CN116504693A - 侧向换电的物料搬运系统及控制方法 - Google Patents

侧向换电的物料搬运系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请的实施例公开了一种侧向换电的物料搬运系统及控制方法。物料搬运系统包括第一轨道、物料搬运天车、第一电池以及第一换电装置。物料搬运天车架设于第一轨道，并在第一轨道上行走；第一电池与物料搬运天车在水平方向插接配合，并与物料搬运天车电性连接；第一换电装置用于抓取并带动电池移动以更换第一电池。本申请实施例缩短了物料搬运天车补充电量的时间，提高了物料搬运系统的工作效率。另外，第一电池与物料搬运天车在水平方向插接配合，更便于布置第一换电装置，避免第一换电装置占用高度方向的空间。

Description

侧向换电的物料搬运系统及控制方法
技术领域
本申请涉及输送装置技术领域，特别涉及一种侧向换电的物料搬运系统及控制方法。
背景技术
在早期的半导体晶圆制造厂，物料的搬送基本上是采用人工手推的方式，随着半导体技术的飞速发展，晶圆的尺寸由150mm、200mm增大到300mm，晶圆的整体重量也由原先的3kg、5kg增加到9kg，人工搬送已经无法满足生产的需要，半导体制造的工序繁多而复杂，设备昂贵，对作业环境和物料搬运要求高，对设备效率和产品良率非常敏感，而设备效率和产品良率是会影响到企业成本竞争力的直接因素。
为了提供稳定、高效的物料搬送能力，AMHS（Automated Material HandlingSystems，自动化物料搬运系统）被应用于晶圆制造厂中。AMHS包括悬挂于天花板上的多条轨道以及在轨道上行驶的OHT（Overhead Hoist Transport，物料搬运天车）。OHT往返于各个机台之间（tool to tool输送模式），或往返于机台与暂存区（Stocker）之间。每一台机台安装有堆叠部（load port），OHT能抓起堆叠部上的硅片盒，并通过轨道传送至另一台机台的堆叠部或暂存区。
OHT供电技术包括IPT（Inductive Power Transfer，非接触供电）以及电池供电。电池供电相比于IPT，建设和维护成本更低，更适用于小型加工企业。采用电池供电的OHT，电池不可分离。在电量低于预定值后，OHT移动到充电站充电。在充电期间，OHT停止运行。通常，OHT充电时间较长，因此，OHT充电会较大地影响OHT工作效率。
有鉴于此，实有必要开发一种物料搬运系统，用于解决OHT充电会较大地影响OHT工作效率的问题。
发明内容
本申请的实施例提供一种侧向换电的物料搬运系统及控制方法，缩短物料搬运天车补充电量的时间，提高物料搬运系统的工作效率。
为了解决上述技术问题，本申请的实施例公开了如下技术方案：
一方面，提供了一种侧向换电的物料搬运系统，包括第一轨道、物料搬运天车、第一电池、锁定件以及第一换电装置。物料搬运天车架设于第一轨道，并在第一轨道上行走；第一电池与物料搬运天车在水平方向插接配合，并与物料搬运天车电性连接；锁定件活动设置于第一电池，并能够在锁定状态和解锁状态间切换，在锁定状态时，锁定件与物料搬运天车限位配合以限制第一电池与物料搬运天车分离，在解锁状态时，限位配合被解除；第一换电装置用于抓取并带动第一电池移动以更换第一电池，第一换电装置在抓取第一电池的过程中，带动锁定件处于解锁状态，第一换电装置在释放第一电池过程中，能够撤消对锁定件的作用力，以使得锁定件处于锁定状态。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，第一换电装置对应第一轨道的预定位置设置，在物料搬运天车位于预定位置状态下，第一换电装置位于物料搬运天车在水平方向的一侧。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，物料搬运系统还包括第二电池以及第二换电装置。第二电池与物料搬运天车在水平方向插接配合，并与物料搬运天车电性连接；第二换电装置用于抓取并带动第二电池移动以更换第二电池。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，第一电池和第二电池分别设置于物料搬运天车在水平方向的相对两侧。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，物料搬运系统还包括弹性件，弹性件的一端配接锁定件，弹性件用于对锁定件施加一弹力，以使得锁定件处于锁定状态。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，锁定件转动连接于第一电池，并具有对应锁定状态的第一姿态，以及对应解锁状态的第二姿态，锁定件还具有位于转动轴线一侧的受力部；其中，第一换电装置在抓取第一电池的过程中，推抵受力部，并带动锁定件转动，从而使得锁定件由第一姿态转动至第二姿态。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，第一电池的表面具有预定区域以供第一换电装置夹持进而抓取第一电池，受力部正对预定区域设置。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，第一电池在预定区域设置有让位槽，让位槽用于容置受力部的至少部分。