CN221026283U - 一种低位版的桁架机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及更换电池机器人技术领域，具体为一种低位版的桁架机器人，包括X轴行走模组，所述X轴行走模组的上表面设置有Y轴行走模组，所述Y轴行走模组的内部设置有Z轴吊装模组，位于所述X轴行走模组的下表面且与所述Z轴吊装模组活动连接有吊具模组，所述吊具模组的表面设置有电池夹持装置；该低位版的桁架机器人中，通过在X轴行走模组上设置有Z轴吊装模组和吊具模组的结构，实现了简化桁架机器人多方向运行结构和降低磨损的功能，达到了增加桁架使用寿命和搬运重心平衡稳定的效果；以及在吊具模组上设置有电池夹持装置和电池有无检测器的结构，实现了精确搬运装卸电池和检测电池更换操作完成的功能。

Description

一种低位版的桁架机器人

技术领域

本实用新型涉及更换电池机器人技术领域，具体涉及一种低位版的桁架机器人。

背景技术

桁架机器人是在换电站进行搬运及装卸电池作业的智能设备，通过天轨吊装交换电池，实现更换电池的功能。目前，桁架机器人设备具有结构庞大、重型机械，多方位移动缓慢、工作效率低，以及运行定位不精确造成的电池磨损、寿命低。

例如，申请号为CN202220862313.8公开了一种换电机器人及换电站中，包括换电机器人、电缆拖链控制柜、Y向行走机构、动力件、导向件、传动件、齿轮组件、槽钢、导向轮、机架、立柱、平台、底框、法兰座、X向行走机构、轨道、行走轮、吊取机构、滚动支撑件、防倾组件、延伸杆、换电站及充电机组件结构，通过置X向行走机构、Y向行走机构，换电机器人可在地面上行走，用于扩大换电机器人在地面上的工作范围，但是存在底座笨重、体积庞大，夹持电池装置不灵活，且夹持尺寸不可调控的缺陷；申请号为CN201820175059.8公开了更换电池机器人中，包括主体、驱动轮组件、升降装置、运输链组件、桁架搬运装置、气动夹持装置和运输道装置结构，通过设置推动件抵接在电池上的配合凸起实现对电池的推送，运输链上设置多个推动件可缩短运输链的转动周期，用于提高工作效率，但是桁架搬运装置的末端沿X轴、Y轴和Z轴方向平移时，存在夹持电池的受力接触面积小，移动桁架磨损大、寿命低，以及机器人缺少限位检测造成无效工作的缺陷。

因此，上述的实用新型专利均公开了桁架机器人，但是在更换电池使用的机械设备中，存在夹取电池不灵活、多方位移动重心不均衡，机器人缺乏检测限位结构导致无效工作和效率低的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种低位版的桁架机器人，以解决上述背景技术中提到的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型公开了一种低位版的桁架机器人，包括X轴行走模组，所述X轴行走模组的上表面设置有Y轴行走模组，所述Y轴行走模组的内部设置有Z轴吊装模组，位于所述X轴行走模组的下表面且与所述Z轴吊装模组活动连接有吊具模组，所述吊具模组的表面设置有电池夹持装置，所述吊具模组上表面的中部设置有电池有无检测器；所述电池夹持装置的结构包括有两组导向块，所述导向块的上表面设置有电动推杆，所述电动推杆的一端活动连接有勾爪连杆旋转器，所述勾爪连杆旋转器的下表面设置有电池吊装勾爪。

可选地，所述吊具模组的结构包括有吊具框架，所述吊具框架上表面的四周均固定连接有钢绳吊装螺杆，位于所述吊具框架上表面的四周且位于所述钢绳吊装螺杆的侧面固定连接有钢绳吊装孔，且所述钢绳吊装螺杆和钢绳吊装孔之间设置有防松检测开关，所述吊具框架上表面的一端中部设置有上升限位检测器，所述上升限位检测器的内部设置有弹簧调节器，所述吊具框架靠近两端的上表面均固定连接有导向轴，所述吊具框架靠近两侧的上表面均设置有下降到位检测器，所述下降到位检测器的侧面设置有到位检测开关。

