Роботизированная тележка замены аккумуляторных батарей

Полезная модель относится к области транспортных средств, а именно к самоходным, роботизированным тележкам, и предназначена для выполнения большого спектра функций человека, преимущественно внутри помещений, в частности в станции для быстрой замены аккумуляторных батарей транспортного средства.
В рамках борьбы с загрязнением воздуха всё большее распространение получают электромобили. Практически все существующие грузовые автомобили представляют собой автомобили с дизельным двигателем, которые выбрасывают твердые частицы и парниковые газы. На их долю приходится большая часть общих выбросов вредных веществ. Поэтому, чтобы защитить экологию, необходимо осуществить электрификацию грузовых автомобилей.
Одним из основных факторов, ограничивающих применение аккумуляторов для электрификации грузовых автомобилей, является ограниченная емкость аккумуляторных батарей.
Время автономной работы относительно невелико, и на зарядку аккумуляторных батарей уходит много времени. Целью данного технического решения является разработка роботизированной тележки, используемой в станции замены аккумуляторных батарей электрических грузовых автомобилей для решения проблемы малого запаса дальности хода.
Решение проблемы неудобства и низкой скорости замены будет способствовать расширению использования электрических грузовых автомобилей и защите окружающей среды.
Известна станция замены аккумуляторов, содержащая платформу со скатом, четыре стеллажа с блоками, где три из них расположены параллельно четвертому стеллажу (см. патент CN 213501922 U, МПК В60L53/30(2019.01), В60L53/302(2019.01), опубликовано 22.06.2021).
Известна станция замены аккумуляторов, содержащая три стеллажа с блоками аккумуляторов, где второй с третьим стеллажом расположены на первой стороне первого стеллажа, первая рампа, платформа для замены и вторая рампа соединены последовательно и расположены в первом стеллаже, а каркас кэш-памяти, блок управления станцией, шкаф распределения питания и блок управления – во втором стеллаже, а в третьем стеллаже расположена стойка для зарядки аккумуляторов, оборудование для перемещения первой батареи расположены во втором или третьем стеллаже (см. патент CN 213501923 U, МПК В60L53/30(2019.01), В60L53/302(2019.01), опубликовано 22.06.2021).
Известна станция замены аккумуляторной батареи, которая используется для замены аккумуляторной батареи для электротягача, содержащая блок аккумуляторов, аккумуляторный отсек, ангар жестко соединенный со станцией и проходящий между платформой для замены батареи и отсеком для батареи, содержащий устройство, способное перемещаться по всем направлениям, подъемный инструмент, расположенный на подвижном конце передающего устройства, причем подъемный инструмент может вращаться вдоль вертикального вращающегося вала для захвата батареи на электромобиле или в блоке аккумуляторов (см. патент CN 112810496 U, МПК В60L53/80(2019.01), В66С11/08(2006.01), опубликовано 18.05.2021).
Известна станция быстрой замены аккумуляторных батарей фирмы CATL, содержащая ангар, платформу со скатом для заезда и установки автомобиля во внутренней части ангара, устройство для зарядки, хранения и перемещения аккумуляторных батарей, несколько параллельно установленных в ряд стеллажей с установленными на них блоками аккумуляторных батарей (см. на сайте в интернете: https://autoreview.ru/news/catl-zapuskaet-set-stanciy-bystroy-zameny-tyagovyh-batarey рис. Станция быстрой замены аккумуляторов фирмы CATL).
Известно устройство станции для замены аккумуляторной батареи, выполненное в виде платформы, включающее внутреннее пространство, ферму, зарядную раму, мостовой кран, установленные во внутреннем пространстве, где мостовой кран снимает аккумулятор с электрогрузовика и помещает его на зарядную стойку, а затем поднимает полностью заряженный аккумулятор и помещает его с задней части кабин на электрогрузовик (см. патент CN 111231732 А, МПК В60L53/66(2019.01), В60L53/80(2019.01), В60К1/04(2019.01), В60S5/06(2019.01), опубликовано 05.06.2020).
Известна роботизированная тележка, содержащая блок ввода кода для приема идентификационного кода, датчик обнаружения движения руки пользователя, модуль управления (см. патент WO 2020256172 А1, МПК В62В3/14(2006.01), В62В5/00(2006.01), В25J13/08(2006.01), В25J19/02 (2006.01), В25J19/02(2006.01), опубликовано 24.12.2020).
