CN103144615B - 电动商用车电池箱单程更换机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动商用车电池箱单程更换机器人，它有效减小了换电机器人的体积，节省了用地，同时采用改变了现有的换电机器人中换电装置的安装方式，变为悬挂式安装，易于与电动公交车相配合。它包括框架组合，框架组合安装在行走组合上，在框架组合的一侧为暂存架，另一侧安装控制柜；框架组合的顶部安装升降传动组合，升降传动组合与升降组合连接，同时升降传动组合还与配重组合连接；在升降组合下部悬挂可原地转动的载物台组合，在载物台组合底部设有货叉组合以及电池推手组合；所述升降组合四角设有与换电机器人框架的矩形钢立柱相配合的V型轮组；在升降组合上设有载物台组合转动驱动装置，在载物台组合上设有限位装置。

Description

电动商用车电池箱单程更换机器人

技术领域

本发明涉及一种电池箱换电机器人，尤其涉及一种电动商用车电池箱单程更换机器人。

背景技术

作为新能源战略和智能电网的重要组成部分，电动汽车逐渐成为汽车工业和能源发展的重点。在电动汽车领域，电动商用车的商业化运营显得尤为突出，电动商用车商业化运营的关键点在于车辆的能量补给，所谓能量由电池箱提供，为了解决电动汽车的续航里程，受单箱电池容量的限制，需要由多箱电池成组使用。

目前能量补给主要分为充电与换电两种，充电存在等待时间长等弊端，就目前的发展形式而言，电动车的换电方案可行性程度更高，由于由多箱电池组成，每箱电池的体积大、重量大，人工更换效率低，电池箱的更换成为电动商用车产业化发展的技术难题。为了解决这一技术难题，出现了电池箱快速更换机器人，可在8—10分钟内完成电池组的全部更换。

中国专利CN101214814A提出了一种四箱更换的方式，以解决电池箱的更换问题，但是这种方式同时更换，对于机械结构加工要求精度过高，出现变形后，定位难度大。

中国专利CN102673536A提出了一种独立对称的换电机构，两侧电池架都能够独立旋转、伸缩、升降，当更换电池时需要旋转180度，这样造成占地面积大，而且两侧电池架的旋转功能可以省略，只留中间的换电功能就满足使用要求，重复的旋转功能造成机械机构复杂度提高。

中国专利CN202641653A的旋转装置安装在托盘的底部，这样会造成高度的增加，对于底盘较低的车辆，会影响换电效果。

因此现有的电池箱更换方式存在以下技术不足:

1.目前市场上换电设备的旋转装置安装在底部，这样造成高度受限，在换电过程中，对于底盘较低的车辆无法完成换电操作，适应性能力较弱；

2.多是采用多个设备间的相互配合，或是单个设备的重复运动，这种换电方式造成了换电区域面积大、换电时间长、重复定位次数多，控制程序复杂、故障率高等，从而严重影响了换电效率。

3.升降装置的前后和左右定位，采用8个轮子限位前后方向，8个轮子限位左右方向，造成结构复杂度高、定位难度大、不易调节等问题。

4.升降传动装置的驱动部分大都设置在设备的顶端，由于载物台载电池箱数量不同，随着重量的增加，驱动装置的功率随之增加，对设备顶端的结构造成影响，同时也造成功耗的增加。

发明内容

本发明的目的就是为解决目前换电机器人存在工作行程大、工序繁杂，复杂度高，换电时间长，占地面积大、功耗损耗大、限位方式不合理等问题，提供了一种电动商用车电池箱单程更换机器人，它有效减小了换电机器人的体积，节省了用地，降低了功耗、缩短了换电时间，同时改变了现有的换电机器人中换电装置的安装方式，变为悬挂式安装，易于与电动公交车相配合。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电动商用车电池箱单程更换机器人，它包括：

框架组合，框架组合安装在行走组合上；

框架组合的一侧为电池箱暂存架，另一侧安装控制柜；

框架组合的顶部安装升降传动组合，升降传动组合与升降组合连接，升降组合与配重组合连接；

升降组合安装在框架组合内并上下移动，其四角则设有与框架组合的矩形钢立柱相配合的定位轮组；

载物台组合以自由旋转方式悬挂在升降组合下部，同时载物台组合与载物台组合转动驱动装置连接，从而使载物台组合在悬挂处原地自由转动，载物台组合上还设有转动限位装置；

更换电池箱用的货叉组合以及电池推手组合安装在载物台组合底部；

控制柜与后台计算机通信，并通过监测系统控制行走组合、升降传动组合、载物台组合、载物台组合转动驱动装置、货叉组合以及电池推手组合中的各电机，完成所述电动商用车电池箱单程更换机器人的行走与电池更换动作。

