CN117162859B - 一种挂轨巡检机器人的自动充换电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种挂轨巡检机器人的自动充换电装置，属于电能存储设备技术领域。包括充换电装置工作台、顶升组件、旋转切换组件、三个电池充电仓组件、传感器组件和伸缩货叉组件。通过在伸缩货叉组件的上层板上方连接电池限位结构，再通过顶升组件和旋转切换组件驱动伸缩货叉组件进行移动和旋转，以此调整电池限位结构的位置，确保电池限位结构在拿取和放下挂轨巡检机器人的电池时位置的精度。通过顶升组件和旋转切换组件的配合，实现伸缩货叉组件进行挂轨巡检机器人的电池取放过程的全自动化操作，降低人工更换电池的劳动强度，缩减更换电池的时间，降低了安全风险，提高了挂轨巡检机器人的工作效率和使用率。

Description

一种挂轨巡检机器人的自动充换电装置

技术领域

本发明涉及电能存储设备技术领域，尤其涉及一种挂轨巡检机器人的自动充换电装置。

背景技术

在井下环境工作中，常用的带式输送机具有传输距离长、工作量大、适用于工作环境恶劣的情况等特点，但是带式输送机长时间高强度的工作，存在极大事故隐患，时常发生各类故障，带式输送机一旦发生故障，不仅影响煤矿的生产效率，造成巨大的经济损失，而且威胁到工作人员的人身安全。挂轨巡检机器人的检测方式更加精准，且环境适应能力较强，逐渐成为带式输送机的常用巡检手段，与传统的人工巡检相比，挂轨巡检机器人可以减少用人数量、降低安全风险、提高生产效率、节省生产成本。虽然智能巡检相比于传统人工巡检而言，对带式输送机有更便利的监控和更重大的意义，然而挂轨巡检机器人的能耗问题却制约其进一步的发展和完善，电池的续航能力决定着挂轨巡检机器人的连续作业时间，进而影响煤矿开采的经济效益。

目前在井下主要依靠传统的有线充电方式为挂轨巡检机器人进行电能补充，当挂轨巡检机器人内的电池电量耗尽后，采用导线传输方式直接对电池进行充电，一般电池的充电时长为3~4个小时，而挂轨巡检机器人需要等待电池充满电量后才可重新投入使用。由于充电时间较长，该充电方式不仅使得工作进程被打断，浪费了挂轨巡检机器人的使用率，延误工作进度，而且环境因素的制约，该种充电方式还存在着一定的安全隐患。另外，电池安装在挂轨巡检机器人内部，且固定无法自由更换，如果电池的容量衰减，则必须由专业技术人员进行人工更换电池，技术人员需要将电池容量耗尽的空电池从挂轨巡检机器人上拆卸下来，更换一块满容量的电池安装至挂轨巡检机器人上，更换下来的电池还需要人工对其充电，这种方式额外增加了人力消耗，且更换流程繁琐，花费时间较长，还降低了挂轨巡检机器人的自动化程度。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种能够自动更换电池的挂轨巡检机器人的自动充换电装置。本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种挂轨巡检机器人的自动充换电装置，包括充换电装置工作台、顶升组件、旋转切换组件、三个电池充电仓组件、传感器组件和伸缩货叉组件，所述顶升组件安装在所述充换电装置工作台内部，所述旋转切换组件连接在所述顶升组件上，三个所述电池充电仓组件均安装在所述充换电装置工作台的顶部，所述传感器组件安装在所述顶升组件和所述伸缩货叉组件上，所述伸缩货叉组件安装在所述旋转切换组件上；所述顶升组件用于驱动所述旋转切换组件进行竖直上下移动，所述旋转切换组件用于驱动所述伸缩货叉组件进行水平旋转，所述电池充电仓组件用于存储挂轨巡检机器人的电池并对所述挂轨巡检机器人的电池进行充电，所述传感器组件用于检测所述顶升组件的升降情况以及检测所述伸缩货叉组件与所述挂轨巡检机器人的电池位置之间的距离；所述伸缩货叉组件用于取放所述挂轨巡检机器人的电池；所述伸缩货叉组件包括上层板、中层板、下层板、电池限位结构和驱动结构，所述上层板的一端与所述中层板的一端滑动连接，所述中层板的另一端与所述下层板的一端滑动连接，所述下层板的底部与所述旋转切换组件连接，所述驱动结构安装在所述下层板的内部，所述电池限位结构为L型结构，所述电池限位结构的竖直部分垂直安装在所述上层板顶部的另一端，所述电池限位结构的横向部分平行于所述上层板；所述驱动结构用于驱动所述上层板和所述中层板进行滑动。