Известна роботизированная тележка, имеющая стенки перекладины, роботизированные манипуляторы, которые способны перемещаться из положения внутри тележки в положение развертывания, также имеет ручку и колеса для передвижения (см. патент US 2021023695, МПК A61B34/30 (2006.01), A61B50/13 (2006.01), A61B50/20 (2006.01), A61B50/30 (2006.01), A61B90/50 (2006.01), B25J19/00 (2006.01), B25J9/00  (2006.01), B60P1/64 (2006.01), B62B3/00 (2006.01), B62B3/04 (2006.01), опубликовано 28.01.2021).
Известна самоходная тележка, содержащая источник энергии, соединенный с тяговым электродвигателем, подключенным к ведущему мосту, где источник энергии выполнен в виде карбюраторного двигателя, при этом между карбюраторным двигателем и тяговым электродвигателем установлен генератор постоянного тока, соединенный с карбюраторным двигателем посредством эластичной муфты (см. патент RU 46236, МПК В62D63/00, опубликовано 27.06.2005).
Известна тележка транспортировочная, содержащая платформу, источник электроэнергии, систему управления, колесные модули, при этом каждый колесный модуль содержит роликонесущее колесо, связанное с собственным электродвигателем, причем электродвигатели связаны с контроллером системы управления, каждый колесный модуль имеет собственную систему подвески, содержащую шарнирно установленный на раме платформы тележки несущий элемент, пневмогидроцилиндр, одним концом закрепленный на платформе, а вторым - на несущем элементе, пневмогидроцилиндры связаны с общим для всех колесных модулей источником давления, причем электромагнитные клапаны пневмогидроцилиндров и датчики давления, реагирующие на усилие, возникающее в пневмогидроцилиндрах при перемещении тележки, связаны с упомянутым контроллером системы управления (см. патент RU 2683430, МПК В62D57/00(2006.01), В60G17/00(2006.01), опубликовано 28.03.2019).
Известна тележка, включающая ходовую часть, на раме которой установлены грузовая платформа с аккумуляторной батареей и противовесом, и рабочее место водителя, смещенное относительно продольной оси симметрии тележки, в ней грузовая платформа выполнена асимметричной в виде многоугольника с прямыми углами, удлиненная часть которой размещена сбоку рабочего места водителя и снабжена откидными боковой, передней и задней платформами-панелями для увеличения ее продольных и поперечных размеров, при этом в качестве противовеса использована аккумуляторная батарея или контейнер с сыпучим грузом, установленные асимметрично сзади рабочего места водителя (см. патент RU 33757, МПК В66F9/06(2000.01), опубликовано 10.11.2003).
Известна транспортировочная тележка, выполненная с возможностью автономного движения вдоль напольных магнитных полос или меток, содержащая корпус со сцепным устройством, источник питания, блок управления, соединенный с электродвигателями ведущих колес, и с ультразвуковыми датчиками, расположенными в передней части корпуса (см. патент RU 144165, МПК В62D1/28 (2006.01), опубликовано 10.08.2014).
Известна роботизированная грузовая тележка, содержащая трубчатую раму, снизу которой закреплены передняя и задняя плиты, снабженные колесными модулямигде каждый из колесных модулей включает в себя П-образный кронштейн, снабженный подшипниковыми опорами, с установленными в них на валу омниколесом, при этом вал связан механической передачей с валом электродвигателя, закрепленного на плите, дополнительно основание снабжено винтовым подъемным механизмом с ходовым винтом, при этом гайка подъемногомеханизма выполнена заодно с U-образнымкронштейном, шарнирно закрепленным на нижней связующей балке одной рамы, а шарнирный наконечник винта упомянутого механизма шарнирно закреплен на верхней балке другой рамы (см.патент RU 144165, МПК В62D57/00(2006.01), В25J5/00(2006.01), В62В3/02(2006.01), опубликовано 18.11.2020).
3
3
Известна тележка для перевозки и замены контейнера с аккумуляторной батареей на электромобиле, содержащая раму, на вертикальных стойках которой размещен грузонесущий элемент, шарнирно закрепленными на грузонесущем элементе дополнительно снабжена захватами с возможнотью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной плоскости упором для взаимодействия с контейнером (см. авт.свидет. SU 935345, МПК В60S5/00, В62В3/04, опубликовано 15.06.82).
