电动公交车换电机器人系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电动公交车换电机器人系统及方法，它包括机器人本体和机器人主控台，机器人本体包括机械部分和电气控制部分，所述机械部分包括在X、Y、Z三个直角坐标方向上设有的水平移动单元，载物平台单元和承重单元，所述载物平台单元上包括设有的载物台以及其上设有的电池驱动机构，所述电池驱动机构上设置有电池推送机构；所述的电气控制部分包括：与主控计算机系统连接的数据采集装置、动力驱动机构，I/O模块，无线通信模块I；所述无线通讯模块I与控制后台无线通讯模块II以及遥控装置中无线通讯模块III无线通讯。换电机器人的应用，换电过程定位精度高、相对位移量小、位置准确，实现对不同种类电动公交车动力电池的快速更换。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种电动车辆与电池中转台之间电池换电系统及换电方法，尤其涉及ー种。
技术介绍
随着资源与环境双重压カ的持续増大，为缓解石油资源短缺局面，降低汽车燃油对环境的污染，发展新能源汽车已成为未来汽车エ业发展的方向。目前，“低排放”汽车(主要指混合动カ汽车)已进入大規模产业化阶段，在全球的累计销量已超过100万辆，“零排放”汽车(主要指纯电动汽车)的批量生产时间已提前到2015年，比原来预计的时间提前了 10年至15年。 然而在实际应用中，由于受到当前电池能量密度的限制，电动汽车的续航里程一般在ー百公里至两百公里之间，远不如传统汽车的续航里程。因此，能否快速为汽车提供能量补给，直接影响到电动汽车的推广应用。通常情况下，对电池慢速充电需要几个小时才能完成，快速充电会对电池的寿命产生影响，而且，单箱电池比较笨重，不利于人工更换。就电动公交车而言，一方面它需要较大的电池容量，另ー方面由于受单箱电池容量的限制，往往采用多电池箱组合来供给电能，由于电池数量的增多，带来了占用空间较大；增加车自重的问题，甚至使电动公交车的电池能达到上吨的重量。根据目前的电池容量现状，一组电池最多运行4小时就要更换，毎次要更换六到八块，如用人工更换，至少要ー到ニ小时，这对运营商来讲，是不容许的。目前，国内相关企业机构对电动公交车的电池更换系统有一定的研究，中华人民共和国国家知识产权局2010年9月30日公开的公开号201881868U，申请号201020561469. X提出了一种电动商用车电池更换装置及换电系统。首先，该系统提出了一种电动公交车电池更换方案，本方案提出了ー种利用换电机构旋转180°的方式，解决电池插接件在载物台上与车体方向的一致性问题，但是，这种系统存在需要的自由度多，控制系统复杂，作业空间大，出现误差的环节较多的不足之处。此外，随着技术进歩，电动汽车在性能和经济性方面已经接近甚至优于传统燃油汽车，并开始在世界范围内逐渐推广应用。国内2005年北京电巴公司开始进行公交换电系统的研发，并实现了换电公交车大規模试点运行。在电动汽车推广运行的同吋，电动汽车能源储备及供给系统成为电动汽车产业发展的技术关键。现有的电动汽车电池快换电机械手，如专利200820078476. 7 “ー种用于车载电池更换系统的定位装置”、专利200410090796.0 “ー种电动公交车系统”等，虽然披露了以车载动カ电池为动カ电源的动カ汽车及相关技术，但是所描述的装置应用同样存在着ー些问题，如更换电池过程需要多次定位，更换动カ电池时间较长；更换设备所占空间较大，不利于场地布置；电池更换过程中，电池必须做180°旋转，増加电池更换系统工作空间等。对电动公交车而言，一方面它需要较大的电池容量，另ー方面由于受单箱电池容量的限制，往往采用多电池箱组合来供给电能，由于电池数量的增多，带来了占用空间较大，甚至使电动公交车的电池能达到上吨的重量。因此，换电机器人的体积和重量都很庞大，如此庞大的机器人运动要求大功率的驱动部件，驱动电流也相当之大，靠近非常危险。现有的机器人的主控柜跟电气控制柜多采用一体化设计，操作员直接站在电气控制柜的旁边进行操作，对操作人员的人身安全产生巨大威胁。因此，原则上，机器人的主控台应安装在其运动范围之外，同时应具备操作简单，操作人员通过简单的培训即可操作的特点。同时，目前采用的快速换电机器人的控制平台与快速换电机器人之间存在一定距离，当要求小幅度的定位移动时往往单纯采用固定的控制平台会出现存在体积大、移动速度慢，自由度范围小，换电过程要求定位精度高、相对位移量偏小、位置准确，在换电操作过程中存在控制难的问题
