换电设备、换电回转方法及相关装置制造方法及图纸

本申请提出一种换电设备、换电回转方法及相关装置，换电设备包括：回转机构、机械臂机构、吊具机构和控制器；机械臂机构的第一端与回转机构相连，机械臂机构的第二端与吊具机构相连；控制器分别与回转机构、机械臂机构和吊具机构电连接。控制器控制机械臂机构的俯仰运动、回转机构的回转运动以及吊具机构的旋转运动，实现吊具机构携带的电池箱避让其他电池箱。采用本申请的技术方案，在换电回转的同时对吊具进行旋转，避免电池箱碰撞，即使吊具携带的电池箱底部低于其他电池箱的顶部，也不会发生碰撞，从而能够在保证电池箱安全的情况下，减少换电设备换电移动轨迹路程，提高换电效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
换电设备、换电回转方法及相关装置


[0001]本申请涉及换电
，尤其涉及一种换电设备、换电回转方法及相关装置。

技术介绍

[0002]随着电动化工程机械设备的广泛应用，对工程机械设备中电池箱的更换逐步受到重视。目前，针对工程机械设备的换电操作通常是在换电站中进行的，利用换电设备对电池箱吊运并更换，在电池箱吊运过程中，换电设备将电池箱吊到较高的位置(即，被吊运电池箱的底部高于其他电池箱的顶部)，避免被吊运的电池箱碰撞到其他电池箱，但是，将电池箱吊到较高位置对电池箱进行运输，使得电池箱的吊运路程较长，导致电池箱更换效率较低。

