TW201927604A - 定位機構和具有該定位機構的換電機器人 - Google Patents

Abstract

本發明屬於定位設備領域，具體提供一種定位機構和具有該定位機構的換電機器人。本發明旨在解決換電機器人在將動力電池安裝到電動汽車上時，動力電池上的螺栓不能與電動汽車上螺栓孔對準的問題。為此目的，本發明的換電機器人的承載平臺上設置有定位機構，該定位機構主要包括固定構件以及設置在該固定構件上的定位銷和驅動構件。該定位銷能夠在換電機器人將動力電池從換電站內取出時自動伸出，將動力電池精準地放置到承載平台的電池位上；該定位銷還能夠在換電機器人將動力電池安裝到電動汽車上時自動縮回。因此，本發明的換電機器人能夠在將動力電池安裝到電動汽車上時保證動力電池上的螺栓與電動汽車上的螺栓孔對準。

Description

定位機構和具有該定位機構的換電機器人

本發明屬於定位設備領域，具體提供一種定位機構和具有該定位機構的換電機器人。

底盤式換電汽車通常需要借助換電機器人來實現換電作業。換電時換電機器人將電動汽車上乏電的動力電池拆卸下來並轉送至換電站內，將換電站內滿電的動力電池取出並安裝到電動汽車上。例如，公開號為CN107097762A的專利申請中公開了一種實現上述功能的換電機器人。

通常換電機器人的承載平台上只設置有一種定位銷，通過該定位銷能夠將電動汽車的電池位與換電機器人的承載平台對準，以便換電機器人拆卸動力電池。而該定位銷在換電機器人從換電站內取出動力電池安裝到電動汽車上時卻不能對動力電池起到定位作用，導致換電機器人的承載平台與電動汽車的電池位對準之後，動力電池上的螺栓不能與電動汽車上的螺栓孔對準。

相應地，本領域需要一種新的換電機器人來解決上述問題。

為了解決現有技術中的上述問題，即為了解決換電機器人在將動力電池安裝到電動汽車上時，動力電池上的螺栓不能與電動汽車上螺栓孔對準的問題，本發明提供了一種定位機構，所述定位機構包括固定構件以及設置在所述固定構件上的定位銷和驅動構件；其中，所述驅動構件與所述定位銷驅動連接，所述驅動構件用於驅動所述定位銷沿自身軸線方向滑動，以便所述定位銷伸出所述固定構件和/或縮回所述固定構件。

在上述定位機構的優選技術方案中，所述定位機構還包括在所述定位銷和所述驅動構件之間傳遞驅動力的聯動構件，所述聯動構件具有多個輸出端，分別對應連接多個所述定位銷。

在上述定位機構的優選技術方案中，所述聯動構件包括：聯動軸，能夠在所述驅動構件的驅動力作用下繞自身軸線旋轉，所述聯動軸的軸向與所述定位銷的軸向具有夾角；第一驅動臂，沿所述聯動軸的徑向延伸，所述第一驅動臂的第一端固定於所述聯動軸以隨所述聯動軸的旋轉而擺動，第二端與所述定位銷連接，以帶動所述定位銷沿自身軸線滑動。

在上述定位機構的優選技術方案中，所述定位銷中設有滑槽，所述第一驅動臂的第二端設有可滑動地容納在所述滑槽內的滑塊，所述滑槽的延伸方向設置為能夠使所述第一驅動臂將所述聯動軸的旋轉運動轉化為所述定位銷沿自身軸線的直線運動。

在上述定位機構的優選技術方案中，所述聯動軸的軸向與所述定位銷的軸向垂直，所述滑槽與所述定位銷的軸向垂直。

在上述定位機構的優選技術方案中，所述聯動軸的軸向兩端分別設有所述第一驅動臂，每一個所述第一驅動臂分別對應連接有一個所述定位銷。

在上述定位機構的優選技術方案中，還包括支撐架，所述聯動軸通過支撐架支撐在所述固定構件上。

在上述定位機構的優選技術方案中，所述驅動構件的輸出運動為直線運動或者旋轉運動；當所述驅動構件的輸出為旋轉運動時，所述驅動構件的輸出端與所述聯動軸同軸連接；當所述驅動構件的輸出為直線運動時，所述聯動構件還包括第二驅動臂，所述第二驅動臂的一端固定連接至所述聯動軸，另一端與所述驅動構件的輸出端樞轉連接。