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，锁定件具有抵接部；锁定件在锁定状态时，抵接部位于物料搬运天车在第一电池插入物料搬运天车的方向的一侧，并用于与物料搬运天车相抵接；锁定件在解锁状态时，抵接部退出物料搬运天车在第一电池插入物料搬运天车的方向的一侧。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，第一电池与物料搬运天车插接配合的方向相交于第一轨道的延伸方向。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，第一电池包括第一电池主体以及凸设于第一电池主体的电极，物料搬运天车具有与电极形状、大小相匹配的安装槽，电极插设于安装槽中，第一电池通过电极与物料搬运天车插接配合。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，物料搬运天车具有输入电流的导电部，导电部嵌设于安装槽的内壁面，并与电极接触。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，物料搬运系统还包括第二轨道、承载件。承载件对应第二轨道的延伸路径设置，能够与第一电池在水平方向插接配合以承载第一电池；其中，搬运组件设置于第二轨道，还能够沿第二轨道移动。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，承载件的数量为多个，多个承载件在水平面内散布。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，承载件与第一电池插接配合状态下电性连接；承载件还用于与外部电源电性连接，以使得外部电源为第一电池充电。
另一方面，提供一种物料搬运系统的控制方法，包括如下步骤：
获取电池的参数，电池在水平方向插接配合于物料搬运天车；
响应于参数满足预设条件，控制物料搬运天车行走至轨道的指定位置；
响应于物料搬运天车处于指定位置，控制换电装置抓取并带动电池移动以更换电池，换电装置在抓取电池的过程中，带动锁定件处于解锁状态，使得锁定件与物料搬运天车解除限位配合，进而使得电池与物料搬运天车能够分离，换电装置在释放电池过程中，能够撤消对锁定件的作用力，以使得锁定件处于锁定状态，进而使得锁定件与物料搬运天车限位配合以限制电池与物料搬运天车分离。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，响应于参数满足预设条件，控制物料搬运天车行走至轨道的指定位置步骤具体包括如下步骤：
响应于参数满足预设条件，获取物料搬运天车在轨道上的当前位置，以及获取多个换电装置的位置信息，多个换电装置分别对应轨道的不同位置设置；
依据当前位置和多个换电装置的位置信息，按照预定规则指定其中一个换电装置所对应的轨道的位置为指定位置；
控制物料搬运天车行走至轨道的指定位置。
另一方面，提供一种物料搬运系统的控制方法，包括如下步骤：
获取第一电池的第一参数和第二电池的第二参数，第一电池和第二电池分别在水平方向插接配合于物料搬运天车；
响应于第一参数或第二参数满足预设条件，控制物料搬运天车行走至轨道的指定位置；
响应于物料搬运天车处于指定位置，控制第一换电装置抓取并带动第一电池移动以更换第一电池，第一换电装置在抓取第一电池的过程中，带动第一锁定件处于解锁状态，使得第一锁定件与物料搬运天车解除限位配合，进而使得第一电池与物料搬运天车能够分离，第一换电装置在释放第一电池过程中，能够撤消对第一锁定件的作用力，以使得第一锁定件处于锁定状态，进而使得第一锁定件与物料搬运天车限位配合以限制第一电池与物料搬运天车分离；
响应于物料搬运天车处于指定位置，控制第二换电装置抓取并带动第二电池移动以更换第二电池，第二换电装置在抓取第二电池的过程中，带动第二锁定件处于解锁状态，使得第二锁定件与物料搬运天车解除限位配合，进而使得第二电池与物料搬运天车能够分离，第二换电装置在释放第二电池过程中，能够撤消对第二锁定件的作用力，以使得第二锁定件处于锁定状态，进而使得第二锁定件与物料搬运天车限位配合以限制第二电池与物料搬运天车分离。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，控制第一换电装置抓取并带动第一电池移动以更换第一电池步骤和控制第二换电装置抓取并带动第二电池移动以更换第二电池步骤先后进行。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
物料搬运天车通过第一电池供电，在第一电池电量消耗后，物料搬运天车移动到预定位置处，第一换电装置将电量更多的第一电池更换到物料搬运天车上。由此，缩短了物料搬运天车补充电量的时间，提高了物料搬运系统的工作效率。
另外，第一电池与物料搬运天车在水平方向插接配合，在水平方向更换第一电池，更便于布置第一换电装置，避免第一换电装置占用高度方向的空间。
附图说明
下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1是本申请一实施例的物料搬运系统的正视图；
