CN109921112A - 一种自带电源的续航机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自带电源的续航机器人，包括：电池包由若干选择性并联连接的电池组构成，各个电池组由若干串联连接的蓄电池构成，电池包输入端通过充电器与电源连接，电池包的输出端经伺服驱动器与机器人的伺服电机电源端连接；主电容器包括间隔设置的第一电极板和第二电极板，每个电极板均分为若干个次级极板，各个次级极板之间的拼接面通过导电硅脂无缝接触，第一电极板上的次级极板与对应位置处第二电极板上的次级极板形成一次级电容器；同一个电极板上的各个次级极板通过可伸缩的绝缘拉杆相互连接；拉动机构伸缩端同步连接两个电极板最外侧端的次级极板。本发明解决了机器人电源系统续航能力不足的技术问题。

Description

一种自带电源的续航机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种自带电源的续航机器人。

背景技术

机器人需要蓄电池来提供电源，但目前，蓄电池的储能有限，限制了机器人的续航能力。特别是蓄电池都是有若干个电池组成的，随着使用时间的增加，各个电池的端电压会产生差异，导致蓄电池放电的提前结束，影响蓄电池的续航能力；同时，电源系统中的其他储能元件在放电过程中未能充分放电，造成电能浪费。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明的目的是提供一种自带电源的续航机器人，对机器人中自带的电源系统进行优化改进，同时均衡各个蓄电池间的放电电压，并将系统中的其他储能元件充分放电，以提高蓄电池的续航能力，本发明解决了机器人电源系统续航能力不足的技术问题。

为了实现根据本发明的这些目的和其他优点，提供了一种自带电源的续航机器人，包括：

电池包，其由若干选择性并联连接的电池组构成，各个所述电池组由若干串联连接的蓄电池构成，所述电池包输入端通过充电器与电源连接，所述电池包的输出端经伺服驱动器与机器人的伺服电机电源端连接；

主电容器，其包括间隔设置的第一电极板和第二电极板，每个所述电极板均分为若干个次级极板，若干个所述次级极板依次排列并拼接成所述电极板，且各个所述次级极板之间的拼接面通过导电硅脂无缝接触，所述第一电极板上的次级极板与对应位置处所述第二电极板上的次级极板形成一次级电容器；同一个所述电极板上的各个次级极板通过可伸缩的绝缘拉杆相互连接；以及

拉动机构，其伸缩端同步连接两个所述电极板最外侧端的所述次级极板；

其中，所述第一电极板与所述电池包的正极连接，所述第二电极板与所述电池包的负极连接；所述第一电极板上的次级极板与对应位置处的各个所述蓄电池正极选择性连接，所述第二电极板上的次级极板与对应位置处的各个所述蓄电池负极选择性连接。

优选的，所述各个蓄电池的性能参数一致，所述主电容器的容量不小于所述电池包的容量，所述次级电容器的容量不小于所述蓄电池的容量。

优选的，所述电极板为矩形状结构，各个次级极板沿所述电极板的长度方向依次排列，所述次级极板的长度方向两端分别开设一圆柱形腔道，所述圆柱形腔道的外侧端口小于所述圆柱形腔道的内径，相邻两个所述次级极板之间通过一所述绝缘拉杆连接，所述绝缘拉杆伸缩设置在所述圆柱形腔道内，且所述绝缘拉杆的两侧端头外径大于所述圆柱形腔道的外侧端口尺寸。

优选的，每个所述次级极板外表面中心设置一用于接线的导电端子。

优选的，每个所述电极板宽度方向两侧间隔设置有一对基座，所述基座内侧壁上开设一导槽，各个所述次级极板宽度方向两端凸出设置一导轨，各个所述导轨处于一直线上，所述次级极板通过所述导轨滑动在所述导槽中。

优选的，最外侧的所述次级极板外侧壁上延伸出一绝缘伸缩杆，两个所述绝缘伸缩杆通过一同步板连接，所述同步板与所述拉动机构的伸缩端连接。

优选的，所述拉动机构的伸缩距离不小于单个所述电极板中各个所述绝缘拉杆的总长度。

优选的，所述次级极板长度方向两端凸出设置一导电接触板，所述导电接触板的面积不小于所述次级极板的纵向截面积，相邻两个所述次级极板之间通过所述导电接触板导电接触，所述导电硅脂涂覆在所述导电接触板的外表面。

与现有技术相比，本发明包含的有益效果在于：

1、本发明优化了电池包内部的电路结构，降低了机器人系统的能耗，同时提高了电池包的续航能力；

2、均衡各个蓄电池的端电压，优化蓄电池的电压输出特性，同时提高了整个系统中储能元件的放电率，进一步提高电池包的续航能力。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是本发明的整体电路原理图；

