CN113696777B - 一种电力巡检机器人的电池更换装置及电池更换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电力巡检机器人的电池更换装置及电池更换方法。该电池更换装置包括推拉机构、充电房、转盘、充电座、输送带，推拉机构设置在车体的内部，推拉机构用于将待充电的电池从车体内部的电池放置位推出到输送带上以及将输送带上的充电完成的电池拉到电池放置位中，输送带用于在充电房与车体之间输送电池，转盘和充电座均设置在充电房内部，其中一个电池吸取机构将输送带上的待充电的电池吸附在转盘上以及能够将电池放置到充电座上充电，另一个电池吸取机构能够将充电座上的充电完成的电池吸附在转盘上以及能够将电池放置到输送带上。其能够减少车体等待充电的时间，有利于提高电力巡检机器人的使用率。

Description

一种电力巡检机器人的电池更换装置及电池更换方法

技术领域

本发明涉及电池更换装置技术领域，尤其涉及一种电力巡检机器人的电池更换装置及该电力巡检机器人的电池更换方法。

背景技术

电力巡检机器人逐步取代人工对变电站内部的电力设备进行巡检，不仅能够减小人工劳作强度，而且有利于提高巡检的效率。大部分的地面型机器人由蓄电池提供动力，通常蓄电池的充电时长为3～4小时。现有技术中的电力巡检机器人中，通常是将蓄电池在机器人的车体内充电，此种充电方式当蓄电池的电量被消耗完毕后，车体需要等待蓄电池充满电量后才能重新投入使用，由于蓄电池的充电时间较长，极大程度地浪费了机器人的使用率。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种电力巡检机器人的电池更换装置及电池更换方法，其能够减少车体等待充电的时间，有利于提高电力巡检机器人的使用率。

为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供一种电力巡检机器人的电池更换装置,包括推拉机构、充电房、转盘、充电座以及设置在车体与所述充电房之间的输送带，所述推拉机构设置在所述车体的内部，所述推拉机构用于将待充电的电池从所述车体内部的电池放置位推出到所述输送带上以及将所述输送带上的充电完成的所述电池拉到所述电池放置位中，所述输送带用于在所述充电房与所述车体之间输送所述电池，所述充电座与电源连接，所述转盘和所述充电座均设置在所述充电房内，所述充电座位于所述转盘远离所述输送带一侧，所述充电座用于对待充电的所述电池充电，所述转盘上具有两个电池吸取机构，两个所述电池吸取机构呈180°分布在所述转盘的侧面上，其中一个所述电池吸取机构能够将所述输送带上的待充电的所述电池吸附在所述转盘上以及能够将所述电池放置到所述充电座上充电，另一个所述电池吸取机构能够将所述充电座上的充电完成的所述电池吸附在所述转盘上以及能够将所述电池放置到所述输送带上。

作为所述的电力巡检机器人的电池更换装置的一种优选的技术方案，所述车体内部具有腔体，所述推拉机构和所述电池放置位均设置在所述腔体内，所述车体的前进端具有与所述腔体连通的电池进出口，所述输送带的一端靠近所述电池进出口设置，所述推拉机构位于所述电池放置位远离所述电池进出口的一侧。

作为所述的电力巡检机器人的电池更换装置的一种优选的技术方案，所述电池放置位与所述电池进出口间隔设置，所述电池放置位的底部凹设有限位槽，所述限位槽用于限位所述电池。

作为所述的电力巡检机器人的电池更换装置的一种优选的技术方案，所述电池放置位的上方设置有电池限位组件，所述电池限位组件包括限位板和能够在竖直方向上伸缩的伸缩件，所述限位板设置在所述伸缩件的底部，所述伸缩件的伸缩能够带动所述限位板升降，以使所述限位板选择性抵接在所述电池放置位中的所述电池的顶部。

作为所述的电力巡检机器人的电池更换装置的一种优选的技术方案，所述限位板与所述伸缩件之间连接有弹性缓冲件。

作为所述的电力巡检机器人的电池更换装置的一种优选的技术方案，所述腔体的顶部具有固定板，所述电池限位组件包括第二伸缩气缸，所述第二伸缩气缸的伸缩杆为所述伸缩件，所述第二伸缩气缸的固定件固定安装在所述固定板的上表面，所述固定板贯穿开设有避让孔，所述伸缩杆远离所述固定件的一端穿过所述避让孔与所述限位板连接。

