本發(fā)明涉及換電領(lǐng)域，具體涉及軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人、充換電站及換電方法。

背景技術(shù)：

隨著新能源汽車的普及，如何為能量不足的汽車提供快速有效地能量補(bǔ)給成為車主和各大廠商非常關(guān)注的問題。以電動汽車為例，當(dāng)前主流的電能補(bǔ)給方案之一是電池更換方案。電池更換方案由于可以在很短的時間完成動力電池的更換且對動力電池的使用壽命沒有明顯的影響，因此是電能補(bǔ)給的主要發(fā)展方向之一。在電池更換方案中，在電動汽車底部進(jìn)行換電是一種主流的換電方式，且換電方式一般是在專門的充換電站內(nèi)完成。具體而言，充換電站內(nèi)配置有充換電架和換電平臺，以及在充換電架和換電平臺的之間的運(yùn)載滿電/虧電電池的換電機(jī)器人，如堆垛機(jī)/軌道導(dǎo)引車(railguidedvehicle，rgv)。換電機(jī)器人通過在充換電架和換電平臺之間預(yù)先鋪設(shè)的軌道上往復(fù)行駛的方式，完成為停于換電平臺上的電動汽車更換動力電池的動作。

但是，上述換電方式普遍存在換電效率低的問題。造成此問題的原因在于：一方面，換電機(jī)器人到達(dá)電動汽車底部或動力電池在充換電架的取送位置時，由于底部換電方式的操作空間小，對定位精度要求高，導(dǎo)致每次定位時間過長，從而降低了換電效率。另一方面，在一次完整的換電過程中，換電機(jī)器人需要在換電平臺的和充換電架的固定位置往復(fù)行走(如到達(dá)換電平臺、取走虧電電池并移出換電平臺、運(yùn)載滿電電池再次到達(dá)換電平臺等)，且每次都需要重新定位，因而造成了由于定位次數(shù)過多而間接地增加了換電過程所需的時間，從而降低了換電效率。而隨著電動汽車保有量的大幅增長，需要同一充換電站在單位時間段內(nèi)進(jìn)行換電的電動汽車明顯增多。在這種情形下，上述問題的出現(xiàn)，不僅造成為電動汽車換電時車主的等待時間增加，服務(wù)體驗(yàn)較差，而且也限制了服務(wù)商的服務(wù)效率，不利于服務(wù)商提供高質(zhì)量的換電服務(wù)。

相應(yīng)地，本領(lǐng)域需要一種新的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人來解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，即為了解決現(xiàn)有電池更換方案中存在的換電效率低的問題，本發(fā)明提供了一種軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人，該換電機(jī)器人包括本體以及設(shè)置于所述本體的電池轉(zhuǎn)運(yùn)部和電池裝卸部，其中，所述電池轉(zhuǎn)運(yùn)部能夠使電池到達(dá)所述換電機(jī)器人的設(shè)定位置；其中，所述電池裝卸部能夠以沿第一方向以接近/遠(yuǎn)離所述本體的方式移動，該移動能夠使所述電池接近/遠(yuǎn)離待換電車輛的目標(biāo)換電位置；并且在組裝好的狀態(tài)下，所述電池裝卸部以不干涉所述電池轉(zhuǎn)運(yùn)部的方式設(shè)置。

在上述軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述電池裝卸部與所述電池轉(zhuǎn)運(yùn)部能夠在所述第一方向上產(chǎn)生相對位移，該相對位移至少能夠使所述電池轉(zhuǎn)運(yùn)部和所述電池裝卸部交替接觸所述電池。

在上述軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述電池轉(zhuǎn)運(yùn)部與所述本體固定連接，所述電池裝卸部能夠以沿第一方向以接近/遠(yuǎn)離所述本體的方式相對于所述電池轉(zhuǎn)運(yùn)部移動。

在上述軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述電池裝卸部包括：加解鎖機(jī)構(gòu)，所述加解鎖機(jī)構(gòu)能夠使所述電池鎖緊/脫開所述待換電車輛；以及舉升機(jī)構(gòu)，所述舉升機(jī)構(gòu)能夠以沿第一方向以接近/遠(yuǎn)離所述本體的方式使所述電池到達(dá)所述目標(biāo)換電位置。

在上述軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述舉升機(jī)構(gòu)包括：驅(qū)動機(jī)構(gòu)：其固定連接于所述本體，并且所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)能夠沿第一方向以接近/遠(yuǎn)離所述本體的方式移動；舉升平臺：其固定連接于所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)，并且所述舉升平臺具有若干容納孔，該容納孔允許所述電池轉(zhuǎn)運(yùn)部的一部分容納于其中。

在上述軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述電池轉(zhuǎn)運(yùn)部包括若干輥筒組和/或若干滾輪組，并且所述若干輥筒組和/或所述若干滾輪組與所述本體固定連接。

在上述軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述換電機(jī)器人還配置有限位部，所述限位部能夠使所述電池處于所述設(shè)定位置。

在上述軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述限位部包括設(shè)置于所述本體和/或所述軌道和/或所述軌道附近的地面上的若干組導(dǎo)向條和若干個限位塊，其中，所述若干組導(dǎo)向條能夠限制所述電池在第二方向上的移動；其中，所述若干個限位塊能夠使所述電池沿第三方向處于所述設(shè)定位置。

