CN108574072A - 一种可移动平台的顶部电池自动更换、固定装置 - Google Patents

Abstract

一种可移动平台的顶部电池自动更换、固定装置，目的在于设计一种空间利用率高，将电池安装固定于移动平台的顶部，同时实现电池的快速可靠更换。由移动平台、滑块、驱动电机、驱动齿轮、条形齿轮、光电对管、支撑板、电池托架、抓手、电池组成。在移动平台将电池的电能即将用完时，移动平台回到电池更换桩的位置，消除电池约束，托起电池，使得电池更换桩的机构更加容易抓起电池。在电池更换桩的机构拿走需要充电的电池，重新放下新的电池后，各抓手对电池形成环抱的形式，使得电池被固定在理想的位置。实现了一种空间利用率高，将电池安装固定于移动平台的顶部，同时实现了电池的快速可靠更换，使得系统工作更加可靠、稳定。

Description

一种可移动平台的顶部电池自动更换、固定装置

技术领域

本发明属于一种应用于移动平台电池组件的自动更换、固定装置，尤其属于一种为顶部放置电池组件的移动平台的电池更换、固定装置。

背景技术

随着电力供电平台在众多领域得到应用，电力供电平台的优势得以发挥，与此同时，电力供电平台的一些缺陷也逐渐暴露出来，电池的储能密度低就是一个典型缺陷，为了克服这个缺陷，技术人员采取了自动回程充电、多平台交替接力工作的手段来实现长时间不间断工作的目的。而后，有专利文献提出采取更换电池的方式来补充能量，使得平台补充能量的时间大大缩短，但该文献中所使用的电池更换机构在进行工作时对定位的精度要求偏高，且占用了平台大量的空间，使得设备不易安装或受到挤压，不能尽可能的发挥出平台的潜力，所以需要一种新的电池更换机构来实现更换电池的动作且尽可能不占用其余设备的空间。

专利号为2015106159143的一种电池可更换移动平台的电池更换、固定、支撑机构提出了一种在侧面实现电池的快速、可靠更换装置，实现了较好的空间利用，但在使用中发现侧面更换电池的方案受限于移动平台前后运动轮的轴距，电池尺寸长度受限，同时，由于安装于侧面，电池的高度受限于运动轮的高度，所以需要一种全新的设计以解决电池尺寸受限的问题。

发明内容

本发明的目的在于设计一种空间利用率高，将电池安装固定于移动平台的顶部，同时实现电池的快速可靠更换。为实现上述目的，本发明由移动平台、滑块、驱动电机、驱动齿轮、条形齿轮、光电对管、支撑板、电池托架、抓手、电池组成。所述的移动平台使用一个平板简化，移动平台可以是一个智能巡逻车或者是一个轮式运动机构。

优选的，本发明的移动平台的主体为一个矩形平板，该平板为简化的智能巡逻车或者其他轮式机构，矩形平板的上表面，沿着矩形平板的长边的方向对称布置了两条“7”字形导轨，“7”字形导轨的两端设有挡板，挡板将“7”字形导轨的两端完全封住，在“7”字形导轨的四周分布了多组开口“7”字形导轨，开口“7”字形导轨在“7”字形导轨的左右两端各布置一对，开口“7”字形导轨在“7”字形导轨的沿着矩形平板的长边方向前后各放置两组。

优选的，本发明的滑块的主体为一“口”字形框架，“口”字形框架的上边框外延，外延后的两侧外延边的间距与矩形平板上两条“7”字形导轨的底部空腔间距相等，两侧外延边下方、靠近边框某一侧开口处形成一矩形空腔，用于安装光电对管；“口”字形框架的两侧边框上适当位置有孔，用于驱动电机的轴伸出，该孔的位置由条形齿轮的高度加上驱动齿轮的半径决定；“口”字形框架的上边框上方有两吊耳，两吊耳主体为一矩形结构，矩形结构的中间有一旋转孔，用于与支撑板相配合。

优选的，本发明的驱动电机主体为一矩形，内嵌于“口”字形框架内，两端有轴，通过“口”字形框架两侧边框上的孔伸出，伸出轴连接驱动齿轮，驱动转轮为一直齿轮。

优选的，本发明的支撑板主体为两端带旋转轴的矩形板，旋转轴在矩形板两侧面靠近矩形板的边缘，旋转轴的伸出长度及放置位置由“口”字形框架上的旋转孔以及电池托架上的垂耳旋转孔决定。

