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计算机互联网多个机器人组成的电动汽车电池组更换系统

计算机互联网多个机器人组成的电动汽车电池组更换系统

电动汽车车载装置包括主控制模块、CAN总线通信模块、3G/4G无线通信模块、GPS数据接收处理模块和用户交互模块,CAN总线物理接口挂接在电动汽车CAN总线上,CAN总线物理接口实时采集电动汽车的运行状态和电池信息,3G/4G通信芯片通过引脚与主控制板连接,实时数据交互模块向监控中心转发电动汽车的运行状态及电池信息,GPS数据接收处理模块提供导航服务并监控运营网络;电动汽车电池更换监控系统的智能通信终端通过本地工业以太网与充电监控系统的网络交换机连接,电动汽车电池更换站包括第一、二码垛机器人、摆渡机器人、四柱举升机、钢轨、第一、二输送线,用监控中心控制电动汽车更换电池的步骤。

具体实施方式

图6是本发明配电监控系统结构示意图;

举升机固定架的底部对称设有四个或四个以上滚动轮,每台举升机立柱由固定架、动力单元、液压缸、起重链条、检测板、检测开关、移动架、链轮座和链轮连接构成。固定架的桩柱内固定连接条状检测板,该检测板设有等分的若干缺口,移动架上端的底部设有检测开关,检测开关与检测板相配套,当检测板处于检测开关检测范围内,检测开关便能输出信号。检测板上开有缺口,当正好检测开关检测到缺口时,检测开关不输出信号,如此往复。每台举升机立柱的检测开关产生的信号均通过数据线连接控制器并进行计算,同时将控制器计算出的数据通过数据线连接显示面板显示。移动架的上端设有链轮座及链轮,链轮配套起重链条,起重链条一端连接移动架,另一端连接固定架。液压缸的一端连接固定架的底座,另一端连接链轮座。当液压缸升降时,带动链轮座上的链轮转动,连带起重链条运行,移动架随之升降的同时,检测板和检测开关工作并产生电信号。

在图17、图4、图11和图16中,由第一码垛机器人86、第二码垛机器人87摆渡机器人25、四柱举升机22、钢轨24、第一输送线85和第二输送线88组成的电动汽车电池更换系统;第一输送线85运送卸载下来的亏电的电动汽车第一电池组盒99或第二电池组盒105;第二输送线88运送充满电的电动汽车第一电池组盒99和第二电池组盒105;第一输送线85和第二输送线88的作业区域位于第一码垛机器人86的工作半径之内;与四柱举升机22和摆渡机器人25第一码垛机器人86配套的第一输送线85和第二输送线88可以为2条并列排列或上下码放排列,也可以只用1条第一输送线85或者1条第二输送线88与四柱举升机22和摆渡机器人25第一码垛机器人86配套;与第一输送线85和第二输送线88配套的由四柱举升机22、摆渡机器人25和第一码垛机器人86组成的系统为1套;为第一输送线85和第二输送线88配套进行码垛拆垛的的第二码垛机器人87为1个.

在图11中,电动汽车电池更换系统的部分硬件由钢轨24、摆渡机器人25、四柱举升机22、后台监控系统52、第一输送线85、第二输送线88、第一码垛机器人86和第二码垛机器人87组成;电动汽车26底盘上面有第一电池组盒99和第二电池组盒105。

在图16和图11中,电池组盒自动更换系统97安装在电动汽车26的底盘上,在电池组盒自动更换系统97中,1个真空隔音板98与1个冷却箱100连接在一起;1个第一电池组盒99安装在冷却箱100的下面;1个第一上部减震板103安装在第一电池组盒99的内部;第一减震弹簧101安装在第一上部减震板103和第一上部封盖102之间;1个第一电池组104安装在第一上部减震板103和第一下部减震板114之间;第三减震弹簧116安装在第一下部减震板114和第一防撞板115之间;1个第二电动千斤顶111安装在冷却箱100之下,1个第二托架112与第二橡胶113安装在一起,1个第二橡胶113与第一电池组盒99接触起固定第一电池组盒99的作用;1个中间托架118与第三橡胶117和第四橡胶119安装在一起。1个第二电池组盒105安装在冷却箱100下面,1个第二电池组106安装在第二上部减震板107和第二底部减震板123之间,第二减震弹簧109安装在第二上部减震板107和第二密封板108之间;1个第一电动千斤顶110安装在冷却箱100之下,第二托架125和第一橡胶124安装在一起,第一橡胶124与第二电池组盒105接触后起固定作用。

