CN218616335U - 自动更换电池的机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人技术领域，提供一种自动更换电池的机器人，包括至少两个电池组、机器人本体和换电装置。机器人本体设有电池插槽，电池插槽用于插设电池组以对机器人本体供电，换电装置用于更换位于电池插槽内的电池组。通过电池组为机器人本体供电，确保机器人本体的正常工作，当机器人本体内的电池组的电量过低时，利用换电装置将位于电池插槽内的电池组取出，并将满电的电池组放置于电池插槽中，实现了机器人本体的连续化作业，能够在不关机的状态下执行自动换电操作，提高工作效率。

Description

自动更换电池的机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种自动更换电池的机器人。

背景技术

目前的机器人大多采用充电电池进行供电，在电池电量即将耗尽时，可采取以下两种处理方式，一种是直接关机，等待人工更换新的电池后再开机继续工作，另一种是机器人自己寻找附近专用的充电装置并进行自动充电，例如扫地机器人等。但是当附近没有专用充电装置时，则只能通过关机等待人工进行电池更换。特别是农业机器人，在农田中进行作业时，周围几百米甚至几千米的范围内都没有供电装置，只能回到管理区进行充换电操作。这样就会造成机器人的充换电十分不便。

实用新型内容

本实用新型提供一种自动更换电池的机器人，用以解决现有技术中机器人充换电不方便的技术问题，实现机器人方便、快捷的换电，提高机器人的工作效率。

本实用新型提供一种自动更换电池的机器人，包括：

至少两个电池组；

机器人本体，设有至少两个电池插槽，所述电池插槽用于插设所述电池组以对所述机器人本体供电；

换电装置，用于更换位于所述电池插槽内的所述电池组。

根据本实用新型提供的一种自动更换电池的机器人，所述机器人本体在靠近其中一个所述电池插槽的位置设有标识单元，所述换电装置设有用于识别所述标识单元的识别单元。

根据本实用新型提供的一种自动更换电池的机器人，还包括充电装置；

所述电池组为可充电电池组；

所述换电装置为移动式换电装置，所述换电装置设有连接件，所述连接件用于连接所述电池组以通过所述换电装置运输所述电池组；

其中，所述充电装置用于对所述电池组和所述换电装置充电。

根据本实用新型提供的一种自动更换电池的机器人，所述电池插槽的槽底面设有电极接触杆，所述电池组的底部设有电极接触孔。

根据本实用新型提供的一种自动更换电池的机器人，所述电池插槽的槽底面在与所述电极接触杆错位的区域设有排水孔。

根据本实用新型提供的一种自动更换电池的机器人，所述电池组的上端设有用于连接所述连接件的连接部，所述电池组的下端设有中空的套筒。

根据本实用新型提供的一种自动更换电池的机器人，还包括终端；

所述终端分别与所述充电装置、所述机器人本体和所述换电装置通信连接。

根据本实用新型提供的一种自动更换电池的机器人，所述电池插槽的槽壁面可伸缩地设有锁栓，所述电池组的外表面设有锁栓孔，所述锁栓适于插接于所述锁栓孔。

根据本实用新型提供的一种自动更换电池的机器人，所述机器人本体内设有控制单元，所述控制单元与所述锁栓电连接，用于驱动所述锁栓动作。

根据本实用新型提供的一种自动更换电池的机器人，所述电池插槽的槽底面的面积小于槽口面的面积，所述电池组与所述电池插槽相适配。

本实用新型实施例提供的自动更换电池的机器人，通过电池组为机器人本体供电，确保机器人本体的正常工作，当机器人本体内的电池组的电量过低时，利用换电装置将位于电池插槽内的电池组取出，并将满电的电池组放置于电池插槽中，实现了机器人本体的连续化作业，能够在不关机的状态下执行自动换电操作，提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的自动更换电池的机器人中，机器人本体的结构示意图；