优选的，本发明的电池托架的主体是一有一定厚度的矩形体，沿着矩形体的四边，相应矩形平板上开口“7”字形的布置位置，分别切去一小块矩形，在切去的一小块矩形位置的内侧，对称放置旋转凸出轴，旋转凸出轴靠近有一定厚度矩形体的边沿，方便抓手的绕轴旋转运动；电池托架的矩形体的下底面靠近矩形体短边一侧对称布置两垂耳，垂耳上放置有垂耳旋转孔。

优选的，本发明的抓手的主体为一“L”形结构，区别在于抓手的拐角超过90度，抓手的竖直部分的上方有一伸出卡扣，卡扣的下侧倒圆角，以利于卡紧电池；抓手的横置部分，在拐角处与竖直部分形成一超过90度的拐角，在横置部分远离拐角的一端有一水平块，水平块的两端设置旋转滑动轴，水平块的下侧倒圆角，以利于抓手在滑动时的转动；在抓手的拐角处的中间位置设置一旋转凹孔，用于与电池托架的旋转凸出轴配合。

优选的，本发明的电池为一上下端为一平面的结构，更加优选的是为一矩形方块，电池下侧与电池托架连接的部分为电池的电极与电池托架的触点安装位置。

装配关系：

矩形平板水平放置，在矩形平板封闭的“7”字形导轨内，对称放置两条形齿轮，条形齿轮固定于封闭的“7”字形导轨的根部与矩形平板平面接触的位置，条形齿轮的两端被挡板限制固定。

滑块安装于封闭的“7”字形导轨形成的空腔内，滑块的“口”字形框架的开口方向为滑块可以滑动的方向，驱动电机嵌在“口”字形框架内，两伸出轴连接驱动齿轮，驱动齿轮与条形齿轮配合，通过驱动电机的转动驱动滑块，实现滑动，滑块的“口”字形框架的外延边的下方的矩形空腔内安装光电对管，光电对管的光照在矩形平板封闭的“7”字形导轨的两侧挡板上，两个滑块分别照向各自所处的一侧，用于获取与挡板的距离计算运动位置与保持两侧滑块的运动一致性。

支撑板连接滑块与电池托架，一侧旋转轴与滑块上的旋转孔配合，另一侧的旋转轴与电池托架垂耳上的旋转孔相配合。

电池托架的下底部与支撑板配合连接，四周旋转凸出轴与抓手拐角处的旋转凹孔相配合，同时抓手的旋转滑动轴安装在矩形平板上的开口“7”字形导轨内，旋转滑动轴可以沿着开口“7”字形导轨滑动。

运动过程：

将需要充电的电池推出：

在移动平台将电池的电能即将用完时，移动平台回到电池更换桩的位置，原先处于矩形平板封闭的“7”字形导轨中间位置的滑块，在驱动电机的驱动下，两滑块分别向各自一侧的封闭的“7”字形导轨的挡板位置运动，由于滑块的运动，带动两支撑板向两侧运动，支撑板的运动推动电池托架向上运动，电池托架及电池被顶起，在电池托架向上运动的同时，连接在电池托架上的抓手发生联动，抓手的旋转滑动轴由矩形平板开口的“7”字形导轨的远端向封闭的“7”字形导轨方向运动，抓手在上升的同时绕电池托架的旋转凸出轴旋转，抓手向外侧翻转，电池的约束被消除，电池被托起，使得电池更换桩的机构更加容易抓起电池。

将放在电池托架上的新电池归位固定：

在电池更换桩的机构拿走需要充电的电池，重新放下新的电池后，由于电子器件及机械装置的原因使得电池不能完全放在原来电池的位置，此时，通过两滑块向矩形平板封闭的“7”字形导轨的中心运动，支撑板向内侧收缩，拉动电池托架下降，电池托架的下降使得抓手的旋转滑动轴在矩形平板的开口“7”字形导轨内向远离矩形平板封闭的“7”字形导轨的方向运动，抓手在下降的同时绕电池托架的旋转凸出轴旋转，各抓手向内收缩，使得电池逐步靠近原电池位置，在抓手完全到位时，抓手的卡扣恰好卡住电池，各抓手对电池形成环抱的形式，使得电池被固定在理想的位置。

通过上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是 ：实现了一种空间利用率高，将电池安装固定于移动平台的顶部，同时实现了电池的快速可靠更换，相比于现有的侧面更换电池的装置，一定范围内消除了对电池的尺寸约束，同时本发明的结构设计利用了电池本身的重量实现对电池的固定，结构设计综合利用了各部分自身的特点，使得系统工作更加可靠、稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中