所述升降组合包括：

升降方钢框架，在升降方钢框架四角安装定位轮组，所述定位轮组为V型轮组；

升降方钢框架四角还设有升降连接板，用于连接升降传动组合以及配重组合；

升降方钢框架中部安装有镂空的升降安装板，升降安装板上设有若干升降加强筋，其中位于中间的加强筋板部分伸出；

升降安装板底部安装载物台组合转动驱动装置，载物台组合悬挂在载物台组合转动驱动装置上。

所述载物台组合转动驱动装置包括转盘轴承，它位于升降安装板镂空部分的下部，并与升降齿轮啮合，升降齿轮通过升降减速机与升降电机连接，升降电机与控制柜连接；所述转盘轴承的内圈比外圈略高，内圈与升降安装板连接固定。

所述V型轮组共有8个，分为四对，每对V型轮组分别安装在一根钢管的两端，各钢管固连在升降方钢框架的四角；每个V型轮组均有一个V型滚轮，每个V型滚轮的两个内侧面均卡合在相应的矩形钢立柱的直角边。

所述载物台组合包括：

焊接主体框架，它为一方形立体结构；

俯仰电机以及俯仰减速机，它们焊接主体框架一侧底部，俯仰减速机输出轴带俯仰齿轮，俯仰齿轮驱动货叉组合，完成俯仰动作，俯仰电机与控制柜连接；焊接主体框架的前后侧底部分别焊接俯仰轴承座安装板，货叉组合安装在俯仰轴承座安装板上；

转盘轴承外圈安装板焊接在主体框架的顶部，转盘轴承外圈安装板底下是限位块安装板，限位装置安装在限位块安装板上；

限位装置为滑动式结构，由限位滑轨和限位滑块组成，所述限位滑轨固定，限位滑块与限位滑轨配合运动，限位滑轨两端各有限位挡板限位。

所述货叉组合分为上下两层：

下层货叉下面一侧安装部分齿轮，部分齿轮是将一个齿轮截断后取用的包括几个齿的部分，部分齿轮与俯仰齿轮啮合；下层货叉的下面中间安装货叉电机、货叉减速机，货叉减速机输出轴安装货叉驱动齿轮；下层货叉中间开一个长条孔，货叉驱动齿轮从长条孔露出一部分；下层货叉前后侧安装俯仰轴承座，俯仰轴承座安装在俯仰轴承座安装板上；下层货叉上面安装槽轨道；

上层货叉的下面安装轨道条，所述轨道条上安装尼龙块，尼龙块在槽轨道内往复运动；上层货叉的下面安装货叉驱动齿条，所述货叉驱动齿条与货叉驱动齿轮啮合；上层货叉的上面安装多排滚轮安装座，两侧的安装座外侧面与上层货叉外侧面平齐，两侧的安装座内安装滚轮I，中间的安装座安装滚轮II，中间的安装座左侧安装电池推手驱动齿条，两侧的安装座与中间的安装座间设有电池推手滑轨，电池推手组合安装在电池推手滑轨上；上层货叉两外侧安装区域定位传感器DMP，货叉电机、区域定位传感器DMP均与控制柜连接。

所述电池推手组合由板材焊接而成，呈L型机构，L型结构由立板和平板组成，两者结合处设有肋板；

立板前面安装用于读取电池箱信息的RFID读写器，立板两侧后面安装激光测距传感器安装座，安装座上安装激光测距传感器，所述激光测距传感器用于测量电池推手与电池箱的距离与水平角度；

立板中间安装解锁机构驱动电机，解锁机构驱动电机输出轴与解锁头连接；平板上安装电池推手驱动电机，平板底面两侧安装滑动安装座，滑动安装座与电池推手滑轨配合实现电池推手的运动；

