一种机器人自动更换电池系统及其更换方法与流程

本发明涉及一种电池自动更换机器人，具体涉及一种机器人自动更换电池系统及其更换方法。

背景技术

电池更换技术是指利用一套专业的电池更换设备，将已耗尽电量的空电池从设备上拆卸下来，再将一块已充满电的电池换装到设备上，随着科技的进步与发展，机器人自动更换电池已经被广泛应用，而机器人电池自动更换是不仅能够更加方便的对机械设备供电用，而且能够更加快速的对电池进行更换，同时无需人工手动拆卸电池并进行新电池的更换，发展至今机器人自动更换电池不仅应用到对汽车、电动车等车辆的电池进行自动更换，也包括为机械设备供电的电池进行自动更换。

但是现有的机器人自动更换电池仍存在一定缺陷，更换时的速度较慢、效率较低，导致机械设备在电池更换过程中停作时间较长，而且仅仅只是将备用电池更换上，更换下来的电池还需要人工取出对其进行充电，较为麻烦，并且电池与备用电池在长期使用不断损耗后其蓄电能力不足以带动机械设备的运作时，需要对电池以及备用电池整体进行换新，而现有的机器人自动更换电池在换新电池时极其麻烦。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种机器人自动更换电池系统及其更换方法，可以解决传统的机器人自动更换电池存在更换时的速度较慢、效率较低，导致机械设备在电池更换过程中停作时间较长，而且仅仅只是将备用电池更换上，更换下来的电池还需要人工取出对其进行充电，较为麻烦，并且电池与备用电池在长期使用不断损耗后其蓄电能力不足以带动机械设备的运作时，需要对电池以及备用电池整体进行换新，而现有的机器人自动更换电池在换新电池时极其麻烦的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种机器人自动更换电池系统及其更换方法，包括底座以及安装在其内部的控制器，所述底座顶部两端均焊接有支撑座，两个所述支撑座底部与所述底座之间均设置有取放槽，且两个所述支撑座顶部分别安装有第一更换机构、第二更换机构，所述第一更换机构与所述第二更换机构对称设置，且所述第一更换机构与所述第二更换机构底部均设置有箱体，所述箱体内部安装有气泵，所述气泵侧壁上连接有一根贯穿所述箱体侧壁的气动伸缩杆，所述气动伸缩杆一端焊接有吸盘，所述箱体顶部安装有充电电源，所述充电电源一侧设置立柱，所述立柱内部穿接有接头，所述接头一端通过导线与所述充电电源相连接，所述立柱底端安装有吸泵，所述吸泵底端连接有接管，所述接管通过管道与所述吸盘相连接，所述立柱侧壁上焊接有支架，所述支架顶部安装有顶部电源，且所述支架顶部内壁上安装有朝下的顶部液压泵，所述顶部液压泵底部连接液压伸缩杆，所述液压伸缩杆底端连接充电头，所述充电头通过导线与所述接头相连接；

所述控制器底部安装有底部电源，所述底部电源两侧均安装有底部液压泵，两个所述底部液压泵顶部的伸缩杆均连接在撑板上，所述撑板上放置有接电箱，所述接电箱顶部设置有通电接口，且所述接电箱两侧外壁上均设置有开口，所述接电箱内部放置有左侧电池，且所述接电箱一侧安装有右侧电池，所述左侧电池与所述右侧电池顶部均设置有充电接孔。

优选的，所述取放槽底部内壁上固定安装有滑板，所述滑板以及撑板顶部外壁上均嵌有一排滑轮。

优选的，所述取放槽顶部内壁到滑板顶部之间的间距与左侧电池、右侧电池的高度均相适配。

优选的，所述撑板为三段拼接式结构，位于两端的所述撑板顶部分别支撑左侧电池、右侧电池，位于中部的所述撑板顶部支撑接电箱。

优选的，所述左侧电池通过位于第一更换机构内部的气动伸缩杆以及吸盘与撑板之间呈活动连接，所述右侧电池通过位于第二更换机构内部的另一个气动伸缩杆以及另一个吸盘与撑板之间呈活动连接。

优选的，所述控制器通过若干根导线分别与两个底部液压泵、两个充电电源、两个气泵以及两个顶部液压泵之间呈电性连接，且所述充电电源通过导线分别与气泵、充电头之间呈电性连接，所述顶部电源通过导线与顶部液压泵之间呈电性连接，所述底部电源通过若干根导线分别与控制器以及两个底部液压泵之间呈电性连接。

优选的，所述左侧电池、右侧电池的规格均与接电箱相适配，且充电接孔的位置与通电接口的位置相对应。

优选的，在所述步骤二中，所述左侧电池在停止移动后，左侧电池的充电接孔正对着充电头，且充电接孔的规格与充电头相适配。

一种机器人自动更换电池的方法，具体步骤包括：

步骤一：首先将整个装置安装在需要使用的机械内部，利用所述控制器控制整个装置，初始时利用所述接电箱顶部的所述通电接口连接导线的方式将所述接电箱内部的所述左侧电池与机械设备之间相连接，所述接电箱为机械设备供电；