图2是图1的俯视图；
图3是图1所示物料搬运系统中供电组件安装于物料搬运天车的正视图；
图4是图3的俯视图；
图5是图3中的A-A剖视图；
图6是图3中的B-B剖视图；
图7是图1所示物料搬运系统中抓取组件抓取供电组件的示意图；
图8是图1所示物料搬运系统中换电装置的结构示意图；
图9是图8中的C-C剖视图；
图10是图1所示物料搬运系统中换电装置抓取供电组件位于充电组件的示意图；
图11是图1所示物料搬运系统的控制方法的流程图。
附图标记说明：601-天花板；603-托架；605-轨道；100-物料搬运天车；101-车身主体；103-行走部；105-连接轴；107-承载件；111-安装槽；113-导电部；115-安装槽；117-导电部；200-供电组件；201-电池主体；203-电极；205-电极；207-让位槽；211-锁定件；215-弹性件；219-容纳槽；221-受力部；223-抵接部；229-电池；231-锁定组件；300-供电组件；400-换电站；401-轨道；402-换电装置；403搬运组件；404-换电装置； 407-充电组件；409-充电组件；411-驱动单元；413-旋转单元；415-抓取组件；417-第一基座；419-第一齿条；421-第一齿轮；423-第一电机；425-第二基座；427-第二齿条；429-第二齿轮；431-第二电机；433-第三基座；435-驱动缸；437-第四基座；439-夹爪缸；441夹爪；445弹性件；447-限位件；449-支撑件；451-承载件；500-换电站；600-集群控制中心；X-第一方向；Y-第二方向；Z-第三方向；Q1-枢接点。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和有益效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本申请进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本申请，并不是为了限定本申请。
请参阅图1和图2。图1是本申请一实施例的物料搬运系统的正视图。图2是图1的俯视图。
为方便描述物料搬运系统中各部件的相对位置关系，定义物料搬运系统具有第一方向X、第二方向Y以及第三方向Z。其中，第一方向X、第二方向Y位于水平面内，且相互垂直。第三方向Z与重力方向相反。
本申请实施例的物料搬运系统中，物料搬运天车100通过更换电池（供电组件200、供电组件300）的方式补充电量。在一些相关技术中，电池充电的时间通常需要30分钟。而本申请的一些实施例中，更换电池的时间仅需10秒至20秒。由此，采用更换电池的方式，极大地缩短了物料搬运天车100补充电量的时间，提高了物料搬运系统的工作效率。物料搬运系统可以应用于较小搬运范围的使用场景，以降低对电池的容量的要求。
物料搬运系统包括轨道605、物料搬运天车100、供电组件200、供电组件300、换电站400、换电站500以及集群控制中心600。
两条轨道605通过托架603附接于建筑物的天花板601下方。轨道605沿预定路径延伸。预定路径经过多个工位。两条轨道605在第一方向X间隔设置，以形成位于两条轨道605间的行驶通道。
物料搬运天车100设置于轨道605，并能够沿轨道605移动。物料搬运天车100在轨道605的引导下，在多个工位间搬运物料。
物料搬运天车100包括一个车身主体101以及两个行走部103。车身主体101用于装载物料，还用于将物料升降以与工位处的物料移载台（图未示）之间交接物料。两个行走部103在物料搬运天车100前后方向（第二方向Y）间隔地设置，并分别通过两个连接轴105与车身主体101转动连接。具体地，连接轴105的顶端与行走部103固定连接，连接轴105的底端与车身主体101转动连接，行走部103能够绕连接轴105的轴线相对车身主体101转动。行走部103用于带动车身主体101在轨道605上行走。车身主体101以及行走部103的具体结构与本实施例的改进点不相关，本实施例不作进一步介绍，可参照现有相关设计。
供电组件200和供电组件300分别可拆卸地设置于物料搬运天车100。具体地，供电组件200和供电组件300位于车身主体101朝向行走部103一侧表面（顶面），并在第一方向X间隔设置。车身主体101的顶部较为平坦，且无遮挡，更便于放置供电组件200和供电组件300。在另外一些实施例中，供电组件200和供电组件300也可以设置于行走部103上。
供电组件200和供电组件300分别与物料搬运天车100电性连接，以向物料搬运天车100供电。物料搬运天车100在供电组件200、供电组件300提供的电力驱动下，沿轨道605行走、抓取或释放物料。供电组件200和供电组件300均能够循环充、放电。供电组件200和供电组件300结构相同。在其它实施例中，供电组件200和供电组件300结构也也可以不同。
供电组件200和供电组件300可拆卸地设置于物料搬运天车100的具体结构下文详述。
换电站400、换电站500对应预定路径上的预定位置设置。在物料搬运天车100移动到预定位置时，换电站400和换电站500分别位于物料搬运天车100在第一方向X的相对两侧。换电站400、换电站500结构相同。在其它实施例中，换电站400、换电站500结构也可以不同。