在上述定位機構的優選技術方案中，所述定位結構還包括設置在所述固定構件上的滑套，所述定位銷可滑動地設於所述滑套中。

在上述定位機構的優選技術方案中，所述定位機構還包括設置在所述固定件上的位置感測器，所述位置感測器用於檢測所述定位銷的位置狀態。

在上述定位機構的優選技術方案中，所述位置感測器包括第一位置感測器和第二位置感測器，所述第一位置感測器用於檢測所述定位銷的伸出狀態，所述第二位置感測器用於檢測所述定位銷的縮回狀態。

在上述定位機構的優選技術方案中，所述驅動構件是電缸。

此外，本發明還提供了一種換電機器人，所述換電機器人包括上述定位機構的優選技術方案中任一項所述的定位機構。

在上述換電機器人的優選技術方案中，所述換電機器人包括用於承載動力電池的承載平台，所述固定構件設置在所述承載平台上或與所述承載平台一體成型。

本領域技術人員能夠理解的是，在本發明的優選技術方案中，通過在換電機器人的承載平台上設置定位機構，並為該定位機構配置由驅動構件驅動的定位銷，使得該定位銷能夠在換電機器人將動力電池從換電站內取出時自動伸出，將動力電池精準地放置到承載平台的電池位上；該定位銷還能夠在換電機器人將動力電池安裝到電動汽車上時自動縮回。因此，本發明的換電機器人能夠在將動力電池安裝到電動汽車上時保證動力電池上的螺栓與電動汽車上的螺栓孔對準。

進一步，在本發明的優選實施方案中，驅動構件是電缸，電缸通過聯動構件同時驅動多個定位銷滑動。其中的一個定位銷配置有第一位置感測器和第二位置感測器，第一位置感測器用於檢測定位銷是否伸出到位，第二位置感測器用於檢測定位銷是否縮回到位，以便在定位銷運動到位之後使電缸停止轉動。

本領域技術人員應當理解的是，本節實施方式僅僅用於解釋本發明的技術原理，並非用於限制本發明的保護範圍。例如，本發明的定位機構不僅可以應用到換電機器人上，還可以應用於其他任意可行的設備上，例如電動汽車的換電站上，本領域技術人員可以根據需要對其作出調整，以便適應具體的應用場合，調整後的技術方案仍將落入本發明的保護範圍。

需要說明的是，在本發明的描述中，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水準”、“內”、“外”等指示方向或位置關係的術語是基於附圖所示的方向或位置關係，這僅僅是為了便於描述，而不是指示或暗示所述裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

此外，還需要說明的是，在本發明的描述中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域技術人員而言，可根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

如圖1至圖3所示，本發明的定位機構主要包括固定板1、第一定位銷2、作為驅動構件的電缸（4、5）和聯動構件6，固定板1用於支撐或固定第一定位銷2、電缸（4、5）和聯動構件6，聯動構件6用於在定位銷和驅動構件之間傳遞動力。其中，第一定位銷2沿自身軸線方向可滑動地設置在固定板1上。在本發明的優選技術方案中，固定板1上固定地設置有滑套3，第一定位銷2沿自身軸線方向可滑動地設置在滑套3內，以便通過滑套3對第一定位銷2進行導向，並減少第一定位銷2滑動時的摩擦力。進一步，電缸（4、5）包括驅動連接的電機4和螺桿元件5，電缸（4、5）的一端與固定板1樞轉連接，電缸（4、5）的另一端與聯動構件6樞轉連接，聯動構件6的兩端分別連接有一個第一定位銷2。或者本領域技術人員也可以根據需要，使聯動構件6同時驅動其他任意數量的定位銷2，例如三個、四個、五個等。電缸（4、5）伸縮時能夠通過聯動構件6帶動兩個第一定位銷2同步伸縮。本領域技術人員能夠理解的是，由於螺桿元件5的螺桿螺母副具有自鎖的特性，所以在電機4停止轉動之後螺桿元件5能夠通過聯動構件6將第一定位銷2鎖定到當前位置。

