专利名称：用于对电池进行存取转运的机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机器人领域，尤其是一种用于对电池进行存取转运的机器人。
背景技术：
随着节能减排要求，我国新能源汽车特别是纯电动 车的迅速发展，电动汽车充电站及其配套充电设备必将处于新能源交通领域的前沿位置。解决汽车电池充电慢，停车等待时间长的问题。最好的方法是将电动汽车开到充电站更换充好的电池，旧电池留在充电站充电。这种方式具有停车等待时间短，电池寿命长，且充电站还可以利用电网负荷低谷期进行充电作业，提高了电网的效率。全国重点城市都在建充电站试点。随着电动汽车行业的不断发展，电动汽车使用量的不断增加，大量的电动汽车需要到充电站更换电池，故必须要求充电站能够快速给存取电池，再将旧电池精确转运到多层的充电货架上，并要求尽量的缩短需要的时间，故必须实现存取转运自动化。但现阶段并没有一种专用设备来实现此功能，主要使用一些通用的起重设备如行车、叉车等，然后依靠人工对位、装卸。此种作业方式作业效率低，需要的人工多，且作业需要的空间大，建设与运营成本高。
发明内容针对上述技术的不足之处，本实用新型提供一种能够实现自动转动，自动存取与自动控制功能的用于对电池进行存取转运的机器人。为实现上述目的，本实用新型提供一种用于对电池进行存取转运的机器人，包括上轨道、下轨道、框架与控制部分，所述框架设置在所述上轨道与所述下轨道之间，所述控制部分安装在所述框架上，所述框架由上横梁、立柱与下横梁构成，还包括行走装置、升降装置与电池取放装置，所述行走装置安装在所述下横梁的两端，所述升降装置分别与所述上横梁以及所述立柱相连接，所述电机取放装置安装在所述升降装置上，所述控制部分分别与所述行走装置、所述升降装置以及所述电池取放装置相连接。所述行走装置由行走车轮、行走伺服电机、平转铰与下导向轮构成，所述行走伺服电机与所述行走车轮相连接，所述下导向轮与所述平转铰设置在所述行走车轮的外侧与上端，所述下导向轮的一端设置在所述下轨道中。所述升降装置由载货台、滚珠丝杆、升降伺服电机与传动机构构成，所述升降伺服电机与所述传动机构相连接，所述升降伺服电机与所述传动机构分别安装在所述上横梁的底部与内部，所述滚珠丝杆设置在所述立柱的内侧，其顶端与所述传动机构相连接，所述载货台与所述滚珠丝杆相连接。在所述载货台上安装有电池限位装置。所述电池取放装置由伸缩货叉、货叉伸缩伺服电机、电池支承滚轮、电池吸附装置与电池推拉装置构成，所述伸缩货叉分为三层结构，所述第一层货叉与所述第二层货叉依次安装在所述第三层货叉上，所述电池推拉装置、所述电池推拉装置伺服电机、所述电池吸附装置与所述电池支承滚轮均安装在所述第一层货叉的表面，所述电池推拉装置与所述电池推拉装置伺服电机相连接，所述电池吸附装置与所述电池推拉装置相连接。所述第一层移动架通过第一层驱动装置在所述第二层移动架上位移，所述第二层移动架通过第二层驱动装置在所述第三层货叉上位移。所述第三层货叉安装在所述载货台上。所述控制部分由控制台、行走位置编码器、升降位置编码器与激光通讯仪构成，所述控制台分别与所述行走位置编码器、所述升降位置编码器以及所述激光通讯仪相连接，所述控制台设置在所述立柱的外侧，所述行走位置编码器安装在所述上横梁上，所述升降位置编码器与所述载货台相连接，所述激光通讯仪安装在所述上轨道上。在所述上轨道中还卡设有上导向轮，所述上导向轮的一端安装在所述上横梁上。
·[0015]本实用新型通过控制部分、行走装置、升降装置与电池取放装置可实现对电池的自动转运、自动存取与自动控制功能，可减轻人员劳动强度，提高工作效率。本实用新型采用PLC编程技术、位置编码技术、传感器技术与远程激光通讯技术，具有对位精度高与自动化程度高等特点。可在现场无人值守时自行作业，从而了满足充电站高效存取转运电池的要求。由汽车上取下的电池可转运到充电架上，然后将充电架上充好电的电池放到机械手上，机械手将电池装到汽车上，前后过程耗时为5-8分钟。本实用新型在工作过程中不需要人员进行对位、装卸等工作，只需要给机器人一个货架位置信号即可完成相应的操作，其相应操作的控制信号可由远程总控端通过激光通讯发送到机器人。另外，在紧急情况下，机器人也可以由操作人员在控制台上手动控制完成，从而提高了在紧急情况下的应急性能。由于手动控制与自动控制具有连锁功能，在同一时间下只能由一个采用一种控制方式，因此，可保证设备安全性。
