CN105539384B - 一种自动更换电动汽车动力电池的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动更换电动汽车动力电池的装置，包括行走机构、升降电池板机构以及螺栓拆卸机构；所述升降电池板机构包括底板、位于底板上方的升降工作面板以及位于所述底板与所述升降工作面板之间的用于驱动所述升降工作面板进行升或降的至少一个升降动力组件；所述行走机构包括若干安装于所述底板下端面的全向轮；所述螺栓拆卸机构包括若干安装于所述底板上端面的机械手，每个所述机械手包括内置有关节电机的连杆组件以及安装于所述连杆组件上的电动扳手。采用上述技术方案，本发明的自动更换电动汽车动力电池的装置，能够快速对电动汽车的动力电池进行更换，并且操作简便，效率高，自动化程度高。

Description

一种自动更换电动汽车动力电池的装置
技术领域
本发明涉及一种自动更换电动汽车动力电池的装置，属于电动汽车机械技术领域。
背景技术
随着清洁能源的广泛应用，在汽车领域，电动汽车越来越受到市场的青睐。电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好。电动汽车中提供能量的单元是动力电池，但目前由于电池工业发展的局限，动力电池单位重量储存的能量太少，是电动汽车发展和推广的一个瓶颈。电动汽车在行驶中虽然不用像传统燃油汽车一样进行补充燃料，但运行一段时间后必须向动力电池内进行充电，以保证电动汽车的正常运行，这样存在的问题是对动力电池进行充电的时间太长，在充电时电池自然无法使用，不能像现有的燃油汽车一样能很快补充燃料，因此更换动力电池是为电动汽车补充能量的另一种方案，当现有的动力电池电量不足时，将动力电池拆卸下来，更换一枚电量充足的动力电池就可以将前述问题解决，其应用可能会比充电插头更加频繁和广泛。因此，设计一款能够对电动汽车动力电池进行更换的装置，就显得尤为迫切和重要。
发明内容
因此，本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种能够对电动汽车动力电池快速自动更换的装置。
为了实现上述目的，本发明的一种自动更换电动汽车动力电池的装置，包括行走机构、升降电池板机构以及螺栓拆卸机构；所述升降电池板机构包括底板、位于底板上方的升降工作面板以及位于所述底板与所述升降工作面板之间的用于驱动所述升降工作面板进行升或降的至少一个升降动力组件；所述行走机构包括若干安装于所述底板下端面的全向轮；所述螺栓拆卸机构包括若干安装于所述底板上端面的机械手，每个所述机械手包括内置有关节电机的连杆组件以及安装于所述连杆组件上的电动扳手。
每个所述全向轮的轮轴各自安装于全向轮支座上，所述全向轮支座固定于所述底板下端面，每个所述轮轴连接有一行走电机，所述行走电机用于驱动所述全向轮转动。
所述全向轮设置有四个，并且四个所述全向轮分布于一矩形的四个顶点位置，并且每相邻的两个全向轮的轮轴垂直设置。
所述升降动力组件包括固定于所述底板上端面的下铰支架、固定于所述升降工作面板下端面并且位于所述下铰支架竖直上方的上铰支架、铰接于所述上铰支架的第一连杆、铰接于所述下铰支架的第二连杆、水平设置的丝杠、套设于所述丝杠上的螺母以及连接于所述丝杠一端的升降电机，所述第一连杆的铰接于所述上铰支架的一端的相反一端铰接于所述螺母，所述第二连杆的铰接于所述下铰支架的一端的相反一端铰接于所述螺母。
在所述上铰支架上还铰接有第三连杆，所述第三连杆铰接于所述上铰支架的一端的相反一端铰接于升降电机安装座；在所述下铰支架上还铰接有第四连杆，所述第四连杆铰接于所述下铰支架的一端的相反一端铰接于所述升降电机安装座；所述升降电机固定于所述升降电机安装座。
所述第一、三连杆的接触部和/或所述第二、四连杆的接触部设置有相互啮合的齿轮结构。
所述第一、二、三、四连杆长度相等。
所述升降动力组件设置有四个，四个所述升降动力组件分布于一矩形的四个顶点位置。
所述螺栓拆卸机构包括若干固定在所述底板上端面上的机械手云台，每个所述机械手分别安装于一个所述机械手云台上。
所述连杆组件包括铰接于所述机械手云台上的第一机械手连杆、与所述第一机械手连杆相铰接的连接件以及与所述连接件相铰接的第二机械手连杆；所述电动扳手铰接于所述第二机械手连杆；所述第一、二机械手连杆的两端设置有铰接轴，在所述第一、二机械手连杆的内部设置有作用于所述铰接轴的关节电机。