在上述軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述換電機(jī)器人還包括定位部，所述定位部能夠完成所述換電機(jī)器人在軌道上的定位以及所述電池在所述換電機(jī)器人上的定位。

在上述軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述定位部包括第一定位單元和第二定位單元，其中，所述第一定位單元能夠使所述換電機(jī)器人處于所述目標(biāo)換電位置的投影位置；其中，所述第二定位單元能夠使所述電池裝卸部處于所述目標(biāo)換電位置。

在上述軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述第一定位單元為設(shè)置于所述本體的底部的機(jī)械定位件和/或定位傳感器；所述第二定位單元為設(shè)置于所述電池裝卸部的若干個定位銷。

在上述軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述換電機(jī)器人還包括控制部，所述控制部至少能夠獲取所述換電機(jī)器人的當(dāng)前位置信息。

在上述軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述換電機(jī)器人還包括行走部，該行走部設(shè)置于所述本體，所述行走部能夠帶動所述換電機(jī)器人在預(yù)設(shè)的軌道上移動，該移動至少能夠使所述換電機(jī)器人到達(dá)與所述目標(biāo)換電位置相對應(yīng)的投影位置，并且在所述換電機(jī)器人處于所述投影位置的情形下，所述電池裝卸部能夠在所述目標(biāo)換電位置為所述待換電車輛更換所述電池。

本發(fā)明還提供了一種充換電站，所述充換電站包括前述任一項(xiàng)所述的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人。

本發(fā)明還提供了一種軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人的換電方法，所述換電方法包括以下步驟：

使電池裝卸部處于目標(biāo)換電位置；

所述電池裝卸部使處于虧電狀態(tài)的電池脫離待換電車輛；

所述電池裝卸部承載處于滿電狀態(tài)的電池再次到達(dá)目標(biāo)換電位置；

所述電池裝卸部使處于滿電狀態(tài)的電池固定于所述待換電車輛。

在上述軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人的換電方法的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述的“使電池裝卸部處于目標(biāo)換電位置”進(jìn)一步包括：

換電機(jī)器人到達(dá)所述目標(biāo)換電位置的投影位置；

定位部使所述電池裝卸部以沿第一方向以遠(yuǎn)離本體的方式處于目標(biāo)換電位置；

獲取所述換電機(jī)器人的當(dāng)前位置信息。

在上述軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人的換電方法的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述的“所述電池裝卸部承載處于滿電狀態(tài)的電池再次到達(dá)目標(biāo)換電位置”進(jìn)一步包括：

所述換電機(jī)器人再次到達(dá)所述投影位置；

基于所述當(dāng)前位置信息，所述電池裝卸部以沿第一方向以遠(yuǎn)離所述本體的方式再次處于所述目標(biāo)換電位置。

本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，在本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案中，軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人包括本體以及設(shè)置于本體的電池轉(zhuǎn)運(yùn)部和電池裝卸部，其中，電池轉(zhuǎn)運(yùn)部能夠使電池到達(dá)本體，電池裝卸部能夠以沿第一方向以接近/遠(yuǎn)離本體的方式移動，該移動能夠使電池接近/遠(yuǎn)離待換電車輛的目標(biāo)換電位置。在組裝好的狀態(tài)下，電池裝卸部以不干涉電池轉(zhuǎn)運(yùn)部的方式設(shè)置。通過電池裝卸部以不干涉電池轉(zhuǎn)運(yùn)部的設(shè)置方式，使得換電機(jī)器人的操作空間增加，進(jìn)而可以使換電機(jī)器人達(dá)到定位精度高，換電順暢的效果，間接縮短了換電時間，提高了換電效率。

方案1、一種軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人，其特征在于，所述換電機(jī)器人包括本體以及設(shè)置于所述本體的電池轉(zhuǎn)運(yùn)部和電池裝卸部，

其中，所述電池轉(zhuǎn)運(yùn)部能夠使電池到達(dá)所述換電機(jī)器人的設(shè)定位置；

其中，所述電池裝卸部能夠以沿第一方向以接近/遠(yuǎn)離所述本體的方式移動，該移動能夠使所述電池接近/遠(yuǎn)離待換電車輛的目標(biāo)換電位置；并且

在組裝好的狀態(tài)下，所述電池裝卸部以不干涉所述電池轉(zhuǎn)運(yùn)部的方式設(shè)置。

方案2、根據(jù)方案1所述的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人，其特征在于，所述電池裝卸部與所述電池轉(zhuǎn)運(yùn)部能夠在所述第一方向上產(chǎn)生相對位移，該相對位移至少能夠使所述電池轉(zhuǎn)運(yùn)部和所述電池裝卸部交替接觸所述電池。

方案3、根據(jù)方案2所述的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人，其特征在于，所述電池轉(zhuǎn)運(yùn)部與所述本體固定連接，所述電池裝卸部能夠以沿第一方向以接近/遠(yuǎn)離所述本體的方式相對于所述電池轉(zhuǎn)運(yùn)部移動。

方案4、根據(jù)方案3所述的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人，其特征在于，所述電池裝卸部包括：

