CN112519629A - 重载换电机器人、换电方法和换电系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及重载换电机器人、换电方法和换电系统。重载换电机器人包括框架、货叉装置、行走机构和提升机构，货叉装置包括货叉架体和多级伸缩机构，多级伸缩机构包括：基座、第一伸缩机构和第二伸缩机构。第一伸缩机构包括第一驱动机构，第一伸缩臂、第二伸缩臂、传动链和一对传动轮。第二伸缩机构包括第三伸缩臂和第二驱动机构。上述的换电机器人、换电方法和换电系统在第一伸缩臂移动时，带动传动链移动，使得第二伸缩臂沿第一伸缩臂移动实现沿伸缩方向向两端伸缩。而且，还可以设置第二连接点的位置来调整第二伸缩臂向两端伸出的最大行程，并通过第二驱动机构驱动第三伸缩臂沿第二伸缩臂伸缩来补偿伸缩行程，实现非对称式存取电池箱。

Description

重载换电机器人、换电方法和换电系统

技术领域

本公开涉及新能源汽车换电设备领域，尤其是一种重载换电机器人、换电方法和换电系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前对新能源车辆的电能补给方式主要有充电和换电两种，其中，充电存在等待时间长，需额外返回充电站等不足，并且大大降低了电动重卡的作业效率。对于换电方式，将电动重卡用完或即将用完的电池取出并放入充电站进行充电，同时将满电电池放入电动重卡内，满足电动重卡继续作业的要求。

现有的换电机器人设置于充电站和车辆之间，采用双方伸缩方式实现对车辆存取电池箱，以及对充电站存取电池箱，实现换电功能。然而，由于车辆与充电站至换电机器人之间的距离存在差异，导致换电机器人两端的伸缩行程要求不一致。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种重载换电设备、换电方法和换电系统，以实现两端不同的伸缩行程。

一种重载换电机器人，包括框架、货叉装置、设于所述框架的行走机构和提升机构，所述行走机构用于带动所述框架移动，所述提升机构连接于所述货叉装置，用于牵引所述货叉装置移动，所述货叉装置包括货叉架体和多级伸缩机构，所述货叉架体沿竖直方向移动地连接于所述框架，所述多级伸缩机构包括：

基座，连接于所述货叉架体；

第一伸缩机构，包括第一驱动机构，第一伸缩臂、第二伸缩臂、传动链和传动轮；所述第一伸缩臂沿伸缩方向移动地连接于所述基座，所述第二伸缩臂沿伸缩方向移动地连接于所述第一伸缩臂，所述第一驱动机构于驱动连接点连接所述第一伸缩臂；所述传动轮转动地连接于所述第一伸缩臂，所述传动链绕过所述传动轮并沿所述第一伸缩臂的伸缩方向延伸，形成第一连接部和第二连接部，所述传动链的第一连接部于第一连接点连接于所述第二伸缩臂，所述第二连接部于第二连接点连接于所述基座；

第二伸缩机构，包括第三伸缩臂和第二驱动机构，所述第三伸缩臂沿伸缩方向移动地连接于所述第二伸缩臂，所述第二驱动机构连接于所述第三伸缩臂，用于驱动所述第三伸缩臂沿所述第二伸缩臂移动；

在所述第一驱动机构驱动所述第一伸缩臂沿所述基座移动时，所述传动轮跟随所述第一伸缩臂移动，牵引所述传动链的第一连接部与所述第一伸缩臂同向移动以带动所述第二伸缩臂沿所述第一伸缩臂同向移动，以及，所述第二驱动机构驱动所述第三伸缩臂沿伸缩方向相对第二伸缩臂移动，使得所述多级伸缩机构的第一伸缩臂、第二伸缩臂和第三伸缩臂朝向所述货叉架体的两侧伸出或者缩回。

优选地，所述第一驱动机构包括：

第一驱动电机；

驱动轮，转动地连接于所述基座并且与所述第一驱动电机连接，所述驱动轮与所述第一伸缩臂连接，用于在所述第一驱动电机的驱动下，带动所述第一伸缩臂相对所述基座移动。

优选地，所述基座还包括齿轮，所述第一伸缩臂包括沿长度方向延伸的齿条，所述齿轮转动地连接于所述基座并且同轴连接于所述驱动轮，所述齿轮与所述齿条啮合以驱动所述第一伸缩臂移动。

