一种重型卡车换电站用机械人

技术领域

本发明属于电充重卡换电设备技术领域，尤其涉及一种重型卡车换电站用机械人。

背景技术

在交通领域，作为污染“大户”的重型卡车领域，发展零污染、环保的新能源重卡成为当务之急。电动重卡使用电池组及电机驱动动力，不会产生废气，能够实现零排放、零污染，助力环保工作。目前，纯电动重卡在集装箱运输、铁粉钢材运输、矿产运输、砂石料运输、城建渣土、环卫车等方面发展前景广阔。

电动重卡由于其行驶距离远，且重量中，对电池的要求相对于电动汽车更高，导致电动重卡所使用的电池体积与重量也相同增加，在对电动重卡进行换电时，由于电池的大体积与重质量，因此需要使用多种搬运装置相互配合，在将电池安装到电动重卡上时，需要使用搬运装置，将其电池转移到电动重卡附近，然后利用起吊装置，将其稳定的转移到电动重卡上，该过程至少需要升降式搬运装置与起吊装置两种装置的配合，而且在操作的过程中独立的两种装置配合存在一定的难度，容易对电池的转移产生潜在的危险，并且在一定程度上会增加电池换电的安装成本；

因此，鉴于上述存在的问题，本技术方案提出了一种重型卡车换电站用机械人。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种重型卡车换电站用机械人，旨在解决上述问题。

本发明是这样实现的，一种重型卡车换电站用机械人的结构图，包括有圆形结构的机器底座，机器底座上侧沿径向方向由内向外依次设置有起吊单元旋转基座、搬运单元旋转基环、重力平衡基环,起吊单元旋转基座顶部起吊单元，起吊单元旋转基座用于调节起吊单元的角度，位于起吊单元旋转基座两侧的搬运单元旋转基环顶部设置有搬运单元，搬运单元旋转基环用于调节搬运单元的角度，搬运单元用于从电池底部对其进行托起，然后在机器底座的移动下，将托起的电池朝向重卡电池安装处转移，起吊单元置于搬运单元的正上方，在搬运单元将电池转移到待安装的重卡电池安装区域后，起吊单元将电池吊起，同时与搬运单元分离，此时在搬运单元旋转基环的旋转云心下，搬运单元从电池底部撤离，而后在起吊单元的运行下，将电池准确稳定的安装到电池安装区域，重力平衡基环用于增加机器底座整体的重量，用于保持搬运单元或者起吊单元在控制电池转移时整体机械的平衡；

机器底座底部均匀滚动设置有多组电驱动轮，利用电驱动轮的机械化移动，控制机器底座顶部的搬运单元与起吊单元的使用位置的调整；

搬运单元包括有对称安装在起吊单元旋转基座两侧搬运单元旋转基环顶部的两组动力升降杆，两组动力升降杆的同一侧外部均通过连接柱升降式安装有升降支板,相对升降支板一侧的动力升降杆上设置有用于驱动升降支板升降的动力升降杆，两侧动力升降装置同步运行控制对应侧的升降支板同步升降，配合机器底座的机械化移动以及搬运单元旋转基环的旋转，控制两组升降支板对待搬运的重卡电池进行托起式转移，升降支板顶部两侧设置有相邻距离可调节的两组起吊连接组件，起吊连接组件与升降支板之间纵向插接式连接，同时起吊连接组件设置有调节式L型结构，在未与起吊单元连接时，升降支板上的两侧起吊连接组件分别位于置于升降支板上电池两侧，利用其L型结构对电池两侧进行收紧限位，在与起吊单元连接后，通过吊连接组件与升降支板插接式连接，以及利用其L型结构，配合起吊单元，将电池向上升起，然后吊连接组件与升降支板分离，在搬运单元旋转基环的作用下，将升降支板从电池底部撤离，而后起吊单元控制起吊状态下的电池稳定准确的转移到重卡电池的安装区域；