图I为本实用新型的结构图；图2为图I的侧视图；图3为本实用新型中行走装置的示意图；图4为本实用新型中升降装置的示意图；图5为本实用新型中电池取放装置的示意图。主要符号说明如下I-上轨道2-下轨道3-上横梁4-立柱5-下横梁6-升降装置7-行走装置8-控制台9-上导向轮10-升降位置编码器11-激光通讯仪12-行走装置编码器13-电池取放机构14-行走伺服电机 15-行走车轮 16-平转铰17-下导向轮18-传动机构 19-滚珠丝杠20-升降伺服电机 21-载货台22-电池推拉装置伺服电机23-电池推拉装置 24-电池吸附装置25-电池支承滚轮[0032]26-伸缩货叉27-货叉伸缩伺服电机具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。如图I至图5所示，本实用新型提供一种用于对电池进行存取转运的机器人，由上轨道、下轨道、框架、控制部分、行走装置、升降装置与电池取放装置构成。在上轨道I上安装有激光通讯仪11。框架设置在上轨道I与下轨道2之间，控制部分安装在框架上，框架由上横梁3、立柱4与下横梁5构成，上横梁3、立柱4与下横梁5构成刚性框架。在上轨道I中还卡设有上导向轮9，该上导向轮9的一端安装在上横梁3上，通过上导向轮可保证机器人进行垂直运动。行走装置7安装在下横梁5的两端，升降装置6分别与上横梁3以及立柱4相连接，电机取放装置安装在升降装置上，控制部分分别与行走装置、升降装置以及电池取放装置相连接。控制部分由控制台8、行走位置编码器12、升降位置编码器10与激光通讯仪11构成，控制台8分别与行走位置编码器12、升降位置编码器18以及激光通讯仪11相连接。控制台8设置在立柱4的外侧，行走位置编码器12安装在上横梁3上，升降位置编码器10与载货台21相连接。行走位置编码器对机器人行走的位置进行编码，PLC检测位置编码系统反馈信号，当载货台升降到达设定位置时制动，其精度达到±1_。激光通讯仪11安装在在上轨道I上，激光通讯仪用于接收远程控制端发送的对机器人进行控制的相应信号。行走装置由行走车轮15、行走伺服电机14、平转铰16与下导向轮17构成，行走伺服电机14与行走车轮15相连接，下导向轮17与平转铰16设置在行走车轮15的外侧与上端，下导向轮17的一端设置在下轨道2中。行走伺服动电机提供驱动力，下导向轮在下轨道上主要起到导向作用，在经过曲线轨道时，下导向轮带动平转铰转动，使行走车轮拐弯，以适应曲线轨道。升降装置由载货台21、滚珠丝杆19、升降伺服电机20与传动机构18构成，升降伺服电机20与传动机构18相连接,升降伺服电机20与传动机构18分别安装在上横梁3的底部与内部。滚珠丝杆19设置在立柱4的内侧，其顶端与传动机构18相连接。载货台21与滚珠丝杆19相连接，在载货台21上安装有电池限位装置，该电池限位装置可保证电池与载货台的相对位置。升降伺服电机提供驱动力，经传动系统带动滚珠丝杠转动，从而使载货台在滚珠丝杆上进行上、下移动。电池取放装置由伸缩货叉26、货叉伸缩伺服电机27、电池支承滚轮25、电池吸附装置24与电池推拉装置23构成。其中，伸缩货叉26分为三层结构，第一层货叉与第二层货叉依次安装在第三层货叉上，第一层移动架通过第一层驱动装置在第二层移动架上位移，第二层移动架通过第二层驱动装置在第三层货叉上位移，第三层货叉安装在载货台上。电池推拉装置23、电池推拉装置伺服电机22、电池吸附装置24与电池支承滚轮25均安装在第一层货叉的表面，电池推拉装置23与电池推拉装置伺服电机22相连接，电池吸附装置24与电池推拉装置23相连接。本实用新型在需要取出电池时，首先，由行走装置及升降装置自动对准设定的充电架电池取出位置，货叉伸缩伺服电机带动货叉伸出，接近电池，接近开关起作用；然后，电池推拉装置伺服电机带动电池推拉装置上前，电池吸附装置里的电磁铁通电，将电池吸住；最后，电池推拉装置将电池拉出到电池支承滚轮上，货叉缩回。在完成取电池作业后，行走装置及升降装置自动将电池移动到设定的电池转运平台位置，放下电池，将需要充电的电池由转运平台储存到充电架上基本上是以上过程的逆过程。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。·
