一种电池自动更换装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种电池自动更换装置，用于为电池侧入式机器人更换电池，该装置包括：控制装置、平台、至少一个电池托盘、至少一个卡扣滑块，其中，所述至少一个电池托盘按行布置在所述平台之上，在所述的每一个电池托盘之上设置有一个可滑动的卡扣滑块，所述的每一个卡扣滑块的滑动方向与所述至少一个电池托盘在所述平台之上的排列方向相互垂直，所述的每一个卡扣滑块上设置有至少一个卡扣。根据本实用新型的实施方式可以自动取出机器人所携带的电量不足的电池，并自动更换上满电的电池，进而使得每个机器人无需为充电牺牲作业时间，极大地提高了机器人的使用效率。
【专利说明】
一种电池自动更换装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及智能机器人技术领域，具体涉及一种电池自动更换装置，用于为电池侧入式机器人更换电池。
【背景技术】
[0002]随着机器人技术的日趋成熟，机器人系统在各个行业的生产车间得到广泛应用，使产品的生产效率得到了极大的提高。然而，由于大多数移动机器人如自动搬运机器人(AGV)都是采用电池进行供电，而通常情况下电池充电需要较长的时间，因此机器人实际的使用时间被大幅缩短，从而严重影响了机器人的工作效率。为了解决这一问题，传统方式是通过增大充电电流来实现快速充电，但是该方法会对电池的使用寿命造成不可修复的损伤，且过大的充电电流非常危险，极易导致火灾甚至引发爆炸。
【实用新型内容】
[0003]有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种电池自动更换装置，解决了为移动机器人自动更换电池的问题。
[0004]本实用新型一实施例提供的一种电池自动更换装置，包括:控制装置、平台、至少一个电池托盘、至少一个卡扣滑块，其中，所述至少一个电池托盘按行布置在所述平台之上，在所述的每一个电池托盘之上设置有一个可滑动的卡扣滑块，所述的每一个卡口滑块的滑动方向与所述至少一个电池托盘在所述平台之上的排列方向相互垂直，所述的每一个卡扣滑块上设置有至少一个卡扣。
[0005]进一步地，所述的每一个卡扣滑块包括两个卡扣，所述的两个卡扣分别设置在卡扣滑块的左右两个端面上。
[0006]进一步地，所述的每一个卡扣滑块进一步包括电源接口。
[0007]进一步地，所述的每一个电池托盘的上表面设置有平行导轨、驱动丝杠、驱动电机;所述的每一个卡扣滑块的下表面设置有一个滑块，所述滑块上的螺纹与所述驱动丝杠上的螺纹相匹配。
[0008]进一步地，所述装置还包括底座，所述平台滑动地设置在底座之上，并且所述平台沿所述底座的滑动方向与所述至少一个卡扣滑块在所述电池托盘上的滑动方向相互垂直。
[0009]进一步地，所述底座的上表面设置有平行导轨、驱动丝杠、驱动电机;所述平台的下表面设置有一个滑块，所述滑块上的螺纹与所述驱动丝杠上的螺纹相匹配。
[0010]进一步地，所述装置还包括至少一个电池箱，所述电池箱包括一个一端开口的方形箱体，在箱体的另一端设置有与所述卡扣滑块上的至少一个卡扣相匹配的至少一个卡扣槽。
[0011 ]进一步地，所述的每一个电池箱上进一步包括与所述的每一个卡扣滑块上的所述电源接口相匹配的插线端子。
[0012]进一步地，其特征在于，所述至少一个电池箱在所述至少一个电池托盘上间隔布置。
[0013]进一步地，在所述平台上进一步设置至少一个红外感应装置，其中，所述红外感应装置的数量为I，所述的一个红外感应装置对应两个电池托盘，并且设置在与之对应的两个电池托盘之间的中间位置处，使得所述红外感应装置分别与机器人上的电池腔两端的红外感应装置对准时，所述两个电池托盘上的两个卡扣滑块分别与机器人的电池腔精确对准的；或所述红外感应装置的数量与电池托盘的数量一一对应，所述每一个红外感应装置设置的位置使得所述红外感应装置与所述机器人上的红外感应装置对准时，与所述红外感应装置对应的电池托盘与所述机器人的电池腔是精确对准的。
[0014]本实用新型实施例提供的一种电池自动更换装置，可以取出电池侧入式机器人中的电池箱。通过卡扣滑块上设置的卡扣可以实现卡扣滑块与机器人所装载的电池箱之间的固定连接，随后卡扣滑块在电池托盘上滑动以返回起始位置时，会带动与之相固连的电池箱，从而实现了从机器人中取出电池箱的操作。利用本实用新型的装置可以通过自动的方式取出机器人电池腔中的电池箱，不再需要人工手动实现，降低了人力资源的投入。