RFID读写器、激光测距传感器、解锁机构驱动电机均与控制柜连接。

所述解锁头呈圆盘型，分为两个半圆型开口套、转动器、嵌入式圆盘三部分组成；

所述两个半圆型开口套与电池推手组合的立板连接固定；

所述转动器呈“土”字型，上端直径略小的圆盘与两个半圆型开口套配合，在套内旋转；中间的竖圆柱与解锁机构驱动电机输出轴配合，下端直径大的圆盘与嵌入式圆盘连接固定；

所述嵌入式圆盘，中间为嵌入式一字机构，嵌入式圆盘内面焊接限位块。

所述框架组合包括：

中间框架和两侧框架，它们外部设有钣金蒙皮；

中间框架由上焊接面、下焊接面、四根矩形钢立柱连接组合而成，升降传动组合安装在上焊接面；

两侧框架也为矩形钢结构，上端与中间框架连接固定，底部与行走组合槽钢框架连接固定；配重组合安装在两侧框架内；

行走组合主要由行走驱动电机、行走减速机、槽钢框架、传动轴、联轴器、轨道轮组成，行走驱动电机输出动力通过行走减速机两侧输出动力，带动传动轴转动，传动轴带动轨道轮实现行走功能；行走驱动电机与控制柜连接。

所述升降传动组合包括：

一对平行安装在中间框架顶部的升降传动轴，两者一端通过链条联动，

两升降传动轴的两端分别设有升降传动链轮，在中间框架底部与顶部升降传动链轮对应的位置也设有相应的升降传动链轮，上、下对应的升降传动链轮间也通过升降传动链条连接；

升降传动驱动电机、升降传动减速机也安装在中间框架顶部，升降传动减速机与一个升降传动轴连接；

升降传动驱动电机与控制柜连接。

所述配重组合包括：

两对实体钢块组合，分别位于两侧框架内；

配重链轮，安装在两侧框架的顶部；

配重链条，一端与实体钢块连接，另一端通过配重链轮与升降组合连接。

所述控制柜内设有的PLC控制器单元，PLC控制器单元包括电源模块、CPU模块、串口模块、位置模块、模拟量输入模块、开关量输出模块、开关量输入模块，各模块并排安装在控制柜内的导轨上，彼此靠接口相连接；其中，

CPU模块通过RS-232总线或以太网口与触摸屏连接；

串口模块通过RS-485总线与后台计算机连接，同时还与监测系统连接；

开关量输出模块与控制面板连接；

位置模块通过驱动器与所述各电机连接，在所述各电机的轴端部设有编码器，编码器与各驱动器连接；

模拟量输入模块与监测系统连接；

开关量输入模块还与按钮连接，按钮包括普通运行按钮和急停按钮，急停按钮用于对换电机器人运行中的异常情况进行急停，优先级为第一。

所述监测系统包括：

长距激光传感器，它安装在框架组合的顶部；

条码传感器，它安装在升降组合沿框架组合纵向升降的路径上，

长距激光传感器以及条码传感器分别与串口模块连接；

激光测距传感器和区域定位传感器DMP与模拟量输入模块连接；

在升降组合的上升与下降的极限位置、在货叉组合伸、缩的两极限位置、在电池推手组合伸、缩的两极限位置分别设有极限开关；在解锁机构的解锁机构驱动电机输出轴端设有原点开关，原点开关及极限开关分别与开关量输入模块连接。

本发明在使用时，先将利用升降传动组合降升降组合下降到电动汽车电池箱所在位置，然后利用电池推手组合将电池解锁后取出，然后将该电池移动到没有电池箱的暂存架，采用原地转身的方式转换电池箱方向，然后再利用电池推手组合将电池箱放入暂存架；随后升降组合再移动到装有已充好电的电池箱所在暂存架处，利用电池推手组合将电池箱取出，然后再原地转身后，下降到电动公交车的电池箱出，用电池推手组合将电池送入电动公交车并锁止。

上述未详细描述的结构、连接关系、位置关系等均为本领域的常规设置，属于公知常识，在此不再赘述。

本发明的有益效果是：

1.换电设备上安装暂存架，能一次性取换电车辆一侧所需的全部电池，减少了工作行程，缩短换电时间。

2.行走方式采用了双轨设计，双轨设计比单轨设计稳定性可靠。

3.升降传动方式采用链轮、链条传动方式，实现远距离力的传递。

4.采用原地旋转方式对电池进行更换，此种方式的使用，在满足电池箱转送的前提下，缩小了设备体积。

5.旋转方式采用吊篮式结构，这样设备的离地高度进一步降低，适应多种型号电动汽车换电，实用性得到提高。

6.升降方式使用V型滚轮与矩形钢边角配合，既减少了滚轮的使用数量，又满足了前后、左右的限位功能。

7.配重组合的使用，使得升降传动组合驱动电机的功率降低，减轻了重量。

8.控制系统不仅使得控制机构精简化，还缩短了多种换电机器人或机构间的配合时间和工作行程时间，使得原来多种机器人多结构、多配合、多定位、多重复的工作方式改为了一步式到位，换电机器人在换电过程中，能够实现多轴联动，还可以实现对电池状态自动定位、姿态调整，自动识别以及快速、准确、安全的对电动公交车电池进行更换，进而实现电池抓取、安装等功能的优点。更进一步提高了换电设备的可靠性和更换效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为换电组合结构示意图；