优选地，所述第二驱动机构包括：

第二驱动电机，连接于所述第二伸缩臂；

螺杆，连接于所述第二驱动电机；

螺母，连接于所述第三伸缩臂，并且与所述螺杆啮合，在所述第二驱动电机带动所述螺杆转动时，所述螺母带动所述第三伸缩臂沿伸缩方向相对所述第二伸缩臂移动。

优选地，在所述第二伸缩臂处于收回状态下，所述第一连接点位于所述传动链的第一连接部的端部，使得所述第二伸缩臂的第一连接点所在的端部的伸缩行程小于另外一端部的伸缩行程。

优选地，所述传动轮为一对，分别转动地连接于所述第一伸缩臂的两端部，所述传动链绕过所述传动轮，沿所述第一伸缩臂的长度方向延伸，所述第一连接部和第二连接部位于所述传动轮之间。

优选地，所述提升机构包括：

提升电机，设于所述框架；

一对第一提升轮和第一提升链，沿竖直方向排列并转动地连接于所述框架，所述第一提升链绕过所述一对第一提升轮并且沿竖直方向延伸，所述一对第一提升轮至少之一连接于所述提升电机，用于在所述提升电机的驱动下转动以带动所述第一提升链沿竖直方向移动；

第二提升轮和第二提升链，所述第二提升轮转动地连接于所述框架，所述第二提升链的一端连接于所述货叉架体，另外一端沿竖直方向延伸绕过所述第二提升轮连接于所述第一提升链，用于在所述第一提升链移动时，带动所述货叉架体沿竖直方向移动。

一种换电方法，包括以下步骤：

重载换电机器人通过行走机构移动至预设位置，并且通过提升机构将货叉装置的货叉架体移动至预设高度；

第一驱动机构驱动第一伸缩臂相对基座移动，使得传动轮跟随所述第一伸缩臂移动，带动传动链的第二连接部沿与所述第一伸缩臂的移动方向相反的方向移动；

所述传动链的第一连接部在所述第二连接部的牵引下与所述第一伸缩臂同向移动，以带动第二伸缩臂与所述第一伸缩臂同向移动；以及，第二驱动机构驱动第三伸缩臂沿伸缩方向相对第二伸缩臂移动，使得所述第一伸缩臂、第二伸缩臂和第三伸缩臂朝向所述货叉架体的两侧伸出或者缩回。

优选地，第二驱动机构驱动所述第三伸缩臂沿伸缩方向相对第二伸缩臂移动包括：

第二驱动机构的第二驱动电机带动螺杆转动，使得连接于所述第三伸缩臂的螺母在所述螺杆的牵引下沿伸缩方向移动；

所述螺母带动所述第二伸缩臂沿伸缩方向相对第二伸缩臂移动以补偿伸缩行程。

一种换电系统，用于为车辆更换电池箱，包括：

所述的换电机器人；

电池架，存储有电池箱，所述换电机器人通过多级伸缩机构将所述车辆的电池箱移动至货叉架体，并在所述换电机器人移动至预设位置后将所述电池箱通过所述多级伸缩机构伸缩以将所述电池箱放入所述电池架；或，

所述换电机器人从所述电池架通过所述多级伸缩机构伸缩以从所述电池架抓取所述电池箱至所述货叉架体，并在所述换电机器人移动至所述车辆处，通过所述多级伸缩机构伸缩，以将所述电池箱放置于所述车辆。

相较于现有技术，上述的换电机器人、换电方法和换电系统通过第一驱动机构带动第一伸缩臂移动，第一伸缩臂带动传动链移动，使得第二伸缩臂沿第一伸缩臂移动实现沿伸缩方向向两端伸缩。而且，还可以根据实际需要，通过设置第二连接点的位置来调整第二伸缩臂向两端伸出的最大行程，并通过第二驱动机构驱动第三伸缩臂沿第二伸缩臂伸缩来补偿伸缩行程，尤其适合为新能源车辆更换电池箱时，对车辆存取电池箱的行程与对电池架存取电池箱的行程不一致的情况，可以根据需要设置上述的多级伸缩机构朝向车辆的伸缩行程和朝向电池架的伸缩行程，实现非对称式存取电池箱。