图7是本发明电池更换监控系统结构示意图;

在图12和图13中,摆渡机器人25包括X轴、Z轴、R轴三个方向的自由度,依次为直线行走机构27、液压举升机构28和角度纠偏机构29。直线行走机构27位于摆渡机器人25的底部,包括滑轮33、万向联轴器30、皮带34、第一伺服电机35、第一减速机36和底座37等几个部分;前端两个滑轮为机器人动力装置,与一组万向联轴器连接,后端两个滑轮为从动装置;第一伺服电机35与配套的第一减速机36胀套连接,通过皮带实现第一减速机36与滑轮33的动力传输,驱动滑轮33在滑轨上直线行走。直线行走机构33下端布置有三个光电开关,依次与原点挡片和前后两个极限挡片配合,提供给PLC控制系统46到位开关信号,实现机器人原点搜索和复位,并杜绝其越界运行;前极限挡片、原点挡片及后极限挡片沿铺设的直线滑轨依次排列,原点挡片位于前后极限挡片中间。液压举升举升机构28位于直线行走机构27底座的上部,包括两个液压伸缩缸;一级液压缸38位于二级液压缸39的下部,一级液压缸38完全伸出后,二级液压缸39开展伸缩运动;一、二级液压缸一侧分别焊接横梁并布置有防转梁,防转梁与位于一级液压缸焊接横梁及底座焊接横梁上的两个防转孔配合,防止电池随液压机构28举升过程中的旋转;一、二级液压缸另一侧分别设置有齿条31、编码器32、挡片和第一接近开关;挡片与接近开关相配合,第一接近开关设置于一级液压缸焊接横梁的底端,当一级液压缸38完全伸出,挡片触发接近开关的开关信号,二级液压缸39开始伸缩运动;位于二级液压缸39侧面上的齿条31通过齿轮与编码器32啮合,通过计算编码器32转数获取二级液压缸39上升高度;编码器32与PLC控制系统46连接,PLC控制系统46开始高速计数。角度纠偏机构29位于液压举升机构28的上端,包括安装法兰40、大小齿轮41、第二伺服电机42和第二减速机43等几个部分。二级液压缸39上安装有安装法兰40,第二伺服电机42、第二减速机43、大小齿轮41依次布置于安装法兰40上,第二伺服电机42上端安装小齿轮,二级液压缸39上安装大齿轮,大小齿轮机械啮合,随第二伺服电机42驱动配合旋转。大齿轮下端布置有挡片,安装法兰40上布置三个第二接近开关;大齿轮在旋转过程中依次触发旋转左右极限、原电复位开关信号,确保大齿轮在规定的范围内旋转动。角度纠偏机构29上端安装有电池托盘44,大齿轮旋转圆心与电池组盒托盘44重心同心。电池组盒托盘44安装有四个限位块45,与待换电动汽车26电池组箱底部四个突起耦合,可实现电池外箱位置微调和可靠固定。电池组盒托盘44上安装有超声测距传感器53和DMP传感器54;超声测距传感器53用于测量电池托盘44到待换电乘用车底盘的距离;DMP传感器54与安装于待换电乘用车底盘上的反光板配合,搜寻计算反光板靶点位置,获取摆渡机器人25与待换电乘用车的水平角度偏差。直线行走机构27、液压举升机构28联动,只有摆渡机器人25直线行进和垂直举升到达设定位置时,角度纠偏机构29才开始动作,只有角度纠偏机构29上的电池托盘44达到预期效果,液压举升机构28才重新开始动作。直线行走机构27、角度纠偏机构29采用伺服电机驱动,驱动电机与相应的编码器连接,各编码器与相应的驱动器连接;驱动器发送位置脉冲信号给伺服电机,编码器将采集的电机旋转信息传递回驱动器,形成位置模式全闭环控制。

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