作为所述的电力巡检机器人的电池更换装置的一种优选的技术方案，所述充电房的一侧具有开口，所述输送带远离所述车体的一端穿过所述开口伸入到所述充电房内，所述输送带与所述转盘之间具有能够绕自身轴线转动的第一输送辊；

和/或，所述转盘与所述充电座之间具有能够绕自身轴线转动的第二输送辊。

作为所述的电力巡检机器人的电池更换装置的一种优选的技术方案，所述电池吸取机构包括第三伸缩气缸和第二吸盘，所述第三伸缩气缸的伸缩杆与所述第二吸盘连接，所述第二吸盘能够选择性吸附在所述电池的表面，所述转盘的侧面凹设有用于安装所述第三伸缩气缸的安装槽，所述第三伸缩气缸的固定件固定安装在所述安装槽内，所述伸缩杆的伸缩能够带动所述第二吸盘在所述转盘的径向方向伸缩。

作为所述的电力巡检机器人的电池更换装置的一种优选的技术方案，所述充电座上设置有用于选择性吸附所述电池的第三吸盘。

另一方面，还提供一种电力巡检机器人的电池更换方法，提供有待充电的电池、充电完成的所述电池以及上述的电池更换装置，包括以下步骤：

步骤S10、所述电池更换装置使用推拉机构将车体内部的待充电的所述电池推出到输送带上，通过所述输送带将待充电的所述电池朝向充电房输送；

步骤S20、所述电池更换装置使用其中一个电池吸取机构将所述输送带上的待充电的所述电池吸取到转盘上，所述电池更换装置使用另一个所述电池吸取机构吸取充电座上的充电完成的所述电池到所述转盘上；

步骤S30、所述转盘绕其轴线转动180°，以带动待充电的所述电池转动至与所述充电座正对的位置以及带动充电完成的所述电池转动至与所述输送带正对的位置；

步骤S40、所述电池更换装置使用两个所述电池吸取机构分别将充电完成的所述电池放置到所述输送带上以及将待充电的所述电池放置到所述充电座上，以使所述输送带将充电完成的所述电池朝向所述车体的方向输送以及所述充电座对待充电的所述电池充电；

步骤S50、所述电池更换装置使用所述推拉机构将所述输送带上的充电完成的所述电池拉到所述车体内部的电池放置位中。

本发明的有益效果为：此种结构的电池更换装置，在推拉机构、充电座、输送带以及转盘的相互配合下，能够将待充电的电池从车体内部推出后，利用转盘带动待更换的电池转动至靠近输送带的一端，通过转盘上的吸取机构将待更换的电池放置到输送带上，经过输送带将待更换的电池输送至远离转盘的一端，再利用推拉机构将该电池拉到车体的内部，充电座提前对待更换的电池充电，有效减少车体等待充电的时间，此外，更换电池的过程中不需要人工将带充电的电池搬运至充电房内充电，减少了人工劳作强度，便于更换电池，有利于电力巡检机器人的使用率。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为实施例所述电池更换装置的结构示意图。

图2为图1中A处的放大图。

图中：

100、车体；200、电池；

1、第一伸缩气缸；2、第一吸盘；3、电池进出口；4、固定板；5、输送带；6、转盘；7、第二伸缩气缸；8、避让孔；9、弹性缓冲件；10、限位板；11、限位槽；12、倾斜面；13、第三伸缩气缸；14、第二吸盘；15、安装槽；16、充电房；17、第三吸盘；18、充电座；19、第一输送辊；20、第二输送辊；21、腔体；22、开口。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示，本发明提供一种电力巡检机器人的电池更换装置(以下简称为电池更换装置)。此种电池更换装置主要应用于地面型电力巡检机器人，该电力巡检机器人包括车体100，车体100内部设置有电池放置位，电池200安装在电池放置位中，为车体100提供动力。其中，该电池更换装置包括推拉机构、充电房16、转盘6、充电座18以及设置在车体100与充电房16之间的输送带5。推拉机构设置在车体100的内部，推拉机构用于将待充电的电池200从车体100内部的电池放置位推出到输送带5上以及将输送带5上的充电完成的电池200拉到电池放置位中。输送带5用于在充电房16与车体100之间输送电池200，具体地，输送带5具有两个工作状态，其中一个工作状态为将电池200由靠近车体100的方向朝向充电房16的方向输送，另一个工作状态为将电池200由靠近充电房16方朝向车体100的方向输送。充电座18与电源连接，充电座18和转盘6均设置在充电房16内部，充电座18位于转盘6远离输送带5一侧，充电座18用于对待充电的电池200充电。转盘6上具有两个电池吸取机构，两个电池吸取机构呈180°分布在转盘6的侧面上，其中一个电池吸取机构能够将输送带5上的待充电的电池200吸附在转盘6上以及能够将电池200放置到充电座18上充电，另一个电池吸取机构能够将充电座18上的充电完成的电池200吸附在转盘6上以及能够将电池200放置到输送带5上。

