CN205113284U - 一种电池供电平台的能量补充机构 - Google Patents

Abstract

一种电池供电平台的能量补充机构，提供了一套自动更换电池的机构，来实现电池的自动更换，解决电池供电设备充电时间长，工作时间短的问题，实现快速更换运动平台电池的目的。由基板、纵向导轨、导轨固定支撑，直齿条，纵向滑台、横向导轨，横向滑台、电池充电槽、云台、引导模块、电机等组成。当运动平台需要更换电池时，经过一系列动作引导运动平台运动到充电站正前面，最终停在基板的中心轴线处，经过一系列机构运动将用完的电池取出放入电池充电槽充电，然后将充好电的电池盒推入运动平台，完成一整套更换电池动作。实现了快速能量补给、不间断工作的目的。

Description

一种电池供电平台的能量补充机构

技术领域

本发明属于一种充电站的设计，具体涉及一种对电池供电车的能量补充方式的改进及相关装置的设计。

背景技术

目前，在一些智能车、巡逻车、警戒车、智能家居、智能机器人等一些运动平台上，电池供电得到了大量运用，使用电池供电，可以应对很多苛刻的环境和使用要求，电池供电具有低噪声，系统反应快，可快速激活等优点，在获得上述优势的同时，也有一些技术问题尚需解决，比如电池储能密度低，充电耗时长的问题，为了解决这些问题，近几年来，基于路径规划技术、光电引导技术等技术手段，已经实现了自动回程充电、自动寻找充电站，自动充电等功能，这些技术已经在一些家居机器人，扫地机器人上得到了成熟应用，但是，鉴于现有电池技术的限制，这些电力运行的设备无法长时间工作，需要经常返回充电站进行电力补充，在需要不间断工作的场合，大多使用多个设备交替工作，以实现不间断工作或者巡逻的目的，由于现在的电池的储能密度尚不够高且现在的设备大多耗电量较大，所以，往往需要多台设备才能实现不间断巡逻，这是目前需要解决的技术问题，减少交替工作的平台数量，实现不间断工作或者巡逻。

发明内容

一种电池供电平台的能量补充机构，本发明提供了一种为电池供电设备提供能量补充的方案，即直接更换电池，同时设计了一套自动更换电池的机构，来实现电池的自动更换，解决电池供电设备充电时间长，工作时间短的问题，实现快速更换运动平台电池的目的。

