CN207077451U - 一种复合电源型混合动力服务型机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合电源型混合动力服务型机器人，包括机器人本体和供电模块。所述包括机器人本体包括移动动力平台、机身箱体、下机身、机身连接块、7自由度双臂结构、上机身、万向轮、移动动力平台梁架本体、减速机、直流无刷电机、供电模块放置架和机身放置板；所述供电模块包括超级电容组、锂电池组、电源、辅助电源、用电设备和CPU芯片；这种复合电源型混合动力服务型机器人由超级电容组供电，由锂电池组辅助供电。充分利用空闲时间快速充电，工作温度范围宽，整体供电方式充电时间短、可低温快速启动和大功率启动、安全、更稳定、寿命长、节约能源，保障供电系统的安全性能。

Description

一种复合电源型混合动力服务型机器人

技术领域：

本实用新型涉及一种复合电源型混合动力服务型机器人。

背景技术：

目前，服务型机器人通常使用单一锂电池或者铅酸电池作为整个系统的动力来源。具体来说分为以下几种：

1.单一使用铅酸电池，虽然供电时间长，但充电时间长，寿命周期短，不能在线充电，在爬坡、启动的瞬间需要大功率输出时动力不足。

2.单一使用锂电池，相较单一使用铅酸电池，有一定功率补偿，寿命更长些。但充电依然慢，如不间断使用发热，当热量堆积到一定的程度后，容易引起起火和爆炸，故安全性能较差。

另外，在低温工作环境下，使用锂电池或者铅酸电池作为服务型机器人动力来源的供电系统，往往启动困难，长期大电流启动会直接影响锂电池或者铅酸电池的使用寿命。当服务型机器人需要突然加速、制动、载重、爬坡时，锂电池或者铅酸电池的高功率放电性能不足会影响其使用寿命。在服务型机器人工作的过程中，如果锂电池或者铅酸电池供电系统发生供电故障且无法立刻得到维修恢复，会对整个服务型机器人系统造成很大的损失。

综合上述，在服务型机器人领域，充电时间长，低温启动困难且影响锂电池或者铅酸电池寿命，爬坡、启动瞬间大功率输出动力不足，不间断使用发热导致热量堆积后会引起爆炸等安全性能问题，单一锂电池或者铅酸电池供电发生故障造成损失等是目前面临的主要问题。

实用新型内容：

鉴于上述技术问题，本实用新型提供一种复合电源型混合动力服务型机器人。这种复合电源型混合动力服务型机器人正常工况下由超级电容组供电，充分利用空闲时间快速充电，低温快速启动，稳定应对大功率输出时所需足够动 力，循环寿命长，工作温度范围宽；突发工况或者故障时有锂电池组或者铅酸电池组辅助供电。选用锂电池时，有功率补偿，可大电流放电；选用铅酸电池经济实用且安全；整体供电方式充电时间短、可低温快速启动和大功率启动、安全、更稳定、寿命长、节约能源，保障供电系统的安全性能。

本实用新型的具体技术方案如下：

一种复合电源型混合动力服务型机器人，包括机器人本体和供电模块；其特征在于，所述包括机器人本体包括移动动力平台、机身箱体、下机身、机身连接块、7自由度双臂结构、上机身、万向轮、移动动力平台梁架本体、减速机、直流无刷电机、供电模块放置架和机身放置板；所述供电模块包括超级电容组、锂电池、电源、辅助电源、用电设备和CPU芯片；所述移动动力平台梁架本体的上部覆有用于放置机身的机身放置板；所述移动动力平台梁架本体左右两边通过角连接件分别竖直安置有减速机支撑板；所述减速机支撑板外侧通过螺栓连接万向轮；所述减速机支撑板内侧通过螺栓连接减速机和直流无刷电机；所述超级电容组、锂电池组、用电设备并联连接；所述超级电容组给用电设备供电，锂电池组则作为辅助供电。

上述方案中，所述移动动力平台通过螺栓连接机身箱体，下机身和机身箱体之间采用螺栓连接在一起，机身连接块和下机身之间采用螺栓连接在一起，机身连接块和上机身之间采用螺栓连接在一起，7自由度双臂机械臂结构和上机身之间采用螺栓连接在一起。

