新能源汽车自动充电机器人技术分享与应用介绍 | 哈尔滨工业大学 狄士春教授
自动驾驶技术一旦商用，自动化无人充电将是电动汽车生态链中的重要一环和标配。
机器人大讲堂直播间 059期
目前，L2甚至L3级别自动驾驶技术已基本成为电动汽车标配，L4级别自动驾驶技术也已进入示范运营阶段，如waymo的自动驾驶路试里程或已超过2000万公里，并已实现出租车载客试运营。国内的百度、文远知行等也实现了出租车载客试运营。
尤其类似港口这种封闭无人场景，更适合自动驾驶物流车高效运行，自动驾驶技术可能最先在港口场景推广商用。很显然，自动驾驶技术一旦商用，自动化无人充电将是电动汽车生态链中的重要一环和标配。
我们特邀享奕自动化科技（上海）有限公司董事长、哈尔滨工业大学狄士春教授做客【机器人大讲堂】直播间，向大家介绍新能源汽车自动充电机器人的技术与应用。
本期分享要点如下
自动充电机器人发展的底层逻辑
自动充电机器人的国内外现状
自动充电系统的技术架构
自动充电机器人的关键技术
自动充电机器人的分类及工程应用
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自动充电机器人发展的底层逻辑
随着新能源汽车的爆发式增长，充电桩数量将超过亿级规模，作为与无人驾驶技术并行发展的充电技术，自动充电机器人未来也将是亿万级产业，那么为什么要发展无人自动充电机器人呢，下面将从六个方面进行分析：
1、AVP（自主代客泊车）技术的商业化落地
博世与奔驰联合开发的自主代客泊车从2018年开始在斯图加特的梅赛德斯-奔驰博物馆正式运营，成为AVP在世界上的首个落地应用。除此之外，国外的宝马、大众，国内的一汽、上汽、吉利、长城等自主品牌也都在加紧AVP的量产研发，预计从今年下半年开始就会有产品陆续量产投放。在AVP中，如果汽车在停车场仍依赖人工充电是非常不现实的。
2、无人驾驶出租车的示范运营
目前，L2或L3自动驾驶技术已基本成为电动汽车的标配，L4级已进入快速落地阶段。2020年10月11日，百度Apollo的无人出租车服务正式对北京民众开放了试乘体验。试想一旦无人驾驶出租车进行商业化运营，那么无人驾驶车一定不会依赖人工充电。
图片来源于网络
自动驾驶车辆的使用可节约部分人工成本，但港口运输市场空间较小，发展天花板低。根据西井科技测算，场地内运输有人驾驶每小时每车的作业数为3.0，采用自动驾驶可提高到5.2，可见无人驾驶带来的效率提升。
图片来源于网络
围绕纯电动汽车技术的两个核心问题就是充电和续航，不久前，广汽埃安官方发布了全新动力电池科技预告。据官方介绍，石墨烯基超级快充电池可实现8分钟将电量充至80%，且搭载硅负极电池的车型将拥有1000km的NEDC综合续航里程。也就是说，闪电快充时代很快就会到来。
连接式自动充电方式相比无线充电、换电、充电弓等充电方式，可以适用于更多车型、还可服务多个电动汽车且成本更低。
相对于传统燃油车，现在的电动汽车不仅仅是交通工具，也是具备智能化、娱乐化以及拟人化的机器人。因此，作为一个具备移动性能的机器人充电桩在未来就有可能被赋予更广泛的内涵，在这种条件下，交互体验就非常重要。
无人化自动充电桩在未来能战胜别的充电方式，根本原因也必然在于通讯功能，也就是数据交互。过去充电桩是单向的，是把电充到车里的物理插头，而现在如果将其通过智能化改造，组建成一个有能源和数据采集、交互、分析、管理的系统网，实现车与车互动，车与电网互动。因此，充电桩建设与运营价值要从新能源和交通电动化双重角度来思考。
02
自动充电机器人的国内外现状
无人自主充电技术起源于特斯拉，此处大众、库卡、爱驰和上海电气等公司相继推出了自己的自主充电机器人：
图片来源于网络
此外，享奕自动化科技相继推出了固定式、移动式、抓枪式和蛇形自动充电机器人，基本涵盖了新能源汽车充电的所有场景。
03
自动充电系统的技术架构
在阐述自主充电系统的技术架构之前需要清楚新能源汽车对自动充电机器人的要求，主要有以下几点：
充电口的定位精度应达到0.2mm，就是说机器人相对车辆的空间位姿精度达到0.2mm，角度也应达到0.1°。
充电枪的插拔过程要柔顺，不能发生卡死现象，这主要要求机器人做到类人的柔顺操作，减少充电枪的耗损。
从充电口定位到插拔完成时间小于30s，这是对插拔作业效率提出了要求。
充电枪插拔成功率高于98%，这是对机器人的可靠性和稳定性的定义。
充电机器人的使用寿命高于8年。
能够适应各种复杂环境，并能在-30℃甚至更低的环境下使用；最后是插拔力大于14kg，这是对机器人负载的最低要求。