【附图说明】
[0015]图1a和图1b所示为本实用新型一实施例提供的一种电池自动更换装置的结构示意图。
[0016]图2所示为本实用新型一实施例提供的电池箱的结构示意图。
[0017]图3a_图3f所示为本实用新型一实施例提供的电池自动更换装置的操作流程图。
【具体实施方式】
[0018]下面将结合本实用新型实施例中的附图，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。
[0019]图1a和图1b所示为本实用新型一实施例提供的一种电池自动更换装置的结构示意图。该装置用于为电池侧入式机器人更换电池，如图所示，在该实施例中，该装置包括控制装置1、底座2、平台3、两个电池托盘401和402、两个卡扣滑块501和502、电池箱6、红外感应装置7。
[0020]控制装置I设置在底座2的下表面。作为整个装置的控制中枢，控制装置I用于控制平台3和两个卡扣滑块滑动动作的启动和停止，平台3在底座2上的滑动方向，以及卡扣滑块501/502分别在电池托盘401/402上的滑动方向。
[0021]底座2的上表面设置有两条导轨21，在两条导轨21的中间位置设置有与导轨21平行的驱动丝杠22，驱动丝杠22的一端连接有驱动电机23，该驱动电机23可以为驱动丝杠22提供动力，带动驱动丝杠22旋转。平台3的下表面设置有滑块，滑块上的螺纹与驱动丝杠22上的螺纹相匹配，当驱动丝杠22旋转时可以带动平台3下表面的滑块沿驱动丝杠22滑动，从而使平台3沿导轨21滑动。
[0022]电池托盘401和电池托盘402设置在平台3的上表面，该电池托盘401和电池托盘402沿平台3在底座2的滑动方向上并列布置。
[0023]电池托盘401和402上分别设置有卡扣滑块501和502，具体而言，电池托盘401之上设置有卡扣滑块501，电池托盘402之上设置有卡扣滑块502。
[0024]下面以电池托盘402和与之对应的卡扣滑块502为例，对电池托盘与卡扣滑块的具体结构进行描述。
[0025]电池托盘402的上表面设置有与底座2的上表面相同的结构，即在其上与底座2的导轨垂直的方向上设置有导轨41，在一个实施例中，可以是两条，同时卡扣滑块502的下表面设置有与平台3的下表面相同的结构，从而使卡扣滑块502可以沿电池托盘402上的导轨41前后滑动。具体而言，在两条导轨41的中间位置还设置有与导轨41相平行的驱动丝杠42，在驱动丝杠42的一端设置有卡扣滑块驱动电机43，卡扣滑块驱动电机43驱动卡扣滑块502沿导轨41前后滑动。
[0026]这里需要注意的是，由于电池托盘402上的导轨41的方向与底座2的导轨21的方向是垂直的，因此，电池托盘402上的驱动丝杠42与底座上的驱动丝杠22的方向也是相互垂直的。
[0027 ] 应当知道，电池托盘401也可以具有与电池托盘402相同的结构设置。
[0028]在卡扣滑块502的左右两个端面上分别设置有卡扣51，同时，在该卡扣滑块502的后表面设置有卡扣驱动电机52，该卡扣驱动电机52通过齿轮或者带传送的方式将动力传递给两个卡扣51，使该两个卡扣51可以完成顺时针和逆时针90度旋转，从而实现两个卡扣51分别与电池箱6上的卡扣槽61之间的锁死与打开。
[0029]同时，在卡扣滑块502的前表面设置有一个电源接口53。相对应地，在该卡扣滑块502的上表面设置有接线端子54，用于连接外部电源，使得接线端子54、电源接口 53，以及与之连接的电池箱6依次电连接，形成一个电通路，以为电池充电。
[0030]应当知道，卡扣滑块501也可以具有与卡扣滑块502相同的结构设置。
[0031]在一个实施例中，电池托盘402可以在平台3上滑动，并且其滑动方向与该电池托盘402上的卡扣滑块502的滑动方向相同。
[0032]电池托盘401上放置有电池箱6，当电池箱6放在电池托盘401上时，该电池箱6的一端可以与该电池托盘401上的卡扣滑块501相固连，同时，可以借由该卡扣滑块501与电源连接。
