一种用于给机器人更换电池和对更换下来的电池进行充电的充电桩，属于电池充电技术领域。
背景技术：
机器人在工作过程中主要是通过自身携带的供电电池供电，当供电电池的电快要用尽时，机器人必须自行回到充电桩处充电，等电充好后才能再出发执行任务。但在实际的应用中，很多时候机器人不能长时间脱岗，一旦机器人长时间脱岗，可能会导致生产跟不上任务不能及时完成，或产生其它安全隐患。
因此，需要提供一种能够及时给机器人更换电池的充电器，使机器人不会长时间脱岗。
技术实现要素：
本发明的目的是：提供一种能够及时给机器人更换电池的办法，使机器人不会长时间脱岗。
本发明的技术方案是：一种充电桩，主要包括充电箱、两条导杆1、丝杆2、电器盒3、电源4、电池架5、控制器以及感应器，充电箱固定在墙壁上或地面；充电箱的正面设有门洞，导杆的两端通过导杆座固定在充电箱底壁上，使两条导杆互相平行，在每条导杆上还套有两个导杆滑块11，在两条导杆之间设有一条丝杆2，丝杆的一端通过联轴器21与丝杆电机22相连，丝杆上套有一个移动座23，移动座与丝杆螺纹连接，当丝杆电机带动丝杆正转，移动座在丝杆上向远离丝杆电机的方向移动，当丝杆电机带动丝杆反转，移动座在丝杆上向丝杆电机的方向移动；电池架5固定在移动座和导杆上的导杆滑块上，丝杆电机工作时，移动座带动电池架沿丝杆和导杆左右移动；电池架5上设有两组充电设备，每组包括一正馈电片51、一负馈电片52、一个电吸盘53、两块限位片54以及定位板55，在其中一组充电设备上安置了一块电池6，电池上设有与正馈电片对应的正馈电块61和与负馈电片对应的负馈电块62，电池上还设有与电吸盘对应的金属片；所有的正馈电片、负馈电片以及电吸盘通过导线与充电桩上的电源4相连；两组充电设备依次安置在绝缘底板56上；绝缘底板安置在支撑底架57上，支撑底架通过螺丝固定在移动座23和导杆滑块11上；初始状态时，空着的那组充电设备正对着门洞；与控制器相连的感应器安置在门洞四周；在门洞后方设有趟门7，在门洞下方设有导轨，在趟门底壁下方设有在外力的作用下能够沿导轨滑动的滑轮，门洞所在的充电箱正面内侧顶部设有导槽，趟门底部进入导轨，趟门顶部进入导槽，在外力的作用下，趟门沿导轨和导槽左右移动；在趟门背面设有向外突起的悬挂码71，悬挂码两侧分别设有悬挂孔，在导轨一端的充电箱内壁上设有同步带轮72，在导轨另一端的充电箱内壁上设有转向轮73，同步带轮由趟门电机74带动，趟门电机通过导线与电源相连，趟门电机通过趟门电机座75固定在电器箱内壁上的连接座76上；同步带的两端分别固定在悬挂码两侧的悬挂孔上形成一个闭环，同步带套在同步带轮和转向轮上，趟门电机正转或反转时，能够通过同步带拉动趟门沿导轨向趟门电机或远离趟门电机的方向移动；机器人携带一块电池并带有备用电池，机器人携带的电池通过电池锁锁在机器人身上，当电池的电源用尽或快要用尺，备用电池使机器人能够回到充电桩更换电池；当机器人需要更换电池时，机器人到达门洞前，门洞四周的感应器检测到机器人到达并将信号传递给控制器，控制器启动趟门电机打开趟门，机器人进入门洞，机器人携带的电池进入两块限位片之间，控制器发信号给机器人的控制系统，命令机器人打开携带的电池的电池锁，控制器再给电吸盘通电N秒，电吸盘产生吸力将机器人携带的电池吸紧，机器人利用备用电池离开门洞，当电