一種移動機(jī)器人自動換電池充電系統(tǒng)

朱琳 李金梁 王博爽

沈陽新松機(jī)器人自動化股份有限公司 遼寧沈陽 110169

眾所周知，AGV 的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，在各行各業(yè)都比較流行。當(dāng)大量AGV 同時工作，會出現(xiàn)排隊(duì)充電的情況，嚴(yán)重影響了AGV的工作效率，促使新自動換電池充電系統(tǒng)誕生，不僅降低人工成本，大幅度提高生產(chǎn)節(jié)拍，從而滿足高效的工業(yè)自動化生產(chǎn)的需求。

一種移動機(jī)器人自動換電池充電系統(tǒng)，具體說是一種機(jī)器人自動取電充電上電的全套裝置，可用于將電池量低的電池從AGV 車體中取出運(yùn)送到電池架指定充電位進(jìn)行充電，并將已經(jīng)充滿電的電池箱從電池架上取出運(yùn)送到無電池的AGV 車體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)自動換電池充電的功能。同時區(qū)別于傳統(tǒng)的自動換電技術(shù)，本發(fā)明采用倉儲式立體化充電，機(jī)械手可與電池架高效配合，無縫銜接，自動化程度高，能滿足所有充電位自動取送電池的工作需求。

本系統(tǒng)采用倉儲立體化設(shè)計(jì)，設(shè)有多個充電位，占地空間小，集成化程度高。整個充電換電過程，全部由機(jī)械手自動完成，速度快，定位精度準(zhǔn)確，運(yùn)行穩(wěn)定性高，制造及運(yùn)行成本低、操控性好，全程無人工完全自動化運(yùn)行。

1 基本流程及說明

本系統(tǒng)包含：電池充電架、復(fù)合AGV 機(jī)器人、電控柜、移動自動換電裝置、手動控制屏、運(yùn)行軌道橋架、拖鏈組件。

當(dāng)復(fù)合AGV 機(jī)器人電量即將耗盡時，它會向系統(tǒng)發(fā)出請求指令，在系統(tǒng)允許后自動停泊到指定位置。自動換電裝置，收到系統(tǒng)指令后，在運(yùn)行軌道上自動運(yùn)行，到達(dá)與復(fù)合AGV 機(jī)器人對接位置等候，當(dāng)復(fù)合AGV 機(jī)器人在指定對接位置停好后，自動換電裝置開始工作。自動換電裝置取出復(fù)合AGV 機(jī)器人中低電量電池箱，在運(yùn)行軌道上自動運(yùn)行，到達(dá)系統(tǒng)指定位置后，將低電量電池箱放置到電池充電架空閑充電位進(jìn)行充電，然后自動換電裝置繼續(xù)在運(yùn)行軌道上自動運(yùn)行，到系統(tǒng)指定位置后，從電池充電架上，取出滿電電池箱，自動換電裝置返回到復(fù)合AGV 機(jī)器人停泊位置，自動換電裝置將滿電電池箱放進(jìn)復(fù)合AGV 機(jī)器人里，自動按下啟動按鈕，復(fù)合AGV 機(jī)器人收到滿電指令后，離開停泊位，返回工作區(qū)，繼續(xù)工作。在整個運(yùn)動過程中，手動控制屏?xí)@示出自動換電裝置的所有運(yùn)行軌跡，如有特殊情況，可隨時停車[1]。

電池充電架充電位的設(shè)置，是根據(jù)工況現(xiàn)場復(fù)合AGV 機(jī)器人的實(shí)際工作數(shù)量，核算出來的，可以滿足所有復(fù)合AGV 機(jī)器人除了換電池箱時下線，其余時間可以全部滿足上線工作的需要。不會出現(xiàn)，因?yàn)闆]電導(dǎo)致復(fù)合AGV 機(jī)器人不能工作的情況。電池充電架除幾個備用空架外，其余框架由充電機(jī)和充電位組成，每個充電位都配有溫感煙感裝置，保證電池在充電過程中，有任何意外情況，及時報(bào)警斷電。每個充電位都設(shè)有兩組電池?fù)醢?，防止電池滑出充電位，電池箱進(jìn)入電池架時，觸碰行程開關(guān)，充電架兩側(cè)有導(dǎo)向板，在電池箱進(jìn)入電池架過程中起導(dǎo)向作用。電池架底部為輥?zhàn)釉O(shè)計(jì)，減少電池箱進(jìn)入電池架的滑動摩擦力，方便電池箱在推進(jìn)和拉出過程中降低摩擦阻力。

移動自動換電裝置為一個三坐標(biāo)機(jī)械手，可以在X、Y、Z 三個方向自由運(yùn)動，完成電池的取送功能[2]。行走組件為X 軸，帶動車體在軌道上往復(fù)運(yùn)動。提升組件為Z 軸，通過導(dǎo)軌絲杠，帶動車體在Z 軸軌道上往復(fù)運(yùn)動。推拉組件為Y 軸，通過電機(jī)帶動齒輪齒條，帶動車體在Y 軸上往復(fù)運(yùn)動，同時配合使用氣缸，完成電池箱的取送功能。當(dāng)復(fù)合AGV 機(jī)器人電量即將耗盡時，它會向系統(tǒng)發(fā)出請求指令，請求充電（一般技術(shù)人員會事先設(shè)置好一個值），在系統(tǒng)允許后自動停泊到指定位置。自動換電裝置，收到系統(tǒng)指令后，在與復(fù)合AGV 機(jī)器人對接位置等候，當(dāng)復(fù)合AGV 機(jī)器人在指定對接位置停好后，自動換電裝置開始工作。首先由推拉組件將復(fù)合AGV 機(jī)器人的低電量電池箱取出，行走車架組件帶動移動自動換電裝置在運(yùn)行軌道上行走，到達(dá)系統(tǒng)指定的電池充電架空閑充電位橫向水平位置，提升支架組件，將低電量電池箱運(yùn)送到空閑充電位豎向垂直位置，通過推拉組件將低電量電池箱，推入到空閑的充電位進(jìn)行充電。放置好低電量電池箱后，行走車架組件帶動移動自動換電裝置在運(yùn)行軌道上行走，到達(dá)系統(tǒng)指定的滿電電池箱橫向水平位置，由提升支架組件，上下運(yùn)動到達(dá)滿電電池箱豎向垂直位置，推拉組件作用將滿電電池箱從充電位拉出到推拉組件上，通過提升支架組件，行走車架組件共同作用，帶動滿電電池箱到達(dá)與復(fù)合AGV 機(jī)器人對接位置，再由推拉組件作用將滿電電池箱送入到復(fù)合AGV 機(jī)器人里，給復(fù)合AGV 機(jī)器人進(jìn)行上電。完成整個給復(fù)合AGV 機(jī)器人充電換電過程[3]。

2 結(jié)語

一種移動機(jī)器人自動換電池充電系統(tǒng)，立體化設(shè)計(jì)，占地空間小，工作效率高，獨(dú)立運(yùn)行使用，穩(wěn)定性高，而且全程無人工，由多臺AGV 組成的物流搬運(yùn)系統(tǒng)，均可配置一套本發(fā)明的移動機(jī)器人自動換電池充電系統(tǒng)，來解決AGV 補(bǔ)充電能的應(yīng)用問題。本系統(tǒng)完全自動化，速度快，加工及運(yùn)行成本低，功能性強(qiáng)，滿足高效的工業(yè)自動化生產(chǎn)需求。