集群控制中心600分别与物料搬运天车100通讯。集群控制中心600控制物料搬运天车100按规划路径移动以搬运物料或更换供电组件200和供电组件300。具体地，物料搬运天车100收集供电组件200和供电组件300的相关数据（例如，电量）并发送至集群控制中心600。当物料搬运天车100上的供电组件200和供电组件300的电量低于预定值时，集群控制中心600控制物料搬运天车100移动至换电站400以及换电站500处更换供电组件200和供电组件300。物料搬运系统中，换电站400以及换电站500的数量可以为多个，并分布于不同的换电区域。换电站400以及换电站500的位置信息预存储于集群控制中心600。集群控制中心600根据物料搬运天车100的当前位置，控制物料搬运天车100移动至最接近的换电站400以及换电站500处。
换电站400处存放有备用的供电组件200（通常为满电）。换电站400用于与物料搬运天车100配合，在第一方向X或第一方向X的反向动作，更换物料搬运天车100上的供电组件200。由于物料搬运天车100是在工位上方、天花板601下方运行，因此，在高度方向（第三方向Z），建筑物内的空间比较紧凑。本申请实施例的物料搬运系统中，换电站400不占用建筑物内的高度方向上的空间。
换电站400包括轨道401、充电组件407、充电组件409、换电装置402以及换电装置404。
轨道401与轨道605平行设置，并位于轨道605在第一方向X的一侧（图2中左侧）。
充电组件407和充电组件409分别对应轨道401的延伸路径设置，并在轨道401的延伸路径上间隔设置。充电组件407和充电组件409处分别用于存放备用的供电组件200，以及分别用于对备用的供电组件200充电。
换电装置402对应充电组件407设置。换电装置404对应充电组件409设置。在更换物料搬运天车100的供电组件200时，换电装置402将供电组件200从物料搬运天车100上拆除，并搬运至充电组件407。换电装置404将备用的供电组件200从充电组件409搬运至物料搬运天车100，并将其安装于物料搬运天车100。换电装置402和换电装置404同步动作，以节省更换供电组件200的时间。在充电组件407处的备用的供电组件200数量明显多于充电组件409处的备用的供电组件200的数量时，由换电装置404将供电组件200从物料搬运天车100上拆除，并搬运至充电组件409。由换电装置402将备用的供电组件200从充电组件407搬运至物料搬运天车100，并将其安装于物料搬运天车100。
充电组件407和充电组件409结构相同。换电装置402和换电装置404结构相同。下文中详述换电装置402的具体结构、换电装置402如何与物料搬运天车100配合以拆卸或安装供电组件200的结构以及充电组件407的具体结构。
同样地，换电站500具有备用的供电组件300（通常为满电）。换电站500用于与物料搬运天车100配合，在第一方向X或第一方向X的反向动作，更换物料搬运天车100上的供电组件300。换电站500更换供电组件300的方案与换电站400更换供电组件200的方案相同。此处不再赘述。
其中，在换电站400将备用的供电组件200安装于物料搬运天车100之前，由供电组件300为物料搬运天车100供电。在换电站400将备用的供电组件200安装于物料搬运天车100后，换电站500将供电组件300从物料搬运天车100上拆除。由此，在更换供电组件200和供电组件300过程中，物料搬运天车100始终具有电力供应。
集群控制中心600还分别与换电站400以及换电站500通讯。集群控制中心600分别控制换电站400和换电站500按预定顺序更换供电组件200和供电组件300。
在一些实施例中，预定位置可以对应预定路径上的其中一个工位设置。由此，物料搬运天车100可以利用搬运物料的时机，更换供电组件200和供电组件300，从而不必额外增加移动路径。进一步地，由于物料搬运天车100始终具有电力供应，可以将更换供电组件200和供电组件300的动作和物料搬运天车100抓取或释放物料的动作同步进行，以降低对物料搬运天车100运行效率的影响。
在另外一些实施例中，预定位置也可以位于工位以外的区域，即换电区域与工位相互独立设置，从而避免影响不需换电的物料搬运天车100运行。
下面详细介绍供电组件200如何可拆卸地安装于物料搬运天车100，以及换电站400如何拆卸、安装供电组件200。
请参阅图3至图6。图3是图1所示物料搬运系统中供电组件200、供电组件300安装于物料搬运天车100的正视图。图4是图3的俯视图。图5是图3中的A-A剖视图。在图5所示状态下，锁定组件处于锁定状态。图6是图3中的B-B剖视图。
物料搬运天车100的车身主体101的顶面凸设有承载件107。
供电组件200包括电池229。
电池229与承载件107插接配合（类似插头插座的配合方式）。具体地，电池229沿第一方向X插入承载件107，以及沿第一方向X的反向从承载件107上拔下。
电池229包括电池主体201、电极203、电极205。电池主体201用于存储电力。电极203和电极205沿第一方向X凸设于电池主体201的一侧表面。电极203和电极205用于输出电流。电极203和电极205中的一者为正极，另一者为负极。