Известно устройство замены аккумуляторов батареи в зарядной станции для электромобиля, которая содержит данное устройство, которое включает в себя блок аккумуляторный с монтажными отверстиями, подвижную подъемную тележку для подъема блока аккумуляторов к электромобилю, имеющую ползунок с направляющей, стопорный штифт, один конец которого прочно соединен с нижней частью кузова электромобиля и блоком аккумуляторов, а другой конец имеет запорную часть с приспособлением для соединения с направляющей, соединительные элементы, предназначенные для разъемного соединения отверстий блока с устройством (см. патент CN 208216680 U, МПК В60S5/06(2006.01), опубликовано 11/12/2018).
Известна роботизированное устройство, содержащее установленную на независимых приводных колесах платформу, образованной состыкованными между собой пустотелыми модулями оснащенную электроприводом колес с аккумулятором, и устройство управления, платформа имеет замкнутую коробчатую форму, два независимых ведущих колеса и два холостых, выполненных с возможностью вращения на 360°, каждая пара колес расположена вдоль взаимно перпендикулярных осей напротив друг друга на разных сторонах платформы, при этом каждое ведущее колесо снабжено устройством прижима к опорной поверхности (см. патент RU 180974, МПК В25J5/00(2006.01), опубликовано 02.07.2018).
Известна роботизированная тележка, включающая платформу, колеса, содержит датчики, устройство управления, контроллеры двигателей, причем датчики, контроллеры двигателей подключены к устройству управления, двигатели подключены к контроллерам двигателей, платформа колеса, двигатели прикреплены к платформе (см. заявку RU 2015130926, МПК В25J5/00(2006.01), опубликовано 25.01.2017).
Известна напольная автоматическая тележка, имеющая платформу, на которой установлен манипулятор-кантователь с захватным устройство, который перемещается при помощи механизма, технологические ячейки с замками для установки в них тары (см. авт.свидет. SU 1537506, МПК В25J5/00, В25J9/10, опубликовано 23.01.90).
Прототипом к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является мобильное робототехническое устройство, содержащее платформу, установленную на четырех колесах для перемещения по опорной поверхности, два из которых выполнены ведущими и оснащены каждый отдельным электроприводом на базе электродвигателя постоянного тока, а два других колеса выполнены ведомыми рояльного типа с возможностью вращения на 360°, диаметр ведущих колес превышает диаметр ведомых колес, а также размещенные и закрепленные на платформе блок автономного питания с аккумуляторной батареей, блок управления движением платформы на базе компьютеризированных средств, включающих в себя датчики фиксирования препятствий, средство фотовидеофиксации, размещенное на опорной стойке, закрепленной на платформе, и связанное с блоком беспроводной связи, платформа выполнена в виде горизонтально располагаемой пластины, диаметр ведущих колес выполнен больше расстояния от опорной поверхности до платформы и расположены по бокам платформы, электродвигатели постоянного тока закреплены под платформой, ведомые колеса расположены под платформой и на расстоянии друг от друга, меньшем расстояния между ведущими колесами, блок управления дополнительно включает блок контроля линии перемещения с аналоговыми датчиками, выполненными с функцией определения изменения черного цвета на белый (см. патент RU 195456, МПК В62D63/02(2006.01), G06Q10/08(20012.01), опубликовано 29.01.2020).
Известные решения предназначены только в качестве мобильного робота или самодвижущейся транспортной тележки и не обеспечивают быстрой замены аккумуляторных батарей по бортам автомобиля.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение быстрой замены аккумуляторных батарей, расположенных по бортам транспортного средства.
Поставленная задача решается тем, что роботизированная тележка замены аккумуляторных батарей, содержащее платформу, установленную на четырех колесах, два из которых выполнены ведущими и оснащены каждый отдельным электроприводом на базе электродвигателя постоянного тока, а два других колеса выполнены ведомыми рояльного типа с возможностью вращения на 360°, размещенные и закрепленные на платформе блок автономного питания с аккумуляторной батареей, блок управления движением платформы на базе компьютеризированных средств, включающих в себя датчики фиксирования препятствий, средство фотовидеофиксации, платформа выполнена в виде горизонтально располагаемой пластины, на которой имеются ролики для перемещения аккумуляторных батарей,  подвижные Г-образные захваты, связанные с приводом механизма платформы и выдвижные зацепы, расположенные на одной из наружной стороны данной тележки.
Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что платформа роботизированная тележка замены аккумуляторных батарей выполнена в виде горизонтально располагаемой пластины, на которой имеются ролики для перемещения аккумуляторных батарей, подвижные Г-образные захваты, связанные с приводом механизма платформы и выдвижные зацепы, расположенные на одной из наружной стороны данной тележки, позволяет обеспечить быструю замену аккумуляторных батарей, расположенных по бортам транспортного средства
Полезная модель поясняется следующими чертежами:
фиг. 1- роботизированная тележка, общий вид спереди (в изометрии повернуто на 3/4);
фиг. 2 – то же, общий вид сзади (в изометрии повернуто на 3/4);
фиг. 3 – то же с установленным на зацепах блоком аккумуляторных батарей, общий вид спереди (в изометрии повернуто на 3/4);
фиг. 4 – то же с блоком аккумуляторных батарей, установленных на платформе, общий вид сзади (в изометрии повернуто на 3/4);
фиг. 5 – роботизированная тележка, размещенная в станции замены аккумуляторных батарей у транспортного средства, общий вид (в изометрии повернуто на 3/4).
Роботизированная тележка замены аккумуляторных батарей, содержит платформу 1, установленную на четырех колесах, два из которых выполнены ведущими и оснащены каждый отдельным электроприводом на базе электродвигателя постоянного тока, а два других колеса выполнены ведомыми рояльного типа с возможностью вращения на 360°. Также на платформе 1 размещены и закреплены блок 2 автономного питания с аккумуляторной батареей, блок 3 управления движением платформы на базе компьютеризированных средств, включающих в себя датчики 4 фиксирования препятствий, средство 5 фотовидеофиксации. При этом платформа 1 выполнена в виде горизонтального располагаемой пластины, на которой имеются ролики 6 для перемещения аккумуляторных батарей, подвижные Г-образные захваты 7, связанные с приводом механизма платформы и выдвижные зацепы 8, расположенные на одной из наружной стороны данной тележки.
Сама заявляемая роботизированная тележка размещается в станции замены аккумуляторных батарей, содержащий крытый ангар 9 с платформой 10, имеющей скат для заезда транспортного средства в ангар, с расположенным в нем устройством 11 для зарядки, хранения и перемещения блоков аккумуляторных батарей 12, причем на крыше ангара 9 предусмотрены солнечные панели 13 для дополнительной подзарядки аккумуляторных батарей.
Принцип съема и замены аккумуляторных батарей с помощью роботизированной тележки осуществляется следующим образом: после того, как электрическое транспортное средство заехало на платформу 10 в ангар 9 и остановилось в определенной зоне, начинается процесс съема блока аккумуляторных батарей 12. К данному транспортному средству подъезжает роботизированная тележка и при помощи зацепляющих Г-образных захватов 7 пристыковывается к корпусу батарейного отсека. Причем при помощи зацепов 8 аккумуляторная батарея 12 перемещается из корпусного отсека на роботизированную тележку. Для перемещения на установочную поверхность данной тележки аккумуляторных батарей используются ролики 6. После завершения съема аккумуляторных батарей, зацепы 8 возвращаются в исходное положение – внутрь роботизированной тележки, где блок аккумуляторной батареи 12 располагается на роботизированной тележки и данная тележка направляется в место хранения и зарядки аккумуляторных батарей к стеллажам 14, располагающихся в ангаре 9 станции, которые имеют отсеки для установки в них блока аккумуляторных батарей. Таким образом, сама зарядка и хранение аккумуляторных батарей осуществляется в стеллажах 14.
Роботизированная тележка загружает разряженную аккумуляторную батарею на подвижную платформу стеллажей 14, на которой имеются ролики для движения для загрузки или разгрузки аккумуляторных батарей. После разгрузки подвижная платформа поднимается вместе с блоком аккумуляторной батареи 12 на свободное место для зарядки. После чего подвижная платформа опускает заряженную аккумуляторную батарею вниз, которую далее заявляемая роботизированная тележка отвозит и устанавливает вместо ранее снятой аккумуляторной батареи на транспортное средство.
Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет производить быструю замену аккумуляторных батарей по бортам транспортного средства.
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании с применением ранее освоенных технологий.