在车体100内部设置推拉机构，当车体100内部的电池200的电量耗尽需要充电时，利用推拉机构能将车体100内部的待充电的电池200推出到输送带5上，通过输送带5将待充电的电池200朝向充电房16的方向输送。转盘6上的两个电池吸取机构分别吸附待充电的电池200和充电完成的电池200后，180°转动转盘6，带动待充电的电池200、充电完成的电池200以及两个电池吸取机构同步转动，互换待充电的电池200和充电完成的电池200的位置后，再使用电池吸取机构将对应的电池200放置到输送带5或充电座18上，以使输送带5能将充电完成的电池200朝向车体100的方向输送以及充电座18对待充电的电池200进行充电，待输送带5将充电完成的电池200输送至靠近车体100的一端时，推拉机构将输送带5上的电池200拉到车体100内部的电池放置位上，实现对电池200的更换。此种结构的电池更换装置，在推拉机构、充电座18、输送带5以及转盘6的相互配合下，能够将待充电的电池200从车体100内部推出后，利用转盘6带动待更换的电池200转动至靠近输送带5的一端，通过转盘6上的吸取机构将待更换的电池200放置到输送带5上，经过输送带5将待更换的电池200输送至远离转盘6的一端，再利用推拉机构将该电池200拉到车体100的内部，充电座18提前对待更换的电池200充电，有效减少车体100等待充电的时间，此外，更换电池200的过程中不需要人工将带充电的电池200搬运至充电房16内充电，减少了人工劳作强度，便于更换电池，有利于电力巡检机器人的使用率。

一实施例中，车体100内部具有腔体21，推拉机构和电池放置位均设置在腔体21内，车体100的前进端具有与腔体21连通的电池进出口3，输送带5的一端靠近电池进出口3设置，推拉机构位于电池放置位远离电池进出口3的一侧。具体地，推拉机构包括第一伸缩气缸1和设置在第一伸缩气缸1的伸缩杆上的第一吸盘2，第一伸缩气缸1的固定件固定设置在腔体21的侧壁上。第一吸盘2能够选择性地吸附在电池200的表面，通过伸缩杆在水平方向上的伸缩能够将车体100内部的电池200从电池进出口3推出到车体100的外部的输送带5上或者将输送带5上的电池200从电池进出口3拉到车体100内部的电池放置位中。

进一步地，电池放置位与电池进出口3间隔设置，电池放置位的底部凹设有限位槽11，限位槽11用于限位电池200。可以理解的是，车体100的移动的过程中会由于行驶面的凹凸不平或车速的改变而导致电池200在车体100内部发生移位，限位槽11可将电池200限位的底部进行限位，可在一定程度对限制电池200移位。此外，限位槽11的设置也为电池200的安装提供参考，可快速完成电池200的更换。

参照图2，为了便于推拉机构将电池200推出到限位槽11的外部，限位槽11靠近电池进出口3的槽壁形成倾斜面12，倾斜面12用于引导电池200进出限位槽11。具体地，倾斜面12由下至上朝向充电房16的方向倾斜。

作为一种更加优选的技术方案，电池放置位的上方设置有电池限位组件，电池限位组件包括限位板10和能够在竖直方向上伸缩的伸缩件，限位板10设置在伸缩件的底部，伸缩件的伸缩能够带动限位板10升降，以使限位板10选择性抵接在电池放置位中的电池200的顶部。电池200在车体100内部安装到位后，伸长伸缩件，带动限位板10下降使限位板10抵紧到电池200的顶部，无论车体100如何颠簸电池200也不会发生移动，保证了电力巡检机器人使用的可靠性，当电池200需要充电时，伸缩件收缩，带动限位板10上升使限位板10从电池200的顶部移除，解除对电池200的抵紧，此时推拉机构可将电池200推离电池放置位。

为了防止限位板10对电池200的抵紧力过大而导致电池200被压坏，限位板10与伸缩件之间连接有弹性缓冲件9。具体地，弹性缓冲件9为压簧，压簧相对两端分别与限位板10和伸缩件固定连接。限位板10抵紧电池200的过程中，由于弹性缓冲件9的存在能够有效减缓限位板10对电池200的挤压力，避免电池200被压坏。