承载件107上设置有安装槽111、安装槽115。安装槽111的形状、大小均与电极203相匹配。安装槽115的形状、大小均与电极205相匹配。安装槽111的内壁面设置有导电部113。安装槽115的内壁面设置有导电部117。导电部113和导电部117分别用于为物料搬运天车100输入电流。
电极203插入安装槽111后，电极203与导电部113接触。电极205插入安装槽115后，电极205与导电部117接触。由此，使得电池229与物料搬运天车100电性连接。
电极203和电极205除了用于电性连接外，还用于支撑电池主体201，使得电池主体201能够挂设于承载件107上。为增强电极203和电极205的支撑效果，电极203和电极205设计为平板状，并垂直于第三方向Z设置。
在其它实施例中，供电组件200也可以另外设置插销，并通过插销与承载件107插接配合，以通过插销挂设于承载件107上。对应地，电极203和电极205仅用于电性连接。电极203和电极205的具体结构形式也可以变换为弹片。电极203和电极205在第一方向X与承载件107上的导电部113、导电部117抵接，以使得供电组件200与物料搬运天车100电性连接。
供电组件200还包括两个锁定组件231。两个锁定组件231安装于电池229在第二方向Y的两侧。锁定组件231能够选择性地将电池229锁定于承载件107，以避免电池229从承载件107上脱离。
锁定组件231包括锁定件211以及弹性件215。锁定件211活动设置于电池229，并能够在锁定状态和解锁状态间切换。在锁定状态时，锁定件211与承载件107限位配合以限制电池229与承载件107分离，在解锁状态时，限位配合被解除。弹性件215的一端配接锁定件211，弹性件215用于对锁定件211施加一弹力，以使得锁定件211在不受外力的情况下始终处于锁定状态。
具体地，锁定件211设置于电池主体201在第二方向Y的一侧，能够绕枢接点Q1相对电池主体201转动。锁定件211具有对应锁定状态的第一姿态以及对应解锁状态的第二姿态。
锁定件211具有位于转动轴线一侧的受力部221，以及具有位于转动轴线另一侧的抵接部223。
电池主体201在第二方向Y的一侧的侧壁上具有预定区域以供抓取组件415夹持。预定区域处设置有让位槽207。受力部221正对预定区域设置。让位槽207用于容置受力部221的至少部分。
锁定件211在第一姿态时，抵接部223位于承载件107在第一方向X的一侧（承载件107背离电池主体201的一侧），并用于与承载件107相抵接。在抵接部223阻挡作用下，电池主体201在第一方向X的反向的自由度被限制。锁定件211在第二姿态时，抵接部223退出承载件107在第一方向X的一侧。
弹性件215容置于让位槽207中。弹性件215在第二方向Y的相对两端分别弹性抵顶于电池主体201和锁定件211，以使得第一锁定件211始终保持绕枢接点Q1沿D1方向转动的趋势。在弹性件215的弹力作用下，锁定件211的抵接部223挡设于承载件107背离电池主体201的一侧。
请一并参阅图7。图7是换电装置402中抓取组件415夹持供电组件200的示意图。
抓取组件415为换电装置402中的一部分。抓取组件415用于抓取或释放供电组件200。换电装置402的其余部分（搬运组件403，见图1，下文详述）用于带动抓取组件415在三维空间移动，以转移供电组件200。
抓取组件415包括夹爪缸439以及两个夹爪441。两个夹爪441分别设置于夹爪缸439的两个驱动端。夹爪缸439能够驱动两个夹爪441在第二方向Y相对运动，以使得两个夹爪441在第二方向Y夹持供电组件200。
抓取组件415在抓取供电组件200的过程中，带动锁定件211处于解锁状态；抓取组件415在释放供电组件200过程中，能够撤消对锁定件211的作用力，在弹性件215的弹力作用下，锁定件211处于锁定状态。
在抓取组件415夹持供电组件200的过程中，夹爪441推抵受力部221，克服弹性件215的弹力，带动锁定件211沿D2方向转动，从而使得锁定件211由第一姿态转动至第二姿态，即使得锁定件211的抵接部223退出承载件107背离电池主体201一侧。
在抓取组件415释放供电组件200的过程中，弹性件215对锁定件211的弹力驱动锁定件211沿D1方向转动，从而使得锁定件211由第二姿态转动至第一姿态，即使得锁定件211的抵接部223位于承载件107背离电池主体201一侧。
由此，通过抓取组件415夹持供电组件200，能够使得锁定件211由锁定状态切换至解锁状态。在抓取组件415释放供电组件200后，锁定件211由解锁状态切换至锁定状态。
两个夹爪441分别夹持于电池主体201，通过静摩擦力使得电池主体201保持于两个夹爪441之间。为使得夹爪441与电池主体201的贴合面平坦，本实施例中，在电池主体201上设置让位槽207，能够使得抓取组件415更稳定地夹持供电组件200。