[0033]具体来说，如图2所示，该电池箱6包括方形箱体，该方形箱体一端开口，电池可以从该开口端装入电池箱6中。在箱体的另一端设置有插线端子62，该插线端子62可以插入到卡扣滑块501上的电源接口53中，从而形成电通路。在一实施例中，插线端子62安装在箱体该另一侧的中间位置。当然，本领域技术人员也可以理解，插线端子62可以放置在箱体另一侧的任意位置，只要该插线端子62可以与电源接口 53连接即可。同时，在箱体的该另一侧还设置有两个卡扣槽61，该两个卡扣槽61与卡扣滑块501上的两个卡扣51可以相配合以实现电池箱6与卡扣滑块501的固定连接。具体而言，将卡扣滑块501上的两个卡扣51分别插入到电池箱6上的两个卡扣槽61中，在卡扣驱动电机62的驱动下，两个卡扣51旋转90度，锁死，SP可实现电池箱6与卡扣滑块501的固定连接。
[0034]本领域技术人员可以理解，电池箱6的箱体大小可以根据机器人电池腔的空间大小合理设置。
[0035]在本实用新型一实施例中，在平台3上两个电池托盘4之间的中间位置处还进一步设置有红外感应装置7。相应地，机器人电池腔两端也分别安装有一个红外感应装置。机器人电池腔两端的红外感应装置之间的距离需要根据平台3上的红外感应装置与两个电池托盘4之间的距离，以及每一个电池托盘4在垂直其滑动方向上的长度合理设置，应当保证当平台3上的红外感应装置分别与机器人上的电池腔两端的红外感应装置对准时，平台上的两个电池托盘4上的两个卡扣滑块5是分别与机器人的电池腔精确对准的。
[0036]在一个实施例中，红外感应装置7的数量可以与电池托盘4的数量相等，比如为每一个电池托盘都设置一个红外感应装置;相应地，可以在机器人上安装一个红外感应装置。这种情况下，本实施例中的电池自动更换装置上设置的每一个红外感应装置的具体位置只需要满足，当某一个电池托盘4对应的红外感应装置与机器人上的红外感应装置对准时，该电池托盘4与机器人的电池腔是精确对准的即可。
[0037]利用图1a和图1b所示的电池自动更换装置，就可以自动为机器人更换电池。具体而言，该电池自动更换装置可以设置在轨道式或循迹式机器人运行轨道的一侧，当利用图1a和图1b所示的电池自动更换装置为机器人更换电池时，其具体的操作流程如图3a?图3f所示。
[0038]图3a为机器人充电前电池自动更换装置的初始状态，从图3a中可以看出，初始状态时，机器人8的电池腔中装载有电池箱b，电池自动更换装置上设置的红外感应装置7和机器人8上的红外感应装置82精确对准，以确保电池托盘402(处于空置状态，未装载任何电池箱)与机器人的电池腔的精确对准。本领域技术人员可以理解，若初始状态下，红外感应装置7和机器人8上的红外感应装置82未精确对准，那么可以通过控制平台3的运动使得红外感应装置7移动到与红外感应装置82精确对准的位置。
[0039]图3b和图3c所示为电池自动更换装置从机器人中取出电池的过程。具体地，首先如图3b所示，控制装置控制电池托盘402上设置的卡扣滑块502沿电池托盘402上的导轨滑动到电池托盘402的末端，同时将卡扣滑块502上的两个卡扣分别插入到机器人所装载的电池箱b上的两个卡扣槽中，卡扣滑块502上设置的卡扣驱动电机控制两个卡扣顺时针旋转90度，即将电池托盘402的卡扣与电池箱b的卡扣槽锁死。紧接着，如图3c所示，控制装置控制卡扣滑块502拉动与之相固连的电池箱b沿电池托盘402(由于是俯视图，电池箱b覆盖在电池托盘402之上，因此图中未示出)上的导轨返回起始位置。最终，机器人8电池腔中的电池箱b被取出放置在电池托盘402之上，机器人8的电池腔变为空置状态。
[0040]电池自动更换装置从机器人中取出电池后，其控制装置控制平台3沿着滑轨运动，使得电池托盘401承载的电池箱a的位置与机器人的电池腔的位置对准，具体而言，如图3d所示，由于是俯视图电池箱a的位置与电池托盘501的位置重合，因此图中未示出电池托盘401上的电池箱a的位置。控制装置控制电池自动更换装置的平台3朝着感应装置81的方向滑动，直至红外感应装置7与感应装置81精确对准，以保证电池托盘401上的电池箱a与机器人8的电池腔精确对准。
[0041]图3e和图3f所示为电池自动更换装置为机器人安装电池的过程。具体而言，首先如图3e所示，在控制装置的控制下，电池托盘401上的卡扣滑块501推动与之连接的电池箱a沿电池托盘401上的导轨滑动到电池托盘401的末端，通过推力将电池箱a推入机器人8的电池腔中；然后卡扣滑块501上的两个卡扣在卡扣驱动电机的控制下，逆时针旋转90度，解除卡扣滑块501上的卡扣与电池箱a的卡扣槽的连接关系，使得电池托盘401与电池箱a分离；紧接着，如图3f所示，卡扣滑块501在控制装置的控制下沿电池托盘401上的导轨返回起始位置。此时，电池托盘402上承托有从机器人电池腔里取出的旧电池箱b，而电池托盘401上装载的蓄满电的电池箱a被更换至机器人电池腔中。