附图说明

为了更清楚地说明具体实施方式，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施例，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是换电系统的结构示意图。

图2是车辆的结构示意图。

图3是电池箱的结构示意图。

图4是重载换电机器人的结构示意图。

图5是行走机构的剖面示意图。

图6是提升机构的结构示意图。

图7是货叉装置的结构示意图。

图8是多级伸缩机构的结构示意图。

图9是图8中A向的结构示意图。

图10是图8中B向的结构示意图。

主要元件符号说明

电池架	10
		单元格	11
换电机器人	20
		框架	21
提升机构	22
		提升电机	221
第一提升轮	222
		第一提升链	2221
第二提升轮	223
		第二提升链	2231
行走机构	23
		行走电机	231
行走底座	232
		行走轮	233
转轴	234
		货叉装置	24
货叉架体	241
		导向轮	2411
多级伸缩机构	242
		基座	2421
齿轮	24211
		第一伸缩臂	2422
传动轮	24221
		传动链	24222
第一连接部	24222a
		第一连接点	24222b
第二连接部	24222c
		第二连接点	24222d
齿条	24223
		第二伸缩臂	2423
滑轨	24231
		第三伸缩臂	2424
滑块	24241
		第一驱动机构	2425
第一驱动电机	24251
		驱动链	24252
驱动轮	24253
		第二驱动机构	2426
第二驱动电机	24261
		螺杆	24262
螺母	24263
		安装座	24264
车辆	30
		电池箱	40
支撑部	41
		导向套	42

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本公开。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本公开进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，所描述的实施方式仅仅是本公开一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本公开中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本公开保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本公开的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本公开。

在各实施例中，为了便于描述而非限制本公开，本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语 "连接" 并非限定于物理的或者机械的连接， 而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。"上"、"下"、"下方"、"左"、"右"等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变 后，则该相对位置关系也相应地改变。

图1是换电系统的结构示意图。如图1所示，换电系统用于为车辆30更换电池箱40，包括换电机器人20和电池架10，换电机器人20可以将电池架10上充满电的电池箱40更换至车辆30，并将车辆30的电池箱40放置于电池架10，完成对车辆30的换电作业。

所述电池架10可以设有多层，每层设有多个用于存放所述电池箱40的单元格11，所述单元格11内设有充电插头，在所述电池箱40被所述换电机器人20存储于所述单元格11时，所述电池箱40通过所述充电插头充电。

图2是车辆30的结构示意图。车辆30连接有电池箱40，电池箱40设置在车辆30的侧方，例如可以设置在车辆30的两侧的位置。本实施方式中，电池架10可以设置在换电区域的两侧，每个电池架10的内侧设有换电机器人20，待车辆30驶入预设位置（电池架10之间）后，车辆30上的电池箱40定位锁紧装置解锁后，换电机器人20启动换电作业，为车辆30更换电池。

图3是电池箱40的结构示意图，如图3所示，作为示例性的，电池箱40的两侧设有支撑部41，支撑部41上设有导向套42，使得换电机器人20可以通过多级伸缩机构242伸出至支撑部41的下方，并且在多级伸缩机构242的端部设置导向柱24241，在托起电池箱40时，导向柱24241插入导向套42内以便于移动电池箱40。

在需要对车辆30更换电池时，所述换电机器人20通过多级伸缩机构242将所述车辆30的电池箱40移动至换电机器人20，并在所述换电机器人20移动至预设位置后将所述电池箱40通过所述多级伸缩机构242反向伸缩以将所述电池箱40放入所述电池架10。然后，所述换电机器人20从所述电池架10通过所述多级伸缩机构242伸缩以从所述电池架10抓取所述电池箱40至所述换电机器人20，并在所述换电机器人20移动至所述车辆30处，通过所述多级伸缩机构242反向伸缩，以将所述电池箱40放置于所述车辆30。