所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实

施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图

获得其他的附图。

图1是本发明一种可移动平台的顶部电池自动更换、固定装置的移动平台的立体图。

图2是本发明一种可移动平台的顶部电池自动更换、固定装置的滑台的立体图。

图3是本发明一种可移动平台的顶部电池自动更换、固定装置的驱动电机的立体图。

图4是本发明一种可移动平台的顶部电池自动更换、固定装置的支撑板的立体图。

图5是本发明一种可移动平台的顶部电池自动更换、固定装置的电池托架的立体图。

图6是本发明一种可移动平台的顶部电池自动更换、固定装置的电池托架另一个视角的立体图。

图7是本发明一种可移动平台的顶部电池自动更换、固定装置的抓手的立体图。

图8是本发明一种可移动平台的顶部电池自动更换、固定装置的滑块在矩形平板上运动的装配图。

图9是本发明一种可移动平台的顶部电池自动更换、固定装置的滑块在矩形平板上运动的装配图（一侧滑块略去）及A-A局部放大图。

图10是本发明一种可移动平台的顶部电池自动更换、固定装置的推出电池时的装配图。

图11是本发明一种可移动平台的顶部电池自动更换、固定装置的固定电池的中间过程的立体图。

图12是本发明一种可移动平台的顶部电池自动更换、固定装置的电池固定完成的立体图。

图中数字所表示的相应部件名称 ：

1.矩形平板 2.开口“7”字形导轨 3.挡板 4.“7”字形导轨 5.“口”字形框架 6.孔

7.外延边 8.矩形空腔 9.上边框 10.吊耳 11.旋转孔 12.驱动电机 13.轴 14.支撑板

15.矩形板 16.旋转轴 17.矩形体 18.一小块矩形 19.旋转凸出轴 20.垂耳 21.垂耳旋转孔 22.竖直部分 23.卡扣 24.卡扣下方倒圆角 25.旋转凹孔 26.横置部分 27.旋转滑动轴 28.水平块的下侧倒圆角 29.拐角 30.水平块 31.条形齿轮 32.电池 33.光电对管 34.驱动齿轮 。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明现了一种空间利用率高，将电池安装固定于移动平台的顶部，同时实现电池的快速可靠更换的装置。

如图1所示，是本发明移动平台的立体图，移动平台的主体为一个矩形平板1，该平板1为简化的智能巡逻车或者其他轮式机构，矩形平板1的上表面，沿着矩形平板1的长边的方向对称布置了两条“7”字形导轨4，“7”字形导轨4的两端设有挡板3，挡板3将“7”字形导轨4的两端完全封住，在“7”字形导轨4的四周分布了多组开口“7”字形导轨2，开口“7”字形导轨2在“7”字形导轨4的左右两端各布置一对，开口“7”字形导轨2在“7”字形导轨4的沿着矩形平板的长边方向前后各放置两组。

如图2所示，本发明的滑台立体图，滑块的主体为一“口”字形框架5，“口”字形框架5的上边框9外延，外延后的两侧外延边7的间距与矩形平板上两条“7”字形导轨4的底部空腔间距相等，两侧外延边7下方、靠近边框某一侧开口处形成一矩形空腔8，用于安装光电对管；“口”字形框架5的两侧边框上适当位置有孔6，用于驱动电机12的轴13伸出，该孔6的位置由条形齿轮的高度加上驱动齿轮的半径决定；“口”字形框架5的上边框9上方有两吊耳10，两吊耳10主体为一矩形结构，矩形结构的中间有一旋转孔11，用于与支撑板相配合。

如图3所示是本发明的驱动电机12，驱动电机12主体为一矩形，内嵌于“口”字形框架5内，两端有轴13，通过“口”字形框架5两侧边框上的孔6伸出，伸出轴13连接驱动齿轮，驱动转轮为一直齿轮。

如图4所示是本发明的支撑板，支撑板主体为两端带旋转轴15的矩形板14，旋转轴15在矩形板14两侧面靠近矩形板14的边缘，旋转轴15的伸出长度及放置位置由“口”字形框架5上的旋转孔11以及电池托架上的垂耳旋转孔21决定。

如图5、图6所示是本发明的电池托架，电池托架的主体是一有一定厚度的矩形体17，沿着矩形体17的四边，相应矩形平板1上开口“7”字形2的布置位置，分别切去一小块矩形18，在切去的一小块矩形18位置的内侧，对称放置旋转凸出轴19，旋转凸出轴19靠近有一定厚度矩形体17的边沿，方便抓手的绕轴旋转运动；电池托架的矩形体17的下底面靠近矩形体短边一侧对称布置两垂耳20，垂耳20上放置有垂耳旋转孔21。