图3为行走组合结构示意图；

图4为框架组合结构示意图；

图5为配重组合结构示意图；

图6为升降传动组合结构示意图；

图7为升降组合结构示意图；

图8为载物台组合结构示意图；

图9为限位装置结构示意图；

图10为货叉组合和电池组合结构示意图；

图11为解锁机构结构示意图；

图12为解锁头结构示意图；

图13为图12剖面图；

图14为控制系统结构图。

其中，1.升降组合，2.载物台组合，3.货叉组合，4.电池推手组合，5.解锁机构，6.限位装置，7.升降电机，8.升降减速机，9.升降齿轮，10.升降方钢框架，11.V型轮组，12.转盘轴承13.升降安装板，14.升降加强筋，15.升降连接板，16.焊接主体框架，17.俯仰电机，18.俯仰减速机，19.俯仰齿轮，20.俯仰轴承座安装板，21.转盘轴承外圈安装板，22.限位装置安装板，23.限位滑轨，24.限位滑块，25.限位挡板，26.下层货叉，27.部分齿轮，28.货叉电机，29.货叉减速机，30.货叉驱动齿轮，31.俯仰轴承座，32.槽轨道，33.上层货叉，34.轨道条，35.尼龙块，36.货叉驱动齿条，37.滚轮安装座，38.滚轮I，39.滚轮II，40.电池推手驱动齿条，41.电池推手滑轨，42.区域定位传感器DMP，43.立板，44.平板，45.肋板，46.RFID读写器，47.激光测距传感器，48.解锁机构驱动电机，49.电池推手驱动电机，50.滑动安装座，51.半圆型开口套，52.转动器，53.嵌入式圆盘，54.限位块，55.解锁机构，56.框架组合，57.升降传动组合，58.配重组合，59.暂存架，60.行走组合，61.控制柜，62.行走驱动电机，63.行走减速机，64.联轴器，65.轨道轮，66.传动轴，67.槽钢框架，68.上焊接面，69.下焊接面，70.矩形钢立柱，71.两侧框架，72.配重链条，73.配重链轮，74.实体钢块组合，75.升降传动驱动电机，76.升降传动减速机，77.升降传动轴，78.升降传动链条，79.升降传动链轮，80.后台计算机,81.长距激光传感器，82.条码传感器，83.控制面板，84.按钮，85.编码器，86.原点开关，87.极限开关，88.电源模块，89.CPU模块，90.串口模块，91.位置模块，92.模拟量输入模块，93.开关量输出模块，94.开关量输入模块，95.触摸屏，96.驱动器。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

图1、图2中，本发明的电动商用车电池箱单程更换机器人包括一个框架组合56，在框架组合56外部设有钣金蒙皮整个包裹起来，为外部装饰蒙皮，所述装饰蒙皮分为若干个零部件，通过螺栓相互连接组装而成，不仅美观，而且能够有效防止异物进入换电机器人内部，造成设备损坏，影响正常工作。

在框架组合56的两侧分别设有控制柜61和电池箱的暂存架59；

在框架组合56的顶部设有升降传动组合57用于升降组合1的升降，同时在框架组合56的两侧还设有配重组合58，协助升降组合1的升降。

在框架组合56的底部是行走组合60，行走组合60带动整个框架组合60的运动。

升降组合底部悬挂可自由转动的载物台组合2，载物台组合上设有货叉组合3、电池推手组合4以及解锁机构5，它通过货叉组合3从电动商用车上取下或送入电池箱，电池推手组合4将电池箱推入电动商用车或暂存架59内；

由于载物台组合2采用可自由转动的悬挂方式，在将电池从电动商用车上取下后，原地转身即可将取下的电池箱送入有空位的暂存架59内，然后再将充好电的电池箱从暂存架59取下，回转后将电池箱送回到电动商用车上。解锁结构5完成电池箱取下时的解锁，以及安装后的上锁。

