CN113949137A - 轨道式智能物流机器人充电系统及充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道式智能物流机器人充电系统，包括转运机器人和两个并排安装在地面上的充电轨道；所述转运机器人底部的四个角位置均安装有用于驱动转运机器人沿着充电轨道移动的位移驱动机构，所述位移驱动机构与充电轨道滑动连接，所述转运机器人底部还安装有用于同步驱动四个位移驱动机构转动的转向驱动机构；每个所述充电轨道均均布有充电接通机构，所述充电接通机构转动连接在充电轨道上，两个与同一充电轨道滑动配合的位移驱动机构之间的间距与同一充电轨道上相邻两个充电接通机构之间的间距相等；本发大大提高转运机器人的工作效率，实现充电装置与工作轨道的一体化布置，节省空间和降低成本，也便于后期维护。

Description

轨道式智能物流机器人充电系统及充电方法

技术领域

本发明涉及一种轨道式智能物流机器人充电系统。

背景技术

目前，物流机器人在需要充电时，需要移动至特定的充电位置进行充电，充电完成后，在移动至工作轨道上进行转运操作，如此导致物流机器人的工作效率太低，且需要提供特定的充电场所，导致空间浪费和使用成本高。

发明内容

本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种轨道式智能物流机器人充电系统。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种轨道式智能物流机器人充电系统，包括转运机器人和两个并排安装在地面上的充电轨道；

所述转运机器人底部的四个角位置均安装有用于驱动转运机器人沿着充电轨道移动的位移驱动机构，所述位移驱动机构与充电轨道滑动连接，所述转运机器人底部还安装有用于同步驱动四个位移驱动机构转动的转向驱动机构；

每个所述充电轨道均均布有充电接通机构，所述充电接通机构转动连接在充电轨道上，两个与同一充电轨道滑动配合的位移驱动机构之间的间距与同一充电轨道上相邻两个充电接通机构之间的间距相等；

在四个位移驱动机构与四个充电接通机构的位置一一对应时，转向驱动机构带动位移驱动机构转动，所述位移驱动机构带动充电接通机构转动，使得充电接通机构将充电回路接通。

本发明进一步地，每个所述充电接通机构均包括有旋转座、顶升定位块、螺旋套、扭簧、电极座、接通触点、两个中心对称设置的弹性电极；

所述旋转座转动连接在充电轨道上，所述旋转座凸设有与充电轨道相适配的导轨凸台，所述螺旋套设于旋转座的底部，所述螺旋套的内壁设有螺旋槽，所述扭簧套设于旋转座的底部，所述扭簧的一端与旋转座连接，所述扭簧的另一端连接在充电轨道上，所述顶升定位块滑动嵌设于旋转座内，所述顶升定位块的下端凸设有销轴，所述顶升定位块的下端贯穿旋转座后伸入螺旋套内，使得销轴活动嵌设于螺旋槽内，所述顶升定位块的上端设有呈漏斗形的凹槽，所述凹槽的两侧壁上均设置有斜槽，所述电极座固定在旋转座上并对应位于凹槽的开口位置处，两个所述弹性电极均滑动连接在电极座上，两个所述弹性电极均朝向凹槽的开口内延伸有导向销，所述导向销对应活动嵌设于斜槽内，所述接通触点固定在旋转座的底部；

所述充电轨道上设置有用于与接通触点电性接触配合的供电限位凸台。

本发明进一步地，所述位移驱动机构包括滚轮支架、行走滚轮、行走驱动电机和传动座；

所述滚轮支架转动连接在转运机器人上，所述行走滚轮轴接在滚轮支架上，所述行走滚轮具有间隔设置的两个轮体，每个所述轮体的内侧面均安装有齿圈和导电环，所述行走驱动电机固定在转运机器人上，所述传动座的一端沿滚轮支架的轴线方向穿设于滚轮支架上，所述传动座的另一端安装有两个对称设置的齿轮，两个所述齿轮一一对应与两个齿圈啮合，所述行走驱动电机的输出端伸入传动座内与两个齿轮均传动连接；

所述转向驱动机构与各个位移驱动机构的滚轮支架传动连接。

本发明进一步地，所述转向驱动机构包括转向驱动电机、同步带和两个第一同步轮，所述转向驱动电机安装在转运机器人上，两个所述第一同步轮安装在转运机器人底部的中心，所述转向驱动电机的输出端与其中一个第一同步轮连接；