一种电池供电平台的能量补充机构。由基板、纵向导轨、导轨固定支撑，直齿条，纵向滑台、横向导轨，横向滑台、电池充电槽、云台、引导模块、电机等组成。基板主体是一块矩形大平板，基板的前面是一个缓坡，用于让运动平台或者机器人爬上平台；挡板安装在其中心线与基板的中心轴线重合的位置上，挡板距离缓坡的距离由实际需求决定，实际需求受限于需要更换电池的运动平台大小和挡板后面安排的电池充电槽的数目以及基板大小等因素；基板上的挡板和缓坡之间的中心线上有区别于背景色的色带，用于给运动平台上的传感器提供定位信号；基板两侧对称，每一侧都有导轨固定支撑的安装孔，一侧安装两根纵向导轨，相应的基板上一侧有四对导轨固定支撑的安装孔，在两根纵向导轨安装位置之间有用于固定直齿条的支撑条；在挡板的后方有对称分布的用于安装电池充电槽的安装口，数目由需要安装的电池充电槽的数目决定，这里仅安装2对作为示例，所以相应的有8对电池充电槽安装孔。由于整个系统是对称的，所以这里只介绍一侧机构，另一侧与之对称，这里不再赘述另外一侧。纵向导轨安装于基板两侧，一侧安装有两根纵向导轨，纵向导轨由导轨固定支撑固定于基板上，纵向导轨固定支撑上安装有撞击检测微动开关，两根位于同一侧的纵向导轨的距离与纵向滑台的两个通过孔的距离相等。直齿条安装于纵向导轨下方，固定于基板上直齿条的支撑条上，同一侧的两条直齿条的距离由纵向滑台的电机安装位置决定。纵向滑台基于两个并排安置的用于纵向导轨通过的孔设计成一个矩形块的形状，纵向滑台和纵向导轨之间有直线电机，用于纵向滑台在纵向导轨上滑动，矩形块的前后两侧各安装两个电机，用于驱动纵向滑台在导轨上运动，矩形块的上方有横向导轨通过固定的孔，矩形块中间挖空，左右两侧各安装两个电机用于驱动横向滑台运动，矩形块上方有激光传感器安装支架，支架高度以可以接收到激光发射器发射的信号为准。横向滑台的主体是一个平板状构件，横向滑台的左右两侧有用以安装横向导轨的安装孔，横向导轨与纵向滑台通过直线轴承连接，使得横向导轨得以滑动，平板的左右侧有阶梯状安装台，用以安装直齿条；在横向导轨的两个运动端点，与纵向导轨一侧边缘重合的位置有两个开口，用于为光电开关提供检测信号，防止运动超出机构可运动范围，损坏机构；横向导轨的前方有一个推板，推板上有用于安装电磁铁的安装孔，推板下方有一个托板，托板的安置是为了适应运动平台的电池充电槽不是水平的情况，根据运动平台的倾斜度，将托板设置成相应的倾斜度，托板的宽度与电池槽的下方插入口宽度相等，托板在前缘，侧面都有相应倒角，以消除定位误差，这里的误差包括运动平台的定位误差，纵向导轨的定位误差，运动平台负载变化造成的高度误差，机构加工误差等。电池盒的背面有铁板，用于让电磁铁吸住电池，电池盒在后方金属板对称一侧，即电池盒的前方有电池的两极触点（串一节电池有两个触点，串两节电池有三个触点，以此类推），电池盒的两侧有两个条形槽，用于固定电池盒。电池充电槽主体是一个一侧开口的含有空腔的长方体，空腔用于容纳电池盒，空腔的下方是一个让横向导轨的托板插入的插入口，空腔的下方是支撑，支撑用于调整电池充电槽与水平线的角度，支撑上有安装口，用于与基板连接，电池充电槽的两侧有两个条形槽，该条形槽在靠近矩形空腔的底部有轴承孔，轴承孔用于让定位板绕轴旋转同时固定定位板，定位板呈长条状，两端有孔，一端固定于条形空腔两侧的条形槽内的轴承孔，一端由拉杆连接于舵机摇杆上，空腔的上方有安装舵机的固定板，在空腔的上方适当位置开有两个孔，用于安装光电开关，用于检测电池盒是否安装到位，在空腔的内部均布铜触点，与电池盒上的触点相对应，使得在电池盒被固定于电池充电槽内后可靠连接。挡板上方安装有云台，云台上装有引导模块，云台已经是现有技术，这里不做描述，引导模块在这里使用了红外与超声波混合引导，根据使用环境也可更换其他引导方式。

当运动平台需要更换电池时，运动平台向充电站发送更换电池请求，当充电站收到充电请求时，若站内有可以用于更换的电池且充电站系统工作正常时，向运动平台发送允许应答，运动平台根据自身所处位置，基于GPS或者局部定位技术，运动到距离充电站中心距离10米范围内的位置，充电站启动引导模块，控制引导模块上的红外引导信号360度扫描式由远至近对外发射信号，当运动平台接收到红外引导信号时，利用引导信号运动到充电站前方距离充电站中心距离5米范围内，这时充电站切换引导信号，使用超声波继续引导运动平台，最终引导运动平台运动到充电站正前面，直到运动平台检测到基板上的有色信标，运动平台利用有色信标进一步提高精度，最终停在基板的中心轴线处，当运动平台停稳后，运动平台发送已停稳信息给充电站，同时，运动平台通过舵机打开运动平台上的电池充电槽的定位板，使电池盒可以被拉出，在打开定位板的同时打开运动平台上的激光信标。在运动平台打开激光信标后，充电站的纵向滑台开始运动，当检测到运动平台的激光信标时停止运动，当两侧的纵向滑台都停止运动时，横向滑台开始运转，向运动平台运动，当横向滑台将电池盒重新推回电池充电槽内时，运动平台的电池充电槽的光电二极管检测到电池盒已归位，发送已到位信号，这时横向滑台激活横向滑台上的电磁铁，通过电池盒背面的铁板将电池盒吸住，而后横向滑台反向运动，将电池盒拉出，横向滑台退回位置后，纵向滑台运动，将电池盒送往空的电池充电槽，重复上述动作，将电池盒推入电池充电槽，然后重复上述动作，将充好电的电池盒推入运动平台，完成一整套更换电池动作。