技术实现思路

[0003]基于上述现有技术的缺陷和不足，本申请提出一种换电设备、换电回转方法及相关装置，能够提高换电设备对电池箱的更换效率。
[0004]本申请提出的技术方案具体如下：
[0005]根据本申请实施例的第一方面，提供了一种换电设备，包括：回转机构、机械臂机构、吊具机构和控制器；
[0006]所述机械臂机构的第一端与所述回转机构相连，所述机械臂机构的第二端与所述吊具机构相连；
[0007]所述控制器分别与所述回转机构、所述机械臂机构和所述吊具机构电连接；
[0008]所述控制器控制所述机械臂机构的俯仰运动、所述回转机构的回转运动以及吊具机构的旋转运动，实现所述吊具机构携带的电池箱避让其他电池箱。
[0009]可选的，所述控制器具体用于：
[0010]获取携带电池箱标识的换电指令，并按照预先设置的所述电池箱标识对应的回转初始位置，控制所述机械臂机构俯仰运动，以使所述机械臂机构的第二端端点到达回转初始位置；
[0011]按照预先设置的所述电池箱标识对应的回转结束位置，控制所述回转机构回转，并按照预先构建的回转角度与旋转角度的关联关系中，所述回转机构的回转角度对应的旋转角度，控制所述吊具机构旋转；
[0012]其中，所述回转角度表示所述回转机构的当前角度，所述旋转角度表示所述吊具机构的当前角度；所述预先构建的回转角度与旋转角度的关联关系中，回转角度对应的旋转角度表示所述回转机构处于所述回转角度时，使得吊具机构携带的电池箱不发生碰撞的旋转角度。
[0013]可选的，所述回转角度与旋转角度的关联关系的构建过程包括：
[0014]对所述回转机构的回转范围进行划分，得到多个回转角度范围；
[0015]确定当所述回转机构处于回转角度范围中的样本回转角度时，使得所述吊具机构
携带的电池箱不发生碰撞的第一旋转角度；
[0016]将所述第一旋转角度作为所述样本回转角度对应的样本旋转角度；
[0017]基于分段差值算法，以及各个回转角度范围中的样本回转角度和样本旋转角度，计算各个回转角度范围对应的回转角度与旋转角度的关联关系。
[0018]可选的，若所述换电指令为电池箱入库指令，所述机械臂机构的第二端端点到达回转结束位置后，所述控制器还用于：
[0019]按照预先设置的所述电池箱标识对应的电池箱取放位置，控制所述机械臂机构俯仰运动，以使所述机械臂机构的第二端端点垂直移动到电池箱取放位置，并控制所述吊具机构放置电池箱。
[0020]可选的，若所述换电指令为电池箱出库指令，所述控制器按照预先设置的所述电池箱标识对应的回转初始位置信息，控制所述机械臂机构俯仰运动之前，还用于：
[0021]按照预先设置的所述电池箱标识对应的电池箱取放位置，控制所述机械臂机构俯仰运动，以使所述机械臂机构的第二端端点移动到电池箱取放位置，并控制所述吊具机构携带电池箱。
[0022]可选的，所述控制器获取携带电池箱标识的换电指令之后，还用于：
[0023]控制所述电池箱标识对应的电池箱底托解锁。
[0024]可选的，所述机械臂机构包括：固定机械臂、第一机械臂和第二机械臂；
[0025]所述第一机械臂包括：第一臂架、第一油缸和第一比例阀；所述第二机械臂包括：第二臂架、第二油缸和第二比例阀；
[0026]所述固定机械臂的第一端与所述回转机构相连，所述固定机械臂的第二端与所述第一臂架的第一端相连，所述第一臂架的第二端与所述第二臂架的第一端相连，所述第二臂架的第二端与所述吊具机构相连；
[0027]所述第一油缸的第一端设置在所述固定机械臂上，所述第一油缸的第二端设置在所述第一臂架上，所述第一油缸的伸缩实现所述固定机械臂与所述第一臂架之间的俯仰运动；
[0028]所述第二油缸的第一端设置在所述第一臂架上，所述第二油缸的第二端设置在所述第二臂架上，所述第二油缸的伸缩实现所述第一臂架与所述第二臂架之间的俯仰运动；
[0029]所述第一比例阀分别与所述控制器和所述第一油缸电连接，所述第二比例阀分别与所述控制器和所述第二油缸电连接；
[0030]所述控制器通过控制所述第一比例阀驱动第一油缸伸缩，所述控制器通过控制所述第二比例阀驱动第二油缸伸缩。
[0031]可选的，所述第一油缸和所述第二油缸上均设置有长度传感器，所述长度传感器与所述控制器电连接；
[0032]所述控制器根据所述长度传感器采集的所述第一油缸的伸缩长度和所述第二油缸的伸缩长度，以及所述回转机构的回转角度，计算所述机械臂机构的第二端端点的空间坐标。
[0033]可选的，所述回转初始位置包括：入库回转初始位置和出库回转初始位置，所述回转结束位置包括：入库回转结束位置和出库回转结束位置；
[0034]所述电池箱标识对应的入库回转初始位置为所述控制器根据所述回转机构的初
始角度、所述回转机构与所述电池箱标识对应的电池箱之间的距离以及预设高度计算得到的；
[0035]所述电池箱标识对应的出库回转初始位置为所述控制器根据所述电池箱标识对应的电池箱位置和所述预设高度计算得到的；