吸盘失去吸力，电池向下落到绝缘底板上，电池上的正馈电块与绝缘底板上的正馈电片连接，电池上的负馈电块与绝缘底板上的负馈电片连接，电源给电源供电直至电池充满电，当机器人卸下电池离开门洞后，控制器给丝杆电机供电，丝杆电机反转，移动座带动电池架沿丝杆和导杆向丝杆电机的方向移动直至电池架上已经充好电的那块电池移动至正对门洞，控制器停止给丝杆电机供电，充电桩的控制器发送电池已就绪信号给机器人的控制系统，机器人再次进入门洞，机器人身上的正馈电柱插入电池上的正馈电孔63，机器人身上的负馈电柱插入电池上的负馈电孔64，电池给机器人供电，机器人身上的控制系统给机器人身上的电池锁发送信号，电池锁启动将电池锁在机器人身上，机器人带着充满电的电池离开门洞返回工作岗位继续工作，控制器启动趟门电机关闭趟门。
所述的正馈电孔和负馈电孔的内壁由导电体覆盖，正馈电孔与电池的正极连通，负馈电孔与电池的负极连通；所述的正馈电孔和负馈电孔为与机器人身上的正馈电柱和负馈电柱形成嵌套配合的圆锥形，正馈电孔和负馈电孔位于电池表面的一端为锥底。
所述的两块限位片设置在定位板两侧并向前方延伸，两块限位片的中部向内弯曲，两块限位片远离定位板的末端向外弯曲。
定位板两侧的限位片之间的最小距离大于电池的宽度。
所述的定位板和限位片采用金属板制成，在定位板下方设置一个正馈电片孔和一个负馈电片孔，正馈电片穿过正馈电片孔，负馈电片穿过负馈电片孔。
在支撑底架顶上的四个角上分别固定有一根向上突起的螺柱58，在螺柱上分别套有一条弹簧59，绝缘底板套在螺柱上压在弹簧上，在绝缘底板上方的螺柱上拧上调节螺丝，通过调节螺丝分别调节绝缘底板四个角距离支撑底架的高度。
有益效果是：
1、充电桩在待机状态时，电池架正对着门洞的位置没有电池，机器人携带已经用完的电池到达充电桩进入门洞，控制器让机器人打开电池的电池锁，并启动电吸盘吸住电池并为其充电，机器人离开门洞，控制器启动丝杆电机工作使电池架在丝杆上移动，使电池架上已经充好电的电池正对着门洞，机器人再次进入门洞换上已经充好电的电池后离开充电桩前往工作场所继续工作；
2、通过设置限位片、正馈电片和负馈电片，使充电桩具有较强的容错性，允许机器人进入的位置有少许的偏差。
附图说明
图1为本发明的立体外观结构示意图；
图2为本发明的局部爆开示意图；
图3为本发明的另一局部爆开示意图；
图4为本发明的局部结构示意图；
图5为本发明趟门部分的结构示意图；
图6为本发明趟门部分的局部爆开示意图；
图7为本发明趟门部分的另一局部爆开示意图；
图8为本发明趟门部分的局部结构示意图；
图9为本发明电池架的背面示意图。
具体实施方式
如图1-图9所示，一种充电桩，主要包括充电箱、两条导杆1、丝杆2、电器盒3、电源4、电池架5、控制器以及感应器，充电箱固定在墙壁上或地面。如果是固定在墙壁上，固定方式有很多种，常用的有直接通过旋拧螺丝将充电箱的背板固定在墙壁上，或在墙壁上安装固定架，在充电箱的背板上安装能够悬挂在固定架上的挂码，充电箱通过挂码挂在固定架上。固定架上设有与挂码对应的能够悬挂码的位置，挂码一部分固定在充电箱背板上，另一部分向外突出，能够挂在固定架上相应的位置。
