CN209535021U - 一种电动车充换电机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电动车充换电机器人，包括：移动导向机构以及电池抓取机构，所述电池抓取机构设置在所述移动导向机构上，所述移动导向机构带动所述电池抓取机构实现X方向、Y方向或Z方向中至少一种方向的移动，使所述电池抓取机构抓取的电池移动到指定位置。本实用新型实现电池箱的自动更换，并提高电池箱的更换速度、便捷性。

Description

一种电动车充换电机器人

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车技术领域的充换电站，具体地，涉及一种电动车充换电机器人。

背景技术

近几年来，新能源电动车辆发展迅速，依靠电池作为驱动能源的电动车辆,行驶中无有害气体排放污染，噪音小。目前影响电动车辆发展的主要问题是电池续航里程难以满足日益迫切的出行需求，尤其在纯电动重卡领域，耗电量大、行驶里程长，电池的续航成为制约纯电动重卡发展的关键因素。

为了新能源电动车辆及纯电动重卡的进一步发展和推广，在现有技术情况下，解决电池的更换、存储问题对纯电动重卡发展意义重大，可以有效解决纯电动重卡的续航里程，使纯电动重卡达到燃油车一样的行驶里程，推动纯电动重卡的快速发展。在现有普及更换电池的充电站的工作基础上，还需要同时解决好电池箱的更换速度、便捷性，以及电池箱容量等问题，这对大型或重型电动车辆特别重要。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电动车充换电机器人，实现电池箱的自动更换，并提高电池箱的更换速度、便捷性。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种电动车充换电机器人，包括：移动导向机构以及电池抓取机构，所述电池抓取机构设置在所述移动导向机构上，所述移动导向机构带动所述电池抓取机构实现X方向、Y方向或Z方向中至少一种方向的移动，使所述电池抓取机构抓取的电池移动到指定位置；其中所述电池抓取机构包括：

一对夹持组件，用于从电池箱顶部的两侧抓取电池箱；

电磁驱动机构，连接所述夹持组件，用于驱动所述夹持组件抓取电池箱；

直线导轨，用于支撑所述夹持组件和所述电磁驱动机构，所述电磁驱动机构驱动所述夹持组件沿所述直线导轨移动。

优选地，所述夹持组件位于所述直线导轨的两端部，与所述电磁驱动机构连接，一对所述夹持组件沿着所述直线导轨相向移动，所述夹持组件的夹具主体下端设有一插件，该插件用于插入电池箱顶部的框架中，一对所述夹持组件从电池箱顶部两边插入。本实用新型通过插件从电池箱两侧抱取电池箱。

优选地，所述夹具主体的侧面设有导向的梯形部，该梯形部的短边位于所述夹具主体的里侧，长边位于所述夹具主体的外侧。

优选地，所述夹具主体的中间为空腔，用于容纳所述直线导轨，且所述直线导轨能从所述夹具主体的空腔的外侧伸出；所述直线导轨为平行的两根导轨，两根导轨中间设有加强部件。

优选地，所述电磁驱动机构设在一对所述夹持组件之间，并位于所述直线导轨之上。

优选地，所述移动导向机构包括第一移动导轨、第二移动导轨、第三移动导轨和支撑件，所述第一移动导轨两端设置在所述支撑件上面，并能沿所述支撑件做X方向的移动；所述第二移动导轨设置在所述第一移动导轨上，并能沿所述第一移动导轨做Z方向的移动，所述第二移动导轨上设置所述第三移动导轨，所述第三移动导轨能做Y方向的移动；所述第三移动导轨连接所述电池抓取机构，通过控制所述第一移动导轨、所述第二移动导轨、所述第三移动导轨带动所述电池抓取机构实现X方向、Y方向或Z方向中一个或几个方向的自由移动。

优选地，所述电池抓取机构进一步包括电控箱，所述电控箱连接所述电磁驱动机构，位于所述夹持组件、所述电磁驱动机构和所述直线导轨上方，用于控制电磁驱动机构。

优选地，还包括支撑保护框，所述支撑保护框包括顶框和底框，所述电控箱上端固定于所述顶框，所述顶框用于支撑所述电控箱和连接外部吊装设备；所述直线导轨下方设有所述底框，用于支撑所述直线导轨、所述电控箱、所述电磁驱动机构。

优选地，所述电控箱的两侧分别设有浮动导向组件和吊链组件，所述浮动导向组件和所述吊链组件位于所述顶框与所述底框之间；所述吊链组件包括两条吊链，每条所述吊链的上端固定在所述顶框上，下端连接在所述底框上，两条所述吊链的中间为所述浮动导向组件，所述浮动导向组件下方为所述电磁驱动机构，所述电磁驱动机构通过丝杆传动组件连接所述电池抓取机构。