本实施例中，腔体21的顶部具有固定板4，电池限位组件包括第二伸缩气缸7，第二伸缩气缸7的伸缩杆为伸缩件，第二伸缩气缸7的固定件固定安装在固定板4的上表面，固定板4贯穿开设有避让孔8，伸缩杆远离固定件的一端穿过避让孔8与限位板10连接。固定板4为第二伸缩气缸7提供支撑和固定，使第二伸缩气缸7的固定件固定安装在腔体21的外部，减少对腔体21内部空间的占用。

另一实施例的电池更换装置中，充电房16的一侧具有开口22，输送带5远离车体100的一端伸入到开口22中，输送带5与转盘6之间具有能够绕自身轴线转动的第一输送辊19。

转盘6与充电座18之间具有能够绕自身轴线转动的第二输送辊20。

可以理解的是，由于电池200的重量较大，电池吸取机构在吸取电池200的过程中，电池200会有从电池吸取机构上掉落的风险，通过在输送带5与转盘6之间设置第一输送辊19和在转盘6与充电座18之间设置第二输送辊20，电池吸取机构在吸取电池200时可以利用第一输送棍和第二输送辊20为电池200提供支撑的作用，此外通过第一输送辊19和第二输送辊20的自转，能够辅助电池200在水平方向上的移动，减小电池吸取机构的承载力。

本实施例中，电池吸取机构包括第三伸缩气缸13和第二吸盘14，第三伸缩气缸13的伸缩杆与第二吸盘14连接，第二吸盘14能够选择性吸附在电池200的表面，转盘6的侧面凹设有用于安装第三伸缩气缸13的安装槽15，第三伸缩气缸13的固定件固定安装在安装槽15内，伸缩杆的伸缩能够带动第二吸盘14在转盘6的径向方向伸缩。此种结构的电池吸取机构，能够实现对待充电的电池200和完成充电的电池200吸取，满足电池更换装置在进行电池200更换过程中的需求。优选第二吸盘14为电磁吸盘。

再一实施例电池更换装置中，充电座18上设置有用于选择性吸附电池200的第三吸盘17。具体地，第三吸盘17的底部与充电座18的上表面固定连接，第三吸盘17的侧面与上充电房16的内侧面固定连接，当待充电的电池200被放置到充电座18上后，第三吸盘17对该电池200的侧面进行吸附以固定该电池200的位置，在充电的过程中防止电池200从充电座18上脱落。当车体100需要更换电池200时，第三吸盘17解除对充电座18上的电池200的吸附，以便电池吸取机构将充电座18上的电池200吸附到转盘6上。优选第三吸盘17为电磁吸盘。

本实施例还用一种电力巡检机器人的电池更换方法，本电池更换方法中，提供有待充电的电池200、充电完成的电池200以及上述任一种结构的电池更换装置，具体包括以下步骤：

步骤S10、电池更换装置使用推拉机构将车体100内部的待充电的电池200推出到电池更换装置的输送带5上，通过输送带5将待充电的电池200朝向充电房16输送；

步骤S20、电池更换装置使用其中一个电池吸取机构将输送带5上的待充电的电池200吸取到转盘6上，使用电池更换装置使用另一个电池吸取机构吸取充电座18上的充电完成的电池200到转盘6上；

步骤S30、转盘6绕其轴线转动180°，以带动待充电的电池200转动至与充电座18正对的位置以及带动充电完成的电池200转动至与输送带5正对的位置；

步骤S40、电池更换装置使用两个电池吸取机构分别将充电完成的电池200放置到输送带5上以及将待充电的电池200放置到充电座18上，以使输送带5将充电完成的电池200朝向车体100的方向输送以及充电座18对待充电的电池200充电；