如果充电箱固定在墙壁上，机器人为轨道机器人，机器人沿轨道运行到充电桩更换电池，更换完电池后沿轨道离开。如果充电箱是固定在地面，则机器人为沿地面行走的机器人。无论是哪一类机器人，电池安装在机器人外部，容易更换。电池距离机器人的底部具有一定的高度，使机器人到达充电箱后，电池的高度配合充电设备的高度，不需要调节电池的高度就能够直接更换电池。
充电箱的正面设有门洞，导杆的两端通过导杆座固定在充电箱底壁上，使两条导杆互相平行，在每条导杆上还套有两个导杆滑块11，在两条导杆之间设有一条丝杆2，丝杆的一端通过联轴器21与丝杆电机22相连，丝杆上套有一个移动座23，移动座与丝杆螺纹连接，当丝杆电机带动丝杆正转，移动座在丝杆上向远离丝杆电机的方向移动，当丝杆电机带动丝杆反转，移动座在丝杆上向丝杆电机的方向移动；电池架5固定在移动座和导杆上的导杆滑块上，丝杆电机工作时，移动座带动电池架沿丝杆和导杆左右移动；电池架5上设有两组充电设备，每组包括一正馈电片51、一负馈电片52、一个电吸盘53、两块限位片54以及定位板55，在其中一组充电设备上安置了一块电池6，电池上设有与正馈电片对应的正馈电块61和与负馈电片对应的负馈电块62，电池上还设有与电吸盘对应的金属片，当电吸盘工作时，能够吸住对应的电池上的金属片。正馈电片通过导线与电源的正极相连，负馈电片通过导线与电源的负极相连。
电吸盘通过吸盘座固定在定位上预留的开孔内。电吸盘通过导线与电源相连。
所述的正馈电片和负馈电片为铜片。在实际的应用中，将正馈电片和负馈电片做得较宽，电池上对应的正馈电块和负馈电块也做得较宽并从电池底壁上向下突出，即使电池的位置向左偏或向右偏，仍然能够使正馈电块和正馈电片接触，负馈电块与负馈电片接触，从而能够给电池充电。
所有的正馈电片、负馈电片以及电吸盘通过导线与充电桩上的电源4相连；电源通过正馈电片和负馈电片给电池充电直至电池充满；初始状态时，空着的那组充电设备正对着门洞。
本发明提升了容错性，即使机器人进入门洞的位置出现偏移，通过两块限位片的引导，能够对机器人最后的路径产生调节，使电池能够顺利地抵到定位板上，使电池上的金属片对准电吸铁，使正馈电块压在正馈电片上，负馈电块压在负馈电片上。
所述的正馈电孔和负馈电孔的内壁由导电体覆盖，正馈电孔与电池的正极连通，负馈电孔与电池的负极连通；所述的正馈电孔和负馈电孔为与机器人身上的正馈电柱和负馈电柱形成嵌套配合的圆锥形，正馈电孔和负馈电孔位于电池表面的一端为锥底。即使机器人进入的位置发生小量偏移，正馈电柱也能进入相应的正馈电孔，负馈电柱也能进入相应的负馈电孔，使电池的正极与正馈电柱导通，电池的负极与负馈电柱导通，从而使电池能够为机器人提供电源。
所述的电池架还包括绝缘底板56以及两侧向下弯折形成U型的支撑底架57，定位板固定在支撑底架上。支撑底架通过螺丝固定在移动座23和导杆滑块11上，在支撑底架顶上的四个角上分别固定有一根向上突起的螺柱58，在螺柱上分别套有一条弹簧59，绝缘底板套在螺柱上压在弹簧上，在绝缘底板上方的螺柱上拧上调节螺丝，通过调节螺丝分别调节绝缘底板四个角距离支撑底架的高度。调节时，将水平仪放在绝缘底板上，就能够通过旋拧调节螺丝改变绝缘底板各个角距离支撑底架的距离，也改变了绝缘底板与正馈电孔顶壁以及负馈电孔顶壁之间的距离，无论如何调节，正馈电片与正馈电孔壁之间都留有距离，负馈电片与负馈电孔壁之间也留有距离。