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题，提供ー种，它具有满足电动公交动カ电池快速更换，合理利用土地资源，降低动カ电池换电系统占用的空间，对动力电池存放区域进行密封，提高动力电池的使用寿命。还可以实现对电池状态自动定位、姿态调整，进而实现电池抓取、安装等功能的优点。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案 一种电动公交车换电机器人系统，它包括机器人本体和机器人主控台，所述机器人本体包括机械部分和电气控制部分，所述机械部分包括在X、Y、Z三个直角坐标方向上设有的水平移动单元、载物平台単元和承重単元；所述承重单元设置在水平移动单元上部，所述载物平台単元与所述承重单元连接，所述载物平台単元包括载物台以及载物台上设有的电池驱动机构，所述电池驱动机构上设置有电池推送机构；载物台两端设有支架，所述支架上设有多组纵向导向轮，多组纵向导向轮分别沿承重单元两根立柱排布； 所述承重単元包括由上横梁、下横梁和两根立柱组成的门式结构，所述上横梁上设有两组横向导向轮，所述两组横向导向轮之间夹持有安装在充电货架上的天轨；所述天轨上安装有用于设备取电的滑触线槽和用于水平方向エ位寻址的水平认址片；所述两根立柱上设有至少ー组电机驱动的绞盘，所述绞盘上缠绕有钢丝绳，钢丝绳的下端连接于载物平台単元上；所述至少一根立柱上设有竖直方向寻址的纵向认址片； 所述的电气控制部分包括与主控计算机系统连接的数据采集装置、动カ驱动机构，I/0模块，无线通信模块I ;所述的动カ驱动机构与机械部分中的水平移动单元、承重単元和载物平台単元中的传动装置连接； 所述机器人主控台通过其设有的无线通信模块II与机器人本体无线通信模块I建立无线通讯。所述的水平移动单元包括两侧均具有轮缘的滚轮和随动滚轮，与承重単元的下横梁相连接的地轨，所述地轨端部设有限位撞块，所述滚轮和随动滚轮与电机減速机相连，所述电机減速机与承重単元的下横梁连接。所述载物平台単元以载物台为基准面从下往上顺序依次看固定在载物台上的水平旋转机构，其上依次设有倾斜夹角调节机构，电池推送机构，所述电池推送机构上设有支撑横梁；支撑横梁与设有的电池托盘连接；其中，所述的电池推送机构包括导向轨道、电池推送机构驱动电机以及电磁推手；电池推送机构驱动电机与电磁推手分别与各自设有的齿轮齿条机构连接，电磁推手的推手工作面上安有两块圆形电磁吸盘，分布于工作面两端，位置与电池内箱上两圆形铁块相对应；所述电磁推手的推手工作面还设有与电池内箱上的锁紧装置相配合的解锁机构；所述导向轨道设置在倾斜夹角调节机构，与电池内箱位置上相匹配，所述电池内箱用于将电池成组放置的箱体；所述电池内箱位于充电架或车辆上，使电池平稳取送； 所述支撑横梁两端各设有至少一个超声波测距传感器、和至少一个压力传感器，所述压力传感器位于超声波测距传感器内侧； 所述水平旋转机构包括安装在载物台上的连杆滑块机构，旋转底板I、底板II ;旋转底板I、通过垂直底板II水平旋转轴与底板II重叠安放，电池驱动机构绕旋转底板I中心进行水平旋转； 所述倾斜夹角调节机构包括安装在载物台一端的齿轮弧形齿条装置，与之配合连接的倾斜驱动电机，所述倾斜夹角调节机构设有倾斜旋转轴，倾斜旋转轴安装在旋转底板I上。 所述主控计算机系统为工控机I以及PLC控制器，所述PLC控制器与工控机I通过工业以太网通信连接，所述PLC控制器的型号为西门子PLC 300型； 所述数据采集装置包括超声波传感器I、光电传感器、色标传感器、DMP位置传感器；所述超声波传感器I、色标传感器、DMP位置传感器511本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动公交车换电机器人系统，它包括机器人本体和机器人主控台，其特征是，所述机器人本体包括机械部分和电气控制部分，所述机械部分包括在X、Y、Z三个直角坐标方向上设有的水平移动单元、载物平台单元和承重单元；所述承重单元设置在水平移动单元上部，所述载物平台单元与所述承重单元连接，所述载物平台单元包括载物台以及载物台上设有的电池驱动机构，所述电池驱动机构上设置有电池推送机构；载物台两端设有支架，所述支架上设有多组纵向导向轮，多组纵向导向轮分别沿承重单元两根立柱排布；所述承重单元包括由上横梁、下横梁和两根立柱组成的门式结构，所述上横梁上设有两组横向导向轮，所述两组横向导向轮之间夹持有安装在充电货架上的天轨；所述天轨上安装有用于设备取电的滑触线槽和用于水平方向工位寻址的水平认址片；所述两根立柱上设有至少一组电机驱动的绞盘，所述绞盘上缠绕有钢丝绳，钢丝绳的下端连接于载物平台单元上；所述至少一根立柱上设有竖直方向寻址的纵向认址片；所述的电气控制部分包括：与主控计算机系统连接的数据采集装置、动力驱动机构，I/O模块，无线通信模块I；？所述的动力驱动机构与机械部分中的水平移动单元、承重单元和载物平台单元中的传动装置连接；所述机器人主控台通过其设有的无线通信模块II与机器人本体无线通信模块I建立无线通讯。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：苗培青，厉秉强，王同斌，谭林，赵金龙，
申请(专利权)人：山东电力研究院，
类型：发明
国别省市：