图2是本实用新型提供的自动更换电池的机器人中，电池插槽的结构示意图；

图3是本实用新型提供的自动更换电池的机器人中，电池组的结构示意图；

图4是本实用新型提供的自动更换电池的机器人中，换电装置的结构示意图；

图5是本实用新型提供的自动更换电池的机器人的工作流程示意图。

附图标记：

1、电池组；2、机器人本体；3、电池插槽；4、换电装置；5、连接件；6、标识单元；7、电极接触杆；8、排水孔；9、锁栓；10、锁栓孔；11、连接部；12、套筒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型实施例和简化描述，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实用新型实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1-图5描述本实用新型的自动更换电池的机器人，主要包括至少两个电池组1、机器人本体2和换电装置4。机器人本体2设有至少两个电池插槽3，电池插槽3用于插设电池组1以对机器人本体2供电。换电装置4用于更换位于电池插槽3内的电池组1。

本实施例中的自动更换电池的机器人，通过电池组1为机器人本体2供电，确保机器人本体2的正常工作，当机器人本体2内的电池组1的电量过低时，利用换电装置4将位于电池插槽3内的电池组1取出，并将满电的电池组1放置于电池插槽3中，实现了机器人本体2的连续化作业，能够在不关机的状态下执行自动换电操作，提高工作效率。

本实施例中的机器人本体2可以是农业机器人，例如修剪机器人，用于对植物进行修剪。当然也能是其他种类的机器人，在本实施例中不作限制。

请继续参见图1，机器人本体2的表面在靠近其中一个电池插槽3的位置设有标识单元6，在换电装置4上设有用于识别该标识单元6的识别单元。可以理解的是，同时换电装置4上的识别单元来识别标识单元6，可以使换电装置4能准确地对电池组1进行更换。

标识单元6可以为标识灯，识别单元可以为视觉识别装置，通过视觉识别装置识别到标识灯的位置，从而对应出该标识灯所对应的电池插槽3的位置，以知晓其余的电池插槽3的位置，便于将充满电的电池组1放置于正确的电池插槽3内，并使换电装置4准确连接电量耗尽的电池组1。

例如，当机器人本体2上设置有三个电池插槽3时，在机器人本体2外表面靠近第一个电池插槽3的位置设置标识单元6，当无人机上的识别单元识别到该表示单元后，便能知晓第一个电池插槽3的位置，并根据电池插槽3的布置方式同步得出其余两个电池插槽3的位置，便于将充满电的电池组1放置于正确的电池插槽3内，并使换电装置4准确连接电量耗尽的电池组1。

根据本实用新型提供的自动更换电池的机器人，它还包括充电装置，前述的电池组1为可充电电池组，换电装置4为移动式换电装置，换电装置4设有连接件5，连接件5用于连接电池组1以通过换电装置4运输电池组1。其中，充电装置用于对电池组1和换电装置4充电。

在本实施例中，换电装置4可以选用无人机，在无人机的下端设置连接件5，通过连接件5对电池组1进行夹持，并配合无人机自身的飞行来实现电池组1的运输和安装。

在充电装置的上表面也能设置有电池插槽3，充电装置的电池插槽3用于对电池组1进行充电。充电装置还设有充电底座，无人机适于停驻于充电底座并与充电底座电连接，以对无人机充电。可以理解的是，无人机也需要进行不定时的充电以确保无人机能正常工作，在充电装置上进一步设置与无人机相匹配的充电底座，以便于对无人机进行充电。

可以理解的是，无人机可以飞行至充电装置处并连接充满电的电池组1，而后无人机提高飞行高度从而将充电装置的电池插槽3内的电池组1吊出。无人机飞行至机器人本体2的位置后将充满电的电池组1对齐机器人本体2的电池插槽3，而后无人机降低飞行高度从而将电池组1安装于机器人本体2的电池插槽3内。无人机还能将电量耗尽的电池组1运输至充电装置的电池插槽3内进行充电。

在本实施例中的连接件5为夹持机构，包括两个夹持部，两个夹持部分别为第一夹持部和第二夹持部，第一夹持部和第二夹持部可以安装于一连杆上，第一夹持部和第二夹持部中至少有一个可以进行转动，从而使第一夹持部和第二夹持部能对电池组1进行夹持。

前述的连杆可以采用伸缩杆，通过伸缩杆的伸缩动作能直接调节第一夹持部和第二夹持部距离充电装置和机器人本体2的高度，在无需改变无人机飞行高度的情况下实现电池组1的取出或安装。示例性的，伸缩杆为电控伸缩杆，电控伸缩杆直接与无人机内部的控制器电连接，实现供电和伸缩控制。