优选地，所述浮动导向组件包括：磁铁固定板、导向轴、直线轴承固定框和下浮动板；所述直线轴承固定框固定在顶框底面，所述直线轴承固定框的底部开有导向孔，所述导向轴穿过导向孔，所述导向轴在伸入直线轴承固定框内的端部连接有上限位件，所述导向轴位于直线轴承固定框外部的端部连接有下限位件，所述导向轴的底部连接有磁铁固定板，所述电磁驱动机构固定在磁铁固定板上，所述磁铁固定板的底部固定有下浮动板。

与现有技术相比，本实用新型具有如下至少一种有益效果：

本实用新型上述的电动车充换电机器人，能够实现电池箱的自动吊装和更换，同时，采用一对夹持组件从电池箱顶端两侧抱取电池箱，这是现有技术中均没有出现的，通过采用该种方式，可以适用于不同类型的电池箱，应用范围大。

本实用新型上述的电动车充换电机器人，采用电磁驱动机构，能准确、快捷地实现全自动的电动车的电池箱更换，特别适用于大型或重型电动车辆。

本实用新型上述的电动车充换电机器人，采用浮动导向组件和吊链组件，使得电池抓取机构在抓取电池箱时，位置上可以有一定的冗余度，能实现微调，且控制简单。

本实用新型上述的电动车充换电机器人，采用移动导向机构，能实现X方向、Y 方向或Z方向中一个或几个方向的自由移动，从而即使在在较小范围内，也能精确地将电池箱移动到指定位置，实现电池箱更换。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型一实施例中机器人的结构及其应用场景示意图；

图2、图3为本实用新型一实施例的电池抓取机构结构示意图；

图4、图5为本实用新型一实施例中采用的电池箱结构示意图；

图6为本实用新型一实施例中电池抓取机构抱取电池箱的工作示意图；

图7为本实用新型一实施例中浮动导向组件结构示意图；

图中：移动导向机构1、电池抓取机构2、电池箱3、电控箱4、浮动导向组件5、吊链组件6、顶框7、底框8、丝杆传动组件9；

第一移动导轨101、第二移动导轨102、第三移动导轨103；

一对夹持组件201、电磁驱动机构202、直线导轨203、插件204、梯形部205；

框体模块301、导向定位部件302、底部支撑3011、侧面框体3012、凹槽3013、锥体3014；

19为下浮动板，20为磁铁固定板，21为导向轴，22为直线轴承固定框，23为上限位件，24为下限位件。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

如图1-3所示，为本实用新型电动车充换电机器人一实施例结构示意图，其中包括：移动导向机构1以及电池抓取机构2，电池抓取机构2设置在移动导向机构1上，移动导向机构1带动电池抓取机构2实现X方向、Y方向或Z方向中至少一种方向的移动，使电池抓取机构2抓取的电池箱移动到指定位置；其中电池抓取机构2包括：一对夹持组件201、电磁驱动机构202、直线导轨203，一对夹持组件201用于从电池箱3顶部的两侧抓取电池箱3；电磁驱动机构202连接夹持组件201，用于驱动夹持组件201抓取电池箱3；直线导轨203用于支撑夹持组件201和电磁驱动机构202，电磁驱动机构202驱动一对夹持组件201沿直线导轨203相向移动。

如图1所示，移动导向机构1包括第一移动导轨101、第二移动导轨102、第三移动导轨103，第一移动导轨101两端设置在支撑件上面，并能沿支撑件做X方向的移动；第二移动导轨102设置在第一移动导轨101上，并能沿第一移动导轨101做Z方向的移动，第二移动导轨102上设置第三移动导轨103，第三移动导轨103能做Y方向的移动；第三移动导轨103连接电池抓取机构1，通过控制第一移动导轨101、第二移动导轨102、第三移动导轨103带动电池抓取机构1实现X方向、Y方向或Z方向中一个或几个方向的自由移动。

如图2-3所示，夹持组件201位于直线导轨203的两端部，一对夹持组件201 沿着直线导轨203移动，夹持组件201下端设有一插件204，该插件204用于插入电池箱3顶部的框架中，一对夹持组件201从电池箱3顶部两边插入，从而将电池箱3抱起。

电池抓取机构302还可以进一步包括电控箱4，电控箱4连接电磁驱动机构202，位于夹持组件201、电磁驱动机构202和直线导轨203上方，用于控制电磁驱动机构202。电控箱4用于控制电磁驱动机构202的工作。电控箱4上端固定在顶框7 上，顶框7用于支撑电控箱4和连接外部吊装设备，比如吊索或桁架等。直线导轨 203下方设有底框8，用于支撑直线导轨203、电控箱4、电磁驱动机构202等部件。