换电过程中，发明人发现，由于换电机器人20对车辆30存取电池箱40的操作距离与对电池架10存取电池箱40的操作距离不相同，导致换电机器人20对车辆30和对电池架10的伸缩行程不同。现有的换电机器人20一般采用对称式结构，即，换电机器人20对车辆30和对电池架10的最大伸缩行程相同，为了满足换电机器人20能够对车辆30和电池架10存取电池箱40，需要以车辆30和电池架10要求的较大的伸缩行程作为换电机器人20的伸缩行程，这对换电机器人20的控制和结构设计均带来了较大的难度。为此，本公开提供的换电机器人20采用非对称式结构设计，使得换电机器人20向两侧伸缩的最大行程不相同，而且可以根据实际需要调节两侧的最大伸缩行程，简化了换电机器人20的控制和结构设计。

图4是换电机器人20的结构示意图。如图4所示，换电机器人20包括框架21、行走机构23、提升机构22和货叉装置24。

框架21大体呈矩形的架体结构，用于支持重载换电机器人20的各机构。所述行走机构23用于带动所述框架21移动，所述提升机构22连接于所述货叉装置24，用于牵引所述货叉装置24沿竖直方向移动。所述货叉装置24用于从所述框架21伸出或者缩回以取回或者存储电池箱40。

图5是行走机构23的剖面示意图。如图5所示，所述行走机构23包括行走电机231、行走底座232和行走轮233。行走底座232连接于所述框架21的底部，行走轮233通过一转轴234转动地连接于所述行走底座232。行走电机231连接于所述行走轮233，用于驱动所述行走轮233转动。本实施方式中，行走电机231连接于变速箱，变速箱连接于同轴连接在转轴234的主动齿轮以带动所述转轴234转动，从而带动行走轮233转动。通过对行走电机231的转速和转向控制，可以实现重载换电机器人20的行走至预定位置。

图6是提升机构22的结构示意图。如图6所示，所述提升机构22所述提升机构22包括提升电机221、一对第一提升轮222和第一提升链2221、第二提升轮223和第二提升链2231。

提升电机221设于所述框架21，一对第一提升轮222分别转动地沿竖直方向布置在框架21的两端，可以极大地增加第一提升链2221的单线程长度。第一提升链2221绕过该一对第一提升轮222，并且沿竖直方向延伸。本实施方式中，所述第一提升轮222的数量为2对，每对第一提升轮222绕过一条第一提升链2221。所述一对第一提升轮222至少之一连接于所述提升电机221，用于在所述提升电机221的驱动下转动以带动所述第一提升链2221沿竖直方向移动。

所述第二提升轮223转动地连接于所述框架21，所述第二提升链2231的一端连接于所述货叉装置24，另外一端沿竖直方向延伸绕过所述第二提升轮223连接于所述第一提升链2221，用于在所述第一提升链2221移动时，通过第二提升链2231带动所述货叉装置24沿竖直方向移动。本实施方式中，为了更为平衡地连接货叉装置24，第二提升轮223的数量为四个，分别设置在框架21的四角。对应的，第二提升链2231的数量为四条，分别连接于货叉装置24的四角，然后分别绕过第二提升轮223连接于第一提升链2221。这样，通过控制第一提升链2221的行程方向，进而控制货叉装置24的升降操作。可以理解，当第一提升链2221的行程长度较长时，控制的货叉装置24的升降距离也较长，从而得以实现对更大范围的电池箱40进行存取操作。

图7是货叉装置24的结构示意图。如图7所示，所述货叉装置24包括货叉架体241和多级伸缩机构242，所述货叉架体241沿竖直方向移动地连接于所述框架21。为了货叉架体241的升降更为便利，货叉架体241的两侧转动地连接有若干导向轮2411，所述导向轮2411抵接于所述框架21以导引所述货叉架体241沿所述框架21移动。本实施方式中，货叉装置24包括两组多级伸缩机构242，分别设于所述货叉架体241的两侧，使得所述多级伸缩机构242朝向车辆30和电池架10伸出或者缩回以存取电池箱40。