如图4所示，第一夹持部的夹持端设有若干向外延伸的第一止挡部，相邻的第一止挡部之间形成卡槽，第二夹持部的夹持端设有向外延伸的第二止挡部，第一止挡部和第二止挡部错位设置。在第一夹持部和第二夹持部闭合夹持时，第二止挡部卡接于相邻两个第一止挡部之间的卡槽内，以使第一夹持部和第二夹持部能相互契合，从而很好地对电池组1进行夹持。

第一夹持部和第二夹持部均能设置为图4中所示的弯折形状，也能将第一夹持部和第二夹持部设置为弧形，确保二者能转动后闭合相连并能对电池组1进行夹持即可，在本实施例中不作限制。

第一夹持部和第二夹持部可以通过马达配合齿轮传动的方式实现转动夹持，也可以通过电动转轴直接驱动第一夹持部和第二夹持部转动。

在另一个实施例中，连接件5可以设置为挂钩，通过挂钩直接钩在电池组1的上端，实现连接件5与电池组1之间的连接。在另一个实施例中，连接件5可以设置为电磁铁，此时在电池组1的上端设置有磁性件。通过向电磁铁供电使电磁铁获得磁力，实现电磁铁与磁性件之间的连接，以实现连接件5与电池组1的相连。通过对电磁铁断电使电磁铁失去磁力，实现电磁铁与磁性件的连接分离，以实现连接件5与电池组1的连接分离。当然，连接件5还能采用其他的形式，确保连接件5能与电池组1可拆卸相连即可，在本实施例中不作限制。

在本实施例中的电池组1包括镍氢电池、镍镉电池、锂电池和电瓶中的一种或多种。

根据本实用新型提供的自动更换电池的机器人，它还包括终端，终端分别与充电装置、机器人本体2和换电装置4通信连接。通过终端分别控制充电装置、机器人本体2和运输装置4，以分别监控充电装置、运输装置4以及机器人本体2的工作状态。

终端可以采用计算机等放置于一管理区的固定式终端，此时终端可以通过无线通信连接的方式与机器人本体2内部的控制单元信号连接，从而接收机器人本体2的各项工作参数，例如位置参数、剩余电量参数、工作状态参数等，从而在终端对各项参数进行查看。终端还可以向机器人本体2发送指令信号，例如作业区域指令、工作状态指令等。终端可以通过无线通信连接的方式与无人机内部的控制器信号连接，从而接收无人机的各项工作参数，例如位置参数、剩余电量参数、工作状态参数等，从而在终端对各项参数进行查看。终端还可以向无人机发送指令信号，例如起飞指令、降落指令、飞行目的地指令等。终端可以通过有线通信连接的方式与充电装置通信连接，从而驱动充电装置的工作状态。

终端还可以采用手机、平板电脑等便携式的移动式终端，此时终端通过无线通信连接的方式分别与充电装置、机器人本体2和换电装置4实现信号连接。便携式的移动式终端可以便于管理人员随时查看充电装置、机器人本体2和换电装置4的工作状态和工作参数，并实现远程控制。

示例性的，上述的无线通信连接的方式可以采用蓝牙、WiFi、5G通信等方式，有线通信连接的方式可以采用光纤等方式。当然，采用其他的方式来实现无线通信连接和有线通信连接，在本实施例中不作限制。

根据本实用新型提供的自动更换电池的机器人，机器人本体2的电池插槽3设置为至少三个，分别作为工作电源插槽、备用电源插槽和空置插槽，电池组1与机器人本体2的电池插槽3相适配。也即电池组1的数量也至少设置为三个，相对应的，至少三个电池组1分别作为工作电源、备用电源和充电电源。在机器人本体2正常工作时，工作电源插接在工作电源插槽内，备用电源插接在备用电源插槽内，充电电源插接在充电装置的电池插槽3内进行充电。