步骤二：当所述接电箱内部的所述左侧电池供电不足时，所述控制器控制所述第一更换机构内部的所述气泵启动，所述气泵驱动所述气动伸缩杆带动所述吸盘收缩，利用所述吸盘将所述左侧电池从所述接电箱一侧的所述开口处抽出，在所述左侧电池抽出的同时，所述第二更换机构内部的所述气泵启动，并且利用其内部的所述气动伸缩杆将所述右侧电池从所述接电箱另一侧的所述开口推入所述接电箱内部，此时所述右侧电池为所述接电箱提供电力来源并供机械设备使用，而所述左侧电池被移动至所述第一更换机构的所述支架侧壁处停止；

步骤三：利用所述控制器控制所述顶部液压泵启动，所述顶部液压泵驱动所述液压伸缩杆伸长，带动其一端的所述充电头下降并接入所述充电接孔内部，为所述左侧电池充电，当所述左侧电池充满电后，所述控制器控制停止充电，所述左侧电池留在原位备用，当所述右侧电池内部电量用完时，所述第二更换机构以步骤二的方式将所述右侧电池取出并进行充电，而所述左侧电池投入使用。

本发明的有益效果：通过装置上安装对称设置的第一更换机构、第二更换结构，第一更换机构内部的气泵通过气动伸缩杆连接左侧电池，第二更换机构内部的气泵通过气动伸缩杆连接右侧电池，并且在两个电池之间安装有为连接的机械设备供电用的接电箱，接电箱两侧均有开口，当其中一个电池耗完电后能够在气动伸缩杆的牵引下从接电箱内部直接取出，而另一个电池能够在气动伸缩杆的推动下直接进入接电箱内部使用，更加方便快捷，同时无需人工手动进行电池的更换。

通过在第一更换机构、第二更换机构内部均安装有与充电电源相连接的充电头，充电头通过液压伸缩杆控制上伸下降，在一个电池耗完电取出时，能够直接利用充电头与电池上的充电接孔对接对其进行充电，从而无需人工取出备用的电池进行充电，使用更加方便。

通过将支撑两个电池以及接电箱的撑板设置成三段式结构，并且支撑两个电池的撑板底部均通过伸缩管与底部液压泵相连接，同时底座两侧配有与电池相适配的取放槽，使得电池在长期使用蓄电能力不足需要更换时能够从取放槽取出并换新，从而大大提升装置的使用寿命。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明第一更换机构结构示意图；

图3为本发明第二更换机构结构示意图；

图4为本发明底座结构示意图；

图5为本发明左侧电池更换后的结构示意图；

图6为本发明左侧电池充电的结构示意图；

图7为本发明电池取出后的结构示意图；

图中：1、底座；2、控制器；3、支撑座；4、第一更换机构；5、第二更换机构；6、箱体；7、气泵；8、气动伸缩杆；9、吸盘；10、接管；11、吸泵；12、充电电源；13、接头；14、立柱；15、顶部电源；16、支架；17、顶部液压泵；18、液压伸缩杆；19、充电头；20、底部电源；21、底部液压泵；22、滑板；23、取放槽；24、撑板；25、接电箱；26、开口；27、通电接口；28、右侧电池；29、充电接孔；30、左侧电池。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7所示，一种机器人自动更换电池系统及其更换方法，包括底座1以及安装在其内部的控制器2，控制器2用于控制整个机器人的运作，底座1顶部两端均焊接有支撑座3，两个支撑座3分别用来支撑第一更换机构4、第二更换机构5，两个支撑座3底部与底座1之间均设置有取放槽23，取放槽23用于在电池损耗过高需要换新时更换电池，且两个支撑座3顶部分别安装有第一更换机构4、第二更换机构5，第一更换机构4与第二更换机构5对称设置，第一更换机构4、第二更换机构5分别用来对左侧电池30、右侧电池28之间的切换、充电进行控制，且第一更换机构4与第二更换机构5底部均设置有箱体6，箱体6内部安装有气泵7，气泵7侧壁上连接有一根贯穿箱体6侧壁的气动伸缩杆8，气动伸缩杆8一端焊接有吸盘9，吸盘9牢牢吸附在电池的侧壁上，利用气动伸缩杆8的伸缩带动电池在撑板24上活动，从而进行两个电池之间的切换使用，箱体6顶部安装有充电电源12，充电电源12一侧设置立柱14，立柱14内部穿接有接头13，接头13一端通过导线与充电电源12相连接，使得接头13能够对更换下来的电池进行充电，立柱14底端安装有吸泵11，吸泵11底端连接有接管10，接管10通过管道与吸盘9相连接，使得吸盘9在使用时能够牢牢吸附电池外壁，并且不会脱落，立柱14侧壁上焊接有支架16，支架16顶部安装有顶部电源15，且支架16顶部内壁上安装有朝下的顶部液压泵17，顶部液压泵17底部连接液压伸缩杆18，液压伸缩杆18底端连接充电头19，充电头19通过导线与接头13相连接，在充电头19接入充电接孔29时能够对电池进行充电；