可选地，每个所述电池充电仓组件包括电池放置台、两个限位挂钩、充电弹簧针、两个复位弹簧、两个限位挂钩底座和多个螺钉，所述电池放置台的前侧面和顶部设有开放口，两个所述限位挂钩分别安装在所述电池放置台的左内侧壁和右内侧壁上，两个所述限位挂钩底座分别通过多个所述螺钉与两个所述限位挂钩上无挂钩的一端背侧连接，两个复位弹簧的一端分别连接在所述电池放置台的左内侧壁和右内侧壁上，两个复位弹簧的另一端分别与两个所述限位挂钩上有挂钩的一端背侧连接，所述充电弹簧针安装在所述电池放置台的后侧面内壁上；所述电池放置台的底部安装在所述充换电装置工作台上。

可选地，所述电池放置台内部还连接有U型导轨，所述U型导轨的两侧外壁与所述电池放置台两侧内部贴合，所述U型导轨的顶部低于两个所述限位挂钩的安装位置，用于为所述电池提供导向作用以及辅助固定所述电池。

可选地，所述顶升组件包括顶升支架、八个法兰型导向轴支座、顶升支撑底板、电动缸、四根升降轴和四个轴向滑套，所述电动缸安装在所述顶升支架的底部，所述电动缸的顶升活塞杆与所述顶升支撑底板连接，四根所述升降轴分别两两安装在所述顶升支架两侧的内壁，四个所述轴向滑套分别滑动连接在四根所述升降轴的外周，所述顶升支撑底板的四角分别与四个所述轴向滑套连接，八个所述法兰型导向轴支座分别安装在四根所述升降轴的两端，八个所述法兰型导向轴支座均固定在所述顶升支架两侧内壁的顶部和底部；所述顶升支架连接在所述充换电装置工作台上，所述旋转切换组件连接在所述顶升支撑底板上。

可选地，所述旋转切换组件包括旋转底盘、旋转底盘法兰盖、旋转底盘蜗轮箱、蜗轮箱底座、电箱和电机，所述旋转底盘位于所述旋转底盘法兰盖上方，所述旋转底盘法兰盖安装在所述旋转底盘蜗轮箱的顶部，所述旋转底盘蜗轮箱的底部连接在所述蜗轮箱底座顶部，所述电箱和所述电机均安装在所述旋转底盘蜗轮箱的外侧面；所述旋转底盘穿过所述充换电装置工作台顶部，所述蜗轮箱底座安装在所述顶升支撑底板上。

可选地，所述旋转切换组件还包括蜗轮、蜗杆、蜗轮轴、蜗轮轴上法兰油封、蜗轮轴上法兰盖、第一轴承、第二轴承、蜗轮轴下法兰和第三轴承，所述蜗轮、蜗杆、蜗轮轴、蜗轮轴上法兰油封、蜗轮轴上法兰盖、第一轴承、第二轴承、蜗轮轴下法兰和第三轴承均位于所述旋转底盘蜗轮箱内部，所述蜗轮的外周与所述蜗杆的外周相互啮合，所述蜗杆的一端与所述电机的输出轴连接，所述蜗轮套设在所述蜗轮轴下部的外周，所述蜗轮轴上法兰盖套设在所述蜗轮轴上部的外周，所述旋转底盘法兰盖套设在所述蜗轮轴上法兰盖的外周，所述蜗轮轴上法兰油封套设在所述蜗轮轴顶部的外周并且位于所述蜗轮轴上法兰盖的顶部，所述第一轴承套设在所述蜗轮轴上部的外周并且位于所述蜗轮轴上法兰盖的内部，所述第二轴承套设在所述蜗轮轴下部的外周并且位于所述蜗轮的下方，所述蜗轮轴下法兰套设在所述蜗轮轴下部的外周并且位于所述第二轴承的下方，所述第三轴承套设在所述蜗轮轴下部的外周并且位于所述蜗轮轴下法兰的内部；所述蜗轮轴的顶部与所述旋转底盘的底部连接，所述蜗轮轴下法兰与所述旋转底盘蜗轮箱内部的底部连接。

可选地，所述充换电装置工作台包括支撑架、底板和台面，所述底板安装在所述支撑架的底部，所述台面安装在所述支撑架的顶部；所述顶升支架连接在所述底板上，所述台面的中心位置开设第一通孔，所述旋转底盘贯穿所述第一通孔。