所述暂存架59由钣金折弯组合而成，分为若干层，分别用于安装盛放电池箱用的外框。外框由钣金折弯焊机而成，外框底面有若干排U型槽，U型槽内安装滚轮，所述滚轮为工字型。

图3中，所述行走组合60主要由行走驱动电机62、行走减速机63、槽钢框架67、传动轴66、联轴器64、轨道轮65等组成，其中行走驱动电机62通过行走减速机63两侧输出动力，带动传动轴66转动，传动轴66带动轨道轮65实现行走功能。

图4中，所述框架组合56主要由中间框架和对称的两侧框架71组成，所述中间框架由上焊接面68、下焊接面69、四根矩形钢立柱70通过螺栓连接组合而成，所述两侧框架71为矩形钢结构，上端与中间框架连接固定，底部与行走组合60的槽钢框架67连接固定。

图5中，所述配重组合58主要由一对实体钢块组合74、配重链条72、配重链轮73组成，所述配重链条72一端与升降组合1的升降连接板15连接固定，另一端通过配重链轮73与实体钢块组合74连接，当升降组合1上升时，配重组合58通过配重链轮73与配重链条72间的配合下降。配重链轮73安装在两侧框架71的顶部。

图6中，所述升降传动组合57主要由升降传动驱动电机75、升降传动减速机76、多个升降传动链轮79、多个升降传动链条78、一对升降传动轴77组成。

两升降传动轴77平行的安装在中间框架的上焊接面68，两者的一端通过升降传动链条78连接进行联动；在两升降传动轴77的两端还分别安装有升降传动链轮79，在下焊接面69的相应位置也设有与上方升降传动链轮79对应的升降传动链轮79，它们之间通过相应的升降传动链条78连接，通过升降传动减速机76输出动力，带动两升降传动轴77转动，升降传动轴77带动升降传动链轮79转动，升降传动链轮79通过升降传动链条78带动下焊接面68的升降传动链轮79转动，实现升降传动。

图2、图7、图8中，所述升降组合1主要由升降电机7、升降减速机8、升降齿轮9、升降方钢框架10、V型轮组11、转盘轴承12、升降安装板13、升降加强筋14、升降连接板15组成。所述升降方钢框架10有一个框架平面，平面四角与四根钢管垂直焊接，V型轮组11共8个，分为4对，分别安装在四根钢管的两端；

所述升降安装板13焊接在框架平面的中间，升降安装板13中间镂空；升降加强筋14焊接在升降安装板13表面与框架平面连接，中间位置的升降加强筋14部分伸出，起旋转限位作用。

每个V型轮组11主要由滚轮安装座、支撑轴、轴套、轴承、V型滚轮组成，所述安装座由底板、两侧安装板焊接而成，轴承外圈与V型滚轮内孔配合，支撑轴与轴承内圈配合，两侧各一个轴套，支撑轴安装在两侧安装板上，V型滚轮沿四根矩形钢立柱70角边升降。

载物台组合转动驱动装置包括转盘轴承12，它位于升降安装板13镂空部分的下部，并与升降齿轮9啮合，升降齿轮9通过升降减速机8与升降电机7连接，升降电机7与控制柜61连接；所述转盘轴承12的内圈比外圈略高，内圈与升降安装板13连接固定。

在框架平面的四角还设有升降连接板15，为“工”字型焊接结构，用于与升降传动链条78连接。

图8中，所述载物台组合2主要由一个焊接主体框架16、俯仰电机17、俯仰减速机18、俯仰齿轮19、俯仰轴承座安装板20、转盘轴承外圈安装板21、限位装置安装板22、限位装置6等组成。所述焊接主体框架16为一方形立体结构，焊接主体框架16一侧底部安装俯仰电机17带动俯仰减速机18，俯仰减速机18输出轴带俯仰齿轮19；

两俯仰轴承座安装板20焊接在焊接主体框架16底部的前后侧；所述转盘轴承外圈安装板21焊接在主体框架16的顶部，转盘轴承外圈安装板21中间镂空，其下部是限位装置安装板22，限位装置6安装在限位装置安装板22上，所述限位装置6为滑动式结构，如图9所示包括限位滑轨23和限位滑块24组成，所述限位滑轨23固定，限位滑块24与限位滑轨23配合运动，限位滑轨23两端各有限位挡板25限位，对载物台组合2的转动角度进行限制。