控制器2底部安装有底部电源20，底部电源20两侧均安装有底部液压泵21，两个底部液压泵21顶部的伸缩杆均连接在撑板24上，利用液压泵21驱动伸缩杆伸缩来调整撑板24上电池的高度，当电池被调整至取放槽23位置时能够被直接取出进行换新，撑板24上放置有接电箱25，接电箱25顶部设置有通电接口27，且接电箱25两侧外壁上均设置有开口26，接电箱25内部放置有左侧电池30，且接电箱25一侧安装有右侧电池28，在接电箱25内部电池需要更换时，能够直接将其内部耗完电的电池从一侧开口26处取出，而另一个电池从其另一侧的开口26处进入接电箱25内部为机械设备供电，左侧电池30与右侧电池28顶部均设置有充电接孔29，使得左侧电池30与右侧电池28均能够充电。

取放槽23底部内壁上固定安装有滑板22，滑板22以及撑板24顶部外壁上均嵌有一排滑轮，利用滑板22以及撑板24顶部外壁上的滑轮来辅助左侧电池30、右侧电池28滑动，从而无论是在机器人内部更换电池还是将电池从机器人内部取出换新均更加方便。

取放槽23顶部内壁到滑板22顶部之间的间距与左侧电池30、右侧电池28的高度均相适配，使得左侧电池30与右侧电池28到达取放槽23位置时即可直接从取放槽23位置取出。

撑板24为三段拼接式结构，位于两端的撑板24顶部分别支撑左侧电池30、右侧电池28，位于中部的撑板24顶部支撑接电箱25，在左侧电池30、右侧电池28长期因使用导致两个电池的蓄电能力均被损耗完需要更换全新的电池时，通过气泵7启动，将在运作的电池从接电箱25内部抽出，并且利用两个底部液压泵21的伸缩杆两个电池收纳进入底座1内部，并至取放槽23处停止，此时工作人员能够直接将两个电池分别从两个取放槽23内部取出并进行更换。

左侧电池30通过位于第一更换机构4内部的气动伸缩杆8以及吸盘9与撑板24之间呈活动连接，右侧电池28通过位于第二更换机构5内部的另一个气动伸缩杆8以及另一个吸盘9与撑板24之间呈活动连接。

控制器2通过若干根导线分别与两个底部液压泵21、两个充电电源12、两个气泵7以及两个顶部液压泵17之间呈电性连接，控制器2通过导线能够直接对两个底部液压泵21、两个充电电源12、两个气泵7以及两个顶部液压泵17的启动、关闭进行控制，且充电电源12通过导线分别与气泵7、充电头19之间呈电性连接，使得气泵7以及充电头19的电力来源均由充电电源12提供，顶部电源15通过导线与顶部液压泵17之间呈电性连接，试谍顶部液压泵17在启动时由顶部电源15提供电力来源，底部电源20通过若干根导线分别与控制器2以及两个底部液压泵21之间呈电性连接，控制器2以及底部液压泵21的电源由底部电源20提供。

左侧电池30、右侧电池28的规格均与接电箱25相适配，且充电接孔29的位置与通电接口27的位置相对应，当其中一个电池耗完电后能够在气动伸缩杆8的牵引下从接电箱25内部直接取出，并且从对应的开口26处沿着撑板24方向滑出，而另一个电池能够在另一根气动伸缩杆8的推动下从另一个开口26处进入接电箱25内部使用，更加方便快捷，并且由于充电接孔29的位置与通电接口27的位置相对应，使得新的电池在送入接电箱25内部时，接电箱25的通电接口27能够直接与充电接孔29对接，从而能够直接通电使用。

一种机器人自动更换电池的方法，具体步骤包括：

步骤一：首先将整个装置安装在需要使用的机械内部，利用控制器2控制整个装置，初始时利用接电箱25顶部的通电接口27连接导线的方式将接电箱25内部的左侧电池30与机械设备之间相连接，接电箱25为机械设备供电。