可选地，所述Y轴行走模组的结构包括有Y轴轨道桁架，所述Y轴轨道桁架的内部设置有第二驱动电机机构，所述第二驱动电机机构的内部设置有第二减速机，位于所述第二驱动电机机构的两端且位于所述Y轴轨道桁架的内部设置有第二行走滚轮，所述Y轴轨道桁架的内部设置有轨道，且所述第二行走滚轮与轨道活动相连；所述Z轴吊装模组的结构包括有吊装框架，所述吊装框架上表面的中心设置有驱动收卷轮组，位于所述吊装框架的上表面且与所述驱动收卷轮组活动连接有第三驱动电机机构，所述驱动收卷轮组的外壁活动套接有钢丝绳，所述吊装框架上表面内部的四周均设置有引导轮，所述吊装框架上表面的四周均设置有定滑轮，且所述钢丝绳依次与引导轮、定滑轮均活动连接，所述钢丝绳的一端与第三驱动电机机构固定连接，另一端缠绕在钢绳吊装螺杆并穿插套接在钢绳吊装孔内。

可选地，所述X轴行走模组的结构包括有X轴轨道桁架，所述X轴轨道桁架内部的一侧设置有第一驱动电机机构，所述第一驱动电机机构的内部设置有第一减速机，所述X轴轨道桁架外部侧面的一端设置有测距传感器，位于所述X轴轨道桁架外部侧面的另一端且与测距传感器不同侧面设置有电控柜，位于所述第一驱动电机机构的两端且位于所述X轴轨道桁架的内部设置有第一行走滚轮，所述X轴轨道桁架的内部设置有轨道，且所述第一行走滚轮与轨道活动相连。

可选地，所述钢丝绳的直径为≥8.0mm，其公称抗拉强度为1670MPa，且其长度≥4000mm，所述钢丝绳的材质为碳素钢或合金钢中一种，且其安全系数为6-10，用于确保钢丝绳能够安全承载吊具框架和电池夹持装置内搬运电池的总质量，以及在Z轴方向能够进行上升、下降的安全操作，所述第三驱动电机机构的功率为7.5千瓦，所述第三驱动电机机构的内部设置有240速比的减速机，使得所述钢丝绳的升降速度为7.5m/min，用于精确控制吊装电池的Z轴升降速度。

可选地，所述第一驱动电机机构的功率为1.8千瓦，所述第一行走滚轮在所述X轴轨道桁架内部的运行速度为37.5m/min，用于控制X轴方向移动的速度；所述第二驱动电机机构的功率为1.8千瓦，所述第二行走滚轮在Y轴轨道桁架内部的运行速度为30m/min，用于控制Y轴方向移动的速度。

可选地，所述X轴轨道桁架的长度范围为3710±10mm，所述X轴轨道桁架的宽度范围为2740±10mm，所述驱动收卷轮组的上表面至所述导向块的下表面之间距离为815±10mm，用于限定该桁架机器人的体积、降低集装箱的高度；所述电池夹持装置装卸电池和更换电池的动作时间≤180s，用于提高更换电池的效率。

可选地，所述吊具框架的长度与所述Y轴轨道桁架的长度相等，所述X轴轨道桁架的宽度大于所述Y轴轨道桁架的长度，所述Y轴轨道桁架的宽度大于吊具框架的宽度，用于减少空间占据面积，所述X轴轨道桁架和所述Y轴轨道桁架的形状均为长方形，且其内部的两侧均设置有轨道，用于分别实现X轴和Y轴方向的行走，提高吊具框架内电池夹持装置搬运电池的稳定性和提高电池的搬运重心而增加受力面积。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

该低位版的桁架机器人中，通过在X轴行走模组上设置有Z轴吊装模组和吊具模组的结构，实现了简化桁架机器人多方向运行结构和降低磨损的功能，达到了增加桁架使用寿命和搬运重心平衡稳定的效果；以及在吊具模组上设置有电池夹持装置和电池有无检测器的结构，实现了精确搬运装卸电池和检测电池更换操作完成的功能，达到了提高电池更换效率，避免了桁架机器人无效作业的情况，以及精确限位、灵活操作的效果。

附图说明

图1为本实用新型的低位版的桁架机器人完整结构俯视图。

图2为本实用新型的低位版的桁架机器人完整结构侧视图。

图3为本实用新型的低位版的桁架机器人完整结构仰视图。

图4为本实用新型的Y轴行走模组和Z轴吊装模组结构示意图。

图5为本实用新型的X轴行走模组结构示意图。

图6为本实用新型的吊具模组、电池夹持装置和电池有无检测器结构示意图。

附图标记为：1、X轴行走模组；101、X轴轨道桁架；102、第一驱动电机机构；103、第一减速机；104、测距传感器；105、电控柜；106、第一行走滚轮；2、Y轴行走模组；201、Y轴轨道桁架；202、第二驱动电机机构；203、第二减速机；204、第二行走滚轮；3、Z轴吊装模组；301、吊装框架；302、第三驱动电机机构；303、驱动收卷轮组；304、钢丝绳；305、引导轮；306、定滑轮；4、吊具模组；401、吊具框架；402、钢绳吊装螺杆；403、钢绳吊装孔；404、上升限位检测器；405、弹簧调节器；406、导向轴；407、下降到位检测器；408、到位检测开关；5、电池夹持装置；501、导向块；502、电池吊装勾爪；503、勾爪连杆旋转器；504、电动推杆；6、电池有无检测器。

