一种移动设备的电池自动更换系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种移动设备的电池自动更换系统及更换方法，该系统通过与充电座连接后通过驱动机构来更换充电座内已经充满的电池至移动设备中，从而做到快速更换电池的目的，提高移动设备的长时间工作能力。

An automatic battery replacement system and method for mobile devices

【技术实现步骤摘要】
一种移动设备的电池自动更换系统及方法
本专利技术涉及自动控制领域，特别涉及一种移动设备的电池自动更换系统及方法。
技术介绍
电驱动的移动设备的电池作为其动力部件，对设备的正常工作十分重要，移动设备种类很多，最常见的就是工业应用的移动机器人，当前的机器人无论是扫地机器人、服务机器人、物流运输机器人的电池系统都是固定在机器本体里面的，当机器运行到电量很低时会自动回到充电座充电或由人将机器送到充电座充电，为了保证机器的续航时间，大都通过加大电池容量的方式来解决，但是这会遇到一个最大的痛点是电池容量增加本身也会增加机器整体的重量，从而增加机器的负荷，消耗更多的电力，因此电池不可能无限放大，而由于电池本身容量过大也会造成充电时间过长，所以目前都需要在电池容量上找一个平衡点，从而导致目前的机器人系统无法长时间运行，而机器人替换人的简单劳动最重要的就是要有好的经济效益才有意义，机器人不能长时间工作，或者说工作一段时间就要充一段时间电，必然会导致机器人的工作效率下降，从而拉长投资回收期，也会降低使用体验。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种机器人的电池自动更换系统及方法，用于实现机器人的可更换电池的方式来为机器人的工作提供续航支持。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种移动设备的电池自动更换系统，包括移动设备本体以及为移动设备工作供电的第一电池；所述更换系统还包括对准系统、第一控制系统、第二控制系统、充电座，所述第一电池可拆卸的设置在移动设备本体的电池仓内，所述移动设备本体内设置第一驱动机构；所述充电座内设置多个充电座电池仓、第二驱动机构、转动机构，所述第二驱动机构用于驱动转动机构带动充电座电池仓的位置变化；所述对准系统用于实现电池更换时的位置对准，其分别与第一控制系统、第二控制系统连接，在位置对准时移动设备本体的电池仓仓口与充电座电池仓仓口对准且在位置对准后分别将对准信号发送至第一控制系统、第二控制系统；所述第一控制系统在获取对准信号后控制第一驱动机构将第一电池送入到对应的充电座电池仓内；所述第二控制系统用于在第一电池进入充电座电池仓后控制第二驱动机构转换另一个充电座电池仓与移动设备的电池仓仓口对准并驱动该充电座电池仓内的电池进入到移动设备的电池仓内。所述第一控制系统包括第一微控制器、电池电量获取模块，所述第一微控制器与电池电量获取模块，所述电池电量获取模块用于获取移动设备的电池的剩余电量数据，所述第一微控制器的输出控制信号至移动设备的控制系统，由移动设备的控制系统控制移动设备移动至充电座所在位置。所述对准系统包括分别设置在移动设备本体上以及充电座上的导向柱和导向槽。所述对准系统还包括感应装置，所述感应装置用于检测导向柱是否完全进入导向槽内，所述感应装置的输出端与第一控制系统连接，用于将检测信号发送至第一控制系统。所述第二控制系统与充电座电池仓内的仓内检测模块连接，所述仓内检测模块用于检测电池仓内是否存在电池，其输出端与第二控制系统连接。所述第二控制系统与第二驱动机构连接，用于控制转动机构带动充电座电池仓的位置转换以及驱动充电座电池仓内的电池进入到与其对准的移动设备电池仓内。所述第二驱动机构包括转动驱动机构以及伸缩驱动机构，所述转动驱动机构用于根据第二控制系统的控制控制转动机构带动充电座电池仓位置的转换、、通过伸缩驱动机构驱动电池离开充电座电池仓进入与其对准的移动设备的电池仓内。移动设备的电池供电/充电口为插接式接口。在充电座电池仓内设有为仓内电池充电的充电系统。一种移动设备的电池自动更换系统的更换方法，包括如下步骤：步骤1、检测移动设备电池的剩余电量，当电池电量低于设定阈值时，移动设备向充电座移动；步骤2：控制导向槽和导向柱配合以确保移动设备本体的电池仓口与充电座的电池仓口正对；步骤3：检测到导向柱插到导向槽底部后触发感应装置，根据感应信号控制第一驱动机构将移动设备本体电池仓内的电池送入到正对的充电座电池仓内；步骤4、当检测到移动设备本体的电池进入到充电座电池仓内后控制第二驱动机构，将装在有已经充满的电池对应的充电座电池仓的仓口正对移动设备本体的仓口位置，并驱动将该电池送入到移动设备本体的电池仓中。步骤5：完成电池更换，并将更换完成信号发送至移动设备本体的控制系统中。步骤6：充电座启动充电系统对更换至充电座电池仓内的电池进行充电。本专利技术的优点在于：可以实现快速的更换电池，保证了机器人等移动设备的长时间供电工作，减少了充电时间，提高了移动设备的可持续工作时间，增加了其工作工作效率，保证了设备的长时间运行。附图说明下面对本专利技术说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：图1为本专利技术更换系统的结构示意图；图2为本专利技术更换系统对接后示意图；图3为本专利技术充电座调整备用的第二电池示意图；图4为本专利技术备用的第二电池更换到机器人中的示意图；图5为本专利技术更换完成示意图；图6为本专利技术机器人本体上的电池仓的驱动控制局部示意图；图7为充电座的驱动机构结构原理图；图8为本专利技术可拆卸电池示意图。上述图中的标记均为：1、第一电池；2、机器人本体；3、导向柱；4、导向槽；5、充电座；6、第二电池；7、第二驱动机构；8、第一驱动机构；81、电动缸；82、伸缩杆；9、充电座电池仓；10、伸缩机构；11、转盘；12、电机；13、电源转换板；14、探针。具体实施方式下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。移动设备是指具有电池供电且可以进行移动的机构、设备等，常见的移动设备包括各种移动机器人，如扫地机器人、物流机器人等，下面以机器人为例进行说明。如图1所示，一种移动机器人的电池自动更换系统，包括机器人本体2，机器人本体2上设置有机器人的电池仓，机器人的电池1设置在电池仓内，第一电池1可拆卸的设置在机器人本体2的电池仓内，为机器人的工作供电。其供电方式以插接的方式实现可拆卸的供电。机器人本体2内设置第一驱动机构8，第一驱动机构8通过接收第一控制系统的控制信号来驱动第一驱动机构8将电池1推出机器人电池仓，第一驱动机构8可以采用电动缸来实现。如图6所示，为机器人本体内部关于驱动机构驱动电池的局部示意图，驱动机构即为电动缸81，电动缸81的伸缩杠82沿着电池进入仓内和离开仓内的方向伸缩，如图6以左右方向进行伸缩，从而通过伸缩杆的伸缩杆将电池1推出机器人的电池仓，推出后则控制伸缩杆82收缩回来。由于电池包1采用插接式的可拆卸连接方式，故而通过电动缸即可实现将电池1推出电池仓。电动缸的控制由第一控制系统来实现驱动控制，第一控制系统包括第一微控制器、电池电量获取模块，第一微控制器与电池电量获取模块，电池电量获取模块用于获取机器人电池的剩余电量数据，第一微控制器的输出控制信号至机器人控制系统，由机器人控制系统控制机器人移动至充电座所在位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动设备的电池自动更换系统，包括移动设备本体(2)以及为移动设备工作供电的第一电池(1)；其特征在于：所述更换系统还包括对准系统、第一控制系统、第二控制系统、充电座(5)，所述第一电池(1)可拆卸的设置在移动设备本体(2)的电池仓内，所述移动设备本体(2)内设置第一驱动机构(8)；/n所述充电座(5)内设置多个充电座电池仓、第二驱动机构(7)、转动机构，所述第二驱动机构(7)用于驱动转动机构带动充电座电池仓的位置变化；/n所述对准系统用于实现电池更换时的位置对准，其分别与第一控制系统、第二控制系统连接，在位置对准时移动设备本体(2)的电池仓仓口与充电座电池仓仓口对准且在位置对准后分别将对准信号发送至第一控制系统、第二控制系统；所述第一控制系统在获取对准信号后控制第一驱动机构(8)将第一电池(1)送入到对应的充电座电池仓内；所述第二控制系统用于在第一电池(1)进入充电座电池仓后控制第二驱动机构(7)转换另一个充电座电池仓与移动设备的电池仓仓口对准并驱动该充电座电池仓内的电池进入到移动设备的电池仓内。/n