在所述电动扳手的上方还固定有同轴设置的六角起子。
在所述电动扳手的上端面间隔设置有两个定位摄像头。
采用上述技术方案，本发明的自动更换电动汽车动力电池的装置，通过行走机构能够移动至需要更换动力电池的工位上，通过升降电池板机构能够托举动力电池并调节托举的高度，通过螺栓拆卸机构能够快速对多个螺栓进行拆卸或安装。本发明的自动更换电动汽车动力电池的装置，能够快速对电动汽车的动力电池进行更换，并且操作简便，效率高，自动化程度高。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为本发明的俯视图。
图3为本发明的侧视图。
图4为本发明的主视图。
图5为本发明中行走机构与升降电池板机构的主视图。
图6为图5的轴侧图。
图7为本发明中第一、二、三、四连杆的结构示意图。
图8为图7的立体示意图。
图9为本发明中全向轮的主视图。
图10为图9的俯视图。
图11为图9的立体示意图。
图12为本发明中机械手的结构示意图。
图13为图12的侧视图。
图14为图12的立体示意图。
具体实施方式
以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本实施例提供一种自动更换电动汽车动力电池的装置，包括行走机构、升降电池板机构以及螺栓拆卸机构；所述行走机构用于驱动整个装置行走至适当工位，所述升降电池板机构用于托举动力电池并调节托举的高度，所述螺栓拆卸机构用于快速对多个螺栓进行拆卸或安装从而实现对动力电池的拆卸与安装。
具体地，如图1-6所示，所述升降电池板机构包括底板14、位于底板14上方的升降工作面板3以及位于所述底板14与所述升降工作面板3之间的用于驱动所述升降工作面板3进行升或降的至少一个升降动力组件200。
所述升降动力组件200包括固定于所述底板14上端面的下铰支架5、固定于所述升降工作面板3下端面并且位于所述下铰支架5竖直上方的上铰支架12、铰接于所述上铰支架12的第一连杆7、铰接于所述下铰支架5的第二连杆15、水平设置的丝杠6、套设于所述丝杠6上的螺母8以及连接于所述丝杠6一端的升降电机9，所述第一连杆7的铰接于所述上铰支架12的一端的相反一端铰接于所述螺母8，所述第二连杆15的铰接于所述下铰支架5的一端的相反一端铰接于所述螺母8。
当所述升降电机9启动时，带动所述丝杠6正转或反转，从而使螺母8远离或靠近所述升降电机9，使第一、二连杆7、15向上托举或向下拉动所述升降工作面板3。
在所述上铰支架12上还铰接有第三连杆16，所述第三连杆16铰接于所述上铰支架12的一端的相反一端铰接于升降电机安装座17；在所述下铰支架5上还铰接有第四连杆4，所述第四连杆4铰接于所述下铰支架5的一端的相反一端铰接于所述升降电机安装座17；所述升降电机9固定于所述升降电机安装座17；并且所述第一、二、三、四连杆7、15、16、4的长度相等。上述结构的升降动力组件200，通过电机丝杠螺母动力系统促使第一、二、三、四连杆7、15、16、4实现张合，使升降工作面板3受力平衡，能够较为稳定地驱动升降工作面板3的升降。
为了进一步增加升降动力组件200的结构稳定性，在所述第一、三连杆的接触部和/或所述第二、四连杆的接触部设置有相互啮合的齿轮结构18，如图1、8所示，当所述第一、二、三、四连杆7、15、16、4实现张合时，上述接触部能够在相互啮合的齿轮结构的作用下，平稳地进行相对旋转。
所述升降动力组件200设置有四个，四个所述升降动力组件200分布于一矩形的四个顶点位置。
底板14上还设有四个支承柱19，当升降工作面板3降到最低位置时，升降工作面板3及升降工作面板3上的动力电池主要由支承柱19支撑，避免升降动力组件200长期承受大负载而疲劳损坏。
所述行走机构包括若干安装于所述底板下端面的全向轮11；每个所述全向轮11的轮轴各自安装于全向轮支座13上，所述全向轮支座13固定于所述底板14下端面，每个所述轮轴连接有一行走电机10，所述行走电机10用于驱动所述全向轮11转动。
在本实施例中，所述全向轮11设置有四个，并且四个所述全向轮11分布于一矩形的四个顶点位置，并且每相邻的两个全向轮11的轮轴垂直设置。驱动全向轮11的行走电机10均安装在内侧。
