机器人及电池主控箱

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种机器人及电池主控箱。

背景技术

随着机器人技术的发展，各类机器人在不同领域均得到了广泛地运用，机器人的高度智能化以及自动化不仅能代替人力劳动，提高生产效率，也使得各种生产活动更加安全可靠。

为了保证机器人正常工作运行，需要在机器人内部设置用于供能的电池箱以及用于运行控制的主控箱，但传统的机器人电池箱与主控箱占用空间大，且电池箱与主控箱之间布线复杂，不仅增加了成本，也使得安装不便。

发明内容

基于此，有必要提供一种机器人及电池主控箱，该电池主控箱结构合理紧凑，不仅能有效减少占用机器人的内部空间，而且能缩短电池模块与控制模块之间的走线。

一种电池主控箱，包括：

第一箱体，所述第一箱体设有电池腔以及与所述电池腔连通的第一开口，所述电池腔内设有电池模块；

第二箱体，所述第二箱体叠设在所述第一箱体上并封闭所述第一开口；所述第二箱体设有主控腔以及与所述主控腔连通的第二开口，所述主控腔内设有控制模块，所述控制模块与所述电池模块电性连接；

盖体，所述盖体设置在所述第二箱体上并封闭所述第二开口。

上述电池主控箱通过将安装有控制模块的第二箱体叠设在安装有电池模块的第一箱体上，使得电池主控箱整体结构紧凑，减少了占用机器人的内部空间，并缩短了电池模块与控制模块之间的走线，使得电池模块与控制模块之间布线简单，减低成本。并且通过第二箱体直接封闭第一箱体的第一开口，从而在省去了第一箱体的封盖结构的同时，起到了对电池模块进行防尘防水保护的作用；此外还能将电池腔与主控腔相分隔，避免了电池模块与控制模块工作产生的热量相互窜流而造成彼此过热的问题。同时由于电池腔与主控腔彼此分隔独立，因此还能根据电池模块与控制模块不同的防水防尘等级需求，对电池腔与主控腔做不同的气密性和防水效果设计。

在其中一个实施例中，所述第一箱体包括第一底板以及与所述第一底板连接的第一侧板，所述第一底板与所述第一侧板共同围合形成所述电池腔，所述第一开口与所述第一底板相对。

在其中一个实施例中，所述第一侧板远离所述电池腔一侧设有第一翻边，所述第二箱体设有第二翻边，所述第一翻边与所述第二翻边相抵接，并且所述第一翻边与所述第二翻边通过螺纹件连接。

在其中一个实施例中，所述第二箱体靠近所述第一箱体的一侧设有第一凹槽，所述第一侧板插设在所述第一凹槽内。

在其中一个实施例中，所述电池腔内还设有固定架，所述固定架与所述第一底板之间形成限位空间，所述电池模块设于所述限位空间内。

在其中一个实施例中，所述第二箱体包括第二底板以及与所述第二底板连接的第二侧板，所述第二底板与所述第二侧板共同围合形成所述主控腔，所述第二底板分隔所述电池腔与所述主控腔，所述第二底板与所述第二开口相对。第二底板设有第一通孔，所述电池模块连接有供电接头，所述供电接头穿过所述第一通孔并与所述控制模块电性连接。

在其中一个实施例中，所述第二侧板上穿设有用于连接外部功能模块的端子接头，所述端子接头与所述控制模块电性连接。

在其中一个实施例中，所述第二底板靠近所述电池腔一侧设有阻热隔层。

在其中一个实施例中，所述控制模块包括主板，所述第二底板设有第一散热硅胶片，所述主板贴合于第一散热硅胶片上。

在其中一个实施例中，所述控制模块包括驱动板以及设置在所述驱动板的外周部位上的微电子器件，所述驱动板与所述第二底板连接，所述微电子器件通过第二散热硅胶片贴合于所述第二侧板上。

在其中一个实施例中，所述电池主控箱还包括散热基板、及设置于所述散热基板上的散热翅片；所述散热基板设置于所述第二侧板背离所述微电子器件的一侧上，且所述散热基板的安装位置与所述微电子器件的安装位置对应，所述散热翅片向远离所述第二侧板的方向伸展。

一种机器人，包括上述的电池主控箱。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例的电池主控箱的结构示意图；

图2为图1中所示的电池主控箱的结构爆炸图；

图3为图2中所示的电池主控箱在另一视角的结构爆炸图；

图4为一实施例的第一箱体的结构示意图；

图5为一实施例的第二箱体的结构示意图；

图6为图5中所示的第二箱体的俯视图。

附图标记说明:

11、第一箱体；111、电池腔；112、第一翻边；113、第一侧板；114、第一底板；12、电池模块；13、固定架；14、供电接头；21、第二箱体；211、主控腔；212、第二翻边；213、第一通孔；214、第二侧板；215、第二底板；216、第一凹槽；22、控制模块；221、主板；222、驱动板；223、微电子器件；224、散热基板；224、散热翅片；23、端子接头；30、盖体。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

具体地，本申请一方面在一实施例中提供一种电池主控箱，该电池主控箱可安装在机器人内，从而为机器人提供电能以及指令控制。具体地，参见图1-2，一实施例的电池主控箱包括第一箱体11、第二箱体21、盖体30、电池模块12以及控制模块22，其中，第一箱体11设有电池腔111以及与电池腔111连通的第一开口，电池模块12设置在电池腔111内，电池模块12用于向控制模块22及机器人的各功能模块供应电能。第二箱体21叠设在第一箱体11上并封闭第一开口。第二箱体21设有主控腔211以及与主控腔211连通的第二开口，主控腔211内设有控制模块22，控制模块22与电池模块12电性连接。控制模块22是机器人的控制中枢，用于向机器人各功能组件发出指令，而使整个机器人能够自主运行。盖体30设置在第二箱体21上并封闭第二开口，从而对控制模块22进行防尘防水保护。

具体地，传统的机器人的用于安放电池的电池箱与用于安放控制主控模块主控箱通常为共腔设置或分体设置，共腔设置的电池箱与主控箱又会导致电池与主板模块工作产生的热量相互窜流，造成彼此过热影响。而分体设置电池箱与主控箱会导致电池箱与主控箱占用机器人内部空间较多，使得机器人整体体积巨大，并且电池箱与主控箱之间的走线较长，在机器人内部各种功能模块的干涉下，电池箱与主控箱之间走线长会使得布线困难，安全可靠性低。

而本申请的电池主控箱通过将安装有控制模块22的第二箱体21叠设在安装有电池模块12的第一箱体11上，使得电池主控箱整体结构紧凑，减少了占用机器人的内部空间，并缩短电池模块12与控制模块22之间的走线，使得电池模块12与控制模块22之间布线简单，减低成本。并且通过第二箱体21直接封闭第一箱体11的第一开口，从而在省去了第一箱体11的封盖结构的同时，起到了对电池模块12进行防尘防水保护的作用；此外还能将电池腔111与主控腔211相分隔，避免了电池模块12与控制模块22工作产生的热量相互窜流而造成彼此过热的问题。同时由于电池腔111与主控腔211彼此分隔独立，因此还能根据电池模块12与控制模块22不同的防水防尘等级需求，对电池腔111与主控腔211做不同的气密性和防水效果设计。

进一步地，参见图4，第一箱体11包括第一底板114以及与第一底板114连接的第一侧板113，较佳地，第一底板114的四周边缘均设有一块第一侧板113，第一底板114与第一侧板113共同围合形成电池腔111，第一开口与第一底板114相对，从而可通过第一开口从上向下地将电池模块12放入电池腔111内，使得电池的安装更加便捷。待电池安装固定后在通过第二箱体21封闭第一开口，从而对电池模块12进行防尘防水保护。

进一步地，电池腔111内还设有固定架13，固定架13与第一底板114之间形成限位空间，电池模块12设于限位空间内。具体地，在安装时，先将电池模块12放入电池腔111内，然后再将安装架的两侧分别固定在第一箱体11的相对的两个第一侧板113上，从而使得安装架与底板分别从上下两侧进行限位，避免机器人运行过程中电池模块12晃动损坏。

参见图2-3，第一侧板113远离电池腔111一侧设有第一翻边112，第二箱体21设有第二翻边212，第一翻边112与第二翻边212相抵接，并且第一翻边112与第二翻边212通过螺纹件连，从而实现将第一箱体11与第二箱体21连接紧固。通过螺纹件连接的第一箱体11与第二箱体21安装以及拆卸更为便捷。较佳地，螺纹件为螺钉。值得说明的是，在其他实施例中，第一箱体11与第二箱体21也可以为焊接连接，或粘接连接，或卡扣扣合，或过盈配合，在此不做赘述。

进一步地，参见图2-3，第二箱体21靠近第一箱体11一侧设有第一凹槽216，第一侧板113插设在第一凹槽216内，从而提高了第一箱体11与第二箱体21的连接稳定性，避免了螺纹件锁紧前第一箱体11与第二箱体21发生相对移动，也避免了机器人长期运行后，第一箱体11与第二箱体21发生频繁相对移动而导致的螺纹件松动问题。