需要說明的是，由於電缸（4、5）是本領域技術人員經常使用的常規元器件，並且電缸（4、5）在市場上也很容易買到，所以此處不再對電缸（4、5）做過多的說明。

本領域技術人員能夠理解的是，用於固定板1還可以被其他任意可行的固定構件替代，例如支架和鈑金構件。電缸（4、5）也可以被其他任意可行的驅動構件替代，例如電動推杆、油缸、氣缸等。

繼續參閱圖1至圖3，本發明的聯動構件6主要包括聯動軸61以及沿聯動軸61徑向設置的第一驅動臂62和第二驅動臂63。聯動軸61樞轉地設置在固定板1的第一支撐架11上，且可由驅動構件驅動而圍繞自身軸線轉動。兩個第一驅動臂62分別固定地設置在聯動軸61的兩端。第二驅動臂63設置在聯動軸61的中間部位並且與聯動軸61固定連接。其中，每個第一驅動臂62遠離聯動軸61的一端分別連接有一個第一定位銷2，第二驅動臂63遠離聯動軸61的一端與絲杠元件5的輸出端樞轉連接。

如圖3和圖4所示，第一定位銷2的底部沿徑向設置有滑槽21，第一驅動臂62遠離聯動軸61的一端設置有滑塊621，並且該滑塊621能夠在滑槽21內滑動。如圖3所示的，當電缸（4、5）推動第二驅動臂63時，第二驅動臂63能夠帶動聯動軸61和第一驅動臂62順時針轉動，轉動的第一驅動臂62通過滑塊621能夠驅動第一定位銷2向上移動，從而使第一定位銷2伸出。當電缸（4、5）拉動第二驅動臂63時，第二驅動臂63能夠帶動聯動軸61和第一驅動臂62逆時針轉動，轉動的第一驅動臂62通過滑塊621能夠驅動第一定位銷2向下移動，從而使第一定位銷2縮回。從圖3和圖4中可以看出，滑塊621驅動第一定位銷2上下滑動的同時會在滑槽21內滑動，因此，通過滑槽21和滑塊621的配合能夠避免第一驅動臂62驅動第一定位銷2時第一定位銷2和第一驅動臂62之間發生卡死現象。本領域技術人員能夠理解的是，在滑槽21和滑塊621實現上述功能的前提下，滑槽21還有與第一定位銷2的軸線呈任意可行的角度，例如30°、45°、60°，滑塊621可以是任何可行的形狀或結構，例如圓形、橢圓形、滾輪等。

如圖1至3所示的，固定板1上還設置有第二支撐架12，該第二支撐架12上安裝有用於檢測第一定位銷2位置狀態的第一位置感測器7和第二位置感測器8。如圖1至圖4所示的，第一定位銷2的底部設置有定位板22。隨著第一定位銷2的上下移動，定位板22接近第一位置感測器7和第二位置感測器8。當定位板22與第一位置感測器7和第二位置感測器8接近時，第一位置感測器7和第二位置感測器8能夠檢測到定位板22並向外發出信號。當系統的控制器接收到該信號時判定第一定位銷2伸出到位或縮回到位，使電機4停止轉動。在本發明的優選實施方案中，第一位置感測器7和第二位置感測器8都是接近開關，定位板22為金屬塊，或者本領域技術人員也可以根據需要，對第一位置感測器7、第二位置感測器8和定位板22進行適當調整。例如，將第一位置感測器7和第二位置感測器8用一個線性位置感測器替代，將定位板22與該線性位置感測器的活動端固定連接。

