一种电池换装机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种电池换装机器人，包括：底座导轨驱动模块，所述底座导轨驱动模块通过对底座的控制，使换电机器人与电池架平行运动；装卸电池运动模块，通过可以上下移动的电池装卸箱实现对不同高度电池的装卸；激光定位模块，与底座导轨驱动模块配合使得电池换装机器人能够运动到指定的位置；装卸搭桥模块，实现电池换装机器人与电动汽车或电池架的稳定、准确对接；转台电机驱动模块，完成电池装卸箱的旋转动作；整体控制模块，通过微处理器对整体结构进行控制。本实用新型专利技术结构简单，使用方便，能够降低电动汽车在换电池所用的时间，大大提高了效率。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于先进制造
，具体涉及一种电池换装机器人。
技术介绍
环境和能源问题日益严峻，传统燃油汽车环境污染严重，能源消耗大，引起人们越来越多的关注与担忧。电动汽车具有节能、环保的优势，可有效缓解能源资源紧张、大气污染严重等问题。由于电动汽车具有能量转换效率高、舒适干净、噪声低、不污染环境、操作简单可靠及使用费用低等优点，被称为绿色汽车。大力推广电动汽车符合国家能源及环保的长期发展规划，有利于促进国内能源结构的优化调整和大气环境的改善。低排放、少污染的电动汽车投运对推动节能减排工作，具有很强的示范性及可推广性，对于实现城市可持续发展目标具有重大意义。电动汽车已经成为汽车工业发展不可逆转的潮流，其发展将分阶段不断推进。随着技术的不断进步，我国电动汽车应用重点将逐步从公共服务用车、微型电动汽车过渡到电动乘用车，并形成电动汽车发展的市场化机制，实现电动汽车的大规模产业化。在王春光等人的研究基础上，在电池标准统一化、充电站建设结构、电池流通管理、电池充电方式优化等几大方面，就纯电动车电池更换式充电站的建设推广进行了一系列改良式思考。能源供给是电动汽车产业链中的重要环节，能源供给模式与电动汽车的发展密切相关。目前难以推广的关键问题是电池容量有限与充电时间过长，但是目前存在着的问题恰恰就是电池制造技术、充电技术达不到我们日常使用的要求。电池更换式充电站很好地解决了目前现实中遇到的棘手问题。但是，技术因素、整车价格因素、配套充电设施因素长期以来一直是制约电动汽车普及的重要原因。技术因素将随着时间的推移，科学家、 企业们不断的努力而减小。成本方面，电动公交车能源使用成本仅为普通柴油公交车的1 /3 1 /2。经济规模的提升、国家政策的扶持、相对低廉的使用成本有效地缓解了整车价格因素对电动汽车产业带来的制约。在技术和价格的坚冰逐步消融的过程中，最后一项制约电动汽车产业发展的因素便是配套充电设施的建设。根据电动汽车动力电池组的技术和使用特性，电动汽车的充电模式存在一定的差别。对于充电方案的选择，当前纯电动车充电模式主要有常规充电、快速充电和电池更换三种模式。目前，我国普及电动汽车主要是从公共交通业入手，在一些城市试点，将公交车改为电动汽车。但电动公交车的电池较重，一般都在上百公斤，因此，需要一种换电机器人，它能够快速、平稳、准确的将亏电电池从电动汽车上卸下来并将充满电的电池装入电动汽车中。
技术实现思路
本技术目的是提供一种降低了电动汽车在换电池所用的时间，大大提高了效率的电池换装机器人。本技术的技术方案是一种电池换装机器人，包括底座导轨驱动模块，所述底座导轨驱动模块通过对底座的控制，使换电机器人与电池架平行运动；装卸电池运动模块，通过可以上下移动的电池装卸箱实现对不同高度电池的装卸；激光定位模块，与底座导轨驱动模块配合使得电池换装机器人能够运动到指定的位置；装卸搭桥模块，实现电池换装机器人与电动汽车或电池架的稳定、准确对接；转台电机驱动模块，完成电池装卸箱的旋转动作；整体控制模块，通过微处理器对整体结构进行控制。进一步的，所述底座导轨驱动模块为滚轮导轨驱动装置。进一步的，所述滚轮导轨驱动装置的滚轮采用小型电机直接驱动。