每个所述位移驱动记过的均还包括有第二同步轮，所述第二同步轮固定套接在滚轮支架上；所述同步带与两个第一同步轮以及各个位移驱动机构的第二同步轮均传动连接。

本发明进一步地，还包括有激光收发头以及间隔安装在地面上的多个反光条，所述激光收发头安装在转运机器人底部的中心，多个所述反光条均位于两个充电导轨之间，且每个反光条分别位于四个充电接通机构之间形成的方形区域的中心。

本发明进一步地，所述旋转座的底部还设有用于与供电限位凸台抵靠的限位凸块。

本发明的有益效果为：本发明通过在充电轨道上均布充电接通机构，并利用转向驱动机构通过位移驱动机构来带动充电接通机构转动，从而接通充电回路对转运机器人进行充电，从而实现转运机器人在运动轨道上即可进行充电操作，无需专门移动至指定的充电位置进行充电，大大提高转运机器人的工作效率，实现充电装置与工作轨道的一体化布置，节省空间和降低成本，也便于后期维护。

附图说明

图1是本发明的立体图；

图2是本发明部分结构的立体图；

图3是本发明的转运机器人的立体图；

图4是本发明的转运机器人另一视角的立体图；

图5是本发明的位移驱动机构与充电接通机构配合的一剖面示意图；

图6是本发明的位移驱动机构与充电接通机构配合的另一剖面示意图；

图7是本发明的充电接通机构的立体图；

图8是本发明的充电接通机构另一视角的立体图；

图9是本发明的充电接通机构的分解示意图；

图10是本发明的充电接通机构在接通充电回路时的使用状态图；

图11是本发明的充电轨道部分结构示意图；

图12是本发明的位移驱动机构的立体图；

图13是本发明的位移驱动机构的分解示意图；

附图标记说明：1、转运机器人；11、位移驱动机构；111、滚轮支架；112、行走滚轮；113、行走驱动电机；114、传动座；115、齿圈；116、导电环；117、齿轮；118、第二同步轮；12、转向驱动机构；121、转向驱动电机；122、同步带；123、第一同步轮；13、激光收发头；2、充电轨道；21、供电限位凸台；3、充电接通机构；31、旋转座；311、导轨凸台；32、顶升定位块；321、销轴；322、凹槽；323、斜槽；33、螺旋套；331、螺旋槽；34、扭簧；35、电极座；36、接通触点；37、弹性电极；371、导向销；4、反光条。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。

如图1至图13所示，本实施例所述的一种轨道式智能物流机器人充电系统，包括转运机器人1和两个并排安装在地面上的充电轨道2；

所述转运机器人1底部的四个角位置均安装有用于驱动转运机器人1沿着充电轨道2移动的位移驱动机构11，所述位移驱动机构11与充电轨道2滑动连接，所述转运机器人1底部还安装有用于同步驱动四个位移驱动机构11转动的转向驱动机构12；

每个所述充电轨道2均均布有充电接通机构3，所述充电接通机构3转动连接在充电轨道2上，两个与同一充电轨道2滑动配合的位移驱动机构11之间的间距与同一充电轨道2上相邻两个充电接通机构3之间的间距相等；

在四个位移驱动机构11与四个充电接通机构3的位置一一对应时，转向驱动机构12带动位移驱动机构11转动，所述位移驱动机构11带动充电接通机构3转动，使得充电接通机构3将充电回路接通。

本实施例的工作方式是：转运机器人1通过四个位移驱动机构11滑动连接在两个充电轨道2上，并在四个位移驱动机构11的驱动下沿着充电轨道2移动，同时转向驱动机构12对四个位移驱动机构11进行同步驱动转向，从而调整转运机器人1的运动方向，以适应有弯曲段的充电轨道2；

当转运机器人1需要充电时，四个位移驱动机构11移动至分别一一对应与充电轨道2上的充电接通机构3接触，即四个位移驱动机构11与四个充电接通机构3接触，接着转向驱动机构12带动四个位移驱动机构11同步转向，四个位移驱动机构11分别对应带动充电接通机构3转动，从而接通充电回路，对转运机器人1进行充电；

转运机器人1充电完成后，转向驱动机构12带动四个位移驱动机构11反向转动，位移驱动机构11带动充电接通机构3反向转动，从而断开充电回路，然后四个位移驱动机构11继续驱动转运机器人1沿着充电轨道2移动。

本实施例通过在充电轨道2上均布充电接通机构3，并利用转向驱动机构12通过位移驱动机构11来带动充电接通机构3转动，从而接通充电回路对转运机器人1进行充电，从而实现转运机器人1在运动轨道上即可进行充电操作，无需专门移动至指定的充电位置进行充电，大大提高转运机器人1的工作效率，实现充电装置与工作轨道的一体化布置，节省空间和降低成本，也便于后期维护。