图10中，所述货叉组合3具有伸缩功能，分为上下两层。下层货叉26下面一侧安装部分齿轮27，所述部分齿轮27为齿轮截断，取用几个齿，它与俯仰齿轮19啮合，完成俯仰动作；下层货叉26下面中间安装货叉电机28，它带货叉减速机29，货叉减速机29输出轴安装货叉驱动齿轮30，下层货叉26中间开一个长条孔，货叉驱动齿轮30从长条孔露出一部分；下层货叉26下面前后安装俯仰轴承座31，俯仰轴承座31安装在俯仰轴承座安装板20上；下层货叉26上面安装槽轨道32。

上层货叉33下面安装轨道条34，所述轨道条34上安装尼龙块35，所述尼龙块35在槽轨道32内往复运动；上层货叉33下面还安装货叉驱动齿条36，货叉驱动齿条36与货叉驱动齿轮30啮合；上层货叉26上面安装三排滚轮安装座37，两侧的安装座37外侧面与上层货叉33外侧面平齐，两侧的安装座37内分别安装滚轮I38，中间的安装座37内安装滚轮II39，中间的安装座37左侧安装电池推手驱动齿条40，两侧的安装座37与中间的安装座37之间安装电池推手滑轨41。上层货叉33两侧前端安装区域定位传感器DMP42，用于调节行走、升降坐标值。

图11中，所述电池推手组4合由板材焊接而成，呈L型机构，L型结构为立板43和平板44组成，为了增加强度，两者结合出焊接肋板45。立板43前面安装读取电池箱信息的RFID读写器46，立板43两侧安装激光测距传感器47，所述激光测距传感器47用于测量电池推手与电池箱的距离与水平角度，中间安装解锁机构驱动电机48；平板44上安装电池推手驱动电机49，平板44底面两侧与滑动安装座50通过螺栓连接，通过与电池推手滑轨41配合实现电池推手的运动。

图12-图13中，所述解锁机构55呈圆盘型，分为两个半圆型开口套51、转动器52、嵌入式圆盘53三部分组成，两个半圆型开口套51与电池推手组合的立板43连接固定；所述转动器52呈“土”字型，上端直径略小的圆盘与半圆型开口套51配合，在套内旋转；中间竖圆柱与解锁机构驱动电机48输出轴配合，下端直径大的圆盘与嵌入式圆盘53连接固定；所述嵌入式圆盘53中间为嵌入式一字机构，嵌入式圆盘53内面焊接限位块。

控制柜61由钣金折弯组合而成，内设PLC控制器单元，通过采集监测系统信号控制升降电机7、俯仰电机17、货叉电机28、区域定位传感器DMP42、RFID读写器46、激光测距传感器47、解锁机构驱动电机48、电池推手驱动电机49、行走驱动电机62、升降传动驱动电机75等。

PLC控制器单元包括电源模块88、CPU模块89、串口模块90、位置模块91、模拟量输入模块92、开关量输出模块93、开关量输入模块94；各模块并排安装在控制柜61内的导轨上，彼此靠接口相连接；

CPU模块89通过RS-232总线或以太网口与触摸屏95连接；

串口模块90通过RS-485总线与后台计算机80连接；

位置模块91与驱动器96连接，驱动器96驱动所述各电机，同时在所述各电机的轴端部设有编码器85，编码器85则与驱动器96连接。

模拟量输入模块92与监测系统连接；

开关量输出模块93与控制面板83连接；

开关量输入模块94还与按钮84连接，按钮包括普通运行按钮和急停按钮，急停按钮用于对换电机器人运行中的异常情况进行急停，优先级为第一。

所述监测系统包括：

长距激光传感器81，它安装在框架组合56的顶部；条码传感器82，它安装在升降组合1沿框架组合56纵向升降的路径上，分别用于对换电机器人行走和提升方向的测量定位；

长距激光传感器81以及条码传感器82分别与串口模块90连接；

激光测距传感器47和区域定位传感器DMP42与模拟量输入模块92连接；

在升降组合1的上升与下降的极限位置、在货叉组合3伸、缩的两极限位置、在电池推手组合4伸、缩的两极限位置分别设有极限开关87；在解锁机构5的解锁机构驱动电机48输出轴端设有原点开关86，原点开关86及极限开关87分别与开关量输入模块94连接。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (13)