雖然圖中並未示出，但是在本發明的另一個可行的實施方案中，第一定位銷2還可以直接與電缸（4、5），使第一定位銷2由電缸（4、5）直接驅動。本領域技術人員能夠理解的是，此時的電缸（4、5）設置在第一定位銷2的下端，且螺桿元件5的軸線與第一定位銷2的滑動方向平行。此外，本領域技術人員也可以根據需要，將電機4和螺桿元件5組合替換成其他任意可行的驅動裝置，例如直線電機、電磁鐵、螺桿螺母副等。在本發明的又一個可行的實施方案中，可以省去電缸（4、5），然後由電機直接驅動聯動軸61轉動，進而通過第一驅動臂62驅動第一定位銷2滑動。

下面參照圖5來對本發明的換電機器人進行詳細說明。

如圖5所示，本發明的換電機器人9主要包括承載平台91、升降機構92和行走機構93。承載平台91用於承載電動汽車的動力電池10，升降機構92用於舉升承載平台91，行走機構93用於驅動換電機器人9行走。

繼續參閱圖5，承載平台91主要包括多套上文所述的定位機構和多個第二定位銷911。定位機構用於定位動力電池10，第二定位銷911用於將承載平台91與電動汽車的換電位對準。在本發明的優選實施方案中，定位機構的固定板1設置在或一體製成在承載平台91的頂部，定位機構的其他構件都位於承載平台91內，以便保證承載平台91頂部的平整度。

下面對本發明的換電機器人9的工作原理進行詳細說明。在此之前需要說明的是，在本發明的優選實施方案中，第一定位銷2在常態下處於縮回狀態，或者本領域技術人員也可以根據需要，使第一定位銷2在常態下處於伸出狀態。

當電動汽車需要更換電池時，行走機構93先將換電機器人9移動到與電動汽車底部的換電位對準的位置，然後升降機構92將承載平台91頂起，直至承載平台91上的第二定位銷911插入電動汽車電池位上的定位孔。此時換電機器人9將電動汽車上乏電的動力電池10拆卸下來，並轉運至換電站內。

當換電機器人9將乏電的動力電池10轉運到換電內之後，電缸（4、5）驅動第一定位銷2伸出。此時，承載平台91從換電站內取出滿電的動力電池10，在承載平台91取出滿電的動力電池10的過程中，第一定位銷2插進動力電池10的定位孔內，以便將動力電池10精確地定位到承載平台91上。

最後，換電機器人9攜帶滿電的動力電池10行駛至與電動汽車底部的換電位對準的位置。然後升降機構92將承載平台91頂起，直至承載平台91上的第二定位銷911插入電動汽車電池位上的定位孔。需要說明的是，第一定位銷2在第二定位銷911插入電動汽車電池位上的定位孔之前縮回，防止動力電池10安裝到電動汽車上時，第一定位銷2與動力電池10的定位孔之間、第二定位銷911與電動汽車的定位孔之間以及動力電池10上的螺栓與電動汽車上的螺紋孔之間發生干涉。

綜上所述，本發明的換電機器人9通過第一定位銷2能夠將動力電池10精確地定位到承載平台91上，通過第二定位銷911能夠使承載平台91與電動汽車上的電池位對準。避免了換電機器人9在從換電站內取出動力電池10時，動力電池10在承載平台91上放置不當，導致第二定位銷91不能插入電動汽車上的定位孔的問題。因此，本發明的換電機器人9能夠保證動力電池10的螺栓與電動汽車上的螺栓孔對準，進而保證動力電池10能夠順利地安裝到電動汽車上。

至此，已經結合附圖所示的優選實施方式描述了本發明的技術方案，但是，本領域技術人員容易理解的是，本發明的保護範圍顯然不局限於這些具體實施方式。在不偏離本發明的原理的前提下，本領域技術人員可以對相關技術特徵作出等同的更改或替換，這些更改或替換之後的技術方案都將落入本發明的保護範圍之內。