加解鎖機(jī)構(gòu)，所述加解鎖機(jī)構(gòu)能夠使所述電池鎖緊/脫開所述待換電車輛；以及

舉升機(jī)構(gòu)，所述舉升機(jī)構(gòu)能夠以沿第一方向以接近/遠(yuǎn)離所述本體的方式使所述電池到達(dá)所述目標(biāo)換電位置。

方案5、根據(jù)方案4所述的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人，其特征在于，所述舉升機(jī)構(gòu)包括：

驅(qū)動機(jī)構(gòu)：其固定連接于所述本體，并且所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)能夠沿第一方向以接近/遠(yuǎn)離所述本體的方式移動；

舉升平臺：其固定連接于所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)，并且所述舉升平臺具有若干容納孔，該容納孔允許所述電池轉(zhuǎn)運(yùn)部的一部分容納于其中。

方案6、根據(jù)方案3所述的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人，其特征在于，所述電池轉(zhuǎn)運(yùn)部包括若干輥筒組和/或若干滾輪組，并且所述若干輥筒組和/或所述若干滾輪組與所述本體固定連接。

方案7、根據(jù)方案6所述的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人，其特征在于，所述換電機(jī)器人還配置有限位部，所述限位部能夠使所述電池處于所述設(shè)定位置。

方案8、根據(jù)方案7所述的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人，其特征在于，所述限位部包括設(shè)置于所述本體和/或所述軌道和/或所述軌道附近的地面上的若干組導(dǎo)向條和若干個限位塊，

其中，所述若干組導(dǎo)向條能夠限制所述電池在第二方向上的移動；

其中，所述若干個限位塊能夠使所述電池沿第三方向處于所述設(shè)定位置。

方案9、根據(jù)方案7所述的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人，其特征在于，所述換電機(jī)器人還包括定位部，所述定位部能夠完成所述換電機(jī)器人在軌道上的定位以及所述電池在所述換電機(jī)器人上的定位。

方案10、根據(jù)方案9所述的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人，其特征在于，所述定位部包括第一定位單元和第二定位單元，

其中，所述第一定位單元能夠使所述換電機(jī)器人處于所述目標(biāo)換電位置的投影位置；

其中，所述第二定位單元能夠使所述電池裝卸部處于所述目標(biāo)換電位置。

方案11、根據(jù)方案10所述的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人，其特征在于，所述第一定位單元為設(shè)置于所述本體的底部的機(jī)械定位件和/或定位傳感器；

所述第二定位單元為設(shè)置于所述電池裝卸部的若干個定位銷。

方案12、根據(jù)方案1至11中任一項(xiàng)所述的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人，其特征在于，所述換電機(jī)器人還包括控制部，所述控制部至少能夠獲取所述換電機(jī)器人的當(dāng)前位置信息。

方案13、根據(jù)方案12所述的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人，其特征在于，所述換電機(jī)器人還包括行走部，該行走部設(shè)置于所述本體，所述行走部能夠帶動所述換電機(jī)器人在預(yù)設(shè)的軌道上移動，該移動至少能夠使所述換電機(jī)器人到達(dá)與所述目標(biāo)換電位置相對應(yīng)的投影位置，并且

在所述換電機(jī)器人處于所述投影位置的情形下，所述電池裝卸部能夠在所述目標(biāo)換電位置為所述待換電車輛更換所述電池。

方案14、一種充換電站，其特征在于，所述充換電站包括前述方案1至13中任一項(xiàng)所述的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人。

方案15、一種軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人的換電方法，其特征在于，所述換電方法包括以下步驟：

使電池裝卸部處于目標(biāo)換電位置；

所述電池裝卸部使處于虧電狀態(tài)的電池脫離待換電車輛；

所述電池裝卸部承載處于滿電狀態(tài)的電池再次到達(dá)目標(biāo)換電位置；

所述電池裝卸部使處于滿電狀態(tài)的電池固定于所述待換電車輛。

方案16、根據(jù)方案15所述的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人的換電方法，其特征在于，所述的“使電池裝卸部處于目標(biāo)換電位置”進(jìn)一步包括：

換電機(jī)器人到達(dá)所述目標(biāo)換電位置的投影位置；

定位部使所述電池裝卸部以沿第一方向以遠(yuǎn)離本體的方式處于目標(biāo)換電位置；

獲取所述換電機(jī)器人的當(dāng)前位置信息。

方案17、根據(jù)方案16所述的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人的換電方法，其特征在于，所述的“所述電池裝卸部承載處于滿電狀態(tài)的電池再次到達(dá)目標(biāo)換電位置”進(jìn)一步包括：

所述換電機(jī)器人再次到達(dá)所述投影位置；

基于所述當(dāng)前位置信息，所述電池裝卸部以沿第一方向以遠(yuǎn)離所述本體的方式再次處于所述目標(biāo)換電位置。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的俯視的示意圖；

圖3a是本發(fā)明的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人處于轉(zhuǎn)運(yùn)狀態(tài)的示意圖；

圖3b是本發(fā)明的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人處于裝卸狀態(tài)的示意圖；