如图7所示是本发明的抓手，抓手的主体为一“L”形结构，区别在于抓手的拐角29超过90度，抓手的竖直部分22的上方有一伸出卡扣23，卡扣23的下侧倒圆角24，以利于卡紧电池；抓手的横置部分26，在拐角29处与竖直部分22形成一超过90度的拐角29，在横置部分26远离拐角29的一端有一水平块30，水平块30的两端设置旋转滑动轴27，水平块的下侧倒圆角28，以利于抓手在滑动时的转动；在抓手的拐角29处的中间位置设置一旋转凹孔25，用于与电池托架的旋转凸出轴19配合。

如图8-图12所示是本发明的装配体的立体图。

装配关系：

矩形平板1水平放置，在矩形平板1封闭的“7”字形导轨4内，对称放置两条形齿轮31，条形齿轮31固定于封闭的“7”字形导轨4的根部与矩形平板1平面接触的位置，条形齿轮31的两端被挡板3限制固定。

滑块安装于封闭的“7”字形导轨形4成的空腔内，滑块的“口”字形框架5的开口方向为滑块可以滑动的方向，驱动电机12嵌在“口”字形框架5内，两伸出轴13连接驱动齿轮34，驱动齿轮34与条形齿轮31配合，通过驱动电机12的转动驱动滑块，实现滑动，滑块的“口”字形框架5的外延边7的下方的矩形空腔8内安装光电对管33，光电对管33的光照在矩形平板1封闭的“7”字形导轨4的两侧挡板3上，两个滑块分别照向各自所处的一侧，用于获取与挡板3的距离，计算运动位置与保持两侧滑块的运动一致性。

支撑板14连接滑块与电池托架，一侧旋转轴16与滑块上的旋转孔11配合，另一侧的旋转轴16与电池托架垂耳20上的旋转孔21相配合。

电池托架的下底部与支撑板14配合连接，四周旋转凸出轴19与抓手拐角29处的旋转凹孔25相配合，同时抓手的旋转滑动轴27安装在矩形平板1上的开口“7”字形导轨2内，旋转滑动轴27可以沿着开口“7”字形导轨2滑动。

运动过程：

将需要充电的电池推出：

在移动平台将电池32的电能即将用完时，移动平台回到电池更换桩的位置，原先处于矩形平板1封闭的“7”字形导轨4中间位置的滑块，在驱动电机12的驱动下，两滑块分别向各自一侧的封闭的“7”字形导轨4的挡板3位置运动，由于滑块的运动，带动两支撑板14向两侧运动，支撑板14的运动推动电池托架向上运动，电池托架及电池32被顶起，在电池托架向上运动的同时，连接在电池托架上的抓手发生联动，抓手的旋转滑动轴27由矩形平板1开口的“7”字形导轨4的远端向封闭的“7”字形导轨4方向运动，抓手在上升的同时绕电池托架的旋转凸出轴19旋转，抓手向外侧翻转，电池32的约束被消除，电池32被托起，使得电池更换桩的机构更加容易抓起电池32。

将放在电池托架上的新电池归位固定：

在电池更换桩的机构拿走需要充电的电池32，重新放下新的电池32后，由于电子器件及机械装置的原因使得电池不能完全放在原来电池的位置，此时，通过两滑块向矩形平板1封闭的“7”字形导轨4的中心运动，支撑板14向内侧收缩，拉动电池托架下降，电池托架的下降使得抓手的旋转滑动轴27在矩形平板1的开口“7”字形导轨2内向远离矩形平板1封闭的“7”字形导轨4的方向运动，抓手在下降的同时绕电池托架的旋转凸出轴19旋转，各抓手向内收缩，使得电池32逐步靠近原电池位置，在抓手完全到位时，抓手的卡扣23恰好卡住电池32，各抓手对电池32形成环抱的形式，使得电池32被固定在理想的位置。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种可移动平台的顶部电池自动更换、固定装置，其特征在于：由移动平台、滑块、驱动电机、驱动齿轮、条形齿轮、光电对管、支撑板、电池托架、抓手、电池组成；矩形平板水平放置，在矩形平板封闭的“7”字形导轨内，对称放置两条形齿轮，条形齿轮固定于封闭的“7”字形导轨的根部与矩形平板平面接触的位置，条形齿轮的两端被挡板限制固定；滑块安装于封闭的“7”字形导轨形成的空腔内，滑块的“口”字形框架的开口方向为滑块可以滑动的方向，驱动电机嵌在“口”字形框架内，两伸出轴连接驱动齿轮，驱动齿轮与条形齿轮配合，通过驱动电机的转动驱动滑块，实现滑动，滑块的“口”字形框架的外延边的下方的矩形空腔内安装光电对管，光电对管的光照在矩形平板封闭的“7”字形导轨的两侧挡板上，两个滑块分别照向各自所处的一侧，用于获取与挡板的距离计算运动位置与保持两侧滑块的运动一致性；支撑板连接滑块与电池托架，一侧旋转轴与滑块上的旋转孔配合，另一侧的旋转轴与电池托架垂耳上的旋转孔相配合；电池托架的下底部与支撑板配合连接，四周旋转凸出轴与抓手拐角处的旋转凹孔相配合，同时抓手的旋转滑动轴安装在矩形平板上的开口“7”字形导轨内，旋转滑动轴可以沿着开口“7”字形导轨滑动。