上述方案中，所述移动动力平台由型材通过角件连接成“日”字形的梁架本体。

上述方案中，所述的超级电容组由电源对其充电，用电设备的主要的动力来源由超级电容组提供，锂电池组作为辅助供电。

上述方案中，所述辅助电源作为CPU芯片的供电电源。

上述方案中，所述用电设备包括电机、监控、控制器、显示器以及远程控制模块。

上述方案中，所述CPU芯片同时连接辅助电源、超级电容组和锂电池组，分别监测并控制辅助电源、超级电容组和锂电池组的工作状态。

上述方案中，所述CPU芯片通过连接CAN总线将采集的信息发送到控制 器。

上述方案中，所述辅助供电也可以用铅酸电池组来代替。

本实用新型专利主要应用在对服务型机器人有快速充电、低温启动、加速和爬坡性能、突发工况或者故障时有辅助供电的场合。

本实用新型所述服务型机器人的优点在于选用了超级电容和锂电池组或者铅酸电池组相混合供电的方式，超级电容组快速充电、寿命长、大功率特性的优势，锂电池大容量特性、可大电流放电、重量轻以及无记忆效应或者铅酸电池经济实用、安全、稳定的优势。具体体现在：超级电容组能够实现服务型机器人可快速完成充电，超级电容组充电时间能够控制在数十秒到几十秒之间，超级电容组比锂电池组或者铅酸电池组快几十倍，超级电容组弥补锂电池组或者铅酸电池组充电时间过长和快速充电引起危险的不足；超级电容组充放电循环寿命可达10万次；超级电容组可以提供很高的放电电流且不会影响寿命；超级电容组工作环境温度-40℃～+70℃，特别可以使用在低温环境大电流下启动、以及服务机器人在制动和承受重载瞬间下正常工作，且不影响使用寿命；超级电容组超强的荷电保持能力，漏电量很小；超级电容组免维护。选择锂电池组作为组合辅助供电时，充分利用锂电池的大容量特性，具有高储存能量密度；功率补偿的性能，提高供电质量和效率，提高用电安全性；可以大电流放电；同等容量锂电池重量轻；锂电池无记忆效应，使用寿命长；选择铅酸电池组作为组合辅助供电时，具有供电时间长、经济、性能稳定、安全的优势。在突发工况或者供电故障无法立刻修复时，锂电池组或者铅酸电池组可作为辅助供电降低损失。

选型时，可通过行程需求选择适合单位行程容量120％-150％的超级电容组合，根据使用环境场合要求串联或者并联或者串并结合连接超级电容单体，并在超级电容组合上并联一路锂电池组或者铅酸电池组用于服务型机器人在运行时超级电容组供电故障时或者电量耗尽回归充电位时等突发工况辅助供电，这样锂电池组或者铅酸电池组只要很小的容量就能满足使用要求。降低锂电池组的使用频率危险发生的概率更变小，用小容量的锂电池成本变少；减小了铅酸电池的尺寸，减少了对环境的污染，同时提高了服务型机器人的使用性能，整体供电方式充电时间短、可低温快速启动和大功率启动、安全、更稳定、寿 命长、节约能源，保障供电系统的安全性能。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。

图1为本实用新型所述复合电源型混合动力服务型机器人示意图。

图2为本实用新型所述复合电源型混合动力服务型机器人底部动力单元示意图。

图3为本实用新型所述复合电源型混合动力服务型机器人底部供电模块示意图。

图4为本实用新型所述复合电源型混合动力服务型机器人供电模块框图。

具体实施方式：

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

如图1至图4所示，本实用新型所述复合电源型混合动力服务型机器人，包括机器人本体和供电模块。

其中，包括机器人本体包括移动动力平台1、机身箱体2、下机身3、机身连接块4、7自由度双臂结构5、上机身6、万向轮7、移动动力平台梁架本体8、减速机9、直流无刷电机10、供电模块放置架11和机身放置板13；所述供电模块包括超级电容12、锂电池组或者铅酸电池组14、电源、辅助电源、用电设备和CPU芯片。

移动动力平台1由型材通过角件连接成“日”字形的移动动力平台梁架本体8。移动动力平台梁架本体8的上部覆有用于放置机身的机身放置板13。移动动力平台1通过螺栓连接机身箱体2，下机身3和机身箱体2之间采用螺栓连接在一起，机身连接块4和下机身3之间采用螺栓连接在一起，机身连接块4和上机身6之间采用螺栓连接在一起，7自由度双臂机械臂结构5和上机身6之间采用螺栓连接在一起。