具体实施方式

下面通过具体实施例进行详细阐述，说明本实用新型的技术方案。

参照图1-6所示，本实用新型公开了一种低位版的桁架机器人结构，包括X轴行走模组1，X轴行走模组1的上表面设置有Y轴行走模组2，Y轴行走模组2的内部设置有Z轴吊装模组3，位于X轴行走模组1的下表面且与Z轴吊装模组3活动连接有吊具模组4，吊具模组4的表面设置有电池夹持装置5，吊具模组4上表面的中部设置有电池有无检测器6；电池夹持装置5的结构包括有两组导向块501，导向块501的上表面设置有电动推杆504，电动推杆504的一端活动连接有勾爪连杆旋转器503，勾爪连杆旋转器503的下表面设置有电池吊装勾爪502。

在一个优选的实施例中，吊具模组4的结构包括有吊具框架401，吊具框架401上表面的四周均固定连接有钢绳吊装螺杆402，位于吊具框架401上表面的四周且位于钢绳吊装螺杆402的侧面固定连接有钢绳吊装孔403，且钢绳吊装螺杆402和钢绳吊装孔403之间设置有防松检测开关，吊具框架401上表面的一端中部设置有上升限位检测器404，上升限位检测器404的内部设置有弹簧调节器405，吊具框架401靠近两端的上表面均固定连接有导向轴406，吊具框架401靠近两侧的上表面均设置有下降到位检测器407，下降到位检测器407的侧面设置有到位检测开关408。

在一个优选的实施例中，Y轴行走模组2的结构包括有Y轴轨道桁架201，Y轴轨道桁架201的内部设置有第二驱动电机机构202，第二驱动电机机构202的内部设置有第二减速机203，位于第二驱动电机机构202的两端且位于Y轴轨道桁架201的内部设置有第二行走滚轮204，Y轴轨道桁架201的内部设置有轨道，且第二行走滚轮204与轨道活动相连；Z轴吊装模组3的结构包括有吊装框架301，吊装框架301上表面的中心设置有驱动收卷轮组303，位于吊装框架301的上表面且与驱动收卷轮组303活动连接有第三驱动电机机构302，驱动收卷轮组303的外壁活动套接有钢丝绳304，吊装框架301上表面内部的四周均设置有引导轮305，吊装框架301上表面的四周均设置有定滑轮306，且钢丝绳304依次与引导轮305、定滑轮306均活动连接，钢丝绳304的一端与第三驱动电机机构302固定连接，另一端缠绕在钢绳吊装螺杆402并穿插套接在钢绳吊装孔403内。

在一个优选的实施例中，X轴行走模组1的结构包括有X轴轨道桁架101，X轴轨道桁架101内部的一侧设置有第一驱动电机机构102，第一驱动电机机构102的内部设置有第一减速机103，X轴轨道桁架101外部侧面的一端设置有测距传感器104，位于X轴轨道桁架101外部侧面的另一端且与测距传感器104不同侧面设置有电控柜105，位于第一驱动电机机构102的两端且位于X轴轨道桁架101的内部设置有第一行走滚轮106，X轴轨道桁架101的内部设置有轨道，且第一行走滚轮106与轨道活动相连。

在一个优选的实施例中，钢丝绳304的直径为≥8.0mm，其公称抗拉强度为1670MPa，且其长度≥4000mm，钢丝绳304的材质为碳素钢或合金钢中一种，且其安全系数为6-10，用于确保钢丝绳304能够安全承载吊具框架401和电池夹持装置5内搬运电池的总质量，以及在Z轴方向能够进行上升、下降的安全操作，第三驱动电机机构302的功率为7.5千瓦，第三驱动电机机构302的内部设置有240速比的减速机，使得钢丝绳304的升降速度为7.5m/min，用于精确控制吊装电池的Z轴升降速度，提高工作效率的同时确保装卸电池的安全性和稳定性。