参见图5-6，第二箱体21包括第二底板215以及与第二底板215连接的第二侧板214，第二底板215与第二侧板214共同围合形成主控腔211，第二底板215分隔电池腔111与主控腔211，第二底板215与第二开口相对。从而可通过第二开口从上向下地将控制模块22安装至控制腔内，使得控制模块22的安装更加便捷。待控制模块22安装固定后在通过盖体30封闭第二开口，从而对控制模块22进行防尘防水保护。

进一步地，第二底板215设有第一通孔213，电池模块12连接有供电接头14，供电接头14穿过第一通孔213并与控制模块22电性连接，从而通过供电接头14与控制模块22电性连接，实现了对控制模块22进行供电，并且避免了在电池模块12与控制模块22之间设置复杂的走线，降低了走线短路风险。

参见图5，第二侧板214上穿设有用于连接外部功能模块的端子接头23，端子接头23与控制模块22电性连接。具体地，端子接头23设置为多个，多个端子接头23分别用于连接不同的功能模块，从而控制模块22通过不同的端子接头23能与不同的功能模块形成信号连通，进而向不同的功能模块发出控制指令。进一步地，第二侧板214上设有安装孔，端子接头23安装在安装孔内。端子接头23与安装孔连接处还可以设有防水结构，例如端子接头23与安装孔之间设有密封垫圈等。

具体地，第二底板215靠近电池腔111一侧设有阻热隔层(未图示)。由于控制模块22与电池模块12内均安装有大量的电子器件和芯片，在机器人的长时间工作后，控制模块22与电池模块12均会产生大量热气，通过在第二底板215靠近电池腔111一侧设有阻热隔层，能有效避免控制模块22和电池模块12工作产生的热量通过第二底板215相互传导，进而减少了控制模块22和电池模块12彼此过热影响。

进一步地，参见图6，在本实施例中，控制模块22包括主板221，主板221贴合在第二底板215上，从而主板221工作产生的热量能通过第二底板215传递至第二侧板214上，进而通过第二侧板214传递至外界，进而实现对主板221进行降温散热。进一步地，第二底板215设有第一散热硅胶片(未图示)，主板221贴合于第一散热硅胶片上。通过在第二底板215上粘接粘接散热硅胶片，使得主板221能够通过第一散热硅胶片与第二底板215间接接触，由于散热硅胶片本身具备极佳的热传递效率，其能够有效填主板221与第二底板215之间的缝隙，实现热量由主板221一侧快速传递至第二底板215上，并最终从第二侧板214上排散至环境中。除此之外，更由于第一散热硅胶片本身质地柔软，因而还能对主板221起到一定的缓冲减震效果。进一步地，为了提高热量传导效能，较佳的第二底板215以及第二侧板214均采用传热系数高的金属材料或者复合材料制成，例如铜合金、铝合金等。

进一步地，控制模块22包括驱动板222以及设置在驱动板222的外周部位上的微电子器件223，驱动板222与第二底板215连接，微电子器件223通过第二散热硅胶片贴合于第二侧板214上。

具体地，微电子器件223为驱动板222上实现其部分必要功能的执行电器元件。例如，本实施例中微电子器件223可以是MOS(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor,金氧半场效晶体管)。MOS适用于高频高速电路，实现大电流传输。较佳地，微电子器件223焊接在驱动板222的外周部位上，例如当驱动板222为矩形时，微电子器件223可以安装在距离板边3-5cm所形成的环形区域内。

由于安装在驱动板222上的微电子器件223是布置在驱动板222的外周部位上的，因而不会占用驱动板222的中部大部分空间，可以减小微电子器件223的占用空间大小，使电路板能够匀出更多的空间安装其他器件，提升电路板的集成化能力；此外，由于微电子器件223是通过散热硅胶片与第二侧板214贴合的，此时不仅能够保证微电子器件223安装稳固，同时微电子器件223工作产生的热量能够快速传导第二侧板214上，并最终迅速排散掉，避免了因散热效能不足，导致微电子器件223长期工作于高温环境中，而影响其工作可靠性的问题发生。特别是当微电子器件223为MOS时，由于MOS工作时热量大，其产生的热量能够快速传输至第二侧板214上，从而通过第二侧板214有效排散到环境中，从而达到避免高温影响MOS工作可靠性的目的。进一步地，通过在第二底板215上粘接粘接散热硅胶片，使得微电子器件223能够通过第二散热硅胶片与第二侧板214间接接触，由于第二散热硅胶片本身具备极佳的热传递效率，其能够有效填微电子器件223与第二侧板214之间的缝隙，实现热量由微电子器件223一侧快速传递至第二侧板214上，并最终从第二侧板214上排散至环境中。除此之外，更由于第二散热硅胶片本身质地柔软，因而还能对微电子器件223起到一定的缓冲减震效果。