图2是各个次级电容器拼接成主电容器时的结构示意图；

图3是各个次级电容器分开时的结构示意图；

图4是单个次级极板的结构示意图；

图5是实施例二中次级极板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明文字能够据以实施。

本发明提供了一种自带电源的续航机器人，包括电池包、主电容器和拉动机构。

实施例一

如图1-4所示，电池包由若干选择性并联连接的电池组构成，各个所述电池组由若干串联连接的蓄电池构成，本实施例中，电池包由3个电池组构成，每个电池组由4个蓄电池构成。具体的如图1所示，第一电池组由E11-E14串联构成，第二电池组由E21-E24串联构成，第三电池组由E31-34串联构成。各个电池组的正极通过开关Ka和Kb选择性连接，各个电池组的负极通过开关Kc和Kd选择性连接。

所述电池包输入端通过充电器与电源连接，为电池包充电，为电池包充电时，将开关Ka、Kb、Kc和Kd都闭合，各个电池包并联后充电，以提高充电效率。所述电池包的输出端经伺服驱动器与机器人的伺服电机电源端连接，为伺服电机提供电源。

主电容器包括平行间隔设置的第一电极板和第二电极板，第一电极板和第二电极板的大小及两者之间的间距根据实际需要来调整。本实施例中，第一电极板均分为四个次级极板C11-C41，第二电极板均分为四个次级极板C12-C42，各个所述次级极板依次排列并拼接成所述电极板。

且各个所述次级极板之间的拼接面通过导电硅脂无缝接触，以提高各个次级极板之间的导电性能，使得各个次级极板拼接后能够成为一块完整的金属导电块，也就是一块完整的电极板，而不能理解为各个次级极板串联。随着各个次级极板的分开使用，各个次级极板上的电量和电势可能会出现偏差，从而无法均衡对应连接的各个蓄电池上的电量和电压，当某个蓄电池上的电量或电压过的时，就会导致整个电池板的充电结束；当某个蓄电池上的电量或电压不足时，就会导致整个电池板的放电结束；也就是会导致电池包提早充电结束或提早放电结束，影响电池包的充放电容量，也就是降低了为机器人提供的续航能力。

当各个次级极板上的电量和电势出现偏差，也就是各个蓄电池上的电量和电压出现偏差时，将各个次级极板拼接成完整的电极板，因为电极板是一个等势体，因此，均衡了该电极板上的各个次级极板上的电势和电量，实现各个次级极板的快速均衡，随后再次将各个次级极板分开，均衡所对应连接蓄电池上的电量和电压，可以重复此过程多次，直到各个蓄电池上的电量和电压差异保持在合理范围内，保证各个蓄电池上的电压基本一致，避免因各个次级极板上的电量不平衡导致对应蓄电池上的电压、电量不平衡而影响电池包的整体输出性能和续航能力。

具体的，如图2-3所示，所述第一电极板上的次级极板与对应位置处所述第二电极板上的次级极板形成一次级电容器；也就是，次级极板C11与次级极板C12对应形成第一次级电容器C1，次级极板C21与次级极板C22对应形成第二次级电容器C2，次级极板C31与次级极板C32对应形成第三次级电容器C3，次级极板C41与次级极板C42对应形成第四次级电容器C4。

当各个次级极板拼接完整时，即为一完整的电极板，第一电极板和第二电极板形成主电容器。当各个次级极板分开时，即形成4个独立的次级电容器C1-C4时，以均衡对应蓄电池上的电压电量。

具体的，蓄电池E11通过开关K1、K4连接在次级电容器C1两端；蓄电池E21通过开关K2、K5连接在次级电容器C1两端；蓄电池E31通过开关K3、K6连接在次级电容器C1两端。蓄电池E12通过开关K4、K7连接在次级电容器C2两端；蓄电池E22通过开关K5、K8连接在次级电容器C2两端；蓄电池E32通过开关K6、K9连接在次级电容器C2两端。蓄电池E13通过开关K7、K10连接在次级电容器C3两端；蓄电池E23通过开关K8、K11连接在次级电容器C3两端；蓄电池E33通过开关K9、K12连接在次级电容器C3两端。蓄电池E14通过开关K10、K13连接在次级电容器C4两端；蓄电池E24通过开关K11、K14连接在次级电容器C4两端；蓄电池E34通过开关K12、K15连接在次级电容器C4两端。