在一个优选的实施例中，第一驱动电机机构102的功率为1.8千瓦，第一行走滚轮106在X轴轨道桁架101内部的运行速度为37.5m/min，用于控制X轴方向移动的速度；第二驱动电机机构202的功率为1.8千瓦，第二行走滚轮204在Y轴轨道桁架201内部的运行速度为30m/min，用于控制Y轴方向移动的速度。

在一个优选的实施例中，X轴轨道桁架101的长度范围为3710±10mm，X轴轨道桁架101的宽度范围为2740±10mm，驱动收卷轮组303的上表面至导向块501的下表面之间距离为815±10mm，用于限定该桁架机器人的体积，降低占据空间、降低集装箱的高度；电池夹持装置5装卸电池和更换电池的动作时间≤180s，用于提高更换电池的效率，减少操作的时间周期。

在一个优选的实施例中，吊具框架401的长度与Y轴轨道桁架201的长度相等，X轴轨道桁架101的宽度大于Y轴轨道桁架201的长度，Y轴轨道桁架201的宽度大于吊具框架401的宽度，用于减少空间占据面积，简化桁架机器人的结构，X轴轨道桁架101和Y轴轨道桁架201的形状均为长方形，且其内部的两侧均设置有轨道，用于分别实现X轴和Y轴方向的行走，提高吊具框架401内电池夹持装置5搬运电池的稳定性和提高电池的搬运重心而增加受力面积，降低桁架的磨损、增加其使用寿命。

工作原理：

步骤一、首先工作人员将一端固定连接在驱动收卷轮组303上的多个钢丝绳304的另一端，分别穿过引导轮305和定滑轮306，并下拉透过X轴轨道桁架101的内部连接在吊具框架401上表面的钢绳吊装螺杆402，与此同时，到位检测开关408时刻监测吊具框架401下降是否到位，而防松检测开关是检测钢绳吊装螺杆402上钢丝绳304的松紧情况，并且使得吊具框架401的上表面对其吊装框架301的下表面，让导向轴406穿插在吊装框架301的底部，进行定位，且让内设有弹簧调节器405的上升限位检测器404上表面碰触到吊装框架301的下表面；

步骤二、然后将X轴轨道桁架101的四周拐角架构在更换电池的支架上，并保持X轴轨道桁架101平面的平稳，在更换电池操作时，则利用电控柜105对第一驱动电机机构102的启动和第一减速机103的减速进行精确控制，使得第一驱动电机机构102采用万向联轴器原理带动X轴轨道桁架101内部轨道上第一行走滚轮106滚动，以此带动Y轴行走模组2和Z轴吊装模组3进行X轴方向的行走；以及控制Y轴轨道桁架201上第二驱动电机机构202的启动和第二减速机203的减速进行精确控制，使得第二驱动电机机构202采用万向联轴器原理带动Y轴轨道桁架201内部轨道上第二行走滚轮204滚动，以此带动Y轴行走模组2和Z轴吊装模组3进行Y轴方向的行走；以及通过第三驱动电机机构302控制驱动收卷轮组303进行顺、逆时针转动而收放钢丝绳304操作，使得钢丝绳304从引导轮305和定滑轮306上移动，以带动吊具框架401进行Z轴方向的升降运动，并根据上升限位检测器404和下降到位检测器407进行精确限位操作，综上实现X轴、Y轴和Z轴的多方向行走；

步骤三、最后在更换电池时，则吊具框架401上的电池夹持装置5进行装卸电池，导向块501进行初步导向定位，通过电动推杆504调控勾爪连杆旋转器503旋转角度，控制电池吊装勾爪502精确挂钩到电池，并且有电池有无检测器6实时检测电池是否进行搬运装卸和完成更换的过程。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用于限制实用新型，凡在本实用新型的设计构思之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低位版的桁架机器人，其特征在于：包括X轴行走模组（1），所述X轴行走模组（1）的上表面设置有Y轴行走模组（2），所述Y轴行走模组（2）的内部设置有Z轴吊装模组（3），位于所述X轴行走模组（1）的下表面且与所述Z轴吊装模组（3）活动连接有吊具模组（4），所述吊具模组（4）的表面设置有电池夹持装置（5），所述吊具模组（4）上表面的中部设置有电池有无检测器（6）；所述电池夹持装置（5）的结构包括有两组导向块（501），所述导向块（501）的上表面设置有电动推杆（504），所述电动推杆（504）的一端活动连接有勾爪连杆旋转器（503），所述勾爪连杆旋转器（503）的下表面设置有电池吊装勾爪（502）。