圖4是本發(fā)明的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人的換電方法的流程示意圖。

附圖標(biāo)記列表

10、軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人；11、本體；121、主動輪；122、從動輪；131、導(dǎo)向條；132、限位塊；141、定位銷；151、加解鎖機(jī)構(gòu)；152、剪式驅(qū)動架；153、舉升平臺；154容納孔；161、動力輥筒；162、無動力滾輪；20、動力電池。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實(shí)施方式僅僅用于解釋本發(fā)明的技術(shù)原理，并非旨在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。例如，雖然附圖中的兩個定位銷設(shè)置在電池裝卸部上，但是其數(shù)量和設(shè)置位置非一成不變，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要對其作出調(diào)整，以便適應(yīng)具體的應(yīng)用場合。如定位銷還可以設(shè)置在本體上等。

需要說明的是，在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方向或位置關(guān)系的術(shù)語是基于附圖所示的方向或位置關(guān)系，這僅僅是為了便于描述，而不是指示或暗示所述裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

此外，還需要說明的是，在本發(fā)明的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，可根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

首先參照圖1和圖2，圖1是本發(fā)明的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的俯視的示意圖。如圖1所示，以換電方式為底部換電的電動汽車更換動力電池為例，本發(fā)明的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人10(以下簡稱換電機(jī)器人10)主要包括本體11、行走部、限位部、定位部、電池裝卸部、電池轉(zhuǎn)運(yùn)部、控制部以及供電部。其中，行走部可以通過在軌道上的滾動帶動換電機(jī)器人10移動，該移動至少能夠使換電機(jī)器人10到達(dá)與待換電車輛的目標(biāo)換電位置相對應(yīng)的投影位置。限位部能夠使電池處于換電機(jī)器人10的設(shè)定位置。定位部能夠完成換電機(jī)器人10在軌道上的定位以及電池在換電機(jī)器人10上的定位。如使正在移動的換電機(jī)器人10精確地停在目標(biāo)換電位置的投影位置或充換電架的取送位置。電池裝卸部能夠在換電機(jī)器人10處于投影位置的情形下，以沿第一方向以接近/遠(yuǎn)離本體11的方式，完成為待換電的電動汽車更換動力電池的動作。電池轉(zhuǎn)運(yùn)部可以在取送位置完成動力電池在換電機(jī)器人10和充換電架之間的轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)而能夠使動力電池到達(dá)本體11的設(shè)定位置。優(yōu)選地，電池裝卸部和電池轉(zhuǎn)運(yùn)部以互不干涉的方式設(shè)置。如電池轉(zhuǎn)運(yùn)部在空間上與電池裝卸部在空間上以部分重合的方式設(shè)置，并且該設(shè)置方式使動力電池在電池轉(zhuǎn)運(yùn)部和電池裝配部上的運(yùn)動軌跡雖然有交叉但又不影響動力電池在電池轉(zhuǎn)運(yùn)部和電池裝配部上的單獨(dú)運(yùn)動?？刂撇縿t可以實(shí)現(xiàn)對上述各部分的自動控制，使得整個換電過程定位精準(zhǔn)，動作快速順暢。

需要說明的是，在本優(yōu)選的實(shí)施方式中，目標(biāo)換電位置可以是為電動汽車更換動力電池的位置，取送位置可以為換電機(jī)器人10與充換電架交換動力電池的位置。如目標(biāo)換電位置可以為電動汽車的動力電池在電動汽車車身的安裝位置，并且換電機(jī)器人10的電池裝卸部能夠在該安裝位置順利的完成將處于虧電狀態(tài)的動力電池從該安裝位置卸下或?qū)⑻幱跐M電狀態(tài)的動力電池固定在該安裝位置的動作。如取送位置可以是與充換電架上帶有水平傳送機(jī)構(gòu)(如傳送帶或輥筒)的輸送平臺緊鄰的位置，在換電機(jī)器人10到達(dá)該位置的情形下，電池轉(zhuǎn)運(yùn)部能夠與該平臺銜接并處于同一水平面。在上述情況下，電池轉(zhuǎn)運(yùn)部可以將處于虧電狀態(tài)的動力電池轉(zhuǎn)運(yùn)至輸送平臺，進(jìn)而輸送平臺通過傳送機(jī)構(gòu)將處于虧電狀態(tài)的動力電池輸送至充換電架中進(jìn)行充電；或者充換電架可以通過輸送平臺將處于滿電狀態(tài)的動力電池輸送至電池轉(zhuǎn)運(yùn)部進(jìn)而電池轉(zhuǎn)運(yùn)部使該處于滿電狀態(tài)的動力電池到達(dá)換電機(jī)器人10的設(shè)定位置。其中，設(shè)定位置可以是動力電池在換電機(jī)器人10上的停放位置，該停放位置使得動力電池停放好后與換電機(jī)器人10的相對位置固定。第一方向可以是大致豎直的方向(圖1中的z方向)，電池裝配部能夠沿大致豎直的方向以上升/下降的方式到達(dá)目標(biāo)換電位置或上述與電池轉(zhuǎn)運(yùn)部在空間上部分重合的位置。