基于上述实施例的基础上，进一步地，每个所述充电接通机构3均包括有旋转座31、顶升定位块32、螺旋套33、扭簧34、电极座35、接通触点36、两个中心对称设置的弹性电极37；所述旋转座31转动连接在充电轨道2上，所述旋转座31凸设有与充电轨道2相适配的导轨凸台311，所述螺旋套33设于旋转座31的底部，所述螺旋套33的内壁设有螺旋槽331，所述扭簧34套设于旋转座31的底部，所述扭簧34的一端与旋转座31连接，所述扭簧34的另一端连接在充电轨道2上，所述顶升定位块32滑动嵌设于旋转座31内，所述顶升定位块32的下端凸设有销轴321，所述顶升定位块32的下端贯穿旋转座31后伸入螺旋套33内，使得销轴321活动嵌设于螺旋槽331内，所述顶升定位块32的上端设有呈漏斗形的凹槽322，所述凹槽322的两侧壁上均设置有斜槽323，所述电极座35固定在旋转座31上并对应位于凹槽322的开口位置处，两个所述弹性电极37均滑动连接在电极座35上，两个所述弹性电极37均朝向凹槽322的开口内延伸有导向销371，所述导向销371对应活动嵌设于斜槽323内，所述接通触点36固定在旋转座31的底部；所述充电轨道2上设置有用于与接通触点36电性接触配合的供电限位凸台21，供电限位凸台21上设置供电触点，在充电轨道2内部铺设充电线路，充电线路与供电限位台上的供电触点进行电性连接，在供电触点与接通触点36接触后时，充电线路与接通触点36电性连接。

具体地，在位移驱动机构11没有带动充电接通机构3转动时，旋转座31上的导轨凸台311在扭簧34的作用下，保持与充电轨道2处于同一直线上，即导轨凸台311用于为位移驱动机构11提供导向，使得转运机器人1在充电轨道2上平滑移动；当转运机器人1需要充电时，位移驱动机构11移动至与导轨凸台311滑动配合，位移驱动机构11通过导轨凸台311带动旋转座31转动，使得扭簧34发生形变，同时旋转座31带动顶升定位块32转动，此时在顶升定位块32上的销轴321与螺旋套33的螺旋槽331的配合下，顶升定位块32相对旋转座31上升，如此使得顶升定位块32的旋转运动转化为竖直方向的直线运动，当顶升定位块32上的凹槽322的开口与位移驱动机构11接触后，随着顶升定位块32的进一步顶升，转运机器人1被顶升定位块32支撑起，使得位移驱动机构11脱离旋转座31的支撑面，在此过程中，由于凹槽322呈漏斗形设置，凹槽322具有自定心作用，从而对转运机器人1的偏移进行校正，使得转运机器人1在顶升过程中自动移动至四个位移驱动机构11之间的中心与四个充电接通机构3的中心处于同一直线上的位置，如此降低充电过程中对物流机器人的位置精度要求；同时随着顶升定位块32的上升，在斜槽323和导向销371的配合下，两个弹性电极37相对电极座35向外伸出，并与位移驱动机构11进行电性接触，同时当旋转座31转动至行程终点位置时，接通触点36与充电轨道2上的供电限位凸台21抵靠接触，从而将充电回路接通，对转运机器人1进行充电；

在充电完成后，位移驱动机构11带动下以及在扭簧34的驱动下，旋转座31反向转动，使得接通触点36与供电限位凸台21脱离接触，从而断开充电回路。

本实施例使得供电限位凸台21位于内部，只有在位移驱动机构11带动旋转座31转动时才会与接通触点36电性接触而接通充电回路，且充电过程中充电轨道2也处于不带电的安全状态，因而，具有更强的安全性，实现充电装置与工作轨道的一体化布置；同时充电过程的进行完全由转运机器人1进行自动控制，充电接通机构3无需设置控制系统，简化了结构，降低成本。

基于上述实施例的基础上，进一步地，所述位移驱动机构11包括滚轮支架111、行走滚轮112、行走驱动电机113和传动座114；所述滚轮支架111转动连接在转运机器人1上，所述行走滚轮112轴接在滚轮支架111上，所述行走滚轮112具有间隔设置的两个轮体，每个所述轮体的内侧面均安装有齿圈115和导电环116，所述行走驱动电机113固定在转运机器人1上，所述传动座114的一端沿滚轮支架111的轴线方向穿设于滚轮支架111上，所述传动座114的另一端安装有两个对称设置的齿轮117，两个所述齿轮117一一对应与两个齿圈115啮合，所述行走驱动电机113的输出端伸入传动座114内与两个齿轮117均传动连接，本实施例采用伞齿轮117结构实现将行走驱动电机113的动力同步传递至两个齿轮117上；所述转向驱动机构12与各个位移驱动机构11的滚轮支架111传动连接。

