一种移动机器人自动换电池充电系统

朱琳 李金梁 王博爽

沈阳新松机器人自动化股份有限公司 辽宁沈阳 110169

众所周知，AGV 的应用领域非常广泛，在各行各业都比较流行。当大量AGV 同时工作，会出现排队充电的情况，严重影响了AGV的工作效率，促使新自动换电池充电系统诞生，不仅降低人工成本，大幅度提高生产节拍，从而满足高效的工业自动化生产的需求。

一种移动机器人自动换电池充电系统，具体说是一种机器人自动取电充电上电的全套装置，可用于将电池量低的电池从AGV 车体中取出运送到电池架指定充电位进行充电，并将已经充满电的电池箱从电池架上取出运送到无电池的AGV 车体内，实现自动换电池充电的功能。同时区别于传统的自动换电技术，本发明采用仓储式立体化充电，机械手可与电池架高效配合，无缝衔接，自动化程度高，能满足所有充电位自动取送电池的工作需求。

本系统采用仓储立体化设计，设有多个充电位，占地空间小，集成化程度高。整个充电换电过程，全部由机械手自动完成，速度快，定位精度准确，运行稳定性高，制造及运行成本低、操控性好，全程无人工完全自动化运行。

1 基本流程及说明

本系统包含：电池充电架、复合AGV 机器人、电控柜、移动自动换电装置、手动控制屏、运行轨道桥架、拖链组件。

当复合AGV 机器人电量即将耗尽时，它会向系统发出请求指令，在系统允许后自动停泊到指定位置。自动换电装置，收到系统指令后，在运行轨道上自动运行，到达与复合AGV 机器人对接位置等候，当复合AGV 机器人在指定对接位置停好后，自动换电装置开始工作。自动换电装置取出复合AGV 机器人中低电量电池箱，在运行轨道上自动运行，到达系统指定位置后，将低电量电池箱放置到电池充电架空闲充电位进行充电，然后自动换电装置继续在运行轨道上自动运行，到系统指定位置后，从电池充电架上，取出满电电池箱，自动换电装置返回到复合AGV 机器人停泊位置，自动换电装置将满电电池箱放进复合AGV 机器人里，自动按下启动按钮，复合AGV 机器人收到满电指令后，离开停泊位，返回工作区，继续工作。在整个运动过程中，手动控制屏会显示出自动换电装置的所有运行轨迹，如有特殊情况，可随时停车[1]。

电池充电架充电位的设置，是根据工况现场复合AGV 机器人的实际工作数量，核算出来的，可以满足所有复合AGV 机器人除了换电池箱时下线，其余时间可以全部满足上线工作的需要。不会出现，因为没电导致复合AGV 机器人不能工作的情况。电池充电架除几个备用空架外，其余框架由充电机和充电位组成，每个充电位都配有温感烟感装置，保证电池在充电过程中，有任何意外情况，及时报警断电。每个充电位都设有两组电池挡板，防止电池滑出充电位，电池箱进入电池架时，触碰行程开关，充电架两侧有导向板，在电池箱进入电池架过程中起导向作用。电池架底部为辊子设计，减少电池箱进入电池架的滑动摩擦力，方便电池箱在推进和拉出过程中降低摩擦阻力。

移动自动换电装置为一个三坐标机械手，可以在X、Y、Z 三个方向自由运动，完成电池的取送功能[2]。行走组件为X 轴，带动车体在轨道上往复运动。提升组件为Z 轴，通过导轨丝杠，带动车体在Z 轴轨道上往复运动。推拉组件为Y 轴，通过电机带动齿轮齿条，带动车体在Y 轴上往复运动，同时配合使用气缸，完成电池箱的取送功能。当复合AGV 机器人电量即将耗尽时，它会向系统发出请求指令，请求充电（一般技术人员会事先设置好一个值），在系统允许后自动停泊到指定位置。自动换电装置，收到系统指令后，在与复合AGV 机器人对接位置等候，当复合AGV 机器人在指定对接位置停好后，自动换电装置开始工作。首先由推拉组件将复合AGV 机器人的低电量电池箱取出，行走车架组件带动移动自动换电装置在运行轨道上行走，到达系统指定的电池充电架空闲充电位横向水平位置，提升支架组件，将低电量电池箱运送到空闲充电位竖向垂直位置，通过推拉组件将低电量电池箱，推入到空闲的充电位进行充电。放置好低电量电池箱后，行走车架组件带动移动自动换电装置在运行轨道上行走，到达系统指定的满电电池箱横向水平位置，由提升支架组件，上下运动到达满电电池箱竖向垂直位置，推拉组件作用将满电电池箱从充电位拉出到推拉组件上，通过提升支架组件，行走车架组件共同作用，带动满电电池箱到达与复合AGV 机器人对接位置，再由推拉组件作用将满电电池箱送入到复合AGV 机器人里，给复合AGV 机器人进行上电。完成整个给复合AGV 机器人充电换电过程[3]。

2 结语

一种移动机器人自动换电池充电系统，立体化设计，占地空间小，工作效率高，独立运行使用，稳定性高，而且全程无人工，由多台AGV 组成的物流搬运系统，均可配置一套本发明的移动机器人自动换电池充电系统，来解决AGV 补充电能的应用问题。本系统完全自动化，速度快，加工及运行成本低，功能性强，满足高效的工业自动化生产需求。