图8是多级伸缩机构242的结构示意图。如图8所示，多级伸缩机构242包括基座2421、第一伸缩机构和第二伸缩机构。第一伸缩机构和第二伸缩机构用于朝向货叉架体241的两端伸出或者缩回，完成电池箱的存取功能。

基座2421优选呈柱体状，作为示例性的，基座2421固定连接于货叉架体241。第一伸缩机构包括第一驱动机构2425，第一伸缩臂2422、第二伸缩臂2423、传动链24222和一对传动轮24221。第一驱动机构2425用于驱动第一伸缩臂2422移动，传动链24222和传动轮24221用于在第一伸缩臂2422移动时带动第二伸缩臂2423移动，实现第一伸缩机构的伸缩功能。

图9是图8中A向的结构示意图。如图8和图9所示，第一驱动机构2425用于驱动第一伸缩臂2422相对基座2421移动。第一驱动机构包括第一驱动电机24251、驱动链24252和驱动轮24253。第一驱动电机24251固定安装于基座2421，驱动轮24253转动地连接于所述基座2421，并且通过驱动链24252与所述第一驱动电机24251连接，本实施方式中，驱动轮24253可以是链轮，第一驱动电机24251通过驱动链24252带动驱动轮24253转动。然而，驱动轮24253也可以是同步轮，驱动链24252也可以对应为同步带。图8和图9示出的第一驱动机构2425采用链条和链轮结构驱动第一伸缩臂2422，本领域技术人员理解，显然，第一驱动机构2425还可以采用其他方式来驱动第一伸缩臂2422移动，例如可以通过电机驱动齿轮直接驱动第一伸缩臂2422，还可以通过直线电机、伸缩气缸、液压缸等方式驱动第一伸缩臂2422移动，包括但不限于上述的链轮-链条结构。

所述第一伸缩臂2422大体呈柱状，移动地连接于所述基座2421。本实施方式中，第一伸缩臂2422在图8示出的底部可以通过滑块-滑轨结构移动地连接于基座2421的顶部，使得第一伸缩臂2422可以沿基座2421的长度方向来回移动。图10是图8中B向的结构示意图。如图10所示，基座2421还包括一齿轮24211，与驱动轮24253同轴连接以在驱动轮24253的转动时，带动齿轮24211转动。对应的，第一伸缩臂2422的底部设有与齿轮24211对应的齿条24223。齿条24223沿第一伸缩臂2422的长度方向延伸，并且与齿轮24211啮合。这样，在驱动轮24253带动齿轮24211转动时，齿轮24211与齿条24223啮合带动第一伸缩臂2422相对基座2421移动，即伸缩移动。

如图8和图10所示，所述第二伸缩臂2423移动地连接于所述第一伸缩臂2422。本实施方式中，第二伸缩臂2423可以通过滑块-滑轨连接于第一伸缩臂2422，使得第二伸缩臂2423可以相对第一伸缩臂2422沿长度方向移动。

如图8所示，一对传动轮24221和传动链24222。作为示例性的，传动轮24221可以是链轮，传动链24222可以是与链轮对应的链条。本实施方式中，该一对传动轮24221转动地连接于第一伸缩臂2422，并沿第一伸缩臂2422的长度方向排列，分别位于第一伸缩臂2422的两端部。传动链24222绕过所述一对传动轮24221，使得所述传动链24222沿所述第一伸缩臂2422的长度方向延伸。传动链24222在传动轮24221之间形成两条分别靠近第二伸缩臂2423的第一连接部24222a和靠近基座2421的第二连接部24222c，其中第一连接部24222a于第一连接点24222b连接于所述第二伸缩臂2423，第二连接部24222c于第二连接点24222d连接于所述基座2421。在所述第一伸缩臂2422相对基座2421移动时，传动轮24221跟随第一伸缩臂2422移动，带动所述传动链24222的第二连接部24222c沿与第一伸缩臂2422的移动方向相反的方向移动。第一连接部24222a在第二连接部24222c的牵引下，沿与第一伸缩臂2422的移动方向相同的方向移动以带动所述第二伸缩臂2423与第一伸缩臂2422同向伸出或缩回。