另外，抓取组件415还包括支撑件449。支撑件449在第二方向Y位于两个夹爪441之间。支撑件449大体上呈平板状，垂直于第三方向Z。电池主体201背离承载件107一侧设置有容纳槽219。容纳槽219的形状、大小均与支撑件449相匹配。抓取组件415沿第一方向X相对供电组件200移动过程中，支撑件449插设于容纳槽219中。抓取组件415沿第一方向X的反向相对供电组件200移动过程中，支撑件449退出容纳槽219。抓取组件415夹持供电组件200状态下，支撑件449插设于容纳槽219中。支撑件449在第三方向Z支撑供电组件200，避免供电组件200在重力作用下下坠，从而使得抓取组件415更稳定地夹持供电组件200。
下面详述换电装置402的其余部分。
请参阅图8和图9。图8是图1所示物料搬运系统中换电装置402的结构示意图。图9是图8中的C-C剖视图。
换电装置402还包括搬运组件403。搬运组件403设置于轨道401，并能够沿轨道401移动。抓取组件415设置于搬运组件403的驱动端，抓取组件415用于带动搬运组件403沿第一方向X或第一方向X的反向移动，还用于带动搬运组件403以第三方向Z为轴线转动。
具体地，搬运组件403包括驱动单元411以及旋转单元413。驱动单元411设置于轨道401，旋转单元413设置于驱动单元411的驱动端。上述的抓取组件415设置于旋转单元413的驱动端。驱动单元411用于带动旋转单元413沿第一方向X或第一方向X的反向移动，以及带动旋转单元413沿轨道401（第二方向Y或第二方向Y的反向）移动。旋转单元413用于带动抓取组件415以第三方向Z为轴线转动，以使得抓取组件415所抓取的供电组件200能够转动到另外一个不同角度。
驱动单元411包括第一基座417、第一齿条419、第一齿轮421以及第一电机423。第一基座417滑动配合于轨道401，并能够沿轨道401往复移动。第一齿条419固定于轨道401，并平行于轨道401设置。第一电机423固定于第一基座417上。第一齿轮421同轴地套设于第一电机423的转轴上。第一齿轮421与第一齿条419啮合。当第一电机423动作时，将驱动第一基座417沿轨道401移动。
驱动单元411还包括第二基座425、第二齿条427、第二齿轮429和第二电机431。第二基座425在第一方向X滑动配合于第一基座417。第二齿条427固定于第一基座417，并在第一方向X延伸。第二电机431固定于第一基座417上。第二齿轮429同轴地套设于第二电机431的转轴上。第二齿轮429与第二齿条427啮合。当第二电机431动作时，将驱动第二基座425在第一方向X移动。
通过齿轮、齿条的传动方式，可以使得第二基座425上能够负担较大的重量。若采用丝杠传动，在长距离重负载下，丝杆易导致弯曲。
旋转单元413设置于第二基座425上。
旋转单元413包括第三基座433和驱动缸435。第三基座433设置于第二基座425上，并可以第三方向Z为轴线旋转。驱动缸435连接于第二基座425和第三基座433之间，用于驱动第三基座433相对第二基座425转动到另外一个不同角度。驱动缸435可以为气缸或油缸。驱动缸435包括缸体和活塞杆。缸体铰接于第二基座425，活塞杆铰接于第三基座433。通常，第三基座433只需旋转固定角度，即180°，因此，使用气缸或油缸即可满足使用要求，有效降低了成本。
上述的抓取组件415设置于第三基座433上。
换电装置402在将供电组件200沿第一方向X插入承载件107的过程中，为避免供电组件200与承载件107硬接触，抓取组件415在第一方向X可浮动地设置于第三基座433上。
具体地，抓取组件415还包括第四基座437、限位件447以及弹性件445。限位件447与第三基座433在第一方向X滑动配合，限位件447的一部分位于第三基座433在第一方向X的一侧，并用于与第三基座433在第一方向X相抵接。第四基座437设置于第三基座433在第一方向X的另一侧。第四基座437与限位件447固定连接。弹性件445套设于限位件447外，并夹设于第三基座433和第四基座437之间。上述的夹爪缸439固定设置于第四基座437上。上述的支撑件449固定设置于第四基座437上。
下面详述充电组件407的结构。
请参阅图10，图10是图1所示物料搬运系统中换电装置402抓取供电组件200位于充电组件407的示意图。
充电组件407包括多个承载件451。轨道401在第一方向X的两侧均设置有多个承载件451。多个承载件451沿轨道401的延伸路径依次间隔排布。承载件451的具体结构可参照上述承载件107。承载件451与外部电源电性连接。供电组件200可拆卸地安装于承载件451。外部电源为安装于承载件451上的供电组件200充电。
向充电组件407内存放供电组件200的过程：将供电组件200从物料搬运天车100上拆除后，驱动单元411带动抓取组件415沿轨道401移动到对应承载件451处。旋转单元413带动抓取组件415转动至抓取组件415所抓取的供电组件200朝向承载件451。驱动单元411带动抓取组件415沿第一方向X或第一方向X的反向移动，使得抓取组件415所抓取的供电组件200插接到承载件451上。抓取组件415释放所抓取的供电组件200，使得供电组件200中的锁定组件处于锁定状态。
从充电组件407内取出供电组件200的过程与向充电组件407内存放供电组件200的过程相反。此处不再赘述。
充电组件407中，多个承载件451在水平面内布置，不占用建筑物内高度方向（第三方向Z）的空间。
