一种电池转运机构和更换电池机器人的制作方法

本实用新型涉及一种电池更换装置，具体说是一种电池转运机构及一种更换电池机器人。

背景技术：

随着建筑工地劳动力的持续下降，以及建筑施工中存在的危险，建筑机器人将逐渐取代人工成为施工作业中的主力。而受制于施工场地的条件，机器人往往需要通过携带电池作为动力源而不是通过电线远距离提供动力。目前，建筑机器人重要的能量补给方式之一是电池更换。电池更换是指用充满电能的动力电池替换建筑机器人上电能已经耗尽的动力电池来完成电能补充。

通常，建筑机器人所使用的电池重量在50公斤左右，传统的人工换电效率低下，还存在人身安全问题。而通过电池更换机器人可以实现建筑机器人充换电过程的自动化。一般的电池更换机器人通过在充电站和建筑机器人之间往返移动，实现将处于亏电状态的动力电池卸下以及将处于满电池状态的动力电池固定在建筑机器人上的动作。

本申请人研发了一种自带电池架的更换电池机器人，电池架上设有多个电池仓，如果更换电池机器人携带满仓电池的话，常规的电池转运机构只有一个取放单元，单个取放单元在取下作业机器人上的乏电电池时，就无法取出电池架上满电电池。或者如果每个电池仓携带两块以上电池的话，如果电池仓首个电池位装入乏电电池后，单个取放单元无法取出电池仓中乏电电池背后的满电电池。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种电池转运机构和一种更换电池机器人，用于解决现有技术中存在的问题。

一种电池转运机构，包括至少两个托盘，用于置放电池；及托盘支架，所述至少两个托盘沿竖直方向安装于所述托盘支架上。

优选地，所述至少两个托盘中至少一个为取放托盘，所述取放托盘包括：

取放托盘导轨，所述取放托盘导轨安装至所述托盘支架上；

多个取放托盘辊，所述取放托盘辊安装在所述取放托盘导轨上；

驱动件，驱动至少一个托盘辊轮转动。

优选地，所述多个取放托盘辊包括取放托盘主动辊和取放托盘被动辊，所述取放托盘主动辊的宽度大于所述取放托盘被动辊的宽度；所述取放托盘主动辊和所述取放托盘被动辊之间通过同步带连接。

优选地，所述取放托盘主动辊的宽度等于托盘支架之间的宽度。

优选地，所述至少两个托盘中至少一个为暂存托盘，所述暂存托盘包括：

暂存托盘导轨，所述暂存托盘导轨安装在所述托盘支架上；

多个暂存托盘辊，所述暂存托盘辊安装在所述暂存托盘导轨上；

驱动件，所述驱动件驱动至少一个暂存托盘辊转动；

暂存托盘挡板，所述暂存托盘挡板安装在所述暂存托盘导轨上。

优选地，所述多个暂存托盘辊包括暂存托盘主动辊和暂存托盘被动辊，所述暂存托盘主动辊的宽度等于所述暂存托盘被动辊的宽度；所述暂存托盘主动辊和所述暂存托盘被动辊之间通过同步带连接。

优选地，所述暂存托盘挡板安装在所述暂存托盘的前方和两侧；所述暂存托盘挡板的高度高于暂存托盘主动辊和暂存托盘被动辊的上表面。

优选地，所述取放托盘导轨的长度大于所述暂存托盘导轨的长度。

优选地，所述托盘支架在所述取放托盘或暂存托盘的上方具有托盘支架扩口结构。

本实用新型提供的一种更换电池机器人，包括；底盘；电池架，所述电池架固定安装在所述底盘上，所述电池架包括至少一个容纳电池的电池仓，电池仓上设有供电池出入的出入口；前述电池转运机构，能将电池移出和移入自所述电池仓和作业机器人的电池箱移出和移入；升降机构，驱动所述电池转运机构在作业机器人的电池箱的出入口和所述电池仓的出入口之间移动。

