CN117182871B - 导轨式充电机器人及导轨式充电机器人变轨系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导轨式充电机器人及导轨式充电机器人变轨系统，通过主驱动组件驱动导轨式充电机器人在主轨道上行驶，当无需变轨的时候，可以通过第一避让空间避开副轨道，当需要变轨的时候，通过副轨道两侧的副驱动组件与副轨道对接，使机器人基于第二避让空间在副轨道上行驶，实现从主轨道变道进入副轨道；将变轨机构集中导轨式充电机器人不需要在主轨道和副轨道交接的每个节点处额外设置驱动机构，从而大大降低了成本。

Description

导轨式充电机器人及导轨式充电机器人变轨系统

技术领域

本发明涉及到机器人领域，特别涉及到一种导轨式充电机器人及导轨式充电机器人变轨系统。

背景技术

导轨式充电机器人是一种在固定导轨上移动到停车位给车辆进行充电的机器人，导轨式充电机器人在主轨道正常行驶时，如果即将遇到其他导轨式充电机器人产生路径冲突或者需要给车辆充电时，可以停留在副轨道上进行避让或者充电。

现有技术中的导轨式充电机器人需要变轨时，只能通过在主轨道对应副轨道上的位置设置驱动机构，使用驱动机构来推动机器人实现变轨，然而在每一个副轨道对应的主轨道上都安装驱动机构的成本太高，因此，需要一种集中驱动结构的导轨式充电机器人，以在实现从主轨道变道进入副轨道的同时节约成本。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种导轨式充电机器人及导轨式充电机器人变轨系统，旨在解决如何降低导轨式充电机器人变轨的成本的技术问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提出一种导轨式充电机器人；用于在主轨道或副轨道上的行走，其中，副轨道位于所述主轨道的一侧，且向远离所述主轨道的方向延伸；所述主轨道与副轨道存在高度差；所述导轨式充电机器人包括机器人本体、以及设置在所述机器人本体上的主驱动组件和副驱动组件；

所述主驱动组件，用于带动所述机器人本体在主轨道上行走；

所述副驱动组件，用于带动所述机器人本体在副轨道上行走；

所述机器人本体上设置有第一避让空间，当所述机器人本体在所述主轨道上行走时，且经过所述副轨道时，所述第一避让空间用于避让所述副轨道；

所述机器人本体上还设置有第二避让空间，当所述机器人本体在所述副轨道上行走时，所述副轨道穿设于所述第二避让空间；

其中，当需要将所述机器人本体从所述主轨道上变轨到所述副轨道上时，所述主驱动组件将所述机器人本体在所述主轨道上驱动，使所述副轨道与所述第二避让空间对齐，所述副驱动组件与所述副轨道对接，副驱动组件驱动所述机器人本体在所述副轨道上行走。

进一步地，还包括电池模块、插头对插模块；所述电池模块安装在所述插头对插模块上方或下方，二者之间形成所述第一避让空间；所述电池模块的一侧与所述插头对插模块之间形成所述第二避让空间。

进一步地，还包括控制模块、卷线模块，所述控制模块安装在所述卷线模块上方或下方，二者之间形成所述第一避让空间；所述控制模块与所述电池模块之间、所述卷线模块与所述插头对插模块之间形成所述第二避让空间。

进一步地，还包括充电模块和第三避让空间，所述充电模块与所述控制模块、所述充电模块与所述电池模块之间形成所述第三避让空间；所述第三避让空间位于所述主驱动组件远离所述副轨道的一侧，用于脱离所述主轨道。

进一步地，所述主驱动组件包括主电机和主驱动轮，所述副驱动组件包括副电机和副驱动轮，所述主驱动轮和所述副驱动轮均包括大轮和多个小轮，所述多个小轮为均匀分布在所述大轮的四周边沿的横向滚轮，且所述多个小轮的转动方向与所述大轮的转动方向垂直。