在顶框7与底框8之间、电控箱4的两侧分别设有浮动导向组件5和吊链组件 6，吊链组件6包括两条吊链，每条吊链的上端固定在顶框7上、下端连接在底框8 上，两条吊链的中间为浮动导向组件5，浮动导向组件5下方为电磁驱动机构202，电磁驱动机构202通过丝杆传动组件9连接夹持组件201。通过浮动导向组件5和吊链组件6之间的配合，可以使得电池抓取机构302在抓取电池箱时，位置上可以有一定的冗余度，能实现微调，且控制简单。

如图7所示，在一优选实施例中，浮动导向组件5包括：磁铁固定板20、导向轴21、直线轴承固定框22和下浮动板19；直线轴承固定框22固定在顶框7底面，直线轴承固定框22的底部开有导向孔，导向轴21穿过导向孔，导向轴21在伸入直线轴承固定框22内的端部连接有上限位件23，导向轴21位于直线轴承固定框22外部的端部连接有下限位件24，导向轴21的底部连接有磁铁固定板20，电磁驱动机构202固定在磁铁固定板20上且电磁驱动机构202为强力电磁铁机构，磁铁固定板20的底部固定有下浮动板19。当强力电磁铁机构产生磁力，吊链组件6松弛，导向轴21 通过直线轴承固定框22向上伸出，直线轴承固定框22抵住下部的下限位件24，下限位件24可以使用聚氨酯材料，凭借强力电磁铁机构的强磁力吸合保持力，使整个电池抓取机构成为一个刚性的整体；当强力电磁铁机构的磁力消失，吊链组件6被拉紧，导向轴21通过直线轴承固定框22向下伸出，导向轴21下伸到上限位件23为止，下浮动板19会与底框8产生一个间隙，顶框7和底框8全靠吊链组件6连接，使整个电池抓取机构成为一个柔性的自适应夹具。通过这样的可调节设置，降低了对于吊装装置和电池箱位置精确控制的难度。

夹持组件201的侧面设有导向的梯形部205，该梯形部205的短边位于夹持组件201的里侧，长边位于夹持组件201的外侧；夹持组件201的中间为空腔，用于容纳直线导轨203，且直线导轨203能从夹持组件201的空腔的外侧伸出。

上述实施例中，直线导轨203为平行的两根导轨，两根导轨中间设有加强部件，电磁驱动机构202设在一对夹持组件之间，并位于直线导轨203之上。

通过上述附图2、3、7可以看出，本实用新型上述实施例中的电池抓取机构302、浮动导向组件5总体上是呈左右对称结构，便于降低控制的复杂度。

如图5所示，在一具体应用实例中，为了提高电池箱的容量以及更换电池箱的便捷性，与上述自动换电机器人更为匹配，上述电动车充换电站存放的电池箱3可以包括：框体模块301和设置于框体模块上的导向定位部302。框体模块301由底部支撑3011以及竖直设置于底部支撑上的侧面框体3012组成，底部支撑3011与侧面框体3012之间形成容纳电池的空间，底部支撑3011下方设有凹槽3013；导向定位部件302垂直设置于侧面框体3012上，且导向定位部件302凸出于侧面框体3012 的上端边缘的端部形状为锥体3014，锥体的形状与凹槽3013相匹配。一对夹持组件201的插件204从电池箱3侧面框体3012顶部的两边插入，从而将电池箱3抱起。

如图6所示，框体模块301可以多层叠加，多层框体模块上下排列设置。凹槽 3013与导向定位部件302的位置在上下层框体模块301中相对应，位于下面一层的框体模块通过导向定位部件302与位于上一层的框体模块5的凹槽3013快速定位，导向定位部件302插入凹槽3013并采用连接件锁紧连接，形成多层堆垛结构。框体模块301总体是长方体形状，只是每个框体模块301的长方体没有上表面，上一层的框体模块5的长方体的下表面即为下一层框体模块301的长方体上表面。连接件可以是高强度螺栓，也可以是其他连接件。理论上框体模块的层数可以不受限制，但是实际应用中，需要根据电动车辆的实际情况确定，一般不超过驾驶室的高度。

本实用新型上述的电动车充换电机器人，采用一对夹持组件从电池箱顶端两侧抱取电池箱，能准确、快捷地实现全自动的电动车的电池箱更换，特别适用于大型或重型电动车辆。进一步采用浮动导向组件和吊链组件，使得电池抓取机构在抓取电池箱时，位置上可以有一定的冗余度，能实现微调，且控制简单。