进一步的，所述装卸电池运动模块包括可以驱动电池装卸箱垂直于地面上下运动的丝杠升降机构、可以驱动电池装卸箱平行于地面水平运动的丝杠滑块运动机构和位于电池装卸箱内的皮带滚轮机构。进一步的，所述丝杠升降机构为自锁型蜗轮蜗杆丝杠升降机构。进一步的，所述丝杠滑块运动机构为循环滚珠螺母型滚珠丝杠。进一步的，所述激光定位模块包括激光传感器和控制芯片，所述激光传感器与控制芯片相连。进一步的，所述装卸搭桥模块为顶尖弹簧机构。进一步的，所述整体控制模块通过可编程逻辑控制器控制其他各模块的动作。本技术的优点是该系统选用现有的电池尺寸，配合自身开发设计的装卸工作台以及周边的各种控制柜和人机交互界面，采用协作控制技术，高效、自动地完成将电池从充电柜到电动车的装取任务。本技术丰富了电动汽车电池充电的技术与方式，适应我国现阶段的发展状况， 降低了电动汽车在换电池所用的时间，大大提高了效率和能源的节约，能够迅速、平稳的将亏电电池从电动汽车中取出，并将其放入电池充电架上充电，再从电池充电架上将其它充满电的电池放入电动汽车中，整个过程中保证换电的效率与准确性。以下结合附图及实施例对本技术作进一步描述附图说明图1为系统工作流程图。图2为装卸箱内部示意图。图3为闭环迭代算法框图。图4为PLC电机控制框图。图5为电池换装机器人总体结构图。图6为电池换装机器人总体结构图。其中1装卸电池运动模块；2激光定位模块；3转台电机驱动模块；4底座导轨驱动模块；5装载搭桥模块；6皮带滚轮机构；7装卸箱支架；8推出机构；9对接机构。具体实施方式实施例如图5、图6所示的电池换装机器人包括装卸电池运动模块1，激光定位4模块2，转台电机驱动模块3，底座导轨驱动模块4和装载搭桥模块5。底座导轨驱动模块， 由于同时有大量的电池同时充电，电池充电架的跨度较大，因此换电机器人要根据电池充电的情况选择合适的电池装入电动汽车中，底座导轨驱动模块通过对底座的控制，使换电机器人与电池架平行运动，到达充满电的电池位置，再运行后面的模块。同时，将亏电电池放入电池架中也需要底座导轨驱动模块相应的动作完成。整个换电机器人全部由底座导轨带动，此模块要保证大的承载力，为了使整个机器人运行的平稳和运行的直线度误差最小， 我们使用的是导轨直线运动装置，直线导轨系统需要保证整个底盘要和导轨的定位问题， 否则底盘不会按照完全的直线运动，为了减少加工工艺和工作时的配合，本技术只采用单边定位，且要对机器人进行直线运动控制，速度与加速度也要满足一定的要求，加速度满足要在很短的时间内达到速度的提升而不使整个机构和电池之间发生相对运动或者较大的晃动，致使系统的平稳性下降，而最大线速度又要在一定的限度之内，以保证在减速阶段的减速度和减速时间也较小，由于这样的限制，本技术的导轨直线运动采用滚轮导轨驱动，由于载重较大，滚轮直接采用小型电机直接驱动，这样在控制上面得到了简化，以及省去了减速器，进而可以将底盘做的很矮，降低了整个系统的中心，也增加了安全性，并且能够满足驱动力的要求，真正实现了电机直接驱动的直线运动，为本系统的定位打下基石出。装卸电池运动模块对装卸电池动作再进行细致的分解，该动作主要由三步完成(以从电动汽车中取出亏电电池为例)。)利用电池装卸箱中的吸盘将电动汽车中的亏电电池的相应位置吸住。)利用皮带滚轮机构将亏电电池从电动汽车中运载出来。)电池装卸箱解除与电动汽车的搭桥，并使电池装卸箱回复初始状态。整个电池装卸箱有三个自由度的动作，三个动作分别由三个机构完成。如图2所示，电池装卸箱包括以下机构1)丝杠升降机构。装卸箱内丝杠升降机构驱动电池装卸箱垂直于地面上下运动， 可以实现装卸箱对不同高度电池的装卸，为了使整个机构的灵活性更高，本技术选择双丝杠升降，即左边和右边可以相互分离，分别完成各自的动作，只需将两个丝杠进行分别控制。在选择丝杠升降方面，本技术选择了自锁型蜗轮蜗杆丝杠升降机构，包括蜗杆、 蜗轮、螺母、丝杠、鼓形齿，所述螺母采用螺母凹件和螺母凸件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张小栋，黄朝翔，张学智，
申请(专利权)人：西安交通大学苏州研究院，
类型：实用新型
国别省市：