2.如权利要求1所述的一种可移动平台的顶部电池自动更换、固定装置，其特征在于：移动平台的主体为一个矩形平板，该平板为简化的智能巡逻车或者其他轮式机构，矩形平板的上表面，沿着矩形平板的长边的方向对称布置了两条“7”字形导轨，“7”字形导轨的两端设有挡板，挡板将“7”字形导轨的两端完全封住，在“7”字形导轨的四周分布了多组开口“7”字形导轨，开口“7”字形导轨在“7”字形导轨的左右两端各布置一对，开口“7”字形导轨在“7”字形导轨的沿着矩形平板的长边方向前后各放置两组。

3.如权利要求1所述的一种可移动平台的顶部电池自动更换、固定装置，其特征在于：滑块的主体为一“口”字形框架，“口”字形框架的上边框外延，外延后的两侧外延边的间距与矩形平板上两条“7”字形导轨的底部空腔间距相等，两侧外延边下方、靠近边框某一侧开口处形成一矩形空腔，用于安装光电对管；“口”字形框架的两侧边框上适当位置有孔，用于驱动电机的轴伸出，该孔的位置由条形齿轮的高度加上驱动齿轮的半径决定；“口”字形框架的上边框上方有两吊耳，两吊耳主体为一矩形结构，矩形结构的中间有一旋转孔，用于与支撑板相配合。

4.如权利要求1所述的一种可移动平台的顶部电池自动更换、固定装置，其特征在于：驱动电机主体为一矩形，内嵌于“口”字形框架内，两端有轴，通过“口”字形框架两侧边框上的孔伸出，伸出轴连接驱动齿轮，驱动转轮为一直齿轮。

5.如权利要求1所述的一种可移动平台的顶部电池自动更换、固定装置，其特征在于：支撑板主体为两端带旋转轴的矩形板，旋转轴在矩形板两侧面靠近矩形板的边缘，旋转轴的伸出长度及放置位置由“口”字形框架上的旋转孔以及电池托架上的垂耳旋转孔决定。

6.如权利要求1所述的一种可移动平台的顶部电池自动更换、固定装置，其特征在于：电池托架的主体是一有一定厚度的矩形体，沿着矩形体的四边，相应矩形平板上开口“7”字形的布置位置，分别切去一小块矩形，在切去的一小块矩形位置的内侧，对称放置旋转凸出轴，旋转凸出轴靠近有一定厚度矩形体的边沿，方便抓手的绕轴旋转运动；电池托架的矩形体的下底面靠近矩形体短边一侧对称布置两垂耳，垂耳上放置有垂耳旋转孔。

7.如权利要求1所述的一种可移动平台的顶部电池自动更换、固定装置，其特征在于：抓手的主体为一“L”形结构，区别在于抓手的拐角超过90度，抓手的竖直部分的上方有一伸出卡扣，卡扣的下侧倒圆角，以利于卡紧电池；抓手的横置部分，在拐角处与竖直部分形成一超过90度的拐角，在横置部分远离拐角的一端有一水平块，水平块的两端设置旋转滑动轴，水平块的下侧倒圆角，以利于抓手在滑动时的转动；在抓手的拐角处的中间位置设置一旋转凹孔，用于与电池托架的旋转凸出轴配合。

8.如权利要求1所述的一种可移动平台的顶部电池自动更换、固定装置，其特征在于：电池为一上下端为一平面的结构，更加优选的是为一矩形方块，电池下侧与电池托架连接的部分为电池的电极与电池托架的触点安装位置。