进一步地，所述主驱动组件的数量为多个，和/或，所述副驱动组件的数量为多个。

进一步地，还包括霍尔传感器，所述霍尔传感器安装在所述第一避让空间或所述第二避让空间内。

本发明第二方面提出一种导轨式充电机器人变轨系统，包括上述任意一种导轨式充电机器人，还包括主轨道和副轨道；所述主轨道的一侧安装有若干条所述副轨道，且所述副轨道与所述主轨道之间存在一个高度差；当需要将所述机器人本体从所述主轨道上变轨到所述副轨道上时，所述主驱动组件将所述机器人本体在所述主轨道上驱动，使所述副轨道与所述第二避让空间对齐，所述副驱动组件与所述副轨道对接，副驱动组件驱动所述机器人本体在所述副轨道上行走，使所述机器人本体从所述主轨道所在的轨道高度转移到所述副轨道所在的轨道高度。

进一步地，所述主轨道由第一底板、第二底板、第一侧板和第二侧板围合而成，所述第二底板朝所述第一底板靠近，使所述第二底板、所述第一侧板和所述第二侧板之间形成一个开口向下的第一凹槽，所述第一侧板靠近所述副轨道且对应所述副轨道设有脱离口。

进一步地，所述副轨道由两个底板和两个侧板围合而成，所述副轨道包括前端和后端，所述前端为长方体且与所述后端连接，所述后端的两个所述侧板向下延伸，形成开口向下的第二凹槽。

有益效果：

本发明的一种导轨式充电机器人及导轨式充电机器人变轨系统，通过主驱动组件驱动导轨式充电机器人在主轨道上行驶，当无需变轨的时候，可以通过第一避让空间避开副轨道，当需要变轨的时候，通过副轨道两侧的副驱动组件与副轨道对接，使机器人基于第二避让空间在副轨道上行驶，实现从主轨道变道进入副轨道；将变轨机构集中导轨式充电机器人不需要在主轨道和副轨道交接的每个节点处额外设置驱动机构，从而大大降低了成本。

附图说明

图1 是本发明一实施例的结构示意图；

图2 是本发明一实施例的正视结构示意图；

图3 是本发明一实施例中主驱动轮和副驱动轮的结构示意图。

其中：

1、主轨道；101、第一侧板；102、第二侧板；103、第一凹槽；104、脱离口；2、副轨道；201、前端；202、后端；203、第二凹槽；3、机器人本体；301、电池模块；302、插头对插模块；303、控制模块；304、卷线模块；305、充电模块；4、主驱动组件；5、副驱动组件；6、第一避让空间；7、第二避让空间；8、第三避让空间；9、霍尔传感器；10、大轮；11、小轮。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接 ；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1-图2，本发明一实施例中的导轨式充电机器人用于在主轨道1或副轨道2上的行走，其中，副轨道2位于所述主轨道1的一侧，且向远离所述主轨道1的方向延伸；所述主轨道1与副轨道2存在高度差；所述导轨式充电机器人包括机器人本体3、以及设置在所述机器人本体3上的主驱动组件4和副驱动组件5；所述主驱动组件4，用于带动所述机器人本体3在主轨道1上行走；所述副驱动组件5，用于带动所述机器人本体3在副轨道2上行走；所述机器人本体3上设置有第一避让空间6，当所述机器人本体3在所述主轨道1上行走时，且经过所述副轨道2时，所述第一避让空间6用于避让所述副轨道2；所述机器人本体3上还设置有第二避让空间7，当所述机器人本体3在所述副轨道2上行走时，所述副轨道2穿设于所述第二避让空间7；其中，当需要将所述机器人本体3从所述主轨道1上变轨到所述副轨道2上时，所述主驱动组件4将所述机器人本体3在所述主轨道1上驱动，使所述副轨道2与所述第二避让空间7对齐，所述副驱动组件5与所述副轨道2对接，副驱动组件5驱动所述机器人本体3在所述副轨道2上行走。

通过主驱动组件4驱动导轨式充电机器人在主轨道1上行驶，当无需变轨的时候，机器人可以通过第一避让空间6避开副轨道2，当需要变轨的时候，机器人通过副轨道2两侧的副驱动组件5与副轨道2对接，使机器人基于第二避让空间7在副轨道2上行驶，实现从主轨道1变道进入副轨道2；将变轨机构与导轨式充电机器人集中于一体，不需要在主轨道1和副轨道2交接的每个节点处额外设置驱动机构，从而大大降低了成本。