在一些实施方式中，所述传动链24222呈封闭的环状，第一连接部24222a连接于所述第二伸缩臂2423，第二连接部24222c连接于所述基座2421。具体的，第二伸缩臂2423可以通过第一连接点24222b连接于传动链24222的第一连接部24222a，该第一连接点24222b位于第一连接部24222a的靠近一传动轮24221的端部，通过调整第一连接点24222b的位置，可以调整第二伸缩臂2423向两端的伸缩行程，实现非对称式伸缩（即向两端的伸缩行程不同）。

在另外一实施方式（如图8所示）中，传动链24222的两端不相连，分别固定连接于基座2421的第二连接点24222d。第一连接部24222a连接于所述第二伸缩臂2423，第二连接部24222c连接于所述基座2421。

第二伸缩机构包括第三伸缩臂2424和第二驱动机构2426。所述第三伸缩臂2424沿伸缩方向移动地连接于所述第二伸缩臂2423，所述第二驱动机构2426连接于所述第三伸缩臂2424，用于驱动所述第三伸缩臂2424沿所述第二伸缩臂2423移动。

如图8和图10所示，所述第三伸缩臂2424移动地连接于所述第二伸缩臂2423。本实施方式中，第三伸缩臂2424通过滑块24241-滑轨24231连接于第一伸缩臂2422，使得第三伸缩臂2424可以相对第二伸缩臂2423沿长度方向移动。

第二驱动机构2426用于驱动第三伸缩臂2424相对第二伸缩臂2423移动，第二驱动机构2426包括第二驱动电机24261、螺杆24262、螺母24263和安装座24264。第二驱动电机24261可以固定连接于所述第二伸缩臂2423。第二伸缩臂2423的端部还可以设有安装座54，螺杆24262的一端连接于第二驱动电机24261，另外一端转动地连接于安装座24264，使得第二驱动电机24261可以驱动螺杆24262转动。螺母24263啮合于螺杆24262，并且连接于第三伸缩臂2424。在螺杆24262转动时，可以通过所述螺母24263带动所述第三伸缩臂2424相对所述第二伸缩臂2423移动，以补偿第二伸缩臂2423的伸缩行程。

以下详细描述上述的重载换电机器人的工作过程。

首先，控制重载换电机器人行走至预设工位，以便于存取电池。在行走过程中或者移动至预设工位后，控制提升电机221动作，驱动第二提升链2221移动以带动货叉架体41移动至预设高度位置。

接着，第一驱动机构2425的第一驱动电机24251通过驱动轮24253带动齿轮24211转动，使得第一伸缩臂2422相对基座2421移动（伸出或者缩回）。此外，根据实际需要，第二驱动机构2426的第二驱动电机24261可以驱动螺杆24262转动，通过螺母24263带动第三伸缩臂2424相对第二伸缩臂2423移动以存取电池箱40。

在第一伸缩臂2422相对基座2421移动时，传动轮24221跟随第一伸缩臂2422移动。由于传动链24222的第二连接部24222c在第二连接点24222d连接于基座2421，使得第二连接部24222c沿与第一伸缩臂2422的移动方向相反的方向移动。

传动链24222的第一连接部24222a在第二连接部24222c的牵引下，沿与第二连接部24222c移动方向相反的方向，即与第一伸缩臂2422的移动方向相同的方向移动，并且移动速度为第一伸缩臂2422的移动速度的2倍。

第二伸缩臂2423在第一连接部24222a的带动下，相对基座2421，以第一伸缩臂2422的移动速度的2倍伸出或者缩回。

在第一伸缩机构的第一伸缩2422和第二伸缩臂2423的伸缩过程中，第二驱动机构2426通过螺杆24262和螺母24263带动第三伸缩臂2424相对第二伸缩臂2423移动时，从而根据实际需要补偿第一伸缩机构的伸缩行程，实现非对称式伸缩。