请一并参阅图1和图11。图11是图1所示物料搬运系统的控制方法的流程图。
该控制方法可以由集群控制中心600执行。为方便描述，将供电组件200中电池命名为第一电池，将供电组件300中电池命名为第二电池。为方便描述，将换电站400中的换电装置命名为第一换电装置，将换电站500中的换电装置命名为第二换电装置。
物料搬运控制系统的控制方法包括如下步骤。
步骤S701：获取第一电池的第一参数和第二电池的第二参数。
具体地，第一参数是表征第一电池电量的相关数据。物料搬运天车100可以通过检测第一电池的电压值、电流值，从而获取第一参数。同样地，第二参数是表征第二电池电量的相关数据。
步骤S703：响应于第一参数或第二参数满足预设条件，控制物料搬运天车100行走至轨道605的指定位置。
具体地，预设条件是预先设定的第一电池或第二电池的电量范围。例如，可以预先设置第一电池的电量不能够低于25%，当低于25%时，需要更换第一电池。
指定位置为换电区域所对应轨道605的位置。在一些实施例中，换电区域的数量为多个，多个换电区域分别对应轨道605的不同位置设置。物料搬运天车100可以移动到最近的换电区域更换第一电池和第二电池。
具体地，该步骤包括：
响应于第一参数或第二参数满足预设条件，获取物料搬运天车100在轨道605上的当前位置，以及获取多个换电区域的位置信息。物料搬运天车100与集群控制中心600通讯，实时发送当前位置。多个换电区域的位置信息可以预先存储于集群控制中心600。
依据当前位置和多个换电区域的位置信息，按照预定规则指定其中一个换电区域所对应的轨道605的位置为指定位置。预定规则可以是就近原则。
控制物料搬运天车100行走至轨道605的指定位置。
步骤S704：响应于物料搬运天车100处于指定位置，控制第一换电装置抓取并带动第一电池移动以更换第一电池。
步骤S705：响应于物料搬运天车100处于指定位置，控制第二换电装置抓取并带动第二电池移动以更换第二电池。
其中，步骤S704和步骤S705先后进行。也就是说，第一换电装置将电量更多的第一电池插接到物料搬运天车100后，第二换电装置将电量较低的第二电池从物料搬运天车100上拔下。由此，物料搬运天车在更换第一电池和第二电池的过程中，始终具有电力供应。
上述实施例中，公开了锁定件211可选择地将电池229锁固于承载件107的一种结构，在其它实施例中，也可以采用其它结构实现可选择地将电池229锁固于承载件107。例如，锁定件211沿第二方向Y滑动配合电池229，并与承载件107在第二方向Y销孔配合，以限定电池229和承载件107在第一方向X的相对位置。抓取组件415抓取电池229时，带动锁定件211移动，从而解除销孔配合，进而解除对电池229的限位。
综上所述，本申请实施例提供的物料搬运系统及控制方法，缩短了物料搬运天车100补充电量的时间，提高了物料搬运系统的工作效率。
以上步骤所提供的介绍，只是用于帮助理解本申请的方法、结构及核心思想。对于本技术领域内的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也同样属于本申请权利要求保护范围之内。

Claims (19)

1.一种侧向换电的物料搬运系统，其特征在于，包括：
第一轨道；
物料搬运天车，所述物料搬运天车架设于所述第一轨道，并在所述第一轨道上行走；
第一电池，所述第一电池与所述物料搬运天车在水平方向插接配合，并与所述物料搬运天车电性连接；
锁定件，所述锁定件活动设置于所述第一电池，并能够在锁定状态和解锁状态间切换，在所述锁定状态时，所述锁定件与所述物料搬运天车限位配合以限制所述第一电池与所述物料搬运天车分离，在所述解锁状态时，所述限位配合被解除；
第一换电装置，所述第一换电装置用于抓取并带动所述第一电池移动以更换所述第一电池，所述第一换电装置在抓取所述第一电池的过程中，带动所述锁定件处于所述解锁状态，所述第一换电装置在释放所述第一电池过程中，能够撤消对所述锁定件的作用力，以使得所述锁定件处于所述锁定状态。
2.根据权利要求1所述物料搬运系统，其特征在于，
所述第一换电装置对应所述第一轨道的预定位置设置，在所述物料搬运天车位于所述预定位置状态下，所述第一换电装置位于所述物料搬运天车在水平方向的一侧。
3.根据权利要求1所述物料搬运系统，其特征在于，所述物料搬运系统还包括：
第二电池，所述第二电池与所述物料搬运天车在水平方向插接配合，并与所述物料搬运天车电性连接；
第二换电装置，所述第二换电装置用于抓取并带动所述第二电池移动以更换所述第二电池。
4.根据权利要求3所述物料搬运系统，其特征在于，
所述第一电池和所述第二电池分别设置于所述物料搬运天车在水平方向的相对两侧。
5.根据权利要求1所述物料搬运系统，其特征在于，所述物料搬运系统还包括：
弹性件，所述弹性件的一端配接所述锁定件，所述弹性件用于对所述锁定件施加一弹力，以使得所述锁定件处于所述锁定状态。
6.根据权利要求1所述物料搬运系统，其特征在于，
所述锁定件转动连接于所述第一电池，并具有对应所述锁定状态的第一姿态，以及对应所述解锁状态的第二姿态，所述锁定件还具有位于转动轴线一侧的受力部；
其中，所述第一换电装置在抓取所述第一电池的过程中，推抵所述受力部，并带动所述锁定件转动，从而使得所述锁定件由所述第一姿态转动至所述第二姿态。