与控制器相连的感应器安置在门洞四周；在门洞后方设有趟门7，在门洞下方设有导轨，在趟门底壁下方设有在外力的作用下能够沿导轨滑动的滑轮，门洞所在的充电箱正面内侧顶部设有导槽，趟门底部进入导轨，趟门顶部进入导槽，在外力的作用下，趟门沿轨导和导槽左右移动；在趟门背面设有向外突起的悬挂码71，悬挂码两侧分别设有悬挂孔，在导轨一端的充电箱内壁上设有同步带轮72，在导轨另一端的充电箱内壁上设有转向轮73，同步带轮由趟门电机74带动，趟门电机通过导线与电源相连，趟门电机通过趟门电机座75固定在电器箱内壁上的连接座76上；同步带的两端分别固定在悬挂码两侧的悬挂孔上形成一个闭环，同步带套在同步带轮和转向轮上，趟门电机正转或反转时，能够通过同步带拉动趟门沿导轨向趟门电机或远离趟门电机的方向移动。
机器人携带一块电池并带有备用电池，机器人携带的电池通过电池锁锁在机器人身上，当电池的电源用尽或快要用尺，备用电池使机器人能够回到充电桩更换电池；当机器人需要更换电池时，机器人到达门洞前，门洞四周的感应器检测到机器人到达并将信号传递给控制器，控制器启动趟门电机打开趟门，机器人进入门洞，机器人携带的电池进入两块限位片之间，控制器发信号给机器人的控制系统，命令机器人打开携带的电池的电池锁，控制器再给电吸盘通电N秒，电吸盘产生吸力将机器人携带的电池吸紧，机器人利用备用电池离开门洞，当电吸盘失去吸力，电池向下落到绝缘底板上，电池上的正馈电块与绝缘底板上的正馈电片连接，电池上的负馈电块与绝缘底板上的负馈电片连接，电源给电源供电直至电池充满电，当机器人卸下电池离开门洞后，控制器给丝杆电机供电，丝杆电机反转，移动座带动电池架沿丝杆和导杆向丝杆电机的方向移动直至电池架上已经充好电的那块电池移动至正对门洞，控制器停止给丝杆电机供电，充电桩的控制器发送电池已就绪信号给机器人的控制系统，机器人再次进入门洞，机器人身上的正馈电柱插入电池上的正馈电孔63，机器人身上的负馈电柱插入电池上的负馈电孔64，电池给机器人供电，机器人身上的控制系统给机器人身上的电池锁发送信号，电池锁启动将电池锁在机器人身上，机器人带着充满电的电池离开门洞返回工作岗位继续工作，控制器启动趟门电机关闭趟门。
所述的两块限位片设置在定位板两侧并向前方延伸，两块限位片的中部向内弯曲，两块限位片远离定位板的末端向外弯曲，当机器人进入门洞后，当机器人携带的电池进入两块限位片之间，限位片对机器人的移动起到引导的使用，使机器人移动到所携带的电池完全进入两块限位片之间。
定位板两侧的限位片之间的最小距离大于电池的宽度。
所述的定位板和限位片采用金属板制成，在定位板下方设置一个正馈电片孔和一个负馈电片孔，正馈电片穿过正馈电片孔，负馈电片穿过负馈电片孔，无论何时，正馈电片和负馈电片都不会接触定位板，正馈电片和负馈电片通过导线与电源相连。
正馈电片通过两个螺丝固定在绝缘底板上，负馈电片也通过两个螺丝固定在绝缘底板上。正馈电片位于定位板后方的部分上设有正连接孔，与电源的正极连接的导线栓在正连接孔上，负馈电片位于定位板后方的部分上设有负连接孔，与电源的负极连接的导线栓在负连接孔上。