起吊单元包括有安装在起吊单元旋转基座顶中部的起吊液压系统,起吊液压系统顶部一侧水平安装有起吊架安装板,起吊架安装板底部通过连接杆连接有呈H型结构的起吊架,起吊架两侧置于下侧两组升降支板的正上方，且起吊架长度大于升降支板的长度，起吊架底部两侧沿着其长度方向移动设置有起吊升降组件，起吊升降组件与起吊连接组件连接，实现对置于升降支板上电池的起吊操作；

其中，启动电驱动轮运行，待安装的重卡电池预先通过搬运单元中的两组升降支板的升降以及移动，将两组升降支板插接至电池的底部两侧，然后将电池托起，并且通过升降支板上的起吊连接组件将电池的两侧进行限位，然后转移到重卡电池的安装区域上侧，然后控制起吊单元中的起吊升降组件下降与起吊连接组件连接，随着起吊升降组件的升起，配合起吊连接组件的L型结构，起吊连接组件稳定将电池吊起的同时，与升降支板分离，然后升降支板在搬运单元旋转基环的旋转控制下，从电池底部撤离，然后起吊升降组件下降将电池准确稳定的移动至待安装的位置，构成了搬运单元与起吊单元一体化机构，实现对重卡电池快速安全稳定的转移安装操作功能。

本发明提供的一种重型卡车换电站用机械人，本机械人直接通过搬运转移稳定性好的搬运单元将电池转移至重卡电池安装区域的上侧短距离位置，由于升降支板无法直接将电池转移到重卡电池安装区域上，此时借助安装在同一机器底座上的起吊单元将置于搬运单元上的电池进行轻微距离的升起，然后利用升降支板的旋转，将其从电池底部撤离，然后在起吊单元的下降下，稳定安全的将电池与重卡电池安装区域进行转移安装，该过程中，起吊单元对电池的起吊距离较短，对于电池的晃动可充分降低，以及可保证对电池在安装过程中充分的安全性；

通过将搬运单元与起吊单元结合设置在同一个机器底座上，然后利用旋转结构功能，将搬运单元与起吊单元准确有效的配合，实现对电池高效准确稳定的安装转移，同时大幅降低重卡换电时所需辅助设备的使用成本。

附图说明

图1为一种重型卡车换电站用机械人的立体结构示意图。

图2为一种重型卡车换电站用机械人的主视结构示意图。

图3为一种重型卡车换电站用机械人的俯视结构示意图。

图4为一种重型卡车换电站用机械人的仰视结构示意图。

图5为一种重型卡车换电站用机械人的侧视结构示意图。

图6为一种重型卡车换电站用机械人的局部立体结构示意图。

图7为图1中A的放大结构示意图。

图8为一种重型卡车换电站用机械人中齿圈与驱动直齿的连接结构示意图；

图9为一种重型卡车换电站用机械人中收卷机箱的结构示意图；

附图中：机器底座10，电驱动轮11，升降支板12，动力升降杆13，动力升降装置14，加固杆15，搬运单元旋转基环16，起吊单元旋转基座17，齿圈18，驱动直齿19，连接柱20，导向面21，起吊限位块22，起吊环23，液压缸槽24，起吊限位块转移滑槽25，丝杠26，螺母27，连接卡销28，伺服电机29，起吊液压系统30，起吊架安装板31，连接杆32，起吊架33，收卷机箱34，收卷机35，起吊绳36，起吊钩37，重力平衡基环40。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

如图1-6所示，为本发明实施例提供的一种重型卡车换电站用机械人的结构图，包括有圆形结构的机器底座10，机器底座10上侧沿径向方向由内向外依次设置有起吊单元旋转基座17、搬运单元旋转基环16、重力平衡基环40,起吊单元旋转基座17顶部起吊单元，起吊单元旋转基座17用于调节起吊单元的角度，位于起吊单元旋转基座17两侧的搬运单元旋转基环16顶部设置有搬运单元，搬运单元旋转基环16用于调节搬运单元的角度，搬运单元用于从电池底部对其进行托起，然后在机器底座10的移动下，将托起的电池朝向重卡电池安装处转移，起吊单元置于搬运单元的正上方，在搬运单元将电池转移到待安装的重卡电池安装区域后，起吊单元将电池吊起，同时与搬运单元分离，此时在搬运单元旋转基环16的旋转云心下，搬运单元从电池底部撤离，而后在起吊单元的运行下，将电池准确稳定的安装到电池安装区域，重力平衡基环40用于增加机器底座10整体的重量，用于保持搬运单元或者起吊单元在控制电池转移时整体机械的平衡；