该设计能够应对导轨不同位置的排布，如果副轨道2比主轨道1更高，副驱动组件5相应地位于主驱动组件4上方；如果主轨道1比副轨道2更高，主驱动组件4相应地位于副驱动组件5上方；无论主轨道1和副轨道2之间是否垂直，机器人都能够顺利地通过第一避让空间6避开副轨道2的占位，并通过第二避让空间7沿着副轨道2行驶。

在一实施例中，导轨式充电机器人还包括电池模块301、插头对插模块302；所述电池模块301安装在所述插头对插模块302上方或下方，二者之间形成所述第一避让空间6；所述电池模块301的一侧与所述插头对插模块302之间形成所述第二避让空间7。电池模块301为机器人存储和提供电能，插头对插模块302用于将380V的强电给到机器人，再通过内部的充电模块305转成直流电给汽车充电。

在上述实施例中，导轨式充电机器人还包括控制模块303、卷线模块304，所述控制模块303安装在所述卷线模块304上方或下方，二者之间形成所述第一避让空间6；所述控制模块303与所述电池模块301之间、所述卷线模块304与所述插头对插模块302之间形成所述第二避让空间7。控制模块303用于给机器人发送指令以控制各个模块，卷线模块304用于收放充电线缆；优选地，控制模块303和电池模块301形状一致，包括充电模块305上方的楔形结构和卷线模块304上方的柱体结构，且在副轨道2上行驶时控制模块303和电池模块301的位置相对于副轨道2对称，该柱体结构与卷线机构在竖直方向上的横截面大小一致；电池模块301和控制模块303之间的间距形成第二避让空间7，以便沿着副轨道2行走时不会被阻碍。

在上述实施例中，导轨式充电机器人还包括充电模块305和第三避让空间8，所述充电模块305与所述控制模块303、所述充电模块305与所述电池模块301之间形成所述第三避让空间8；所述第三避让空间8位于所述主驱动组件4远离所述副轨道2的一侧，用于脱离所述主轨道1。如图2所示，第三避让空间8为控制模块303和电池模块301相对充电模块305的底面与充电模块305之间的空间，使机器人在脱离主轨道1时能够基于第三避让空间8顺利、快速地脱离。

在一个实施例中，该导轨式充电机器人的外轮廓形成一个正方体，由于第一避让空间6的存在，控制模块303与电池模块301均设计成楔形，中心点朝远离第一避让空间6的方向厚度逐渐变薄，以平衡副轨道2方向上前后的重量；其次，第二避让空间7和第三避让空间8也处于该正方体的中心面上，且第二避让空间7和第三避让空间8相互垂直，使机器人本体3无论是横向行走还是纵向行走，机器人本体3上的各个结构模块都受力均衡，保证了行驶的稳定和平衡。

在一实施例中，所述主驱动组件4包括主电机和主驱动轮，所述副驱动组件5包括副电机和副驱动轮，所述主驱动轮和所述副驱动轮均包括大轮10和多个小轮11，所述多个小轮11为均匀分布在所述大轮10的四周边沿的横向滚轮，且所述多个小轮11的滚动方向与所述大轮10的滚动方向垂直。主电机驱动主驱动轮，副电机驱动副驱动轮，如图1-3所示，主驱动轮安装在主电机的两侧，副电机位于插头对插模块302上所开设的开口内，副驱动组件5与副轨道2对接后，主驱动组件4停止驱动，副驱动组件5开始驱动，在机器人转变行进方向，由于主驱动轮和副驱动轮上有许多与大轮10运动方向垂直的小轮11，即使大轮10不再继续沿着主轨道1转动，在副驱动组件5驱动的作用下，小轮11依然能够相对主轨道1朝着副轨道2的方向运动，直至脱离。

在上述实施例中，所述主驱动组件4的数量，和/或，所述副驱动组件5的数量为多个。多个主驱动组件4在主轨道1运动时紧贴主轨道1的上方和下方，单个驱动组件发生故障或损坏时，其他驱动组件仍然可以继续工作，保证了变轨运动，且能够提高机器人在主轨道1上运动的稳定性，副驱动组件5同理。