步骤二：当接电箱25内部的左侧电池30供电不足时，控制器2控制第一更换机构4内部的气泵7启动，气泵7驱动气动伸缩杆8带动吸盘9收缩，由于吸盘9通过管道与接管10相连接，并且接管10与吸泵11相连接，使得吸盘9能够牢牢吸附在左侧电池30的外壁上，利用吸盘9将左侧电池30从接电箱25一侧的开口26处抽出，在左侧电池30抽出的同时，第二更换机构5内部的气泵7启动，并且利用其内部的气动伸缩杆8将右侧电池28从接电箱25另一侧的开口26推入接电箱25内部，此时右侧电池28为接电箱25提供电力来源并供机械设备使用，而左侧电池30被移动至第一更换机构4的支架16侧壁处停止。

步骤三：此时，左侧电池30顶部的充电接孔29正对着充电头19，控制器2控制顶部液压泵17启动，顶部液压泵17驱动液压伸缩杆18伸长，带动其一端的充电头19下降并接入充电接孔29内部，由于充电头19通过导线连接接头13，而接头13与充电电源12相连接，连接后的充电头19能为左侧电池30充电，当左侧电池30充满电后，控制器2控制停止充电，左侧电池30在装置内部放置备用，当右侧电池28内部电量用完时，第二更换机构5以同样的方式将右侧电池28取出并进行充电，而左侧电池30投入使用，此种机器人自动更换电池系统不仅能够实现自动自动更换电池，取代人工手动更换，而且在更换电池后能够自动为更换下来的电池进行充电，从而无需人工取出耗完电的电池进行充电，同时耗完电的电池更换下来后能够即可换上新的电池，极大的缩短了更换电池所需的时间，效率更高。

在步骤二中，左侧电池30在停止移动后，左侧电池30的充电接孔29正对着充电头19，且充电接孔29的规格与充电头19相适配，此时顶部液压泵17驱动液压伸缩杆18伸长，带动其一端的充电头19下降并接入充电接孔29内部，由于充电头19通过导线连接接头13，而接头13与充电电源12相连接，连接后的充电头19能为左侧电池30充电，当左侧电池30充满电后，停止充电，此时充满电的左侧电池30停留在原位置，充当备用电池，在右侧电池28耗电完后继续投入使用。

本发明在使用时，首先将整个装置安装在需要使用的机械内部，利用控制器2控制整个装置，初始时利用接电箱25顶部的通电接口27连接导线的方式将接电箱25内部的左侧电池30与机械设备之间相连接，利用接电箱25为机械设备供电，型号为：kb0-l45的控制器2控制整个装置的运作，当接电箱25内部的左侧电池30供电不足时，控制器2控制第一更换机构4内部的气泵7启动，气泵7驱动气动伸缩杆8带动吸盘9收缩，由于吸盘9通过管道与接管10相连接，并且接管10与吸泵11相连接，使得吸盘9能够牢牢吸附在左侧电池30的外壁上，利用吸盘9将左侧电池30从接电箱25一侧的开口26处抽出，并且利用撑板24上的一排滑轮辅助左侧电池30滑动，在左侧电池30抽出的同时，第二更换机构5内部的气泵7启动，并且利用其内部的气动伸缩杆8将右侧电池28从接电箱25另一侧的开口26推入接电箱25内部，此时右侧电池28为接电箱25提供电力来源并供机械设备使用，而左侧电池30被移动至第一更换机构4的支架16侧壁处停止，此时，左侧电池30顶部的充电接孔29正对着充电头19，控制器2控制顶部液压泵17启动，顶部液压泵17驱动液压伸缩杆18伸长，带动其一端的充电头19下降并接入充电接孔29内部，由于充电头19通过导线连接接头13，而接头13与充电电源12相连接，连接后的充电头19能为左侧电池30充电，当左侧电池30充满电后，控制器2控制停止充电，左侧电池30在装置内部放置备用，当右侧电池28内部电量用完时，第二更换机构5以同样的方式将右侧电池28取出并进行充电，而左侧电池30投入使用，此种机器人自动更换电池系统不仅能够实现自动自动更换电池，取代人工手动更换，而且在更换电池后能够自动为更换下来的电池进行充电，从而无需人工取出耗完电的电池进行充电，同时耗完电的电池更换下来后能够即可换上新的电池，极大的缩短了更换电池所需的时间，效率更高。在左侧电池30、右侧电池28长期使用导致两个电池的蓄电能力均被损耗完需要更换全新的电池时，通过控制器2先启动连接在运作电池方向的气泵7，将在运作的电池从接电箱25内部抽出，此时控制器2启动两个底部液压泵21，利用底部液压泵21的伸缩杆两个电池收纳进入底座1内部，并至取放槽23处停止，此时工作人员能够直接将两个电池分别从两个取放槽23内部取出并进行更换，由于取放槽23底部内壁上设置有带有一排滑轮的滑板22，使得电池在取放时更加方便，最终，在完成电池的更换后将两个电池装回，重新启动装置便可再次为机械设备供电，能够更换电池的特性，使得装置的使用寿命更久。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。