机器底座10底部均匀滚动设置有多组电驱动轮11，利用电驱动轮11的机械化移动，控制机器底座10顶部的搬运单元与起吊单元的使用位置的调整；

搬运单元包括有对称安装在起吊单元旋转基座17两侧搬运单元旋转基环16顶部的两组动力升降杆13，两组动力升降杆13的同一侧外部均通过连接柱20升降式安装有升降支板12,相对升降支板12一侧的动力升降杆13上设置有用于驱动升降支板12升降的动力升降杆13，两侧动力升降装置14同步运行控制对应侧的升降支板12同步升降，配合机器底座10的机械化移动以及搬运单元旋转基环16的旋转，控制两组升降支板12对待搬运的重卡电池进行托起式转移，升降支板12顶部两侧设置有相邻距离可调节的两组起吊连接组件，起吊连接组件与升降支板12之间纵向插接式连接，同时起吊连接组件设置有调节式L型结构，在未与起吊单元连接时，升降支板12上的两侧起吊连接组件分别位于置于升降支板12上电池两侧，利用其L型结构对电池两侧进行收紧限位，在与起吊单元连接后，通过吊连接组件与升降支板12插接式连接，以及利用其L型结构，配合起吊单元，将电池向上升起，然后吊连接组件与升降支板12分离，在搬运单元旋转基环16的作用下，将升降支板12从电池底部撤离，而后起吊单元控制起吊状态下的电池稳定准确的转移到重卡电池的安装区域；

起吊单元包括有安装在起吊单元旋转基座17顶中部的起吊液压系统30,起吊液压系统30顶部一侧水平安装有起吊架安装板31,起吊架安装板31底部通过连接杆32连接有呈H型结构的起吊架33,起吊架33两侧置于下侧两组升降支板12的正上方，且起吊架33长度大于升降支板12的长度，起吊架33底部两侧沿着其长度方向移动设置有起吊升降组件，起吊升降组件与起吊连接组件连接，实现对置于升降支板12上电池的起吊操作；

其中，启动电驱动轮11运行，待安装的重卡电池预先通过搬运单元中的两组升降支板12的升降以及移动，将两组升降支板12插接至电池的底部两侧，然后将电池托起，并且通过升降支板12上的起吊连接组件将电池的两侧进行限位，然后转移到重卡电池的安装区域上侧，然后控制起吊单元中的起吊升降组件下降与起吊连接组件连接，随着起吊升降组件的升起，配合起吊连接组件的L型结构，起吊连接组件稳定将电池吊起的同时，与升降支板12分离，然后升降支板12在搬运单元旋转基环16的旋转控制下，从电池底部撤离，然后起吊升降组件下降将电池准确稳定的移动至待安装的位置，构成了搬运单元与起吊单元一体化机构，实现对重卡电池快速安全稳定的转移安装操作功能。

在本发明实施例中，重力平衡基环40采用高密度材料，保证在体积一定的前提下，具有足够的质量，能够为起吊单元或者搬运单元在控制电池转移时，整体机械的稳定；起吊单元旋转基座17底部对应的机器底座10内部设置有用于驱动起吊单元旋转基座17旋转的旋转电机，即控制起吊单元旋转基座17转动进行所需的角度调节，参阅图8，在搬运单元旋转基环16周向外侧壁上安装有齿圈18,齿圈18一侧的重力平衡基环40内部设置有驱动直齿19,驱动直齿19与齿圈18啮合，驱动直齿19的一侧连接有动力电机，即启动动力电机驱动驱动直齿19转动，然后同步带动搬运单元旋转基环16在重力平衡基环40内侧转动，所述起吊单元旋转基座17与搬运单元旋转基环16之间旋转式连接，两者之间独立旋转，互不影响；