在一实施例中，导轨式充电机器人还包括霍尔传感器9，所述霍尔传感器9安装在所述第一避让空间6或所述第二避让空间7内。霍尔传感器9用于判断有没有和副轨道2对接到位，到位后才开始变轨；实际上可以安装在机器人的任何位置，为节省空间的同时便于安装和维护，优选安装在第一避让空间6或第二避让空间7内。

本发明第二方面提出一种导轨式充电机器人变轨系统，包括上述任意一种导轨式充电机器人，还包括主轨道1和副轨道2；所述主轨道1的一侧安装有若干条所述副轨道2，且所述副轨道2与所述主轨道1之间存在一个高度差；当需要将所述机器人本体3从所述主轨道1上变轨到所述副轨道2上时，所述主驱动组件4将所述机器人本体3在所述主轨道1上驱动，使所述副轨道2与所述第二避让空间7对齐，所述副驱动组件5与所述副轨道2对接，副驱动组件5驱动所述机器人本体3在所述副轨道2上行走，使所述机器人本体3从所述主轨道1所在的轨道高度转移到所述副轨道2所在的轨道高度。主轨道1旁设有多条与主轨道1方向不同的副轨道2，机器人正常行驶于主轨道1上，通过第一避让空间6避开副轨道2，在变道进入副轨道2时，机器人基于第二避让空间7在副轨道2上行驶，完成变轨。

优选地，副轨道2的前端201的棱为倒棱，倒棱是指在副轨道2的棱的边缘处修剪成一个斜面形状的过程，使副轨道2的边缘更加圆滑，由于第一避让空间6的高度略小于副轨道2的厚度，在机器人本体3经过副轨道2时容易与副轨道2产生摩擦，因此设计副轨道2的前端201为倒棱，使机器人本体3在前端201较低的位置能够顺其自然地滑到前端201高处，在前端201高处产生摩擦再确认是否与副轨道2对接，以便在无需变轨时副驱动组件5顺利通过副轨道2；在需要变轨时，副驱动组件5通过倒棱缓慢地与副轨道2相接，并分别紧贴副轨道2的上下两侧沿着副轨道2运动。

在一实施例中，所述主轨道1由第一底板、第二底板、第一侧板101和第二侧板102围合而成，所述第二底板朝所述第一底板靠近，使所述第二底板、所述第一侧板101和所述第二侧板102之间形成一个开口向下的第一凹槽103，所述第一侧板101靠近所述副轨道2且对应所述副轨道2设有脱离口104。主驱动组件4与主轨道1的第一底板与第二底板均贴合，主驱动组件4在第一凹槽103内限位前行，使机器人在主轨道1上稳定地前进，需要通过副轨道2变轨时，主驱动组件4通过脱离口104脱离主轨道1，再通过第三避让空间8使整个机器人完全脱离主轨道1进入副轨道2。

在一实施例中，所述副轨道2由两个底板和两个侧板围合而成，所述副轨道2包括前端201和后端202，所述前端201为长方体且与所述后端202连接，所述后端202的两个所述侧板向下延伸，形成开口向下的第二凹槽203。副驱动组件5在交接时与副轨道2上下底板夹紧，机器人行驶至副轨道2上后可以在后端202的第二凹槽203内限位前行，使副驱动组件5能够稳固地沿着第二凹槽203前进，不易走歪。

在一个具体的过程中，导轨式充电机器人在主轨道1上行走，当机器人本体3接收到变轨指令，且经过下一个副轨道2时停下准备与副轨道2进行对接，通过霍尔传感器9判断与副轨道2对接到位时，主轨道1上的主驱动组件4停止驱动，副轨道2上的副驱动组件5开始驱动，通过第二避让空间7行走在副轨道2上，当机器人本体3脱离主驱动组件4远离所述副轨道2的一侧的第三避让空间8时，主轨道1与机器人本体3完成脱离，实现变轨；当导轨式充电机器人在副轨道2上行走，需要回到主轨道1上时，机器人沿着副轨道2上朝主轨道1直行，直到主轨道1落入第三避让空间8内，主驱动件刚好卡住主轨道1，实现变轨。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种导轨式充电机器人，用于在主轨道或副轨道上的行走，其中，副轨道位于所述主轨道的一侧，且向远离所述主轨道的方向延伸；所述主轨道与副轨道存在高度差；其特征在于，所述导轨式充电机器人包括机器人本体、以及设置在所述机器人本体上的主驱动组件和副驱动组件；