也就是說，在控制部的控制下，換電機(jī)器人10可以在行走部和定位部的配合下，通過在鋪設(shè)于換電平臺下方與充換電架之間的軌道上往復(fù)移動的方式，準(zhǔn)確地到達(dá)目標(biāo)換電位置的投影位置或充換電架的取送位置，然后通過電池裝卸部和電池轉(zhuǎn)運(yùn)部完成為電動汽車更換動力電池的動作。其中，電池裝卸部可以在上述目標(biāo)換電位置完成從電動汽車上拆卸處于虧電狀態(tài)的動力電池或安裝處于滿電狀態(tài)的動力電池至電動汽車的動作，電池轉(zhuǎn)運(yùn)部可以在取送位置完成將處于虧電狀態(tài)的動力電池移動至充換電架，或?qū)⑻幱跐M電狀態(tài)的動力電池移動至換電機(jī)器人10上的設(shè)定位置的動作?？梢钥闯觯捎诳刂撇繉Ω鞑糠值目刂?，以及電池裝卸部以不干涉電池轉(zhuǎn)運(yùn)部的設(shè)置方式，使得換電機(jī)器人10在整個換電過程中增加了換電空間，進(jìn)而更容易使換電機(jī)器人10達(dá)到定位精度高、換電動作順暢的效果，進(jìn)而縮短了換電時間，提高了換電效率。

具體而言，如圖1和圖2所示，軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人10主要包括本體11、行走部、限位部、定位部、電池裝卸部、電池轉(zhuǎn)運(yùn)部、控制部以及供電部。其中，供電部能夠?yàn)閾Q電機(jī)器人10的提供電能，如供電部可以通過蓄電池等無供電線的供電方式為換電機(jī)器人10提供電能，或通過與電網(wǎng)連接的線纜等有供電線的供電方式為換電機(jī)器人10供電。其中，本體11可以是由工字鋼焊接而成的外形大致成矩形的結(jié)構(gòu)。采用這種材料設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)在于，本體11在工作過程中由于材料的高強(qiáng)度特性基本不會發(fā)生形變，可以減小在本體11上設(shè)置的其他各部分的工作誤差，使換電機(jī)器人10的定位和動作更加精準(zhǔn)。當(dāng)然，本體11的材料和形狀并不唯一，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境對其做出靈活調(diào)整，只要該調(diào)整能夠滿足本體11在工作時不易產(chǎn)生形變的條件即可。如本體11還可以由鈑金件或不銹鋼方管、角鋼焊接而成等。

繼續(xù)參照圖1和圖2，行走部可以是設(shè)置在本體11下方的若干個軌道輪，并且該軌道輪與鋪設(shè)在換電平臺下方和充換電架之間的軌道相匹配。優(yōu)選地，若干個軌道輪可以使用四個主動輪121帶四個從動輪122的設(shè)置方式，這樣的設(shè)置方式可以克服由于軌道不平引起的驅(qū)動力不足的缺陷，從而提高換電機(jī)器人10的行駛穩(wěn)定性，進(jìn)而提高換電效率。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，上述軌道輪的設(shè)置方式和數(shù)量并非唯一，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行調(diào)整。

限位部可以完成動力電池與輸送平臺或電池轉(zhuǎn)運(yùn)部的定位。具體地，在換電機(jī)器人10到達(dá)取送位置的情況下，處于虧電狀態(tài)的動力電池能夠在電池轉(zhuǎn)運(yùn)部的運(yùn)送下，通過限位部在動力電池前進(jìn)方向上的限位到達(dá)充換電架，以及處于滿電狀態(tài)的動力電池能夠在電池轉(zhuǎn)運(yùn)部的運(yùn)送下，通過限位部的限位處于換電機(jī)器人10上的設(shè)定位置。按圖1所示方位，優(yōu)選地，限位部包括一組兩個導(dǎo)向條131和兩個限位塊132，其中，在換電機(jī)器人10到達(dá)取送位置的情形下，兩個導(dǎo)向條131沿第二方向(即圖1中的y方向)分別設(shè)置于本體11的左前端和右前端的地面上，其用于動力電池在第二方向的限制，以確保動力電池沿第三方向(即圖1中的x方向)移動時不偏離換電機(jī)器人10。兩個限位塊132則沿第三方向設(shè)置于本體11的后端，其用于動力電池在換電機(jī)器人10上的定位，以確保處于滿電狀態(tài)的動力電池精確地處于設(shè)定位置。正是由于導(dǎo)向條131和限位塊132的這種設(shè)置方式，使得動力電池能夠在換電機(jī)器人10上定位精準(zhǔn)，從而提高了動力電池在換電機(jī)器人10上的定位精度。雖然本實(shí)施方式中使用導(dǎo)向條131和限位塊132作為限位部的具體實(shí)施方式，但這并非旨在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體應(yīng)用條件對其形式和數(shù)量做出調(diào)整。如在換電機(jī)器人10到達(dá)取送位置的情形下，導(dǎo)向條131還可以設(shè)置在換電機(jī)器人10附近的導(dǎo)軌上，或者直接將導(dǎo)向條131設(shè)置于換電機(jī)器人10的本體上。類似地，在換電機(jī)器人10到達(dá)取送位置的情形下，導(dǎo)向塊132也可以設(shè)置于換電機(jī)器人10附近的導(dǎo)軌上或地面上。