这样，换电机器人20通过多级伸缩机构242将所述车辆30的电池箱40移动至货叉架体241，并在所述换电机器人20移动至预设位置后将所述电池箱40通过所述多级伸缩机构242伸缩以将所述电池箱40放入所述电池架10，完成将车辆30的电池箱40存取至电池架10的操作步骤。

然后，所述换电机器人20从所述电池架10通过所述多级伸缩机构241伸缩以从所述电池架10抓取所述电池箱40至所述货叉架体241，并在所述换电机器人20移动至所述车辆30处，通过所述多级伸缩机构241伸缩，以将所述电池箱40放置于所述车辆30，完成将电池架10的电池箱40存取至车辆30的操作步骤，完成整个换电作业。

上述的换电机器人、换电方法和换电系统通过第一驱动机构2425带动第一伸缩臂2422移动，第一伸缩臂2422通过传动链24222和传动轮24221带动第二伸缩臂2423移动，使得第二伸缩臂2423沿第一伸缩臂2422移动实现沿伸缩方向向两端伸缩。而且，还可以根据实际需要，通过设置第二连接点2422d的位置来调整第二伸缩臂2423向两端伸出的最大行程，并通过第二驱动机构2425驱动第三伸缩臂2424沿第二伸缩臂2423伸缩来补偿伸缩行程，尤其适合为新能源车辆更换电池箱时，对车辆存取电池箱40的行程与对电池架10存取电池箱的行程不一致的情况，可以根据需要设置上述的多级伸缩机构朝向车辆30的伸缩行程和朝向电池架10的伸缩行程，实现非对称式存取电池箱40。

在本公开所提供的几个具体实施方式中，对于本领域技术人员而言，显然本公开不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本公开的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本公开。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本公开的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本公开内。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

以上实施方式仅用以说明本公开的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本公开进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本公开的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本公开的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种重载换电机器人，包括框架、货叉装置、设于所述框架的行走机构和提升机构，所述行走机构用于带动所述框架移动，所述提升机构连接于所述货叉装置，用于牵引所述货叉装置移动，其特征在于，所述货叉装置包括货叉架体和多级伸缩机构，所述货叉架体沿竖直方向移动地连接于所述框架，所述多级伸缩机构包括：

基座，连接于所述货叉架体；

第一伸缩机构，包括第一驱动机构，第一伸缩臂、第二伸缩臂、传动链和传动轮；所述第一伸缩臂沿伸缩方向移动地连接于所述基座，所述第二伸缩臂沿伸缩方向移动地连接于所述第一伸缩臂，所述第一驱动机构于驱动连接点连接所述第一伸缩臂；所述传动轮转动地连接于所述第一伸缩臂，所述传动链绕过所述传动轮并沿所述第一伸缩臂的伸缩方向延伸，形成第一连接部和第二连接部，所述传动链的第一连接部于第一连接点连接于所述第二伸缩臂，所述第二连接部于第二连接点连接于所述基座；

第二伸缩机构，包括第三伸缩臂和第二驱动机构，所述第三伸缩臂沿伸缩方向移动地连接于所述第二伸缩臂，所述第二驱动机构连接于所述第三伸缩臂，用于驱动所述第三伸缩臂沿所述第二伸缩臂移动；

在所述第一驱动机构驱动所述第一伸缩臂沿所述基座移动时，所述传动轮跟随所述第一伸缩臂移动，牵引所述传动链的第一连接部与所述第一伸缩臂同向移动以带动所述第二伸缩臂沿所述第一伸缩臂同向移动，以及，所述第二驱动机构驱动所述第三伸缩臂沿伸缩方向相对第二伸缩臂移动，使得所述多级伸缩机构的第一伸缩臂、第二伸缩臂和第三伸缩臂朝向所述货叉架体的两侧伸出或者缩回。