实际使用时，行走驱动电机113带动两个齿轮117转动，两个齿轮117分别对应带动齿圈115转动，齿圈115带动行走滚轮112转动，从而带动转运机器人1沿着充电轨道2移动；旋转座31上的导轨凸台311嵌入两个轮体之间，在转向驱动机构12打动位移驱动机构11转动时，滚轮支架111带动行走滚轮112偏转，行走滚轮112通过导轨凸台311带动旋转座31转动，顶升定位块32上升，顶升定位块32的凹槽322与行走滚轮112接触，对转运机器人1进行顶升和自定心，同时两个弹性电极37分别对应朝向两侧的导电环116伸出至与导向环电性接触，直至旋转座31转动至极限位置时，接通触点36与供电限位凸台21接触，从而接通充电回路，实现对转运机器人1的充电。

基于上述实施例的基础上，进一步地，所述转向驱动机构12包括转向驱动电机121、同步带122和两个第一同步轮123，所述转向驱动电机121安装在转运机器人1上，两个所述第一同步轮123安装在转运机器人1底部的中心，所述转向驱动电机121的输出端与其中一个第一同步轮123连接；每个所述位移驱动记过的均还包括有第二同步轮118，所述第二同步轮118固定套接在滚轮支架111上；所述同步带122与两个第一同步轮123以及各个位移驱动机构11的第二同步轮118均传动连接。

实际使用时，转动驱动电机带动第一同步轮123转动，并通过同步带122带动各个第二同步轮118和另一个第一同步轮123同时转动，各个第二同步轮118各自对应带动滚轮支架111转动，从而实现各个位移驱动机构11的转向调整，以及在需要充电时，实现转运机器人1的充电接通和充电断开调整。

基于上述实施例的基础上，进一步地，还包括有激光收发头13以及间隔安装在地面上的多个反光条4，所述激光收发头13安装在转运机器人1底部的中心，多个所述反光条4均位于两个充电导轨之间，且每个反光条4分别位于四个充电接通机构3之间形成的方形区域的中心。在转运机器人1需要充电时，激光收发头13朝向地面投射出激光，激光被地面上的反光条4发射后被激光收发头13接收到，激光收发头13向转运机器人1发出停止信号，转运机器人1控制四个位移驱动机构11停止驱动，此时转运机器人1的位置即为充电位置，此时四个位移驱动机构11与四个充电接通机构3一一对应，如此实现转运机器人1对充电位置的定位。

基于上述实施例的基础上，进一步地，所述旋转座31的底部还设有用于与供电限位凸台21抵靠的限位凸块。在转运机器人1充电完成后，转向驱动机构12带动位移驱动机构11反向转动，使得接通触点36与供电限位凸台21脱离接触，直至导轨凸台311与充电轨道2处于同一直线时，限位凸块与供电限位凸台21抵靠，防止旋转座31进一步反向转动导致导轨凸台311脱离与充电轨道2的配合，同时也利用限位凸块使得旋转座31只有往正向旋转时才能接通充电回路。

以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。

Claims (7)

1.一种轨道式智能物流机器人充电系统，其特征在于，包括转运机器人(1)和两个并排安装在地面上的充电轨道(2)；

所述转运机器人(1)底部的四个角位置均安装有用于驱动转运机器人(1)沿着充电轨道(2)移动的位移驱动机构(11)，所述位移驱动机构(11)与充电轨道(2)滑动连接，所述转运机器人(1)底部还安装有用于同步驱动四个位移驱动机构(11)转动的转向驱动机构(12)；

每个所述充电轨道(2)均均布有充电接通机构(3)，所述充电接通机构(3)转动连接在充电轨道(2)上，两个与同一充电轨道(2)滑动配合的位移驱动机构(11)之间的间距与同一充电轨道(2)上相邻两个充电接通机构(3)之间的间距相等；

在四个位移驱动机构(11)与四个充电接通机构(3)的位置一一对应时，转向驱动机构(12)带动位移驱动机构(11)转动，所述位移驱动机构(11)带动充电接通机构(3)转动，使得充电接通机构(3)将充电回路接通。

2.根据权利要求1所述的轨道式智能物流机器人充电系统，其特征在于，每个所述充电接通机构(3)均包括有旋转座(31)、顶升定位块(32)、螺旋套(33)、扭簧(34)、电极座(35)、接通触点(36)、两个中心对称设置的弹性电极(37)；