7.根据权利要求6所述物料搬运系统，其特征在于，
所述第一电池的表面具有预定区域以供所述第一换电装置夹持进而抓取所述第一电池，所述受力部正对所述预定区域设置。
8.根据权利要求7所述物料搬运系统，其特征在于，
所述第一电池在所述预定区域设置有让位槽，所述让位槽用于容置所述受力部的至少部分。
9.根据权利要求1所述物料搬运系统，其特征在于，
所述锁定件具有抵接部；
所述锁定件在所述锁定状态时，所述抵接部位于所述物料搬运天车在所述第一电池插入所述物料搬运天车的方向的一侧，并用于与所述物料搬运天车相抵接；
所述锁定件在所述解锁状态时，所述抵接部退出所述物料搬运天车在所述第一电池插入所述物料搬运天车的方向的一侧。
10.根据权利要求1所述物料搬运系统，其特征在于，
所述第一电池与所述物料搬运天车插接配合的方向相交于所述第一轨道的延伸方向。
11.根据权利要求1所述物料搬运系统，其特征在于，
所述第一电池包括电池主体以及凸设于所述电池主体的电极，所述物料搬运天车具有与所述电极形状、大小相匹配的安装槽，所述电极插设于所述安装槽中，所述第一电池通过所述电极与所述物料搬运天车插接配合。
12.根据权利要求11所述物料搬运系统，其特征在于，
所述物料搬运天车具有输入电流的导电部，所述导电部嵌设于所述安装槽的内壁面，并与所述电极接触。
13.根据权利要求1所述物料搬运系统，其特征在于，所述物料搬运系统还包括：
第二轨道；
承载件，所述承载件对应所述第二轨道的延伸路径设置，能够与所述第一电池在水平方向插接配合以承载所述第一电池；其中，所述第一换电装置设置于所述第二轨道，还能够沿所述第二轨道移动。
14.根据权利要求13所述物料搬运系统，其特征在于，
所述承载件的数量为多个，多个所述承载件在水平面内散布。
15.根据权利要求13所述物料搬运系统，其特征在于，
所述承载件与所述第一电池插接配合状态下电性连接；
所述承载件还用于与外部电源电性连接，以使得所述外部电源为所述第一电池充电。
16.一种物料搬运系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取电池的参数，所述电池在水平方向插接配合于物料搬运天车；
响应于所述参数满足预设条件，控制所述物料搬运天车行走至轨道的指定位置；
响应于所述物料搬运天车处于所述指定位置，控制换电装置抓取并带动所述电池移动以更换所述电池，所述换电装置在抓取所述电池的过程中，带动锁定件处于解锁状态，使得所述锁定件与所述物料搬运天车解除限位配合，进而使得所述电池与所述物料搬运天车能够分离，所述换电装置在释放所述电池过程中，能够撤消对所述锁定件的作用力，以使得所述锁定件处于锁定状态，进而使得所述锁定件与所述物料搬运天车限位配合以限制所述电池与所述物料搬运天车分离。
17.根据权利要求16所述控制方法，其特征在于，所述响应于所述参数满足预设条件，控制所述物料搬运天车行走至轨道的指定位置步骤具体包括如下步骤：
响应于所述参数满足所述预设条件，获取所述物料搬运天车在所述轨道上的当前位置，以及获取多个所述换电装置的位置信息，多个所述换电装置分别对应所述轨道的不同位置设置；
依据所述当前位置和多个所述换电装置的所述位置信息，按照预定规则指定其中一个所述换电装置所对应的所述轨道的位置为所述指定位置；
控制所述物料搬运天车行走至所述轨道的所述指定位置。
18.一种物料搬运系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取第一电池的第一参数和第二电池的第二参数，所述第一电池和所述第二电池分别在水平方向插接配合于物料搬运天车；
响应于所述第一参数或所述第二参数满足预设条件，控制所述物料搬运天车行走至轨道的指定位置；
响应于所述物料搬运天车处于所述指定位置，控制第一换电装置抓取并带动所述第一电池移动以更换所述第一电池，所述第一换电装置在抓取所述第一电池的过程中，带动第一锁定件处于解锁状态，使得所述第一锁定件与所述物料搬运天车解除限位配合，进而使得所述第一电池与所述物料搬运天车能够分离，所述第一换电装置在释放所述第一电池过程中，能够撤消对所述第一锁定件的作用力，以使得所述第一锁定件处于锁定状态，进而使得所述第一锁定件与所述物料搬运天车限位配合以限制所述第一电池与所述物料搬运天车分离；
响应于所述物料搬运天车处于所述指定位置，控制第二换电装置抓取并带动所述第二电池移动以更换所述第二电池，所述第二换电装置在抓取所述第二电池的过程中，带动第二锁定件处于解锁状态，使得所述第二锁定件与所述物料搬运天车解除限位配合，进而使得所述第二电池与所述物料搬运天车能够分离，所述第二换电装置在释放所述第二电池过程中，能够撤消对所述第二锁定件的作用力，以使得所述第二锁定件处于锁定状态，进而使得所述第二锁定件与所述物料搬运天车限位配合以限制所述第二电池与所述物料搬运天车分离。
19.根据权利要求18所述控制方法，其特征在于，
所述控制第一换电装置抓取并带动所述第一电池移动以更换所述第一电池步骤和所述控制第二换电装置抓取并带动所述第二电池移动以更换所述第二电池步骤先后进行。
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