[0042]至此，完成一次电池更换过程。
[0043]在本实用新型一实施例中，平台3上装载的电池托盘的数量可以是任何多个。当电池托盘为I个时，当通过该一个电池托盘从机器人电池腔取出旧电池箱后，需要人工手动将电池托盘上的旧电池更换为新电池，然后通过该电池托盘结构将新电池送入机器人电池腔。当电池托盘为3个或4个或5个人，可以同时处理多台机器人的电池自动更换业务。
[0044]根据本实施方式的电池自动更换装置，可以自动取出机器人所携带的电量不足的电池，并自动更换上满电的电池，进而使得每个机器人无需为充电牺牲作业时间，极大地提高了机器人的使用效率。
[0045]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种电池自动更换装置，其特征在于，包括:控制装置、平台、至少一个电池托盘、至少一个卡扣滑块，其中，所述至少一个电池托盘按行布置在所述平台之上，在所述的每一个电池托盘之上设置有一个可滑动的卡扣滑块，所述的每一个卡扣滑块的滑动方向与所述至少一个电池托盘在所述平台之上的排列方向相互垂直，所述的每一个卡扣滑块上设置有至少一个卡扣。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的每一个卡扣滑块包括两个卡扣，所述的两个卡扣分别设置在卡扣滑块的左右两个端面上。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的每一个卡扣滑块进一步包括电源接□ O4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的每一个电池托盘的上表面设置有平行导轨、驱动丝杠、以及驱动电机;所述的每一个卡扣滑块的下表面设置有一个滑块，所述滑块上的螺纹与所述驱动丝杠上的螺纹相匹配。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括底座，所述平台滑动地设置在底座之上，并且所述平台沿所述底座的滑动方向与所述至少一个卡扣滑块在所述电池托盘上的滑动方向相互垂直。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述底座的上表面设置有平行导轨、驱动丝杠、驱动电机;所述平台的下表面设置有一个滑块，所述滑块上的螺纹与所述驱动丝杠上的螺纹相匹配。7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，进一步包括至少一个电池箱，所述电池箱包括一个一端开口的方形箱体，在箱体的另一端设置有与所述卡扣滑块上的至少一个卡扣相匹配的至少一个卡扣槽。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的每一个电池箱上进一步包括与所述的每一个卡扣滑块上的所述电源接口相匹配的插线端子。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述至少一个电池箱在所述至少一个电池托盘上间隔布置。10.根据权利要求1-9中任一项所述的装置，其特征在于，在所述平台上进一步设置至少一个红外感应装置，其中， 所述红外感应装置的数量为I，所述一个红外感应装置对应两个电池托盘，并且设置在与之对应的两个电池托盘之间的中间位置处，使得所述红外感应装置分别与机器人上的电池腔两端的红外感应装置对准时，所述两个电池托盘上的两个卡扣滑块分别与机器人的电池腔精确对准的;或 所述红外感应装置的数量与电池托盘的数量一一对应，所述每一个红外感应装置设置的位置使得所述红外感应装置与所述机器人上的红外感应装置对准时，与所述红外感应装置对应的电池托盘与所述机器人的电池腔是精确对准的。
【文档编号】H01M2/10GK205645914SQ201620122919
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年2月16日
【发明人】刘园园, 王可可, 刘英英
【申请人】深圳市神州云海智能科技有限公司