定位部主要包括第一定位單元和第二定位單元，其中：

1)第一定位單元可以完成換電機(jī)器人10在軌道上的定位，也就是第一定位單元可以使換電機(jī)器人10在軌道上處于上述投影位置或上述取送位置，并且在到達(dá)投影位置或取送位置后，換電機(jī)器人10能夠進(jìn)行下一步定位。優(yōu)選地，第一定位單元可以是設(shè)置于本體11底部的機(jī)械定位件(如定位銷，圖中未示出)和定位傳感器(如紅外傳感器或二維碼傳感器，圖中未示出)雙重定位。通過機(jī)械定位件和定位傳感器的雙重定位，使得換電機(jī)器人10可以精確地處于目標(biāo)換電位置的投影位置。

2)第二定位單元可以完成電池裝卸部與待換電的電動汽車的定位，也就是第二定位單元可以是電池裝卸部處于目標(biāo)換電位置。在處于該目標(biāo)換電位置的情形下，電池裝卸部可以順利的從電動汽車的車身上卸下處于虧電狀態(tài)的動力電池或?qū)⑻幱跐M電狀態(tài)的動力電池安裝至電動汽車的車身。優(yōu)選地，第二定位單元可以是設(shè)置在電池裝卸部上的兩個定位銷141，相應(yīng)地，在電動汽車的車身上設(shè)置有與該定位銷141匹配連接的定位孔，通過定位銷141與定位孔的配合連接，可以使電池裝卸部精確地到達(dá)目標(biāo)換電位置。當(dāng)然，第二定位單元的具體形式和數(shù)量并非唯一，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行調(diào)整，如第二定位單元還可以通過視覺定位傳感器、激光定位傳感器或紅外定位傳感器等方式實(shí)現(xiàn)(此時電動汽車的車身上需貼裝相應(yīng)的定位標(biāo)記)。

在一種更優(yōu)選地實(shí)施方式中，還可以在第二定位單元第一次與目標(biāo)換電位置進(jìn)行定位時(即電池裝卸部卸下處于虧電狀態(tài)的動力電池時的定位)，記錄下電池裝卸部的位置信息，如控制部在電池裝卸部定位完成后，獲取此時電池裝卸部上某一固定點(diǎn)的位置信息，并將該位置信息暫時保存，然后在第二定位單元第二次與目標(biāo)換電位置進(jìn)行定位時(即電池裝卸部承載處于滿電狀態(tài)的動力電池與電動汽車的定位)，直接使用上述暫存的位置信息便可完成電池裝卸部的快速定位。可以實(shí)現(xiàn)快速定位的原因是：換電機(jī)器人10卸下處于虧電狀態(tài)的動力電池和安裝處于滿電狀態(tài)的動力電池的動作都是在目標(biāo)換電位置完成的，并且兩次定位的位置沒有差別。也就是說，通過將第一次定位的定位信息用于第二次定位的方式，在換電過程中直接減少了定位次數(shù)，也就相應(yīng)地縮短了一次換電過程中的換電時間，進(jìn)而提高了換電效率。

繼續(xù)參照圖1和圖2，電池裝卸部包括加解鎖機(jī)構(gòu)151和舉升機(jī)構(gòu)。其中，舉升機(jī)構(gòu)能夠通過沿第一方向(圖1中的z方向)相對于電池轉(zhuǎn)運(yùn)部移動的方式舉升動力電池，從而使動力電池到達(dá)目標(biāo)換電位置，加解鎖機(jī)構(gòu)151則能夠在動力電池到達(dá)目標(biāo)換電位置后，使動力電池鎖緊/脫開電動汽車車身。電池轉(zhuǎn)運(yùn)部與本體11固定連接，并且電池轉(zhuǎn)運(yùn)部能夠通過自身的轉(zhuǎn)動使動力電池沿第三方向方向(圖1中的x方向)脫離換電機(jī)器人10或到達(dá)換電機(jī)器人10的設(shè)定位置。優(yōu)選地，舉升機(jī)構(gòu)可以包括舉升平臺153以及能夠使該舉升平臺實(shí)現(xiàn)舉升功能的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，如剪式驅(qū)動架152。其中，舉升平臺153上用于放置動力電池(即動力電池處于設(shè)定位置)，剪式驅(qū)動架152則可以將舉升平臺153連同舉升平臺153上的動力電池一同舉起直至到達(dá)目標(biāo)換電位置。優(yōu)選地，電池轉(zhuǎn)運(yùn)部可以為若干輥筒組和若干滾輪組的組合，其中每一個輥筒組包含若干個動力輥筒161，每一個滾輪組包含若干個無動力滾輪162，通過動力輥筒161的驅(qū)動以及無動力滾輪162的從動，動力電池能夠脫離換電機(jī)器人10到達(dá)輸送平臺或從輸送平臺到達(dá)換電機(jī)器人10的設(shè)定位置。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的是，電池裝卸部和電池轉(zhuǎn)運(yùn)部的設(shè)置形式并非一成不變，如驅(qū)動機(jī)構(gòu)除了剪式驅(qū)動架外，還可以替代為剛性鏈條或渦輪蝸桿等實(shí)現(xiàn)舉升功能，如動力輥筒和無動力滾輪還可以替代為履帶等實(shí)現(xiàn)電池的平移功能。