这种结构的优点在于其转向非常灵活，理论上可以绕四个全向轮11所组成矩形的中心点原地转动，此时只需要设置四个全向轮11的转向以及转速一致(顺时针、逆时针均可)即可。例如将四个全向轮11定义为1号轮子、2号轮子、3号轮子、4号轮子，当1、2号轮子顺时针转，3、4号轮子逆时针转且速度相等时，该装置整体向右直行；当1、2号轮子逆时针转，3、4号轮子顺时针转且速度相等时，该装置整体向左直行；当1、4号轮子顺时针转，2、3号轮子逆时针转且速度相等时，该装置向前直行；当1、4号轮子逆时针转，2、3号轮子顺时针转且速度相等时，该装置向后直行；当两边轮子速度不相等时，只要通过控制两边轮子速度的比值来控制换电机器人向任意方向行走。
所述螺栓拆卸机构包括若干安装于所述底板上端面的机械手300，每个所述机械手300包括内置有关节电机的连杆组件以及安装于所述连杆组件上的电动扳手305。
具体地，如图12-14所示，所述螺栓拆卸机构包括若干固定在所述底板14上端面上的机械手云台，该机械手云台包括云台下板301和云台上板302，在所述云台下板内部设置有伺服电机(图中未示出)，伺服电机能够驱动云台上板302转动；每个所述机械手300分别安装于一个所述机械手云台上。
所述连杆组件包括铰接于所述机械手云台上的第一机械手连杆303、与所述第一机械手连杆303相铰接的连接件304以及与所述连接件304相铰接的第二机械手连杆306；所述电动扳手305铰接于所述第二机械手连杆306；所述第一、二机械手连杆的两端设置有铰接轴307，在所述第一、二机械手连杆的内部设置有作用于所述铰接轴307的关节电机(图中未示出)，所述关节电机能够驱动铰接轴307相对于所述第一、二机械手连杆转动，从而安装时将四个所述铰接轴307分别固定于所述机械手云台、连接件304的两端以及电动扳手305，由于铰接轴307固定，因此通过四个关节电机的作用能够使驱动电机以及第一、二机械手连杆相对于铰接轴307进行转动，从而调整电动扳手305的位置。
在所述电动扳手305的上方还固定有同轴设置的六角起子308。
在所述电动扳手305的上端面间隔设置有两个定位摄像头309。
在两个所述定位摄像头309组成的双目视觉定位系统的辅助下能够准确地找到动力电池的紧固螺栓的位置，并通过电动扳手对螺栓进行拆卸或紧固的操作。螺栓拆卸机构在定位移动的过程中所需要的动力由内置在机械手连杆内的关节电机以及带伺服电机的云台提供，以保证机械手能够准确快速的达到目标位置。
拆卸螺栓的所述机械手共有14个，在该装置的两边各有7个。
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种自动更换电动汽车动力电池的装置，其特征在于：包括行走机构、升降电池板机构以及螺栓拆卸机构；所述升降电池板机构包括底板、位于底板上方的升降工作面板以及位于所述底板与所述升降工作面板之间的用于驱动所述升降工作面板进行升或降的至少一个升降动力组件；所述升降动力组件包括固定于所述底板上端面的下铰支架、固定于所述升降工作面板下端面并且位于所述下铰支架竖直上方的上铰支架、铰接于所述上铰支架的第一连杆、铰接于所述下铰支架的第二连杆、水平设置的丝杠、套设于所述丝杠上的螺母以及连接于所述丝杠一端的升降电机，所述第一连杆铰接于所述上铰支架的一端的相反一端铰接于所述螺母，所述第二连杆的铰接于所述下铰支架的一端的相反一端铰接于所述螺母;所述行走机构包括若干安装于所述底板下端面的全向轮；在所述上铰支架上还铰接有第三连杆，所述第三连杆铰接于所述上铰支架的一端的相反一端铰接于升降电机安装座；在所述下铰支架上还铰接有第四连杆，所述第四连杆铰接于所述下铰支架的一端的相反一端铰接于所述升降电机安装座；所述升降电机固定于所述升降电机安装座；所述螺栓拆卸机构包括若干安装于所述底板上端面的机械手，每个所述机械手包括内置有关节电机的连杆组件以及安装于所述连杆组件上的电动扳手，每个所述全向轮的轮轴各自安装于全向轮支座上，所述全向轮支座固定于所述底板下端面，每个所述轮轴连接有一行走电机，所述行走电机用于驱动所述全向轮转动。
2.根据权利要求1所述的自动更换电动汽车动力电池的装置，其特征在于：所述全向轮设置有四个，并且四个所述全向轮分布于一矩形的四个顶点位置，并且每相邻的两个全向轮的轮轴垂直设置。