综上所述，设置有沿竖直方向安装于托盘支架上的至少两个托盘，充分利用电池仓空间，使得更换电池机器人的电池仓携带更多的电池。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为电池更换机器人更换电池的过程示意图；

图2为电池更换机器人实施例一的双托盘装置示意图；

图3为电池更换机器人实施例二的双托盘装置示意图；

图中：1-电池仓；2-电池；3-托盘装置；4-垂直提升机构；5-电池更换机器人；301-取放托盘；311-取放托盘被动辊；321-取放托盘主动辊；331-取放托盘连接线；351-取放托盘导轨；302-暂存托盘；312-暂存托盘被动辊；322-暂存托盘主动辊；332-暂存托盘连接线；342-暂存托盘挡板；352-暂存托盘导轨；303-托盘支架；313-托盘支架扩口。

具体实施方式

本实用新型实施例提供了一种电池转运机构，用于解决现有技术中存在的问题。

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了更详细说明本实用新型，下面结合附图对本实用新型提供的一种电池转运机构，进行具体地描述。

如图1-3所示，一种电池转运机构，包括至少两个托盘装置3，用于置放电池；及托盘支架303，至少两个托盘沿竖直方向安装于托盘支架303上。

至少两个托盘中可以全部为取放托盘，也可以其中一部分为取放托盘，另一部分为暂存托盘。取放托盘能将电池在更换电池机器人的电池仓和作业机器人的电池箱之间移出或移入；暂存托盘能将电池移出或移入更换电池机器人的电池仓。至少两个托盘中可以全部为取放托盘301时，其中一部分托盘同时起到暂存托盘和取放托盘的作用。取放托盘301用于乏电电池2抬取及满电电池2安放操作。取放托盘301包括：取放托盘导轨351，取放托盘导轨351安装至托盘支架303上；多个取放托盘辊，取放托盘辊安装在取放托盘导轨351上；驱动件，驱动至少一个托盘辊轮转动；多个取放托盘辊包括取放托盘主动辊321和取放托盘被动辊311，通过取放托盘主动辊321和取放托盘被动辊311的转动移动电池2；取放托盘导轨351的宽度大于取放托盘被动辊311的宽度，以便于取放托盘351导轨直接伸到作业机器人电池箱下方取放电池；取放托盘主动辊321和取放托盘311被动辊之间通过同步带连接；取放托盘主动辊321的宽度等于托盘支架303之间的宽度。

暂存托盘302包括：暂存托盘导轨352，暂存托盘导轨352安装在托盘支架303上；多个暂存托盘辊，暂存托盘辊安装在暂存托盘导轨352上；驱动件，驱动件驱动至少一个暂存托盘辊转动；暂存托盘挡板342，暂存托盘挡板342安装在暂存托盘导轨上；多个暂存托盘辊包括暂存托盘主动辊322和暂存托盘被动辊312，通过暂存托盘主动辊322和暂存托盘被动辊312的转动移动电池2；暂存托盘主动辊322的宽度等于暂存托盘被动辊312的宽度；暂存托盘主动辊322和暂存托盘被动辊312之间通过同步带连接。

暂存托盘挡板342安装在暂存托盘302的前方和两侧；暂存托盘挡板342的高度高于暂存托盘主动辊322和暂存托盘被动辊312的上表面。

托盘支架303包括用于和托盘连接的两个侧板；托盘支架在取放托盘或暂存托盘的上方具有托盘支架扩口313结构。

托盘支架303与更换电池机器人上的垂直提升机构4连接。

具体实施例1：

如图2所示，在电池更换的过程中，包括建筑机器人的电池仓1以及建筑机器人5。其中，电池仓1可自动通过导轨弹出电池2；电池更换机器人5包括了垂直提升机构4和双托盘3；垂直提升机构4包含电机和丝杠，并连接双层托盘装置3，通过电机驱动丝杠可在垂直方向上实现双层托盘装置3的上下运动，从而取放电池2。