继续参见图6，此外，在上述任一实施例的基础上，电池主控箱还包括散热器，散热器设置于第二侧板214背离微电子器件223的一侧上，且散热器的安装位置与微电子器件223的安装位置对应。如此，由于在第二侧板214的外侧上加装了散热器，并且散热器的安装位置与位于内侧的微电子器件223的安装位置是对应的，使得由微电子器件223传递到第二侧板214上的热量，能够以最短路径进一步传递至散热器上，并最终借助散热器的优良散热能力进一步快速将热量排散到环境中，提升电池主控箱的整体散热效能。

具体而言，在上述实施例中，散热器包括散热基板224、及设置于散热基板224上的散热翅片224；散热基板224设置于第二侧板214背离微电子器件223的一侧上，且散热基板224的安装位置与微电子器件223的安装位置对应，散热翅片224向远离第二侧板214的方向伸展。

其中，散热基板224和散热翅片224均采用传热系数高的金属材料制成，例如铜、铜合金、铝、铝合金等。散热基板224的面积设置为不小于微电子器件223的面积，并且在不受安装空间的限制下，散热器应尽量设计大一些，如此可以增加单位时间内的吸热量，进而提高散热效能。

由于散热翅片224是垂直安装在散热基板224上的，且朝向外部环境延展，保证了散热翅片224与环境中的空气充分接触，进而提升了散热翅片224的热传递能力。特别地，散热翅片224的表面还可以进一步设计制作出树杈状的细小散热齿，如此可以进一步增加散热翅片224与空气接触面积，达到快速排散热量的效果。

请继续参见图，进一步地，在上述实施例的基础上，散热翅片224设置为多个，且多个散热翅片224采用阵列式结构布置，任意相邻的两行散热翅片224之间间隔形成横向对流通道，任意相邻的两列散热翅片224之间间隔形成竖向对流通道。

如此一来，当机器人在移动过程中，迎面气流能够分别从横向对流通道以及竖向对流通道流经，快速流动的冷空气能够迅速将传递至散热翅片224上的热量带离，并且会有源源不断地冷空气不断流经横向对流通道和竖向对流通道，从而大幅强化散热翅片224的散热能力。

进一步地，本申请另一方面还提供一种机器人，在其中一个实施例中，机器人包括前述任一实施例的电池主控箱。为便于理解本申请技术方案，下面以机器人为安防巡逻机器人作例进行说明。示例性地，安防巡逻机器人主要包括移动底盘、机器人主体、雷达、摄像头和上述任一实施例的电池主控箱。其中，移动底盘提供安防巡逻机器人移动所需的动力，同时用于安装支撑机器人主体、雷达等其它功能组件。可选地，移动底盘可以是但不限于轮式底盘、履带式底盘等。

机器人主体安装在移动底盘上，为安防巡逻机器人的主体构件，可用于承载雷达、摄像头等，同时还能够进一步安装其它功能模块，或收纳一些安防和巡逻需要用到的物品。

雷达实现对安防巡逻机器人移动方向和路径的规划及导航，同时使安防巡逻机器人具备避障能力。可选地，雷达可以是但不限于3D激光雷达、红外雷达、微波雷达、超视距雷达、脉冲雷达、相控阵雷达等。雷达可以安装在移动底盘上，或者安装在移动底盘与机器人主体之间，亦或者安装在机器人主体上端。本实施例中，优选在移动底盘与机器人主体之间安装支撑座，以使移动底盘与机器人主体之间形成避空腔室，雷达安装在该避空腔室内，从而能够进行360度全周向扫描。

电池主控箱为安防巡逻机器人的功能控制中枢，用于向各功能组件供应电能并发出指令，而使整个安防巡逻机器人能够可靠自主运行。电池主控箱可选地安装在移动底盘形成的腔室中或者安装在机器人主体内部。本实施例中，电池主控箱优选安装在移动底盘中。

摄像头安装在机器人主体的顶端，此时摄像头处于合适的较高位置，有助于获取开阔的视野，避免受到遮挡。可以理解的，摄像头能够实时拍摄周边环境的影像，从而实现安防巡逻的目的。可选地，摄像头可以是现有技术中任意类型和结构组成的摄像设备，例如单目摄像头、双目摄像头、球形摄像头、摄像机等；具体可根据实际需要进行选择。

上述机器人的电池主控箱通过将安装有控制模块22的第二箱体21叠设在安装有电池模块12的第一箱体11上，使得电池主控箱整体结构紧凑，减少了占用机器人的内部空间，并缩短电池模块12与控制模块22之间的走线，使得电池模块12与控制模块22之间布线简单，减低成本。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。