提示異常警告；充電完成后將充電時(shí)間發(fā)送給智能付費(fèi)模塊；
所述智能付費(fèi)模塊，用于根據(jù)充電時(shí)間計(jì)算費(fèi)用金額并生成訂單，調(diào)用具有安全保障的交易支付接口并構(gòu)造HTTP請(qǐng)求向支付工具系統(tǒng)發(fā)起支付請(qǐng)求，同時(shí)控制所述支付裝置開啟，等待車主支付；
所述樁體工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)所述充電樁中各模塊的工作狀態(tài)，當(dāng)某個(gè)模塊工作狀態(tài)異常進(jìn)行維修警告并告知異常位置，通知相關(guān)人員及時(shí)進(jìn)行該模塊維修。
7.一種電動(dòng)汽車自動(dòng)充電控制方法，其特征在于，包括：
汽車泊入時(shí)，汽車泊入檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)監(jiān)聽超聲波傳感器組傳回的泊車信號(hào)，當(dāng)超聲波傳感器組中的兩個(gè)超聲波傳感器都檢測(cè)到遮擋物距離在第一設(shè)定閾值距離范圍內(nèi)且持續(xù)時(shí)間大于第二設(shè)定閾值時(shí)間時(shí)，判斷有汽車泊入，向車身姿態(tài)檢測(cè)檢測(cè)模塊發(fā)送泊車信號(hào)；
車身姿態(tài)檢測(cè)檢測(cè)模塊接收汽車泊入檢測(cè)模塊發(fā)送的泊車信號(hào)，控制激光測(cè)距傳感器組開啟，實(shí)時(shí)監(jiān)聽激光測(cè)距傳感器組傳回的距離信號(hào)；根據(jù)距離信號(hào)計(jì)算出車身姿態(tài)并發(fā)送車身姿態(tài)信號(hào)給單片機(jī)模塊，單片機(jī)模塊控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)充電目標(biāo)識(shí)別與插拔裝置進(jìn)行角度調(diào)整，使視頻圖像傳感器和充電插頭面向汽車側(cè)面的參考面與汽車側(cè)面保持平行；然后向所述充電插頭自動(dòng)化對(duì)接模塊發(fā)送對(duì)接信號(hào)；
充電插頭自動(dòng)化對(duì)接模塊接收車身姿態(tài)檢測(cè)檢測(cè)模塊發(fā)送的對(duì)接信號(hào)，控制視頻圖像傳感器開啟，實(shí)時(shí)接收視頻圖像傳感器傳回的圖像幀，進(jìn)行圖像幀的處理和檢測(cè)，將檢測(cè)出的與先驗(yàn)知識(shí)相符合的矩形或圓輪廓判斷為充電接口位置，計(jì)算出充電插頭當(dāng)前位置與汽車充電接口之間的距離偏差，通過單片機(jī)模塊控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊動(dòng)作完成充電插頭與汽車充電接口的對(duì)接；
充電開始后，充電狀態(tài)及時(shí)間檢測(cè)模塊啟動(dòng)充電時(shí)間統(tǒng)計(jì)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電氣模塊的輸出電壓和電流，一旦電壓或電流出現(xiàn)異常，進(jìn)入異常狀態(tài)處理，控制拔出充電插頭并提示異常警告；充電完成后將充電時(shí)間發(fā)送給智能付費(fèi)模塊；
智能付費(fèi)模塊根據(jù)充電時(shí)間計(jì)算費(fèi)用金額并生成訂單，調(diào)用具有安全保障的交易支付接口并構(gòu)造HTTP請(qǐng)求向支付工具系統(tǒng)發(fā)起支付請(qǐng)求，同時(shí)控制所述支付裝置開啟，等待車主支付。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動(dòng)汽車自動(dòng)充電控制方法，其特征在于，所述通過單片機(jī)模塊控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊動(dòng)作，包括：
伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)第三伺服電機(jī)控制縱向絲桿導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)在橫向絲桿雙導(dǎo)軌底座上移動(dòng)以調(diào)節(jié)車身遠(yuǎn)近方向上的偏差；伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)第四伺服電機(jī)控制水平絲桿機(jī)構(gòu)在縱向絲桿導(dǎo)軌上移動(dòng)以調(diào)節(jié)車身高度方向上的偏差；伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)第五伺服電機(jī)控制充電目標(biāo)識(shí)別與插拔裝置在水平絲桿上移動(dòng)以調(diào)節(jié)在車身長(zhǎng)度方向上的偏差；偏差小于第三設(shè)定閾值時(shí)，第一伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電磁鐵伸出，接觸充電接口的保護(hù)蓋后上電加磁，吸住保護(hù)蓋，之后由第一伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)第二齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)桿收回，完成充電接口保護(hù)蓋的打開，再由第一伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)充電插頭伸出，完成與充電接口的對(duì)接，啟動(dòng)充電。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動(dòng)汽車自動(dòng)充電控制方法，其特征在于，所述根據(jù)距離信號(hào)計(jì)算出車身姿態(tài)為根據(jù)距離信號(hào)計(jì)算出電目標(biāo)識(shí)別與插拔裝置的旋轉(zhuǎn)角，包括：
接收兩組激光測(cè)距傳感器組傳回的距離信號(hào)，在收到的四個(gè)距離信號(hào)中將每一個(gè)信號(hào)與其他三個(gè)做對(duì)比，通過設(shè)定誤差閾值對(duì)誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行排除，排除與其他數(shù)據(jù)差值大于設(shè)定誤差閾值的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，若沒有誤差數(shù)據(jù)則選用每組距離數(shù)據(jù)的均值作為該組距離，根據(jù)兩組激光測(cè)距傳感器組測(cè)量得到的距離差ΔD與激光測(cè)距傳感器組中兩個(gè)傳感器間中心的距離L可以得到旋轉(zhuǎn)角β：
當(dāng)沒有錯(cuò)誤數(shù)據(jù)時(shí)：
其中，D1和D2表示一激光測(cè)距傳感器組的兩激光測(cè)距傳感器傳回的距離信號(hào)；D3和D4表示另一激光測(cè)距傳感器組的兩激光測(cè)距傳感器傳回的距離信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動(dòng)汽車自動(dòng)充電控制方法，其特征在于，所述充電接口位置識(shí)別的方法包括：
對(duì)接收到的圖像幀中的每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行灰度化換算，得到灰度化的車身側(cè)面圖像；
使用雙邊濾波法對(duì)灰度化的車身側(cè)面圖像進(jìn)行濾波；
對(duì)濾波后的車身側(cè)面圖進(jìn)行直方圖均衡化；
采用Canny邊緣檢測(cè)算法對(duì)均衡后的車身側(cè)面圖像進(jìn)行特征提取，提取出車身側(cè)面輪廓圖；
利用Hough變換與最小二乘法結(jié)合對(duì)車身側(cè)面輪廓圖進(jìn)行矩形或圓檢測(cè)，將獲得的矩形或圓輪廓判斷為充電接口位置。