闭合开关K4，间隔闭合开关K1-K3，即可通过第一次级电容器C1来均衡蓄电池E11-E31上的电量，使得衡蓄电池E11-E31以及第一次级电容器C1的两端电压保持一致；类似的，闭合开关K7，间隔闭合开关K4-K6，即可通过第二次级电容器C2来均衡蓄电池E12-E32上的电量，使得衡蓄电池E12-E32以及第二次级电容器C2的两端电压保持一致；类似的，闭合开关K10，间隔闭合开关K7-K9，即可通过第三次级电容器C3来均衡蓄电池E13-E33上的电量，使得衡蓄电池E13-E33以及第三次级电容器C3的两端电压保持一致；类似的，闭合开关K13，间隔闭合开关K10-K12，即可通过第四次级电容器C4来均衡蓄电池E14-E34上的电量，使得衡蓄电池E14-E34以及第四次级电容器C4的两端电压保持一致。随后将各个次级极板合并为一完整的电极板，形成主电容器，均衡了每个电极板上的各个次级极板上的电势和电量，实现各个次级极板的快速均衡，随后再次将各个次级极板分开，形成4个独立的次级电容器C1-C4，随后投切用于均衡所对应连接蓄电池上的电量和电压，可以重复此过程多次，直到各个蓄电池上的电量和电压差异保持在合理范围内。

上述技术方案中，所述各个蓄电池的性能参数一致，以保持充放电性能的统一性，避免不平衡。所述主电容器的容量不小于所述电池包的容量，当蓄电池充电完成后，可以对主电容器中进行充电，以提高整体的储能量，在电池包的使用过程中，可以将主电容器中的储能反馈至电池包中，从而提高机器人的续航能力。

所述次级电容器的容量不小于各个所述蓄电池的容量，以提高次级电容器对各个蓄电池上电量的调整能力，当通过各个次级电容器来平衡各个蓄电池上的电量和电压，提高各个蓄电池的充放电过程一致性，最终提高整个电池包的充放电能力，进而增加机器人的续航能力。

为了实现同一电极板上各个次级极板的拆分和拼接，在上述技术方案中，如图4所示，所述电极板设置为矩形板状结构，各个次级极板沿所述电极板的长度方向依次排列，所述次级极板的长度方向两端分别开设一圆柱形腔道7，所述圆柱形腔道7的外侧端口小于所述圆柱形腔道7的内径，相邻两个所述次级极板之间通过一所述绝缘拉杆4连接，所述绝缘拉杆4伸缩设置在所述圆柱形腔道7内，且所述绝缘拉杆4的两侧端头外径大于所述圆柱形腔道7的外侧端口尺寸，使得绝缘拉杆4的两侧端头被圆柱形腔道7的外侧端口限位，绝缘拉杆4被限制伸缩设置在两侧的所述圆柱形腔道7中。

当各个次级极板拼接成完整的电极板结构时，各个绝缘拉杆4被完全容置在相邻两侧的圆柱形腔道7内，以不阻碍各个次级极板之间的无缝拼接；当各个次级极板被拉伸而相互分立形成4个独立的次级电容器时，各个绝缘拉杆4从圆柱形腔道7中被完全拉伸出来，绝缘拉杆4的两端限位在圆柱形腔道7的外侧端口，因为各个绝缘拉杆4的长度一致，且第一对次级极板位置固定，因此第二对至第四对次级极板被完全拉伸后，各个次级电容器上的两个次级极板位置一一对准，且各个次级电容器上的两个次级极板之间的距离保持一致，从而保证了各个次级电容器的完整和参数一致性。

当各个次级电容器需要重新组装成主电容器结构时，向内侧推动第四对次级电极板直到各个次级极板重新无缝拼接完成即可，电极板重新被组合后，成为一完整的等势体，均衡了该电极板上的各个次级极板上的电势和电量，实现各个次级极板的快速均衡，随后再次将各个次级极板分开，均衡所对应连接蓄电池上的电量和电压，可以重复此过程多次，直到各个蓄电池上的电量和电压差异保持在合理范围内，保证各个蓄电池上的电压基本一致，避免因各个次级极板上的电量不平衡导致对应蓄电池上的电压、电量不平衡而影响电池包的整体输出性能和续航能力。

为了实现各个次级极板的移动，在最外侧的所述次级极板外侧壁上延伸出一绝缘伸缩杆5，如图2-3所示，两个所述绝缘伸缩杆5通过一同步板6连接，所述同步板6外侧端与拉动机构的伸缩端连接，也就是拉动机构的伸缩端同步连接次级极板C41与次级极板C42最外侧端上，通过拉动机构拉动各个次级极板的活动过程，从而控制各个次级极板拼接成整体还是分列开来形成多个次级电容器。

同步板6的作用是保证上下两端的次级极板同步移动，避免第二个次级电容器至第四个次级电容器上的两个次级极板出现错位。

具体的，所述拉动机构的伸缩距离不小于单个所述电极板中各个所述绝缘拉杆4的总长度，保证能够将各个次级极板完全分开，并形成各个独立的次级电容器。

为了辅助各个次级极板的移动过程，在每个所述电极板宽度方向两侧间隔设置有一对基座，所述基座内侧壁上开设一导槽3，各个所述次级极板宽度方向两端凸出设置一导轨2，各个所述导轨2处于一直线上，所述次级极板通过所述导轨2滑动在所述导槽3中，从而为各个次级极板的滑动过程提供一个导向作用。