本实用新型上述的电动车充换电机器人，采用移动导向机构，能实现X方向、Y 方向或Z方向中一个或几个方向的自由移动，从而即使在在较小范围内，也能精确地将电池箱移动到指定位置，实现电池箱更换。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (10)

1.一种电动车充换电机器人，其特征在于，包括：移动导向机构以及电池抓取机构，所述电池抓取机构设置在所述移动导向机构上，所述移动导向机构带动所述电池抓取机构实现X方向、Y方向或Z方向中至少一种方向的移动，使所述电池抓取机构抓取的电池移动到指定位置；

其中所述电池抓取机构包括：

一对夹持组件，用于从电池箱顶部的两侧抓取电池箱；

电磁驱动机构，连接所述夹持组件，用于驱动所述夹持组件抓取电池箱；

直线导轨，用于支撑所述夹持组件和所述电磁驱动机构，所述电磁驱动机构驱动所述夹持组件沿所述直线导轨移动。

2.根据权利要求1所述的电动车充换电机器人，其特征在于，所述夹持组件位于所述直线导轨的两端部，与所述电磁驱动机构连接，一对所述夹持组件沿着所述直线导轨相向移动，所述夹持组件的夹具主体下端设有一插件，该插件用于插入电池箱顶部的框架中，一对所述夹持组件从电池箱顶部两边插入。

3.根据权利要求2所述的电动车充换电机器人，其特征在于，所述夹具主体的侧面设有导向的梯形部，该梯形部的短边位于所述夹具主体的里侧，长边位于所述夹具主体的外侧。

4.根据权利要求2所述的电动车充换电机器人，其特征在于，所述夹具主体的中间为空腔，用于容纳所述直线导轨，且所述直线导轨能从所述夹具主体的空腔的外侧伸出；所述直线导轨为平行的两根导轨，两根导轨中间设有加强部件。

5.根据权利要求1所述的电动车充换电机器人，其特征在于，所述电磁驱动机构设在一对所述夹持组件之间，并位于所述直线导轨之上。

6.根据权利要求1所述的电动车充换电机器人，其特征在于，所述移动导向机构包括第一移动导轨、第二移动导轨、第三移动导轨和支撑件，所述第一移动导轨两端设置在所述支撑件上面，并能沿所述支撑件做X方向的移动；所述第二移动导轨设置在所述第一移动导轨上，并能沿所述第一移动导轨做Z方向的移动，所述第二移动导轨上设置所述第三移动导轨，所述第三移动导轨能做Y方向的移动；所述第三移动导轨连接所述电池抓取机构，通过控制所述第一移动导轨、所述第二移动导轨、所述第三移动导轨带动所述电池抓取机构实现X方向、Y方向或Z方向中一个或几个方向的自由移动。

7.根据权利要求1-6任一项所述的电动车充换电机器人，其特征在于，所述电池抓取机构进一步包括电控箱，所述电控箱连接所述电磁驱动机构，位于所述夹持组件、所述电磁驱动机构和所述直线导轨上方，用于控制电磁驱动机构。

8.根据权利要求7所述的一种电动车充换电机器人，其特征在于，还包括支撑保护框，所述支撑保护框包括顶框和底框，所述电控箱上端固定于所述顶框，所述顶框用于支撑所述电控箱和连接外部吊装设备；所述直线导轨下方设有所述底框，用于支撑所述直线导轨、所述电控箱、所述电磁驱动机构。

9.根据权利要求8所述的一种电动车充换电机器人，其特征在于，所述电控箱的两侧分别设有浮动导向组件和吊链组件，所述浮动导向组件和所述吊链组件位于所述顶框与所述底框之间；所述吊链组件包括两条吊链，每条所述吊链的上端固定在所述顶框上，下端连接在所述底框上，两条所述吊链的中间为所述浮动导向组件，所述浮动导向组件下方为所述电磁驱动机构，所述电磁驱动机构通过丝杆传动组件连接所述电池抓取机构。

10.根据权利要求9所述的一种电动车充换电机器人，其特征在于，所述浮动导向组件包括：磁铁固定板、导向轴、直线轴承固定框和下浮动板；所述直线轴承固定框固定在顶框底面，所述直线轴承固定框的底部开有导向孔，所述导向轴穿过导向孔，所述导向轴在伸入直线轴承固定框内的端部连接有上限位件，所述导向轴位于直线轴承固定框外部的端部连接有下限位件，所述导向轴的底部连接有磁铁固定板，所述电磁驱动机构固定在磁铁固定板上，所述磁铁固定板的底部固定有下浮动板。