采用上述方法及设计后，使得使用电池的运动平台的能量补给时间大大缩短，减少了运动平台的停靠时间，使得运动平台的不间断运动得以保证，且机构设计可靠，工作稳定，实现了快速能量补给、保证运动不间断工作的目的。

附图说明

图1是本一种电池供电平台的能量补充机构的基板的俯视图与左视图。

图2是本一种电池供电平台的能量补充机构的基板的三维图。

图3是本一种电池供电平台的能量补充机构的纵向滑台的三维图。

图4是本一种电池供电平台的能量补充机构的横向滑台的侧视图与A-A剖视图。

图5是本一种电池供电平台的能量补充机构的横向滑台的三维图。

图6是本一种电池供电平台的能量补充机构的电池盒的三维图。

图7是本一种电池供电平台的能量补充机构的电池充电槽的三维图。

图8是本一种电池供电平台的能量补充机构的纵向滑台与基板的装配图。

图9是本一种电池供电平台的能量补充机构的横向滑台与纵向滑台的装配体。

图10是本一种电池供电平台的能量补充机构的电池盒拉出推入工作过程说明图。

图11是本一种电池供电平台的能量补充机构的总装图。

具体实施方式

下面结合附图说明对本发明做进一步说明；

一种电池供电平台的能量补充机构。由基板1、纵向导轨32、导轨固定支撑，直齿条31，纵向滑台9、横向导轨32，横向滑台16、电池充电槽26、云台、引导模块、电机34等组成。由于整个系统是对称的，这里只详细描述一侧机构，另一侧机构这里则不再赘述。

如图1、图2所示，基板1主体是一块矩形大平板，基板1的前面是一个缓坡8，用于让运动平台或者机器人爬上平台；挡板安装在其中心线与基板1的中心轴线重合的位置上，挡板5距离缓坡8的距离由实际需求决定，实际需求受限于需要更换电池的运动平台大小和挡板5后面安排的电池充电槽26的数目以及基板1大小等因素；基板1上的挡板5和缓坡8之间的中心线上有区别于背景色的色带6，用于给运动平台上的传感器提供定位信号；基板1两侧对称，每一侧都有导轨固定支撑的安装孔2，一侧安装两根纵向导轨32，相应的基板1上一侧有四对导轨固定支撑的安装孔2，在两根纵向导轨32安装位置之间有用于固定直齿条31的支撑条3；在挡板5的后方有对称分布的用于安装电池充电槽26的安装口，数目由需要安装的电池充电槽26的数目决定，这里仅安装2对作为示例，所以相应的有8对电池充电槽26安装孔4。

如图3所示，纵向滑台9基于两个并排安置的用于纵向导轨32通过的孔10设计成一个矩形块的形状，矩形块的前后两侧各安装两个电机34，用于驱动纵向滑台9在导轨32上运动，矩形块的上方有横向导轨32通过的固定孔12，矩形块中间挖空，左右两侧各安装两个电机34用于驱动横向滑台16运动，矩形块上方有激光传感器安装支架，支架高度以可以接收到激光发射器发射的信号为准。

如图4、图5、图9所示，横向滑台16的主体是一个平板状构件，横向滑台16的左右两侧有用以安装横向导轨32的安装孔20，平板的左右侧有阶梯状安装台19，用以安装直齿条31，继而通过电机34驱动横向滑台16运动；在横向导轨32的两个运动端点，与纵向导轨32一侧边缘重合的位置有两个开口22，用于为光电开关提供检测信号，防止运动超出机构可运动范围，损坏机构；横向导轨32的前方有一个推板17，推板17上有用于安装电磁铁的安装孔21，推板17下方有一个托板18，托板18的安置是为了适应运动平台的电池槽不是水平的情况，根据运动平台的倾斜度，将托板18设置成相应的倾斜度，托板18的宽度与电池充电槽26的下方插入口28宽度相等，托板18在前缘，侧面都有相应倒角，以消除定位误差，这里的误差包括运动平台的定位误差，纵向导轨32的定位误差，运动平台负载变化造成的高度误差，机构加工误差等。