在机器人本体2工作时，工作电源插槽和备用电源插槽中分别插设有电池组1，与工作电源插槽相对应的电池组1作为工作电源持续为机器人本体2进行供电。当工作电源插槽相对应的电池组1的电量耗尽时，备用电源插槽中的电池组1继续为机器人本体2供电，从而保证机器人本体2的正常工作。此时，机器人本体2向终端发送换电信号，终端接收到换电信号后发送信号给无人机，无人机将在充电装置处夹持位于充电装置的电池插槽3内的充满电的电池组1，并运输至机器人本体2的位置处，同时将充满电的电池组1插入到机器人本体2的空置插槽中，然后将电量耗尽的电池组1从工作电源插槽中取出，最后再将电量耗尽的电池组1运输回到充电装置的电池插槽3内进行充电。同理，当备用电源插槽内的电池组1的电量耗尽后，将采用空置插槽的电池组1进行供电，然后重复上述操作便可实现在机器人本体2不停机的状态下进行换电、充电，提高了工作效率。

机器人本体2的控制单元能对工作电源插槽、备用电源插槽和空置插槽内的电池组1的剩余电量进行实时监测。例如当机器人本体2的控制单元监测到工作电源插槽内的电池组1的剩余电量低于设定阈值范围时，机器人本体2的控制单元切换供电路径，将供电路径从工作电源插槽供电切换为备用电源插槽供电，同时控制单元还向终端发送换电信号，终端接收到换电信号后排出无人机进行电池组1的更换。以此实现在机器人本体2不停机的状态下进行换电、充电，提高了工作效率。

需要说明的是，工作电源插槽、备用电源插槽和空置插槽并非是严格对应于某个机器人本体2的电池插槽3。根据各个电池插槽3内是否具有电池组1以及电池组1的工作状态来定义各个电池插槽3。例如，当电池插槽3内的电池组1为机器人本体2供电时，该电池插槽3即为工作电源插槽；当电池插槽3内具有电池组1但该电池组1并未对机器人本体2供电时，该电池插槽3即为备用电源插槽；当电池插槽3内未放置有电池组1时，该电池插槽3即为空置插槽。

在电池插槽3的槽底面设置有电极接触杆7，在电池组1的底部设置有电极接触孔，通过电极接触杆7插设到电极接触孔内，实现电极的导通。可以理解的是，当电池组1放置于充电装置的电池插槽3内时，电池组1底部的电极接触孔与充电装置的电池插槽3的槽底面的电极接触杆7相互插设，以对电池组1进行充电。当电池组1放置于机器人本体2的电池插槽3内后，电池组1底部的电极接触孔与机器人本体2的电池插槽3槽底面的电极接触杆7相互插设，以对机器人本体2进行供电。

电池插槽3的槽底面在与电极接触杆7错位的区域设有排水孔8，设置排水孔8后可以避免电池插槽3内出现积水等情况，避免电池组1发生短路而引起危险。

电池插槽3的槽底面可以设置为斜面，将电极接触杆7设置于槽底面的中部，并将排水孔8设置于斜面的较低侧，可以最大程度地排出内部的积水。或如图2所示，电池插槽3的槽底面设置为水平面，将电极接触杆7设置于槽底面的中部，并沿槽底面的边缘设置多个排水孔8，同样能最大程度地排出内部的积水。

电池插槽3的槽壁面可伸缩地设有锁栓9，电池组1的外表面设有锁栓孔10，锁栓9适于插设于锁栓孔10。利用锁栓9配合锁栓孔10可以对电池组1的位置进行锁定，防止电池组1从电池插槽3滑出。

可以理解的是，锁栓9为伸缩结构，锁栓9可伸缩地安装在一安装孔内。

当需要对电池组1进行锁紧时，锁栓9伸出安装孔以使锁栓9插设到锁栓孔10内，从而对电池组1进行锁定，避免电池组1滑出电池插槽3。

当需要通过无人机将电池组1从电池插槽3内取出时，锁栓9收缩回到安装孔内，以使锁栓9与锁栓孔10之间完成解锁，以便于电池组1的取出。

在机器人本体2内设置有控制单元，控制单元与锁栓9电连接，用于驱动锁栓9动作。可以理解的是，通过控制单元控制锁栓9动作，以实现电池组1的充电固定、使用固定等。同理，在充电装置内也设置有控制单元，对应的控制充电装置的电池插槽3内的锁栓9动作。

其中，充电装置的控制单元和机器人本体2的控制单元分别与终端无线通讯连接，从而在终端处直接控制各个锁栓9切换锁紧-解锁状态。当然，也能将无人机的控制器与充电装置的控制单元和机器人本体2的控制单元无线通讯连接，以通过无人机的控制器来控制各个锁栓9切换锁紧-解锁状态。