【技术特征摘要】
1.一种移动设备的电池自动更换系统，包括移动设备本体(2)以及为移动设备工作供电的第一电池(1)；其特征在于：所述更换系统还包括对准系统、第一控制系统、第二控制系统、充电座(5)，所述第一电池(1)可拆卸的设置在移动设备本体(2)的电池仓内，所述移动设备本体(2)内设置第一驱动机构(8)；
所述充电座(5)内设置多个充电座电池仓、第二驱动机构(7)、转动机构，所述第二驱动机构(7)用于驱动转动机构带动充电座电池仓的位置变化；
所述对准系统用于实现电池更换时的位置对准，其分别与第一控制系统、第二控制系统连接，在位置对准时移动设备本体(2)的电池仓仓口与充电座电池仓仓口对准且在位置对准后分别将对准信号发送至第一控制系统、第二控制系统；所述第一控制系统在获取对准信号后控制第一驱动机构(8)将第一电池(1)送入到对应的充电座电池仓内；所述第二控制系统用于在第一电池(1)进入充电座电池仓后控制第二驱动机构(7)转换另一个充电座电池仓与移动设备的电池仓仓口对准并驱动该充电座电池仓内的电池进入到移动设备的电池仓内。


2.如权利要求1所述的一种移动设备的电池自动更换系统，其特征在于：所述第一控制系统包括第一微控制器、电池电量获取模块，所述第一微控制器与电池电量获取模块，所述电池电量获取模块用于获取移动设备的电池的剩余电量数据，所述第一微控制器的输出控制信号至移动设备的控制系统，由移动设备的控制系统控制移动设备移动至充电座(5)所在位置。


3.如权利要求2所述的一种移动设备的电池自动更换系统，其特征在于：所述对准系统包括分别设置在移动设备本体(2)上以及充电座上的导向柱(3)和导向槽(4)。


4.如权利要求3所述的一种移动设备的电池自动更换系统，其特征在于：所述对准系统还包括感应装置，所述感应装置用于检测导向柱是否完全进入导向槽内，所述感应装置的输出端与第一控制系统连接，用于将检测信号发送至第一控制系统。


5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹井管，
申请(专利权)人：合肥拉塞特机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34