接下來參照圖1、圖3a和圖3b，圖3a是本發(fā)明的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人處于轉(zhuǎn)運(yùn)狀態(tài)的示意圖；圖3b是本發(fā)明的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人處于裝卸狀態(tài)的示意圖。如前所述，由于電池裝卸部和電池轉(zhuǎn)運(yùn)部均涉及動力電池20運(yùn)動，存在運(yùn)動形式上的耦合，即電池裝卸部主要是在大致豎直的方向上(圖1中的z方向)舉升動力電池20，電池轉(zhuǎn)運(yùn)部主要是在大致水平的方向上(圖1中的x方向)平移動力電池20，所以可以對電池裝卸部和電池轉(zhuǎn)運(yùn)部進(jìn)行運(yùn)動解耦，以減小換電機(jī)器人10的空間占用，使換電機(jī)器人10有足夠的操作空間完成換電動作，從而間接提升換電效率。如圖1所示，在舉升平臺153上開設(shè)有若干容納孔154，并且該容納孔154允許電池轉(zhuǎn)運(yùn)部的一組或幾組輥筒組或滾輪組容納于其中。這樣一來，當(dāng)電池裝卸部所在平面下降至電池轉(zhuǎn)運(yùn)部所在平面以下時，電池轉(zhuǎn)運(yùn)部可以承載動力電池20，并使動力電池20在大致水平的方向上移動(參照圖3a)；當(dāng)電池裝卸部所在平面上升至電池轉(zhuǎn)運(yùn)部所在平面以上時，電池裝卸部可以承載動力電池20，并將動力電池20沿大致豎直的方向舉升至目標(biāo)換電位置(參照圖3b)。也就是說，電池裝卸部與電池轉(zhuǎn)運(yùn)部能夠在第一方向上產(chǎn)生相對位移，該相對位移能夠使電池轉(zhuǎn)運(yùn)部和電池裝卸部交替接觸動力電池20。可以看出，通過上述若干容納孔154的設(shè)置，使得電池裝卸部能夠通過下降至低于電池轉(zhuǎn)運(yùn)部的設(shè)置方式，減小了換電機(jī)器人10在豎直方向(圖1中的z方向)上的空間占用，使得換電機(jī)器人10有更大的操作空間完成換電動作，進(jìn)而間接提升換電效率。

控制部除可以實(shí)現(xiàn)對上述各部分的精確控制，使得整個換電過程定位精準(zhǔn)，動作順暢外，還具有獲取位置信息的功能。如前所述，控制部可以在電池裝卸部第一次到達(dá)目標(biāo)換電位置的時候，記錄下電池裝卸部的位置信息，以便第二次電池裝卸部不需重復(fù)定位就可以直接到達(dá)目標(biāo)換電位置。通過將第一次定位的定位信息用于第二次定位的方式，在換電過程中直接減少了定位次數(shù)，也就相應(yīng)地縮短了一次換電過程中的換電時間，進(jìn)而提高了換電效率。優(yōu)選地，控制部可以設(shè)置于本體11上。當(dāng)然，控制部的設(shè)置位置還可以不在換電機(jī)器人10上，如還可以設(shè)置在操作間，然后通過無線通信等方式控制換電機(jī)器人10的工作等。

此外，為便于制造軌道引導(dǎo)型換電機(jī)器人10，節(jié)省換電機(jī)器人10的制造成本，本發(fā)明的軌道引導(dǎo)型換電機(jī)器人10可以在現(xiàn)有軌道導(dǎo)引車(rgv)的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)改造而來。具體地，在現(xiàn)有rgv的基礎(chǔ)上，保留其本體、供電部和行走部，增加定位部、電池裝卸部和電池轉(zhuǎn)運(yùn)部，并升級控制部的功能，使其具有獲取位置信息的功能外，還能夠完成對整個換電過程的自動控制，從而既節(jié)省了制造成本，又可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。

進(jìn)一步地，為了提高換電機(jī)器人10的普適性，還可以在工作模式上對換電機(jī)器人10進(jìn)行分類，將換電機(jī)器人10的工作模式分為自動模式、半自動模式和手動模式。其中，在自動模式下，控制部能夠控制換電機(jī)器人10完成整個換電流程。在半自動模式下，操作人員通過確認(rèn)每一步動作完成，如通過在人機(jī)交互界面上點(diǎn)擊“下一步”按鈕的方式確認(rèn)上一步操作步驟無誤，進(jìn)而完成整個換電流程。在手動模式下，操作人員人工操作換電機(jī)器人10的動作，如控制行走部工作或控制電池裝卸部舉升等，進(jìn)而完成整個換電流程。