所述旋转座(31)转动连接在充电轨道(2)上，所述旋转座(31)凸设有与充电轨道(2)相适配的导轨凸台(311)，所述螺旋套(33)设于旋转座(31)的底部，所述螺旋套(33)的内壁设有螺旋槽(331)，所述扭簧(34)套设于旋转座(31)的底部，所述扭簧(34)的一端与旋转座(31)连接，所述扭簧(34)的另一端连接在充电轨道(2)上，所述顶升定位块(32)滑动嵌设于旋转座(31)内，所述顶升定位块(32)的下端凸设有销轴(321)，所述顶升定位块(32)的下端贯穿旋转座(31)后伸入螺旋套(33)内，使得销轴(321)活动嵌设于螺旋槽(331)内，所述顶升定位块(32)的上端设有呈漏斗形的凹槽(322)，所述凹槽(322)的两侧壁上均设置有斜槽(323)，所述电极座(35)固定在旋转座(31)上并对应位于凹槽(322)的开口位置处，两个所述弹性电极(37)均滑动连接在电极座(35)上，两个所述弹性电极(37)均朝向凹槽(322)的开口内延伸有导向销(371)，所述导向销(371)对应活动嵌设于斜槽(323)内，所述接通触点(36)固定在旋转座(31)的底部；

所述充电轨道(2)上设置有用于与接通触点(36)电性接触配合的供电限位凸台(21)。

3.根据权利要求1所述的轨道式智能物流机器人充电系统，其特征在于，所述位移驱动机构(11)包括滚轮支架(111)、行走滚轮(112)、行走驱动电机(113)和传动座(114)；

所述滚轮支架(111)转动连接在转运机器人(1)上，所述行走滚轮(112)轴接在滚轮支架(111)上，所述行走滚轮(112)具有间隔设置的两个轮体，每个所述轮体的内侧面均安装有齿圈(115)和导电环(116)，所述行走驱动电机(113)固定在转运机器人(1)上，所述传动座(114)的一端沿滚轮支架(111)的轴线方向穿设于滚轮支架(111)上，所述传动座(114)的另一端安装有两个对称设置的齿轮(117)，两个所述齿轮(117)一一对应与两个齿圈(115)啮合，所述行走驱动电机(113)的输出端伸入传动座(114)内与两个齿轮(117)均传动连接；

所述转向驱动机构(12)与各个位移驱动机构(11)的滚轮支架(111)传动连接。

4.根据权利要求1所述的轨道式智能物流机器人充电系统，其特征在于，所述转向驱动机构(12)包括转向驱动电机(121)、同步带(122)和两个第一同步轮(123)，所述转向驱动电机(121)安装在转运机器人(1)上，两个所述第一同步轮(123)安装在转运机器人(1)底部的中心，所述转向驱动电机(121)的输出端与其中一个第一同步轮(123)连接；

每个所述位移驱动记过的均还包括有第二同步轮(118)，所述第二同步轮(118)固定套接在滚轮支架(111)上；所述同步带(122)与两个第一同步轮(123)以及各个位移驱动机构(11)的第二同步轮(118)均传动连接。

5.根据权利要求1所述的轨道式智能物流机器人充电系统，其特征在于，还包括有激光收发头(13)以及间隔安装在地面上的多个反光条(4)，所述激光收发头(13)安装在转运机器人(1)底部的中心，多个所述反光条(4)均位于两个充电导轨之间，且每个反光条(4)分别位于四个充电接通机构(3)之间形成的方形区域的中心。

6.根据权利要求2所述的轨道式智能物流机器人充电系统，其特征在于，所述旋转座(31)的底部还设有用于与供电限位凸台(21)抵靠的限位凸块。

7.一种轨道式智能物流机器人充电系统的充电方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100: 转运机器人1在四个位移驱动机构11的驱动下沿着充电轨道2移动，转向驱动机构12对四个位移驱动机构11进行同步驱动转向，调整转运机器人1的运动方向，以适应有弯曲段的充电轨道2；

S200:转运机器人1需要充电时，四个位移驱动机构11移动至分别一一对应与充电轨道2上的充电接通机构3接触，接着转向驱动机构12带动四个位移驱动机构11同步转向，四个位移驱动机构11分别对应带动充电接通机构3转动，从而接通充电回路，对转运机器人1进行充电；

S200:转运机器人1充电完成后，转向驱动机构12带动四个位移驱动机构11反向转动，位移驱动机构11带动充电接通机构3反向转动，从而断开充电回路，然后四个位移驱动机构11继续驱动转运机器人1沿着充电轨道2移动。

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