1.一种电动商用车电池箱单程更换机器人，其特征是，它包括：

框架组合，框架组合安装在行走组合上；

框架组合的一侧为电池箱暂存架，另一侧安装控制柜；

框架组合的顶部安装升降传动组合，升降传动组合与升降组合连接，升降组合与配重组合连接；

升降组合安装在框架组合内并上下移动，其四角则设有与框架组合的矩形钢立柱相配合的定位轮组；

载物台组合以自由旋转方式悬挂在升降组合下部，同时载物台组合与载物台组合转动驱动装置连接，从而使载物台组合在悬挂处原地自由转动，载物台组合上还设有转动限位装置；

更换电池箱用的货叉组合以及电池推手组合安装在载物台组合底部；

控制柜与后台计算机通信，并通过监测系统控制行走组合、升降传动组合、载物台组合、载物台组合转动驱动装置、货叉组合以及电池推手组合中的各电机，完成所述电动商用车电池箱单程更换机器人的行走与电池更换动作。

2.如权利要求1所述的电动商用车电池箱单程更换机器人，其特征是，所述升降组合包括：

升降方钢框架，在升降方钢框架四角安装定位轮组，所述定位轮组为V型轮组；

升降方钢框架四角还设有升降连接板，用于连接升降传动组合以及配重组合；

升降方钢框架中部安装有镂空的升降安装板，升降安装板上设有若干升降加强筋，其中位于中间的加强筋板部分伸出；

升降安装板底部安装载物台组合转动驱动装置，载物台组合悬挂在载物台组合转动驱动装置上。

3.如权利要求2所述的电动商用车电池箱单程更换机器人，其特征是，所述载物台组合转动驱动装置包括转盘轴承，它位于升降安装板镂空部分的下部，并与升降齿轮啮合，升降齿轮通过升降减速机与升降电机连接，升降电机与控制柜连接；所述转盘轴承的内圈比外圈略高，内圈与升降安装板连接固定。

4.如权利要求2所述的电动商用车电池箱单程更换机器人，其特征是，所述V型轮组共有8个，分为四对，每对V型轮组分别安装在一根钢管的两端，各钢管固连在升降方钢框架的四角；每个V型轮组均有一个V型滚轮，每个V型滚轮的两个内侧面均卡合在相应的矩形钢立柱的直角边。

5.如权利要求1所述的电动商用车电池箱单程更换机器人，其特征是，所述载物台组合包括：

焊接主体框架，它为一方形立体结构；

俯仰电机以及俯仰减速机，它们焊接主体框架一侧底部，俯仰减速机输出轴带俯仰齿轮，俯仰齿轮驱动货叉组合，完成俯仰动作，俯仰电机与控制柜连接；焊接主体框架的前后侧底部分别焊接俯仰轴承座安装板，货叉组合安装在俯仰轴承座安装板上；

转盘轴承外圈安装板焊接在主体框架的顶部，转盘轴承外圈安装板底下是限位块安装板，限位装置安装在限位块安装板上；

限位装置为滑动式结构，由限位滑轨和限位滑块组成，所述限位滑轨固定，限位滑块与限位滑轨配合运动，限位滑轨两端各有限位挡板限位。

6.如权利要求5所述的电动商用车电池箱单程更换机器人，其特征是，所述货叉组合分为上下两层：

下层货叉下面一侧安装部分齿轮，部分齿轮是将一个齿轮截断后取用的包括几个齿的部分，部分齿轮与俯仰齿轮啮合；下层货叉的下面中间安装货叉电机、货叉减速机，货叉减速机输出轴安装货叉驱动齿轮；下层货叉中间开一个长条孔，货叉驱动齿轮从长条孔露出一部分；下层货叉前后侧安装俯仰轴承座，俯仰轴承座安装在俯仰轴承座安装板上；下层货叉上面安装槽轨道；

上层货叉的下面安装轨道条，所述轨道条上安装尼龙块，尼龙块在槽轨道内往复运动；上层货叉的下面安装货叉驱动齿条，所述货叉驱动齿条与货叉驱动齿轮啮合；上层货叉的上面安装多排滚轮安装座，两侧的安装座外侧面与上层货叉外侧面平齐，两侧的安装座内安装滚轮I，中间的安装座安装滚轮II，中间的安装座左侧安装电池推手驱动齿条，两侧的安装座与中间的安装座间设有电池推手滑轨，电池推手组合安装在电池推手滑轨上；上层货叉两外侧安装区域定位传感器DMP，货叉电机、区域定位传感器DMP均与控制柜连接。