下面參照圖4，圖4是本發(fā)明的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人的換電方法的流程示意圖。如圖4所示，本發(fā)明還提供了一種軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人的換電方法，該方法主要包括：

s100、使動力電池裝卸部處于目標(biāo)換電位置。

s200、電池裝卸部使處于虧電狀態(tài)的動力電池脫離待換電車輛。

s300、電池裝卸部承載處于滿電狀態(tài)的動力電池再次到達(dá)目標(biāo)換電位置。

s400、電池裝卸部使處于滿電狀態(tài)的動力電池固定于待換電車輛。

其中，s100又可以進(jìn)一步包括：

s110、換電機(jī)器人10到達(dá)目標(biāo)換電位置的投影位置；

s120、定位部使電池裝卸部以沿第一方向以遠(yuǎn)離本體11的方式處于目標(biāo)換電位置；

s130、獲取換電機(jī)器人10的當(dāng)前位置信息。

其中，s300又可以進(jìn)一步包括：

s310、換電機(jī)器人10再次到達(dá)投影位置；

s320、基于當(dāng)前位置信息，電池裝卸部以沿第一方向以遠(yuǎn)離本體11的方式再次處于目標(biāo)換電位置。

其中，第一方向可以是大致豎直的方向(圖1中的z方向)。

以使用本發(fā)明的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人10為待換電的電動汽車進(jìn)行換電為例，一次完整的換電過程可以是：

s1：待換電電動汽車停至充換電站的換電平臺。

s2：換電機(jī)器人10在行走部的滾動下從初始位置空載沿既定軌道移動，通過機(jī)械定位件和位置傳感器定位至與電動汽車的目標(biāo)換電位置相對應(yīng)的投影位置。

s3：舉升平臺153在剪式驅(qū)動架152的驅(qū)動下上升，并利用定位銷141定位至目標(biāo)換電位置，控制部記錄此時舉升平臺153的位置信息。

s4：加解鎖機(jī)構(gòu)151使處于虧電狀態(tài)的動力電池脫離電動汽車，處于舉升平臺153的設(shè)定位置。

s5：換電機(jī)器人10承載處于虧電狀態(tài)的動力電池在行走部的滾動下沿既定軌道移動，通過機(jī)械定位件和位置傳感器定位至充換電架的取送位置。

s6：電池轉(zhuǎn)運(yùn)部在導(dǎo)向條131的導(dǎo)向下將處于虧電狀態(tài)的動力電池轉(zhuǎn)運(yùn)至輸送平臺進(jìn)而輸送平臺將該動力電池轉(zhuǎn)運(yùn)至充換電架。

s7：電池轉(zhuǎn)運(yùn)部轉(zhuǎn)運(yùn)來自充換電架上的處于滿電狀態(tài)的動力電池，并通導(dǎo)向條131的導(dǎo)向和限位塊132的限位使處于滿電狀態(tài)的動力電池處于舉升平臺153的設(shè)定位置。

s8：換電機(jī)器人10在行走部的滾動下沿既定軌道移動，通過機(jī)械定位件和位置傳感器再次定位至投影位置。

s9：基于控制部記錄的位置信息，使舉升平臺153承載處于滿電狀態(tài)的動力電池再次到達(dá)目標(biāo)換電位置。

s10：加解鎖機(jī)構(gòu)151使處于滿電狀態(tài)的動力電池固定于電動汽車的車身。

s11：換電機(jī)器人10移動回初始位置。

需要說明的是，初始位置可以是充換電站中的某一固定位置，在沒有換電服務(wù)的情形下，換電機(jī)器人10可以停留在該固定位置。在進(jìn)行換電服務(wù)的情形下，換電機(jī)器人10從該固定位置出發(fā)提供換電服務(wù)。

本發(fā)明還提供了一種充換電站，該充換電站至少包括前述的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人10，并且該換電機(jī)器人10能夠在該充換電站內(nèi)按照上述軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人10的換電方法完成為待換電的電動汽車更換動力電池的動作。

綜上所述，本發(fā)明的軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人10、充換電站及換電方法中，軌道導(dǎo)引型換電機(jī)器人10主要包括本體11以及設(shè)置在本條上的行走部、限位部、定位部、電池裝卸部、電池轉(zhuǎn)運(yùn)部、控制部以及供電部。行走部包括四個主動輪121和四個從動輪122，限位部包括導(dǎo)向條131和限位塊132，定位部包括機(jī)械定位件和位置傳感器(第一定位單元)、以及機(jī)械定位銷141(第二定位單元)，電池裝卸部包括加解鎖機(jī)構(gòu)151、驅(qū)動架和舉升平臺153，舉升平臺153上具有容納孔154。電池轉(zhuǎn)運(yùn)部包括若干輥筒組和若干滾輪組，并且輥筒組和滾輪組中的一部分可以容納于容納孔154?？刂撇靠梢酝ㄟ^對其他各部進(jìn)行精確控制的方式，使整個換電過程自動完成，并且控制部還能夠記錄電池裝卸部在處于目標(biāo)換電位置時的位置信息。通過控制部的控制以及主動輪121和從動輪122的設(shè)置方式，使換電機(jī)器人10在換電過程中行駛平穩(wěn)，定位精準(zhǔn)。通過控制部記錄位置信息的設(shè)置以及動力滾筒組和從動滾輪組中的一部分可以容納于容納孔154等設(shè)置方式，增大了換電機(jī)器人10的換電空間，進(jìn)而縮短了換電時間，提升了換電效率，有利于服務(wù)商為用戶提供高質(zhì)量的換電服務(wù)。

至此，已經(jīng)結(jié)合附圖所示的優(yōu)選實(shí)施方式描述了本發(fā)明的技術(shù)方案，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，本發(fā)明的保護(hù)范圍顯然不局限于這些具體實(shí)施方式。在不偏離本發(fā)明的原理的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對相關(guān)技術(shù)特征作出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術(shù)方案都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。