所述主驱动组件，用于带动所述机器人本体在主轨道上行走；

所述副驱动组件，用于带动所述机器人本体在副轨道上行走；

所述机器人本体上设置有第一避让空间，当所述机器人本体在所述主轨道上行走时，且经过所述副轨道时，所述第一避让空间用于避让所述副轨道；

所述机器人本体上还设置有第二避让空间，当所述机器人本体在所述副轨道上行走时，所述副轨道穿设于所述第二避让空间；

其中，当需要将所述机器人本体从所述主轨道上变轨到所述副轨道上时，所述主驱动组件将所述机器人本体在所述主轨道上驱动，使所述副轨道与所述第二避让空间对齐，所述副驱动组件与所述副轨道对接，副驱动组件驱动所述机器人本体在所述副轨道上行走。

2.根据权利要求1所述的导轨式充电机器人，其特征在于，所述机器人本体还包括电池模块、插头对插模块和充电模块；所述电池模块安装在所述插头对插模块上方或下方，二者之间形成所述第一避让空间的一部分；所述电池模块的一侧与所述插头对插模块之间形成所述第二避让空间的一部分；所述插头对插模块用于将市电给所述机器人本体并通过所述充电模块转成直流电给设备充电。

3.根据权利要求2所述的导轨式充电机器人，其特征在于，还包括控制模块、卷线模块，所述控制模块安装在所述卷线模块上方或下方，二者之间形成所述第一避让空间的一部分；所述控制模块与所述电池模块之间、所述卷线模块与所述插头对插模块之间形成所述第二避让空间的一部分。

4.根据权利要求3所述的导轨式充电机器人，其特征在于，还包括第三避让空间，所述充电模块与所述控制模块、所述充电模块与所述电池模块之间形成所述第三避让空间；所述第三避让空间位于所述主驱动组件远离所述副轨道的一侧，用于脱离所述主轨道。

5.根据权利要求1所述的导轨式充电机器人，其特征在于，所述主驱动组件包括主电机和主驱动轮，所述副驱动组件包括副电机和副驱动轮，所述主驱动轮和所述副驱动轮均包括大轮和多个小轮，所述多个小轮为均匀分布在所述大轮的四周边沿的横向滚轮，且所述多个小轮的滚动方向与所述大轮的滚动方向垂直。

6.根据权利要求5所述的导轨式充电机器人，其特征在于，所述主驱动组件的数量为多个，和/或，所述副驱动组件的数量为多个。

7.根据权利要求1所述的导轨式充电机器人，其特征在于，还包括霍尔传感器，所述霍尔传感器安装在所述第一避让空间或所述第二避让空间内。

8.一种导轨式充电机器人变轨系统，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的导轨式充电机器人，还包括主轨道和副轨道；所述主轨道的一侧安装有若干条所述副轨道，且所述副轨道向远离所述主轨道的方向延伸，所述副轨道与所述主轨道之间存在高度差；当需要将所述机器人本体从所述主轨道上变轨到所述副轨道上时，所述主驱动组件将所述机器人本体在所述主轨道上驱动，使所述副轨道与所述第二避让空间对齐，所述副驱动组件与所述副轨道对接，副驱动组件驱动所述机器人本体在所述副轨道上行走，使所述机器人本体从所述主轨道所在的轨道高度转移到所述副轨道所在的轨道高度。

9.根据权利要求8所述的导轨式充电机器人变轨系统，其特征在于，所述主轨道由第一底板、第二底板、第一侧板和第二侧板围合而成，所述第二底板朝所述第一底板靠近，使所述第二底板、所述第一侧板和所述第二侧板之间形成一个开口向下的第一凹槽，所述第一侧板靠近所述副轨道且对应所述副轨道设有脱离口。

10.根据权利要求8所述的导轨式充电机器人变轨系统，其特征在于，所述副轨道由两个底板和两个侧板围合而成，所述副轨道包括前端和后端，所述前端为长方体且与所述后端连接，所述后端的两个所述侧板向下延伸，形成开口向下的第二凹槽。