图2表示以转运机构包括两个托盘为例，即双托盘结构的结构示意图，当然实施例中三个、四个或者更多。该双托盘结构包括上层托盘和下层托盘。其中，上层托盘为暂存托盘302，可以放置不需要进行操作的电池；下层托盘为取放托盘301，可进行建筑机器人乏电电池2抬取及满电电池安放操作；两层托盘之间通过托盘支架303连接。

取放托盘301包括：取放托盘导轨351，取放托盘导轨351安装至托盘支架303上；6个取放托盘辊，取放托盘辊安装在取放托盘导轨351上；驱动件，驱动至少一个托盘辊轮转动；取放托盘辊包括5个取放托盘主动辊321和1个取放托盘被动辊311，通过5个取放托盘主动辊321和1个取放托盘被动辊311的转动移动电池2；取放托盘导轨351的宽度大于取放托盘被动辊311的宽度，以便于取放托盘351导轨直接伸到作业机器人电池箱下方取放电池。取放托盘主动辊321位于靠近取放托盘301内部一侧；取放托盘主动辊321的宽度等于托盘支架303之间的宽度。其中，取放托盘主动辊321具有连接外部的暂存托盘连接线322，可获得电信号进而控制转动；取放托盘主动辊321和取放托盘311被动辊之间通过同步带连接，保证不同辊轮的转速一致。

托盘支架303包括用于和托盘连接的两个侧板；托盘支架在取放托盘或暂存托盘的上方具有托盘支架扩口313结构，可避免下方托盘上电池不对正的情况下，电池与侧板发生发生碰撞的情况。

两个托盘中一个为暂存托盘302，暂存托盘302放置不需要进行操作的电池2；暂存托盘302包括：暂存托盘导轨352，暂存托盘导轨352安装在托盘支架303上；4个暂存托盘辊，暂存托盘辊安装在暂存托盘导轨352上；驱动件，驱动件驱动至少一个暂存托盘辊转动；暂存托盘挡板342，暂存托盘挡板342安装在暂存托盘导轨上；暂存托盘辊包括1个暂存托盘主动辊322和3个暂存托盘被动辊312，通过暂存托盘主动辊322和暂存托盘被动辊312的转动移动电池2；暂存托盘主动辊322的宽度等于暂存托盘被动辊312的宽度均为330mm；暂存托盘主动辊322位于靠近托盘内部一侧，暂存托盘主动辊322具有连接外部的暂存托盘连接线332，可获得电信号进而控制转动；暂存托盘主动辊322和暂存托盘被动辊312之间通过同步带连接，保证不同辊轮的转速一致。

暂存托盘挡板342安装在暂存托盘302的前方和两侧；暂存托盘挡板342的高度高于暂存托盘主动辊322和暂存托盘被动辊312的上表面，可限制电池进入托盘后的位移，防止电池存放时滑落。

取放托盘导轨351的长度大于暂存托盘导轨352的长度，避免更换电池机器人与作业机器人靠得过近。

进行电池更换操作时，首先，电池仓1自动通过u型导轨弹出电池2；然后电池更换机器人5通过垂直提升机构4降低取放托盘301的高度至低于建筑机器人弹出乏电电池2的高度；电池更换机器人5移动到建筑机器人附近，并使取放托盘301位于乏电电池下方；垂直提升机构4提升取放托盘301顶起乏电电池离开电池仓1伸出的u型导轨；取放托盘301将乏电电池运送到电池更换机器人5携带的存储仓中；取放托盘301从存储仓中重新装载满电电池；垂直提升机构4降低取放托盘高度，使满电电池落于电池仓u型导轨上；电池仓收回u型导轨及上方电池，完成电池更换操作。