7.如权利要求6所述的电动商用车电池箱单程更换机器人，其特征是，所述电池推手组合由板材焊接而成，呈L型机构，L型结构由立板和平板组成，两者结合处设有肋板；

立板前面安装读取电池箱信息的RFID读写器，立板侧面安装激光测距传感器，所述激光测距传感器用于测量电池推手与电池箱的距离与水平角度；

立板中间安装解锁机构驱动电机，解锁机构驱动电机输出轴与解锁头连接；平板上安装电池推手驱动电机，平板底面两侧安装滑动安装座，滑动安装座与电池推手滑轨配合实现电池推手的运动；

RFID读写器、激光测距传感器、解锁机构驱动电机均与控制柜连接。

8.如权利要求7所述的电动商用车电池箱单程更换机器人，其特征是，所述解锁头呈圆盘型，分为两个半圆型开口套、转动器、嵌入式圆盘三部分组成；

所述两个半圆型开口套与电池推手组合的立板连接固定；

所述转动器呈“土”字型，上端直径略小的圆盘与两个半圆型开口套配合，在套内旋转；中间的竖圆柱与解锁机构驱动电机输出轴配合，下端直径大的圆盘与嵌入式圆盘连接固定；

所述嵌入式圆盘，中间为嵌入式一字机构，嵌入式圆盘内面焊接限位块。

9.如权利要求1所述的电动商用车电池箱单程更换机器人，其特征是，所述框架组合包括：

中间框架和两侧框架，它们外部设有钣金蒙皮；

中间框架由上焊接面、下焊接面、四根矩形钢立柱连接组合而成，升降传动组合安装在上焊接面；

两侧框架也为矩形钢结构，上端与中间框架连接固定，底部与行走组合槽钢框架连接固定；配重组合安装在两侧框架内；

行走组合主要由行走驱动电机、行走减速机、槽钢框架、传动轴、联轴器、轨道轮组成，行走驱动电机输出动力通过行走减速机两侧输出动力，带动传动轴转动，传动轴带动轨道轮实现行走功能；行走驱动电机与控制柜连接。

10.如权利要求9所述的电动商用车电池箱单程更换机器人，其特征是，所述升降传动组合包括：

一对平行安装在中间框架顶部的升降传动轴，两者一端通过链条联动，

两升降传动轴的两端分别设有升降传动链轮，在中间框架底部与顶部升降传动链轮对应的位置也设有相应的升降传动链轮，上、下对应的升降传动链轮间也通过升降传动链条连接；

升降传动驱动电机、升降传动减速机也安装在中间框架顶部，升降传动减速机与一个升降传动轴连接；

升降传动驱动电机与控制柜连接。

11.如权利要求9所述的电动商用车电池箱单程更换机器人，其特征是，所述配重组合包括：

一对实体钢块组合，分别位于两侧框架内；

配重链轮，安装在两侧框架的顶部；

配重链条，一端与实体钢块连接，另一端通过配重链轮与升降组合连接。

12.如权利要求1所述的电动商用车电池箱单程更换机器人，其特征是，所述控制柜内设有的PLC控制器单元，PLC控制器单元包括电源模块、CPU模块、串口模块、位置模块、模拟量输入模块、开关量输出模块、开关量输入模块，各模块并排安装在控制柜内的导轨上，彼此靠接口相连接；其中，

CPU模块通过RS-232总线或以太网口与触摸屏连接；

串口模块通过RS-485总线与后台计算机连接，同时还与监测系统连接；

开关量输出模块与控制面板连接；

位置模块通过驱动器与所述各电机连接，在所述各电机的轴端部设有编码器，编码器与各驱动器连接；

模拟量输入模块与监测系统连接；

开关量输入模块还与按钮连接，按钮包括普通运行按钮和急停按钮，急停按钮用于对换电机器人运行中的异常情况进行急停，优先级为第一。

13.如权利要求1或6或12所述的电动商用车电池箱单程更换机器人，其特征是，所述监测系统包括：

长距激光传感器，它安装在框架组合的顶部；

条码传感器，它安装在升降组合沿框架组合纵向升降的路径上；

长距激光传感器以及条码传感器分别与串口模块连接；

激光测距传感器和区域定位传感器DMP与模拟量输入模块连接；

在升降组合的上升与下降的极限位置、在货叉组合伸、缩的两极限位置、在电池推手组合伸、缩的两极限位置分别设有极限开关；在解锁机构的解锁机构驱动电机输出轴端设有原点开关，原点开关及极限开关分别与开关量输入模块连接。