[0036]所述预设高度高于待出库电池箱顶部预设距离，所述预设距离小于电池箱高度；所述电池箱标识对应的出库回转初始位置与所述电池箱标识对应的入库回转结束位置相同，所述电池箱标识对应的出库回转结束位置与所述电池箱标识对应的入库回转初始位置相同。
[0037]可选的，所述回转机构包括：回转比例阀、回转油缸、回转角度编码器和回转台总成；
[0038]所述回转油缸设置在所述回转台总成内，所述回转台总成与所述机械臂机构的第一端相连；
[0039]所述控制器和所述回转油缸分别与所述回转比例阀电连接，所述控制器与所述回转角度编码器电连接；
[0040]所述控制器接收所述回转角度编码器采集的回转角度，并通过控制所述回转比例阀驱动所述回转油缸。
[0041]可选的，所述吊具机构包括：伺服驱动器、减速机、旋转角度编码器和吊具；
[0042]所述伺服驱动器和所述旋转角度编码器分别与所述控制器电连接；
[0043]所述控制器接收所述旋转角度编码器采集的旋转角度，并控制所述伺服驱动器，以使所述伺服驱动器驱动所述减速机控制吊具旋转。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种换电设备，其特征在于，包括：回转机构、机械臂机构、吊具机构和控制器；所述机械臂机构的第一端与所述回转机构相连，所述机械臂机构的第二端与所述吊具机构相连；所述控制器分别与所述回转机构、所述机械臂机构和所述吊具机构电连接；所述控制器控制所述机械臂机构的俯仰运动、所述回转机构的回转运动以及吊具机构的旋转运动，实现所述吊具机构携带的电池箱避让其他电池箱。2.根据权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述控制器具体用于：获取携带电池箱标识的换电指令，并按照预先设置的所述电池箱标识对应的回转初始位置，控制所述机械臂机构俯仰运动，以使所述机械臂机构的第二端端点到达回转初始位置；按照预先设置的所述电池箱标识对应的回转结束位置，控制所述回转机构回转，并按照预先构建的回转角度与旋转角度的关联关系中，所述回转机构的回转角度对应的旋转角度，控制所述吊具机构旋转；其中，所述回转角度表示所述回转机构的当前角度，所述旋转角度表示所述吊具机构的当前角度；所述预先构建的回转角度与旋转角度的关联关系中，回转角度对应的旋转角度表示所述回转机构处于所述回转角度时，使得吊具机构携带的电池箱不发生碰撞的旋转角度。3.根据权利要求2所述的换电设备，其特征在于，所述回转角度与旋转角度的关联关系的构建过程包括：对所述回转机构的回转范围进行划分，得到多个回转角度范围；确定当所述回转机构处于回转角度范围中的样本回转角度时，使得所述吊具机构携带的电池箱不发生碰撞的第一旋转角度；将所述第一旋转角度作为所述样本回转角度对应的样本旋转角度；基于分段差值算法，以及各个回转角度范围中的样本回转角度和样本旋转角度，计算各个回转角度范围对应的回转角度与旋转角度的关联关系。4.根据权利要求2所述的换电设备，其特征在于，若所述换电指令为电池箱入库指令，所述机械臂机构的第二端端点到达回转结束位置后，所述控制器还用于：按照预先设置的所述电池箱标识对应的电池箱取放位置，控制所述机械臂机构俯仰运动，以使所述机械臂机构的第二端端点垂直移动到电池箱取放位置，并控制所述吊具机构放置电池箱。5.根据权利要求2所述的换电设备，其特征在于，若所述换电指令为电池箱出库指令，所述控制器按照预先设置的所述电池箱标识对应的回转初始位置信息，控制所述机械臂机构俯仰运动之前，还用于：按照预先设置的所述电池箱标识对应的电池箱取放位置，控制所述机械臂机构俯仰运动，以使所述机械臂机构的第二端端点移动到电池箱取放位置，并控制所述吊具机构携带电池箱。6.根据权利要求2所述的换电设备，其特征在于，所述控制器获取携带电池箱标识的换电指令之后，还用于：控制所述电池箱标识对应的电池箱底托解锁。
7.根据权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述机械臂机构包括：固定机械臂、第一机械臂和第二机械臂；所述第一机械臂包括：第一臂架、第一油缸和第一比例阀；所述第二机械臂包括：第二臂架、第二油缸和第二比例阀；所述固定机械臂的第一端与所述回转机构相连，所述固定机械臂的第二端与所述第一臂架的第一端相连，所述第一臂架的第二端与所述第二臂架的第一端相连，所述第二臂架的第二端与所述吊具机构相连；所述第一油缸的第一端设置在所述固定机械臂上，所述第一油缸的第二端设置在所述第一臂架上，所述第一油缸的伸缩实现所述固定机械臂与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明，舒昊，靳三川，
申请(专利权)人：三一海洋重工有限公司，
类型：发明
国别省市：