如图6所示，电池盒23的背面有铁板39，用于让电磁铁40吸住电池盒23，电池盒23在后方金属板对称一侧，即电池盒23的前方有电池的两极触点（串一节电池有两个触点，串两节电池有三个触点，以此类推），电池盒23的两侧有两个条形槽27，用于固定电池盒23。

如图7所示，电池充电槽26主体是一个一侧开口的含有空腔的长方体，空腔用于容纳电池盒23，空腔的下方是一个让横向导轨32的托板18插入的插入口28，空腔的下方是支撑，支撑用于调整电池充电槽26与水平线的角度，支撑上有安装口，用于与基板1连接，电池充电槽26的两侧有两个条形槽27，该条形槽27在靠近矩形空腔的底部有轴承孔，轴承孔用于让定位板37绕轴旋转同时固定定位板37，定位板37呈长条状，两端有孔，一端固定于条形空腔两侧的条形槽内的轴承孔，一端由拉杆36连接于舵机摇杆上，空腔的上方有安装舵机的固定板30，在空腔的上方适当位置开有两个孔，用于安装光电开关，用于检测电池盒23是否安装到位，在空腔的内部均布铜触点，与电池盒23上的触点相对应，使得在电池盒23被固定于电池充电槽26内后可靠连接。

如图8所示，纵向导轨32安装于基板1两侧，一侧安装有两根纵向导轨32，纵向导轨32由导轨固定支撑固定于基板1上，纵向导轨32固定支撑上安装有撞击检测微动开关，两根位于同一侧的纵向导轨32的距离与纵向滑台9的两个通过孔的距离相等。直齿条31安装于纵向导轨32下方，固定于基板1上直齿条31的支撑条3上，同一侧的两条直齿条31的距离由纵向滑台9的电机34安装位置决定。

如图10、图11所示当运动平台需要更换电池时，运动平台向充电站发送更换电池请求，当充电站收到充电请求时，若站内有可以用于更换的电池且充电站系统工作正常时，向运动平台发送允许应答，运动平台根据自身所处位置，基于GPS或者局部定位技术，运动到距离充电站中心距离10米范围内的位置，充电站启动引导模块，控制引导模块上的红外引导信号360度扫描式由远至近对外发射信号，当运动平台接收到红外引导信号时，利用引导信号运动到充电站前方距离充电站中心距离5米范围内，这时充电站切换引导信号，使用超声波继续引导运动平台，最终引导运动平台运动到充电站正前面，直到运动平台检测到基板1上的有色信标，运动平台利用有色信标进一步提高精度，最终停在基板1的中心轴线处，当运动平台停稳后，运动平台发送已停稳信息给充电站，同时，运动平台通过舵机打开运动平台上的电池充电槽26的定位板37，使电池盒23可以被拉出，在打开定位板37的同时打开运动平台上的激光信标。在运动平台打开激光信标后，充电站的纵向滑台9开始运动，当检测到运动平台的激光信标时停止运动，当两侧的纵向滑台9都停止运动时，横向滑台16开始运转，向运动平台运动，当横向滑台16将电池盒23重新推回电池充电槽26内时，运动平台的电池充电槽26的光电二极管检测到电池盒23已归位，发送已到位信号，这时横向滑台16激活横向滑台16上的电磁铁，通过电池盒23背面的铁板将电池盒23吸住，而后横向滑台16反向运动，将电池盒23拉出，横向滑台16退回位置后，纵向滑台9运动，将电池盒23送往空的电池充电槽26，重复上述动作，将电池盒23推入电池充电槽26，然后重复上述动作，将充好电的电池盒23推入运动平台，完成一整套更换电池动作。