步骤S50、电池更换装置使用推拉机构将输送带5上的充电完成的电池200拉到车体100内部的电池放置位中。

在此种电池更换方法中，通过推拉机构、输送带5、转盘6、电池200吸附件和充电座18的相互配合，对车体100内部的电池200自动更换和充电，操作简便且更换速度快，减少车体100等待的时间，有利于提高电力巡检机器人的使用率。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种应用于电力巡检机器人电池更换装置的电池更换方法，其特征在于, 所述电池更换装置包括推拉机构、充电房、转盘、充电座以及设置在车体与所述充电房之间的输送带，所述推拉机构设置在所述车体的内部，所述推拉机构用于将待充电的电池从所述车体内部的电池放置位推出到所述输送带上以及将所述输送带上的所述充电完成的电池拉到所述电池放置位中，所述输送带用于在所述充电房与所述车体之间输送电池，所述充电座与电源连接，所述转盘和所述充电座均设置在所述充电房内，所述充电座位于所述转盘远离所述输送带一侧，所述充电座用于对所述待充电的电池充电，所述转盘上具有两个电池吸取机构，两个所述电池吸取机构呈180°分布在所述转盘的侧面上，其中一个所述电池吸取机构能够将所述输送带上的所述待充电的电池吸附在所述转盘上以及能够将所述待充电的电池放置到所述充电座上充电，另一个所述电池吸取机构能够将所述充电座上的所述充电完成的电池吸附在所述转盘上以及能够将所述充电完成的电池放置到所述输送带上；

所述电池更换方法提供有所述待充电的电池、所述充电完成的电池以及所述电池更换装置，包括以下步骤：

步骤S10、所述电池更换装置使用推拉机构将车体内部的所述待充电的电池推出到输送带上，通过所述输送带将所述待充电的电池朝向充电房输送；

步骤S20、所述电池更换装置使用其中一个电池吸取机构将所述输送带上的所述待充电的电池吸取到转盘上，所述电池更换装置使用另一个所述电池吸取机构吸取充电座上的所述充电完成的电池到所述转盘上；

步骤S30、所述转盘绕其轴线转动180°，以带动所述待充电的电池转动至与所述充电座正对的位置以及带动所述充电完成的电池转动至与所述输送带正对的位置；

步骤S40、所述电池更换装置使用两个所述电池吸取机构分别将所述充电完成的电池放置到所述输送带上以及将所述待充电的电池放置到所述充电座上，以使所述输送带将所述充电完成的电池朝向所述车体的方向输送以及所述充电座对所述待充电的电池充电；

步骤S50、所述电池更换装置使用所述推拉机构将所述输送带上的所述充电完成的电池拉到所述车体内部的电池放置位中。

2.根据权利要求1所述的电池更换方法，其特征在于，所述车体内部具有腔体，所述推拉机构和所述电池放置位均设置在所述腔体内，所述车体的前进端具有与所述腔体连通的电池进出口，所述输送带的一端靠近所述电池进出口设置，所述推拉机构位于所述电池放置位远离所述电池进出口的一侧。

3.根据权利要求2所述的电池更换方法，其特征在于，所述电池放置位与所述电池进出口间隔设置，所述电池放置位的底部凹设有限位槽，所述限位槽用于限位电池。

4.根据权利要求2所述的电池更换方法，其特征在于，所述电池放置位的上方设置有电池限位组件，所述电池限位组件包括限位板和能够在竖直方向上伸缩的伸缩件，所述限位板设置在所述伸缩件的底部，所述伸缩件的伸缩能够带动所述限位板升降，以使所述限位板选择性抵接在所述电池放置位中的电池的顶部。

5.根据权利要求4所述的电池更换方法，其特征在于，所述限位板与所述伸缩件之间连接有弹性缓冲件。

6.根据权利要求4所述的电池更换方法，其特征在于，所述腔体的顶部具有固定板，所述电池限位组件包括第二伸缩气缸，所述第二伸缩气缸的伸缩杆为所述伸缩件，所述第二伸缩气缸的固定件固定安装在所述固定板的上表面，所述固定板贯穿开设有避让孔，所述伸缩杆远离所述固定件的一端穿过所述避让孔与所述限位板连接。

7.根据权利要求1所述的电池更换方法，其特征在于，所述充电房的一侧具有开口，所述输送带远离所述车体的一端穿过所述开口伸入到所述充电房内，所述输送带与所述转盘之间具有能够绕自身轴线转动的第一输送辊；

和/或，所述转盘与所述充电座之间具有能够绕自身轴线转动的第二输送辊。

8.根据权利要求1所述的电池更换方法，其特征在于，所述电池吸取机构包括第三伸缩气缸和第二吸盘，所述第三伸缩气缸的伸缩杆与所述第二吸盘连接，所述第二吸盘能够选择性吸附在电池的表面，所述转盘的侧面凹设有用于安装所述第三伸缩气缸的安装槽，所述第三伸缩气缸的固定件固定安装在所述安装槽内，所述伸缩杆的伸缩能够带动所述第二吸盘在所述转盘的径向方向伸缩。

9.根据权利要求1至8任一项所述的电池更换方法，其特征在于，所述充电座上设置有用于选择性吸附电池的第三吸盘。

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