梁架本体8左右两边通过角连接件分别竖直安置有减速机支撑板。减速机支撑板外侧通过螺栓连接万向轮7。减速机支撑板内侧通过螺栓连接减速机9 和直流无刷电机10。

锂电池组或者铅酸电池组14、超级电容12、用电设备并联连接。正常工作时，超级电容给用电设备供电，锂电池组或者铅酸电池组则作为超级电容组供电故障时或者电量耗尽回归充电位时等突发工况辅助供电。

超级电容组由电源对其充电，用电设备的主要的动力来源由超级电容组提供，锂电池组或者铅酸电池组则作为突发工况或者故障时辅助供电。辅助电源作为CPU芯片的供电电源。用电设备包括电机、监控、控制器、显示器以及远程控制模块。CPU芯片同时连接辅助电源、锂电池组或者铅酸电池、超级电容，分别监测并控制辅助电源、锂电池组或者铅酸电池、超级电容的工作状态。CPU芯片通过连接CAN总线将采集的信息发送到控制器。

选型时，可通过行程需求选择适合单位行程容量120％-150％的超级电容组合，根据使用环境场合要求串联或者并联或者串并结合连接超级电容单体，并在超级电容组合上并联一路锂电池组或者铅酸电池组。正常运行时，超级电容组向用电设备供电；超级电容供电故障或者其他突发工况不能供电时，CPU芯片控制锂电池组或者铅酸电池组给用电设备供电；运行过程中，CPU芯片持续检测超级电容组的电压，当超级电容电池组放出电量达到某设定百分比时，CPU芯片给出电量不足的预警，当超级电容组的电压低于系统设定下限值时，CPU芯片控制电源给超级电容组充电；当超级电容组电压达到系统设定上限值时，CPU芯片控制超级电容组可继续给用电设备供电；另外，在服务型机器人空闲的时间对其进行快速充电，在服务型机器人正常工作时，超级电容组向用电设备供电，也可利用服务型机器人空闲的时间对其进行充电，这期间可以不影响服务型机器人正常的工作，以保证电量的持续供应。在低温环境大电流启动和服务机器人在启动、制动、重载瞬间下，超级电容可轻松应对，极大程度的降低了对锂电池组或者铅酸电池组造成的损坏。而且在供电故障无法立刻修复时，锂电池或者铅酸电池组可作辅助供电降低损失，提高了服务机器人供电系统整体的安全性能。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神 和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种复合电源型混合动力服务型机器人，包括机器人本体和供电模块；其特征在于，所述包括机器人本体包括移动动力平台、机身箱体、下机身、机身连接块、7自由度双臂结构、上机身、万向轮、移动动力平台梁架本体、减速机、直流无刷电机、供电模块放置架和机身放置板；所述供电模块包括超级电容组、锂电池、电源、辅助电源、用电设备和CPU芯片；所述移动动力平台梁架本体的上部覆有用于放置机身的机身放置板；所述梁架本体左右两边通过角连接件分别竖直安置有减速机支撑板；所述减速机支撑板外侧通过螺栓连接万向轮；所述减速机支撑板内侧通过螺栓连接减速机和直流无刷电机；所述超级电容组、锂电池组、用电设备并联连接；所述超级电容组给用电设备供电，锂电池组则作为辅助供电。

2.根据权利要求1所述的复合电源型混合动力服务型机器人，其特征在于，所述移动动力平台通过螺栓连接机身箱体，下机身和机身箱体之间采用螺栓连接在一起，机身连接块和下机身之间采用螺栓连接在一起，机身连接块和上机身之间采用螺栓连接在一起，7自由度双臂机械臂结构和上机身之间采用螺栓连接在一起。

3.根据权利要求1所述的复合电源型混合动力服务型机器人，其特征在于，所述移动动力平台由型材通过角件连接成“日”字形的梁架本体。

4.根据权利要求1所述的复合电源型混合动力服务型机器人，其特征在于，所述辅助电源作为CPU芯片的供电电源。

5.根据权利要求1所述的复合电源型混合动力服务型机器人，其特征在于，所述用电设备包括电机、监控、控制器、显示器以及远程控制模块。

6.根据权利要求1所述的复合电源型混合动力服务型机器人，其特征在于，所述CPU芯片同时连接辅助电源、超级电容组和锂电池组，分别监测并控制辅助电源、超级电容组和锂电池组的工作状态。

7.根据权利要求1所述的复合电源型混合动力服务型机器人，其特征在于，所述CPU芯片通过连接CAN总线将采集的信息发送到控制器。

8.根据权利要求1所述的复合电源型混合动力服务型机器人，其特征在于，所述辅助供电也可以用铅酸电池组来代替。