所述的电池锁，主要由锁销、外壳、线圈、顶盖、弹性装置、垫圈以及卡环组成，锁销为圆柱体，采用金属材料制成；锁销上设有一圈卡环槽，在锁销的底部设有方型衔铁，相应的，在外壳顶部设有向下凹陷的线圈槽，在线圈槽的中心设有向上突起的柱形线圈柱，在外壳的底部设有向线圈柱方向凹陷的方型槽，在方型槽的顶壁上设有圆形的线圈柱孔；锁销底部的方型衔铁位于外壳的方型槽里，方型槽的顶壁对锁销底部的方型衔铁起到限位作用，使锁销不能够向上拔出；线圈进入线圈槽，顶盖中心设有顶盖孔，顶盖通过顶盖孔套在线圈柱上并压在线圈顶上，防止线圈从线圈槽脱出；锁销从外壳的底部插进方型槽，使方型衔铁位于方型槽，锁销的上部穿过线圈柱孔向上突出，弹性装置套在线圈柱和锁销上，垫圈套在从弹性装置顶上裸露出来的锁销上，使弹性装置的一端顶在顶盖上，弹性装置的另一端顶在垫圈上，向下压垫圈，使弹性装置收缩，使锁销上的卡环槽裸露出来，将卡环压进卡环槽定位；电池上设有向外突出的接耳，接耳上设有纵向的锁洞，绝缘板固定在机器人上，绝缘板上方设有接耳洞，电池安置在绝缘板后，使接耳从接耳洞向前突出在绝缘板的前方；电池锁通过外壳固定在背对箱体一侧的绝缘板上，并且位于接耳洞下方；线圈的两级穿过外壳与机器人上的备用电池相连。
线圈的两端分别与备用电源的正负极相连，在备用电源的正极或负极上设有电池锁控制开关，当开关处于关闭状态，线圈上没有电流通过，锁销在弹性装置的张力下向上被顶离线圈，锁销向上进入锁孔，当开关处于打开状态，线圈上有电流流过，线圈产生磁场，对锁销产生向下的吸力，克服弹性装置的张力，线圈的磁性将锁销向下拉，使锁销离开锁孔，锁被打开。
所述的感应器选用红外感应器，包括一个信号发射器和一个信号接收器，信号发射器安装在门洞周围，信号接收器安装在门洞前的机器人轨道上，当机器人到达遮挡了信号接收器，感应器就会将机器人已经到达的信号传递回控制器，控制器给趟门电机供电打开趟门，使机器人能够顺利地进入门洞。红外感应器工作原理在百度上可以查到，这是已经应用非常广泛的技术。
所述的导杆及导杆滑块选用伊萨塔精密机械出产的光轴导杆套装或其它同类型可替代的套装。在淘宝里可以找到。
所述的丝杆电机及趟门电机选用常州苏杰机电有限公司生产的42HS4818步进丝杆电机或其它同类型可替代丝杆电机。
所述的导杆滑块选用淘宝上万赢家居专营店销售的T型丝杆导杆滑块。
所述的联轴器选用丝杆轴承套组，在淘宝上万赢家居专营店有售。
充电架采用框架结构，框架的内角加装角码固定，角码选用东莞市国耀铝材有限公司生产的重型铝角码GY-2020或其它厂家生产的同类型角码。框架选用东莞国耀铝型材有限公司生产的欧标铝型材2020或其它厂家生产的同类型铝型材。
所述的电吸盘选用乐清乐秦阳电气生产的KB-P系列微型电磁电吸盘。
控制器安置在电器箱里，控制器通过导线与电源相连。
所述的导轨选用衣柜趟门或浴室趟门的轨道，所述的滑轮选用与衣柜趟门或浴室趟门的轨道配套的滑轮。在淘宝上有大量供应。
所述的同步带轮选用3D打印机同步带轮2GT-20齿铝合金同步带轮，齿面7.5MM，总长18.5MM，内孔5MM和8MM两种，2个M3锁孔成90度分布，台阶外径和档边外径18MM。
在门洞旁的电器厢内壁设有胶条77，当趟门离开门洞向侧边移动时，胶条抵着趟门，对趟门起到支撑稳定的作用。
上述实施例仅是用来说明解释本发明的用途，而并非是对本发明的限制，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，做出各种变化或替代，也应属于本发明的保护范畴。