2.如权利要求1所述的重载换电机器人，其特征在于，所述第一驱动机构包括：

第一驱动电机；

驱动轮，转动地连接于所述基座并且与所述第一驱动电机连接，所述驱动轮与所述第一伸缩臂连接，用于在所述第一驱动电机的驱动下，带动所述第一伸缩臂相对所述基座移动。

3.如权利要求2所述的重载换电机器人，其特征在于，所述基座还包括齿轮，所述第一伸缩臂包括沿长度方向延伸的齿条，所述齿轮转动地连接于所述基座并且同轴连接于所述驱动轮，所述齿轮与所述齿条啮合以驱动所述第一伸缩臂移动。

4.如权利要求3所述的重载换电机器人，其特征在于，所述第二驱动机构包括：

第二驱动电机，连接于所述第二伸缩臂；

螺杆，连接于所述第二驱动电机；

螺母，连接于所述第三伸缩臂，并且与所述螺杆啮合，在所述第二驱动电机带动所述螺杆转动时，所述螺母带动所述第三伸缩臂沿伸缩方向相对所述第二伸缩臂移动。

5.如权利要求4所述的重载换电机器人，其特征在于，在所述第二伸缩臂处于收回状态下，所述第一连接点位于所述传动链的第一连接部的端部，使得所述第二伸缩臂的第一连接点所在的端部的伸缩行程小于另外一端部的伸缩行程。

6.如权利要求1所述的重载换电机器人，其特征在于，所述传动轮为一对，分别转动地连接于所述第一伸缩臂的两端部，所述传动链绕过所述传动轮，沿所述第一伸缩臂的长度方向延伸，所述第一连接部和第二连接部位于所述传动轮之间。

7.如权利要求1所述的重载换电机器人，其特征在于，所述提升机构包括：

提升电机，设于所述框架；

一对第一提升轮和第一提升链，沿竖直方向排列并转动地连接于所述框架，所述第一提升链绕过所述一对第一提升轮并且沿竖直方向延伸，所述一对第一提升轮至少之一连接于所述提升电机，用于在所述提升电机的驱动下转动以带动所述第一提升链沿竖直方向移动；

第二提升轮和第二提升链，所述第二提升轮转动地连接于所述框架，所述第二提升链的一端连接于所述货叉架体，另外一端沿竖直方向延伸绕过所述第二提升轮连接于所述第一提升链，用于在所述第一提升链移动时，带动所述货叉架体沿竖直方向移动。

8.一种换电方法，其特征在于，包括以下步骤：

重载换电机器人通过行走机构移动至预设位置，并且通过提升机构将货叉装置的货叉架体移动至预设高度；

第一驱动机构驱动第一伸缩臂相对基座移动，使得传动轮跟随所述第一伸缩臂移动，带动传动链的第二连接部沿与所述第一伸缩臂的移动方向相反的方向移动；

所述传动链的第一连接部在所述第二连接部的牵引下与所述第一伸缩臂同向移动，以带动第二伸缩臂与所述第一伸缩臂同向移动；以及，第二驱动机构驱动第三伸缩臂沿伸缩方向相对第二伸缩臂移动，使得所述第一伸缩臂、第二伸缩臂和第三伸缩臂朝向所述货叉架体的两侧伸出或者缩回。

9.如权利要求8所述的换电方法，其特征在于，第二驱动机构驱动所述第三伸缩臂沿伸缩方向相对第二伸缩臂移动包括：

第二驱动机构的第二驱动电机带动螺杆转动，使得连接于所述第三伸缩臂的螺母在所述螺杆的牵引下沿伸缩方向移动；

所述螺母带动所述第二伸缩臂沿伸缩方向相对第二伸缩臂移动以补偿伸缩行程。

10.一种换电系统，用于为车辆更换电池箱，其特征在于，包括：

如权利要求1-7任一项所述的换电机器人；

电池架，存储有电池箱，所述换电机器人通过多级伸缩机构将所述车辆的电池箱移动至货叉架体，并在所述换电机器人移动至预设位置后将所述电池箱通过所述多级伸缩机构伸缩以将所述电池箱放入所述电池架；或，

所述换电机器人从所述电池架通过所述多级伸缩机构伸缩以从所述电池架抓取所述电池箱至所述货叉架体，并在所述换电机器人移动至所述车辆处，通过所述多级伸缩机构伸缩，以将所述电池箱放置于所述车辆。

Images