1‧‧‧固定板

11‧‧‧第一支撐架

12‧‧‧第二支撐架

2‧‧‧第一定位銷

21‧‧‧滑槽

22‧‧‧定位板

3‧‧‧滑套

4‧‧‧電機

5‧‧‧螺桿組件

6‧‧‧聯動構件

61‧‧‧聯動軸

62‧‧‧第一驅動臂

621‧‧‧滑塊

63‧‧‧第二驅動臂

7‧‧‧第一位置感測器

8‧‧‧第二位置感測器

9‧‧‧換電機器人

91‧‧‧承載平台

911‧‧‧第二定位銷

92‧‧‧升降機構

93‧‧‧行走機構

10‧‧‧動力電池

下面參照附圖來描述本發明的優選實施方式，附圖中： 圖1是本發明的定位機構在第一定位銷伸出狀態下的示意圖； 圖2是本發明的定位機構在第一定位銷縮回狀態下的示意圖； 圖3是本發明的定位機構的主視圖； 圖4是圖3中A部的放大圖； 圖5是本發明的換電機器人的簡單結構示意圖。

Claims (14)

1. 一種定位機構，包括一固定構件以及設置在所述固定構件上的一定位銷和一驅動構件； 所述驅動構件與所述定位銷驅動連接，所述驅動構件用於驅動所述定位銷沿自身軸線方向滑動，以便所述定位銷伸出所述固定構件和/或縮回所述固定構件。
2. 如請求項1所述的定位機構，其中，所述定位機構還包括在所述定位銷和所述驅動構件之間傳遞驅動力的一聯動構件，所述聯動構件具有多個輸出端，分別對應連接多個所述定位銷。
3. 如請求項2所述的定位機構，其中，所述聯動構件包括： 一聯動軸，能夠在所述驅動構件的驅動力作用下繞自身軸線旋轉，所述聯動軸的軸向與所述定位銷的軸向具有一夾角； 一第一驅動臂，沿所述聯動軸的徑向延伸，所述第一驅動臂的一第一端固定於所述聯動軸以隨所述聯動軸的旋轉而擺動，一第二端與所述定位銷連接，以帶動所述定位銷沿自身軸線滑動。
4. 如請求項所述的定位機構，其中，所述定位銷中設有一滑槽，所述第一驅動臂的第二端設有可滑動地容納在所述滑槽內的一滑塊，所述滑槽的延伸方向設置為能夠使所述第一驅動臂將所述聯動軸的旋轉運動轉化為所述定位銷沿自身軸線的直線運動。
5. 如請求項4所述的定位機構，其中，所述聯動軸的軸向與所述定位銷的軸向垂直，所述滑槽與所述定位銷的軸向垂直。
6. 如請求項3所述的定位機構，其中，所述聯動軸的軸向兩端分別設有所述第一驅動臂，每一個所述第一驅動臂分別對應連接有一個所述定位銷。
7. 如請求項3所述的定位機構，其還包括一支撐架，所述聯動軸通過支撐架支撐在所述固定構件上。
8. 如請求項3所述的定位機構，其中，所述驅動構件的輸出運動為直線運動或者旋轉運動； 當所述驅動構件的輸出為旋轉運動時，所述驅動構件的輸出端與所述聯動軸同軸連接； 當所述驅動構件的輸出為直線運動時，所述聯動構件還包括第二驅動臂，所述第二驅動臂的一端固定連接至所述聯動軸，另一端與所述驅動構件的輸出端樞轉連接。
9. 如請求項1所述的定位機構，其中，所述定位結構還包括設置在所述固定構件上的一滑套，所述定位銷可滑動地設於所述滑套中。
10. 如請求項1至9中任一項所述的定位機構，其中，所述定位機構還包括設置在所述固定件上的一位置感測器，所述位置感測器用於檢測所述定位銷的位置狀態。
11. 如請求項10所述的定位機構，其中，所述位置感測器包括一第一位置感測器和一第二位置感測器，所述第一位置感測器用於檢測所述定位銷的伸出狀態，所述第二位置感測器用於檢測所述定位銷的縮回狀態。
12. 如請求項1至9中任一項所述的定位機構，其中，所述驅動構件是電缸。
13. 一種換電機器人，包括請求項1至12中任一項所述的定位機構。
14. 如請求項13所述的換電機器人，其中，所述換電機器人包括用於承載動力電池的一承載平台，所述固定構件設置在所述承載平台上或與所述承載平台一體成型。