其中，每个所述次级极板外表面中心设置一用于接线的导电端子1，各个次级电容器通过其两端的导电端子1与对应的蓄电池正负极两端连接。所述第一电极板与所述电池包的正极连接，所述第二电极板与所述电池包的负极连接；所述第一电极板上的次级极板与对应位置处的各个所述蓄电池正极选择性连接，所述第二电极板上的次级极板与对应位置处的各个所述蓄电池负极选择性连接。

实施例二

与实施例一的技术上，如图5所示，为了提高拼接后各个次级极板之间的导电连贯性，也就是降低连接面的电阻，在所述次级极板长度方向两端凸出设置一导电接触板11，所述导电接触板11的面积不小于所述次级极板的纵向截面积，相邻两个所述次级极板之间通过所述导电接触板11导电接触，所述导电硅脂涂覆在所述导电接触板11的外表面，通过导电接触板11和涂覆在相邻两个导电接触板11之间的导电硅脂涂实现各个次级极板之间的完整拼接。

由上所述，本发明优化了电池包内部的电路结构，降低了机器人系统的能耗，同时提高了电池包的续航能力；同时，均衡各个蓄电池的端电压，优化蓄电池的电压输出特性，同时提高了整个系统中储能元件的放电率，进一步提高电池包的续航能力。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易的实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种自带电源的续航机器人，其特征在于，包括：

电池包，其由若干选择性并联连接的电池组构成，各个所述电池组由若干串联连接的蓄电池构成，所述电池包输入端通过充电器与电源连接，所述电池包的输出端经伺服驱动器与机器人的伺服电机电源端连接；

主电容器，其包括间隔设置的第一电极板和第二电极板，每个所述电极板均分为若干个次级极板，若干个所述次级极板依次排列并拼接成所述电极板，且各个所述次级极板之间的拼接面通过导电硅脂无缝接触，所述第一电极板上的次级极板与对应位置处所述第二电极板上的次级极板形成一次级电容器；同一个所述电极板上的各个次级极板通过可伸缩的绝缘拉杆相互连接；以及

拉动机构，其伸缩端同步连接两个所述电极板最外侧端的所述次级极板；

其中，所述第一电极板与所述电池包的正极连接，所述第二电极板与所述电池包的负极连接；所述第一电极板上的次级极板与对应位置处的各个所述蓄电池正极选择性连接，所述第二电极板上的次级极板与对应位置处的各个所述蓄电池负极选择性连接。

2.如权利要求1所述的自带电源的续航机器人，其特征在于，所述各个蓄电池的性能参数一致，所述主电容器的容量不小于所述电池包的容量，所述次级电容器的容量不小于所述蓄电池的容量。

3.如权利要求2所述的自带电源的续航机器人，其特征在于，所述电极板为矩形状结构，各个次级极板沿所述电极板的长度方向依次排列，所述次级极板的长度方向两端分别开设一圆柱形腔道，所述圆柱形腔道的外侧端口小于所述圆柱形腔道的内径，相邻两个所述次级极板之间通过一所述绝缘拉杆连接，所述绝缘拉杆伸缩设置在所述圆柱形腔道内，且所述绝缘拉杆的两侧端头外径大于所述圆柱形腔道的外侧端口尺寸。

4.如权利要求3所述的自带电源的续航机器人，其特征在于，每个所述次级极板外表面中心设置一用于接线的导电端子。

5.如权利要求4所述的自带电源的续航机器人，其特征在于，每个所述电极板宽度方向两侧间隔设置有一对基座，所述基座内侧壁上开设一导槽，各个所述次级极板宽度方向两端凸出设置一导轨，各个所述导轨处于一直线上，所述次级极板通过所述导轨滑动在所述导槽中。

6.如权利要求5所述的自带电源的续航机器人，其特征在于，最外侧的所述次级极板外侧壁上延伸出一绝缘伸缩杆，两个所述绝缘伸缩杆通过一同步板连接，所述同步板与所述拉动机构的伸缩端连接。

7.如权利要求6所述的自带电源的续航机器人，其特征在于，所述拉动机构的伸缩距离不小于单个所述电极板中各个所述绝缘拉杆的总长度。

8.如权利要求7所述的自带电源的续航机器人，其特征在于，所述次级极板长度方向两端凸出设置一导电接触板，所述导电接触板的面积不小于所述次级极板的纵向截面积，相邻两个所述次级极板之间通过所述导电接触板导电接触，所述导电硅脂涂覆在所述导电接触板的外表面。