2.根据权利要求1所述的一种低位版的桁架机器人，其特征在于：所述吊具模组（4）的结构包括有吊具框架（401），所述吊具框架（401）上表面的四周均固定连接有钢绳吊装螺杆（402），位于所述吊具框架（401）上表面的四周且位于所述钢绳吊装螺杆（402）的侧面固定连接有钢绳吊装孔（403），且所述钢绳吊装螺杆（402）和钢绳吊装孔（403）之间设置有防松检测开关，所述吊具框架（401）上表面的一端中部设置有上升限位检测器（404），所述上升限位检测器（404）的内部设置有弹簧调节器（405），所述吊具框架（401）靠近两端的上表面均固定连接有导向轴（406），所述吊具框架（401）靠近两侧的上表面均设置有下降到位检测器（407），所述下降到位检测器（407）的侧面设置有到位检测开关（408）。

3.根据权利要求2所述的一种低位版的桁架机器人，其特征在于：所述Y轴行走模组（2）的结构包括有Y轴轨道桁架（201），所述Y轴轨道桁架（201）的内部设置有第二驱动电机机构（202），所述第二驱动电机机构（202）的内部设置有第二减速机（203），位于所述第二驱动电机机构（202）的两端且位于所述Y轴轨道桁架（201）的内部设置有第二行走滚轮（204），所述Y轴轨道桁架（201）的内部设置有轨道，且所述第二行走滚轮（204）与轨道活动相连；所述Z轴吊装模组（3）的结构包括有吊装框架（301），所述吊装框架（301）上表面的中心设置有驱动收卷轮组（303），位于所述吊装框架（301）的上表面且与所述驱动收卷轮组（303）活动连接有第三驱动电机机构（302），所述驱动收卷轮组（303）的外壁活动套接有钢丝绳（304），所述吊装框架（301）上表面内部的四周均设置有引导轮（305），所述吊装框架（301）上表面的四周均设置有定滑轮（306），且所述钢丝绳（304）依次与引导轮（305）、定滑轮（306）均活动连接，所述钢丝绳（304）的一端与第三驱动电机机构（302）固定连接，另一端缠绕在钢绳吊装螺杆（402）并穿插套接在钢绳吊装孔（403）内。

4.根据权利要求3所述的一种低位版的桁架机器人，其特征在于：所述X轴行走模组（1）的结构包括有X轴轨道桁架（101），所述X轴轨道桁架（101）内部的一侧设置有第一驱动电机机构（102），所述第一驱动电机机构（102）的内部设置有第一减速机（103），所述X轴轨道桁架（101）外部侧面的一端设置有测距传感器（104），位于所述X轴轨道桁架（101）外部侧面的另一端且与测距传感器（104）不同侧面设置有电控柜（105），位于所述第一驱动电机机构（102）的两端且位于所述X轴轨道桁架（101）的内部设置有第一行走滚轮（106）。

5.根据权利要求4所述的一种低位版的桁架机器人，其特征在于：所述钢丝绳（304）的直径为≥8.0mm，其公称抗拉强度为1670MPa，且其长度≥4000mm，所述钢丝绳（304）的材质为碳素钢或合金钢中一种，且其安全系数为6-10，所述第三驱动电机机构（302）的功率为7.5千瓦，所述第三驱动电机机构（302）的内部设置有240速比的减速机，使得所述钢丝绳（304）的升降速度为7.5m/min。

6.根据权利要求4所述的一种低位版的桁架机器人，其特征在于：所述第一驱动电机机构（102）的功率为1.8千瓦，所述第一行走滚轮（106）在所述X轴轨道桁架（101）内部的运行速度为37.5m/min；所述第二驱动电机机构（202）的功率为1.8千瓦，所述第二行走滚轮（204）在Y轴轨道桁架（201）内部的运行速度为30m/min。

7.根据权利要求4所述的一种低位版的桁架机器人，其特征在于：所述X轴轨道桁架（101）的长度范围为3710±10mm，所述X轴轨道桁架（101）的宽度范围为2740±10mm，所述驱动收卷轮组（303）的上表面至所述导向块（501）的下表面之间距离为815±10mm；所述电池夹持装置（5）装卸电池和更换电池的动作时间≤180s。

8.根据权利要求4所述的一种低位版的桁架机器人，其特征在于：所述吊具框架（401）的长度与所述Y轴轨道桁架（201）的长度相等，所述X轴轨道桁架（101）的宽度大于所述Y轴轨道桁架（201）的长度，所述Y轴轨道桁架（201）的宽度大于吊具框架（401）的宽度，所述X轴轨道桁架（101）和所述Y轴轨道桁架（201）的形状均为长方形。