权利要求1.一种用于对电池进行存取转运的机器人，包括上轨道、下轨道、框架与控制部分，所述框架设置在所述上轨道与所述下轨道之间，所述控制部分安装在所述框架上，所述框架由上横梁、立柱与下横梁构成，其特征在于，还包括行走装置、升降装置与电池取放装置，所述行走装置安装在所述下横梁的两端，所述升降装置分别与所述上横梁以及所述立柱相连接，所述电机取放装置安装在所述升降装置上，所述控制部分分别与所述行走装置、所述升降装置以及所述电池取放装置相连接。
2.根据权利要求I所述的用于对电池进行存取转运的机器人，其特征在于，所述行走装置由行走车轮、行走伺服电机、平转铰与下导向轮构成，所述行走伺服电机与所述行走车轮相连接，所述下导向轮与所述平转铰设置在所述行走车轮的外侧与上端，所述下导向轮的一端设置在所述下轨道中。
3.根据权利要求I所述的用于对电池进行存取转运的机器人，其特征在于，所述升降装置由载货台、滚珠丝杆、升降伺服电机与传动机构构成，所述升降伺服电机与所述传动机构相连接，所述升降伺服电机与所述传动机构分别安装在所述上横梁的底部与内部，所述滚珠丝杆设置在所述立柱的内侧，其顶端与所述传动机构相连接，所述载货台与所述滚珠丝杆相连接。·
4.根据权利要求3所述的用于对电池进行存取转运的机器人，其特征在于，在所述载货台上安装有电池限位装置。
5.根据权利要求I所述的用于对电池进行存取转运的机器人，其特征在于，所述电池取放装置由伸缩货叉、货叉伸缩伺服电机、电池支承滚轮、电池吸附装置与电池推拉装置构成，所述伸缩货叉分为三层结构，所述第一层货叉与所述第二层货叉依次安装在所述第三层货叉上，所述电池推拉装置、所述电池推拉装置伺服电机、所述电池吸附装置与所述电池支承滚轮均安装在所述第一层货叉的表面，所述电池推拉装置与所述电池推拉装置伺服电机相连接，所述电池吸附装置与所述电池推拉装置相连接。
6.根据权利要求I所述的用于对电池进行存取转运的机器人，其特征在于，所述控制部分由控制台、行走位置编码器、升降位置编码器与激光通讯仪构成，所述控制台分别与所述行走位置编码器、所述升降位置编码器以及所述激光通讯仪相连接，所述控制台设置在所述立柱的外侧，所述行走位置编码器安装在所述上横梁上，所述升降位置编码器与所述载货台相连接，所述激光通讯仪安装在所述上轨道上。
7.根据权利要求I至6中任意一项所述的用于对电池进行存取转运的机器人，其特征在于，在所述上轨道中还卡设有上导向轮，所述上导向轮的一端安装在所述上横梁上。
专利摘要本实用新型提供一种用于对电池进行存取转运的机器人，由上轨道、下轨道、框架、控制部分、行走装置、升降装置与电池取放装置构成，框架设置在上轨道与下轨道之间，控制部分安装在框架上，框架由上横梁、立柱与下横梁构成，行走装置安装在下横梁的两端，升降装置分别与上横梁以及立柱相连接，电机取放装置安装在升降装置上，控制部分分别与行走装置、升降装置以及电池取放装置相连接。本实用新型通过控制部分、行走装置、升降装置与电池取放装置实现自动转运、自动存取与自动控制功能，可减轻人员劳动强度，提高工作效率。本实用新型采用PLC编程技术、位置编码技术、传感器技术与远程激光通讯技术，具有对位精度高与自动化程度高等特点。
文档编号B60S5/06GK202753913SQ20122008879
公开日2013年2月27日 申请日期2012年3月9日 优先权日2012年3月9日
发明者冯扶民, 张乐亲, 朱佳绪 申请人:武汉通联路桥机械技术有限公司