动力升降杆13远离升降支板12的一侧壁上安装有倾斜分布的加固杆15,加固杆15底端固定连接在搬运单元旋转基环16上，即利用加固杆15进一步增加动力升降杆13纵向安装在搬运单元旋转基环16上的稳定程度。

在本发明的一个实例中，此处对于升降支板12与动力升降杆13之间的连接安装结构，以及动力升降装置14驱动升降支板12的升降，其均采用现有的液压升降系统，因此此处不再对其进行详述；

具体的，起吊连接组件对应的升降支板12顶部开设有沿升降支板12长度方向分布的起吊限位块转移滑槽25,起吊限位块转移滑槽25内侧对应的升降支板12内部开设有与起吊限位块转移滑槽25长度相同的丝杠槽，丝杠槽内部设置有移动机构，所述起吊连接组件与移动机构插接式连接，移动机构用于调节两侧起吊连接组件之间的距离，然后根据待安装电池的宽度，将起吊连接组件稳定的定位在电池两侧；

具体的，移动机构包括有转动设置在丝杠槽内部的丝杠26,丝杠26一端连接有固定在丝杠槽内端部的伺服电机29，另一端通过轴承转动连接在丝杠槽内壁上，丝杠26以其中部为界，两端齿槽方向相反设置，且两端丝杠26上分别螺纹连接有一个螺母27，螺母27上设置有用于限制其自转的导向装置，即启动伺服电机29限制驱动丝杠26转动，在齿槽方向相反的前提下，控制两侧螺母27一相反的方向移动，进而调节两侧起吊连接组件之间的距离；

具体的，参阅图7，起吊连接组件包括有安装在螺母27顶部的连接卡销28,连接卡销28上插接式安装有呈直角梯形结构的起吊限位块22,起吊限位块22顶部靠近直角面的一侧开设有液压缸槽24,液压缸槽24内部设置有液压缸，液压缸顶部连接有液压杆，液压杆顶端安装有起吊环23，即通过控制液压缸升降调节起吊环23的升降高度，实现对起吊限位块22的L型结构调节，在控制升降支板12初次置于电池底部，将电池托起时，位于升降支板12远离动力升降杆13端部的起吊限位块22上的起吊环23处于收缩至液压缸槽24内部的状态，在电池底部完全置于两侧起吊限位块22之间之后，通过控制液压缸启动起吊环23升起，然后将其延伸至电池两侧壁，进而对电池进行限制定位，并且此时起吊限位块22的底部直线段与电池底部接触，在起吊升降组件与起吊环23连接后，利用起吊限位块22直线段与电池底部接触的作用，直接吊起电池，同时起吊限位块22与连接卡销28分离，进而实现升降支板12从电池底部旋转撤离，然后再次控制电池下落安装的目的。

作为本发明的一种优选实施例，参阅图2、9，起吊升降组件包括有开设在起吊架33底部的丝杠槽，丝杠槽内部液设置有移动机构，此处移动机构与上述升降支板12处的移动机构相同，同时移动机构中的两组螺母27底部安装有收卷机箱34，收卷机箱34内部设置有收卷机35,收卷机35上缠绕式连接有起吊绳36,起吊绳36底端安装有起吊钩37,起吊钩37与起吊环23钩接，即通过收卷机35对起吊绳36的收卷，实现对电池的起吊升降操作；

具体的，收卷机箱34底部开设有通孔，用于起吊绳36的伸缩移动经过，对于起吊钩37与起吊环23的连接，在实际采用时，需要通过工作人员的手动连接与分离。

升降支板12远离动力升降杆13的端部开设有导向面21，利用导向面21便于升降支板12与电池底部插接支撑接触。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。