应当指出，这里所述的只是一种设计方案，对于本行业人员，对于一些细节的修改，比如修改滑台和基板的运动连接方式，横向滑台16和纵向滑台9的连接方式等，都应当认为其包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种电池供电平台的能量补充机构，由基板、纵向导轨、导轨固定支撑，直齿条，纵向滑台、横向导轨，横向滑台、电池充电槽、云台、引导模块、电机组成；基板主体是一块矩形大平板，基板的前面是一个缓坡;挡板安装在其中心线与基板的中心轴线重合的位置上，挡板距离缓坡的距离由实际需求决定，实际需求受限于需要更换电池的运动平台大小和挡板后面安排的电池充电槽的数目以及基板大小;基板上的挡板和缓坡之间的中心线上有区别于背景色的色带。

2.如权利要求1所述的一种电池供电平台的能量补充机构，其特征在于：基板两侧对称，每一侧都有导轨固定支撑的安装孔，一侧安装两根纵向导轨，相应的基板上一侧有四对导轨固定支撑的安装孔，在两根纵向导轨安装位置之间有用于固定直齿条的支撑条。

3.如权利要求1所述的一种电池供电平台的能量补充机构，其特征在于：纵向导轨安装于基板两侧，一侧安装有两根纵向导轨，纵向导轨由导轨固定支撑固定于基板上，纵向导轨固定支撑上安装有撞击检测微动开关，两根位于同一侧的纵向导轨的距离与纵向滑台的两个通过孔的距离相等;直齿条安装于纵向导轨下方，固定于基板上直齿条的支撑条上，同一侧的两条直齿条的距离由纵向滑台的电机安装位置决定。

4.如权利要求1所述的一种电池供电平台的能量补充机构，其特征在于：纵向滑台基于两个并排安置的用于纵向导轨通过的孔设计成一个矩形块的形状，纵向滑台和纵向导轨之间有直线电机，用于纵向滑台在纵向导轨上滑动，矩形块的前后两侧各安装两个电机，用于驱动纵向滑台在导轨上运动，矩形块的上方有横向导轨通过固定的孔，矩形块中间挖空，左右两侧各安装两个电机用于驱动横向滑台运动，矩形块上方有激光传感器安装支架，支架高度以可以接收到激光发射器发射的信号为准。

5.如权利要求1所述的一种电池供电平台的能量补充机构，其特征在于：横向滑台的主体是一个平板状构件，横向滑台的左右两侧有用以安装横向导轨的安装孔，横向导轨与纵向滑台通过直线轴承连接，使得横向导轨得以滑动，平板的左右侧有阶梯状安装台，用以安装直齿条；在横向导轨的两个运动端点，与纵向导轨一侧边缘重合的位置有两个开口，用于为光电开关提供检测信号;横向导轨的前方有一个推板，推板上有用于安装电磁铁的安装孔，推板下方有一个托板，托板的安置是为了适应运动平台的电池充电槽不是水平的情况，根据运动平台的倾斜度，将托板设置成相应的倾斜度，托板的宽度与电池槽的下方插入口宽度相等，托板在前缘，侧面都有相应倒角，以消除定位误差。

6.如权利要求1所述的一种电池供电平台的能量补充机构，其特征在于：电池盒的背面有铁板，用于让电磁铁吸住电池，电池盒在后方金属板对称一侧，即电池盒的前方有电池的两极触点，电池盒的两侧有两个条形槽，用于固定电池盒。

7.如权利要求1所述的一种电池供电平台的能量补充机构，其特征在于：电池充电槽主体是一个一侧开口的含有空腔的长方体，空腔用于容纳电池盒，空腔的下方是一个让横向导轨的托板插入的插入口，空腔的下方是支撑，支撑用于调整电池充电槽与水平线的角度，支撑上有安装口，用于与基板连接，电池充电槽的两侧有两个条形槽，该条形槽在靠近矩形空腔的底部有轴承孔，轴承孔用于让定位板绕轴旋转同时固定定位板，定位板呈长条状，两端有孔，一端固定于条形空腔两侧的条形槽内的轴承孔，一端由拉杆连接于舵机摇杆上，空腔的上方有安装舵机的固定板，在空腔的上方适当位置开有两个孔，用于安装光电开关，用于检测电池盒是否安装到位，在空腔的内部均布铜触点，与电池盒上的触点相对应，使得在电池盒被固定于电池充电槽内后可靠连接。