3.根据权利要求1所述的自动更换电动汽车动力电池的装置，其特征在于：所述第一、三连杆的接触部和/或所述第二、四连杆的接触部设置有相互啮合的齿轮结构。
4.根据权利要求1所述的自动更换电动汽车动力电池的装置，其特征在于：所述升降动力组件设置有四个，四个所述升降动力组件分布于一矩形的四个顶点位置。
5.根据权利要求1-4任一项所述的自动更换电动汽车动力电池的装置，其特征在于：所述螺栓拆卸机构包括若干固定在所述底板上端面上的机械手云台，每个所述机械手分别安装于一个所述机械手云台上。
6.根据权利要求5所述的自动更换电动汽车动力电池的装置，其特征在于：所述连杆组件包括铰接于所述机械手云台上的第一机械手连杆、与所述第一机械手连杆相铰接的连接件以及与所述连接件相铰接的第二机械手连杆；所述电动扳手铰接于所述第二机械手连杆；所述第一、二机械手连杆的两端设置有铰接轴，在所述第一、二机械手连杆的内部设置有作用于所述铰接轴的关节电机。
7.根据权利要求1-4任一项所述的自动更换电动汽车动力电池的装置，其特征在于：在所述电动扳手的上端面间隔设置有两个定位摄像头。
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Patentee before: Beijing Automobile Workshop Shun is safe(Zibo)Automobile Co.,Ltd.

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Denomination of invention: Device for automatically replacing electric vehicle power battery

Effective date of registration: 20220428

Granted publication date: 20190827

Pledgee: Zibo Linzi District sub branch of China Post Savings Bank Co.,Ltd.

Pledgor: Shun Tai Automobile Co.,Ltd.

Registration number: Y2022980004955

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Date of cancellation: 20231008

Granted publication date: 20190827

Pledgee: Zibo Linzi District sub branch of China Post Savings Bank Co.,Ltd.

Pledgor: Shun Tai Automobile Co.,Ltd.

Registration number: Y2022980004955

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Effective date of registration: 20231031

Address after: No. 303, Comprehensive Office Building, Wujiaqu Economic and Technological Development Zone, No. 3092 Renmin North Road, Wujiaqu City, Xinjiang Uygur Autonomous Region, 831300

Patentee after: Xinjiang Shuntai Intelligent Technology Co.,Ltd.

Address before: 255400 Economic Development Zone, Linzi District, Zibo City, Shandong Province

Patentee before: Shun Tai Automobile Co.,Ltd.

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