具体实施例2：

如图3所示，在本实施例中电池转运机构以包括两个托盘为例，且上下两层托盘都为取放托盘301；两层托盘之间通过托盘支架303连接。可以认为，本实施例中取放托盘和暂存托盘结构相同，即有部分取放托盘既执行取放托盘的功能，又能执行暂存托盘的功能，即部分托盘既能将电池在更换电池机器人的电池仓和作业机器人的电池箱之间移出或移入，又能将电池移出或移入更换电池机器人的电池仓双托盘的上托盘装置和下托盘装置均采用取放托盘的话，能降低丝杠的高度，使得双托盘上升一个较小的高度就能取到电池。例如将双托盘的上托盘由暂存托盘的结构修改为取放托盘的结构后，取最上方电池仓的电池，可以少上升一个电池仓位的高度，即可以省掉一段升降机构。

取放托盘301包括：取放托盘导轨351，取放托盘导轨351安装至托盘支架303上；6个取放托盘辊，取放托盘辊安装在取放托盘导轨351上；驱动件，驱动至少一个托盘辊轮转动；取放托盘辊包括5个取放托盘主动辊321和1个取放托盘被动辊311，通过5个取放托盘主动辊321和1个取放托盘被动辊311的转动移动电池2；取放托盘主动辊321的宽度大于取放托盘被动辊311的宽度。取放托盘主动辊321位于靠近取放托盘301内部一侧；取放托盘导轨351的宽度等于托盘支架303之间的宽度。其中，取放托盘主动辊321具有连接外部的暂存托盘连接线322，可获得电信号进而控制转动；取放托盘主动辊321和取放托盘311被动辊之间通过同步带连接，保证不同辊轮的转速一致。

托盘支架303包括用于和托盘连接的两个侧板；托盘支架在取放托盘或暂存托盘的上方具有托盘支架扩口313结构，可避免下方托盘上电池不对正的情况下，电池与侧板发生发生碰撞的情况。

进行电池更换操作时，首先，电池仓1自动通过u型导轨弹出电池2；然后电池更换机器人5通过垂直提升机构4降低下层取放托盘301的高度至低于建筑机器人弹出乏电电池的高度；电池更换机器人5移动到建筑机器人附近，并使下层取放托盘301位于乏电电池下方；垂直提升机构4提升下层取放托盘301顶起乏电电池离开电池仓伸出的u型导轨；下层取放托盘301将乏电电池运送到电池更换机器人5携带的存储仓中，同时，上层取放托盘301从存储仓中获取满电电池；垂直提升机构4降低上层取放托盘301高度，使满电电池落于电池仓u型导轨上；电池仓收回u型导轨及上方电池，完成电池更换操作。

本实施例提供的电池转运机构，设置有沿竖直方向安装于所述托盘支架上的至少两个托盘，能充分利用电池仓空间，使得电池仓携带更多的电池。至少两个托盘中一个做取放托盘用，另一个做暂存托盘用。当所有电池仓均携带满仓电池时，需要将首台作业机器人的乏电电池放置到电池仓内以腾出取放托盘时，暂存托盘可以先从电池仓取出满仓电池以腾出空位，取放托盘将作业机器人电池箱内的乏电电池放入该空位后，再去电池仓取满电电池放入作业机器人的电池箱。或者当电池仓的入口处放置乏电电池且电池仓内部的放置满电电池时，暂存托盘先取出电池仓入口处的乏电电池，取放托盘在取出乏电电池背后的满电电池。如果仅设置一个取放托盘的话，则需要空出一层电池仓专门用来暂存电池。

本实施例还提供一种更换电池机器人，包括；底盘；电池架，电池架固定安装在底盘上，电池架包括至少一个容纳电池的电池仓，电池仓上设有供电池出入的出入口；前述的电池转运机构，能将电池自电池仓和作业机器人的电池箱内移出以及将电池移入电池仓和作业机器人的电池箱；升降机构，电池转运机构安装在升降机构上，升降机构能驱动电池转运机构在作业机器人的电池箱的出入口和电池仓的出入口之间移动。

本实施例提供的更换电池机器人，通过升级机构配合竖向层叠的电池转运机构，可以充分利用更换电池机器人的竖向空间，避免更换电池机器人横向尺寸过大，不能通过房门进入房间给作业机器人更换电池，也避免更换电池机器人纵向尺寸过大，不能在狭窄地区转弯。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。