在本实施例中，电池插槽3的槽底面的面积小于槽口面的面积，电池组1与电池插槽3相适配。

如图2所示，电池插槽3的槽底面的长度大于电池插槽3槽口面的长度，电池插槽3的槽底面的宽度大于电池插槽3槽口面的宽度，从而形成大致为棱台形的电池插槽3。与之相对应的，电池组1也采用上述棱台形结构。下小上大的结构设计能便于将电池组1插入到电池插槽3内，使无人机在一定的放置误差范围内都能将电池组1插入到电池插槽3。

如图3所示，电池组1的上端设有连接部11，用于连接连接件5，电池组1的下端设有中空的套筒12。连接件5与连接部11相连用于转移电池组1。在电池组1的下端设置中空的套筒12，可以防止从电池组1表面滑落的水滴沾到电池组1的底部，由于电池组1的底部具有电极接触孔，通过这样的设计可以进一步避免水滴进入电极接触孔中而造成安全隐患，提升了安全性。

以机器人本体2为修剪机器人为例，结合图5对本实施例中的自动更换电池的机器人的工作方式进行具体说明。

首先获取果园的基本信息，生产产量规划，果园的基本信息包括但不限于所种植的水果的类型、种植面积等。

通过智能无人机进行航拍巡田，从而分解单株产量规划。

利用修剪机器人逐行、逐株进行果树修剪作业，同时间隙剪口处理和残枝处理。

在修剪机器人工作的同时，不断检测工作电源插槽对应的电池组1的电量是否耗尽，若检测到工作电源插槽对应的电池组1的电量未耗尽，修剪机器人继续工作；若检测到工作电源插槽对应的电池组1的电量即将耗尽，便切换到备用电源插槽的电池组1进行供电，同时执行自动换电、充电操作。

自动换电、充电操作即修剪机器人向终端发送信号后终端驱动无人机将充电装置的电池插槽3内的电池组1运输至机器人本体2的空置插槽中，同时将原来的工作电源插槽内的电池组1取出后运输至充电装置的电池插槽3内进行充电。

当果园修剪完毕后，便可结束修剪工作。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种自动更换电池的机器人，其特征在于，包括：

至少两个电池组，所述电池组为可充电电池组；

机器人本体，设有至少两个电池插槽，所述电池插槽用于插设所述电池组以对所述机器人本体供电；

换电装置，用于更换位于所述电池插槽内的所述电池组，所述换电装置为移动式换电装置，所述换电装置设有连接件，所述连接件用于连接所述电池组以通过所述换电装置运输所述电池组；

充电装置，用于对所述电池组和所述换电装置充电。

2.根据权利要求1所述的自动更换电池的机器人，其特征在于，所述机器人本体在靠近其中一个所述电池插槽的位置设有标识单元，所述换电装置设有用于识别所述标识单元的识别单元。

3.根据权利要求1所述的自动更换电池的机器人，其特征在于，所述电池插槽的槽底面设有电极接触杆，所述电池组的底部设有电极接触孔。

4.根据权利要求3所述的自动更换电池的机器人，其特征在于，所述电池插槽的槽底面在与所述电极接触杆错位的区域设有排水孔。

5.根据权利要求1所述的自动更换电池的机器人，其特征在于，所述电池组的上端设有用于连接所述连接件的连接部，所述电池组的下端设有中空的套筒。

6.根据权利要求1所述的自动更换电池的机器人，其特征在于，还包括终端；

所述终端分别与所述充电装置、所述机器人本体和所述换电装置通信连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的自动更换电池的机器人，其特征在于，所述电池插槽的槽壁面可伸缩地设有锁栓，所述电池组的外表面设有锁栓孔，所述锁栓适于插接于所述锁栓孔。

8.根据权利要求7所述的自动更换电池的机器人，其特征在于，所述机器人本体内设有控制单元，所述控制单元与所述锁栓电连接，用于驱动所述锁栓动作。

9.根据权利要求1-6任一项所述的自动更换电池的机器人，其特征在于，所述电池插槽的槽底面的面积小于槽口面的面积，所述电池组与所述电池插槽相适配。

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