可选地，所述传感器组件包括第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器，所述第一传感器和所述第二传感器分别连接在所述顶升支架顶部两侧相对的外壁上，所述第一传感器和所述第二传感器呈对角分布，所述第三传感器连接在所述电池限位结构上，所述第四传感器连接在所述下层板的另一端；所述第一传感器和所述第二传感器均用于检测所述顶升支撑底板至所述顶升支架顶部的距离，所述第三传感器用于检测所述上层板的另一端至所述电池的距离，所述第四传感器用于检测所述中层板的另一端至所述下层板另一端的距离。

上述所有可选地技术方案均可任意组合，本发明不对一一组合后的结构进行详细说明。

借由上述方案，本发明的有益效果如下：

通过设置伸缩货叉组件安装在旋转切换组件上，旋转切换组件安装在顶升组件上，并在伸缩货叉组件的上层板上方连接电池限位结构，通过顶升组件带动旋转切换组件和伸缩货叉组件进行竖直方向的移动，通过旋转切换组件驱动伸缩货叉组件进行水平方向的旋转，以此调整伸缩货叉组件上的电池限位结构的位置，确保电池限位结构在拿取和放下挂轨巡检机器人的电池时位置的精度。通过顶升组件和旋转切换组件的配合，实现了伸缩货叉组件进行挂轨巡检机器人的电池取放过程的全自动化操作，降低了人工更换电池的劳动强度，缩减了更换电池的时间，减少了用人数量，降低了安全风险，节省生产成本，提高了挂轨巡检机器人的工作效率和使用率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中顶升组件的第一视角结构示意图；

图3为本发明中顶升组件的第二视角结构示意图；

图4为本发明中旋转切换组件的第一视角结构示意图；

图5为本发明中旋转切换组件的第二视角结构示意图；

图6为图5中A-A处的剖视图；

图7为本发明中旋转底盘蜗轮箱内部的第一视角结构示意图；

图8为本发明中旋转底盘蜗轮箱内部的第二视角结构示意图；

图9为图8中B-B处的剖视图；

图10为本发明中电池充电仓组件的第一视角结构示意图；

图11为本发明中电池充电仓组件的第二视角结构示意图；

图12为图11中C-C处的剖视图；

图13为本发明中传感器组件的结构示意图；

图14为本发明中伸缩货叉组件的第一视角结构示意图；

图15为本发明中伸缩货叉组件的第二视角结构示意图；

图16为图15中D-D处的剖视图；

图17为本发明中电池的结构示意图。

附图标号说明：

100、充换电装置工作台；101、支撑架；102、底板；103、台面；200、顶升组件；201、顶升支架；202、法兰型导向轴支座；203、顶升支撑底板；204、电动缸；205、升降轴；206、轴向滑套；300、旋转切换组件；301、旋转底盘；302、旋转底盘法兰盖；303、旋转底盘蜗轮箱；304、蜗轮箱底座；305、电箱；306、电机；307、蜗轮；308、蜗杆；309、蜗轮轴；310、蜗轮轴上法兰油封；311、蜗轮轴上法兰盖；312、第一轴承；313、第二轴承；314、蜗轮轴下法兰；315、第三轴承；400、电池充电仓组件；401、电池放置台；402、限位挂钩；403、充电弹簧针；404、复位弹簧；405、限位挂钩底座；406、螺钉；409、U型导轨；500、传感器组件；501、第一传感器；502、第二传感器；503、第三传感器；504、第四传感器；600、伸缩货叉组件；601、上层板；602、中层板；603、下层板；604、电池限位结构；605、驱动结构；700、电池；701、电池本体；702、电池充电接触点；703、滑槽；704、凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1至图17所示，本发明提供的一种挂轨巡检机器人的自动充换电装置，包括充换电装置工作台100、顶升组件200、旋转切换组件300、三个电池充电仓组件400、传感器组件500和伸缩货叉组件600，所述顶升组件200安装在所述充换电装置工作台100内部，所述旋转切换组件300连接在所述顶升组件200上，三个所述电池充电仓组件400均安装在所述充换电装置工作台100的顶部，所述传感器组件500安装在所述顶升组件200和所述伸缩货叉组件600上，所述伸缩货叉组件600安装在所述旋转切换组件300上；所述顶升组件200用于驱动所述旋转切换组件300进行竖直上下移动，所述旋转切换组件300用于驱动所述伸缩货叉组件600进行水平旋转，所述电池充电仓组件400用于存储挂轨巡检机器人的电池700并对所述挂轨巡检机器人的电池700进行充电，所述传感器组件500用于检测所述顶升组件200的升降情况以及检测所述伸缩货叉组件600与所述挂轨巡检机器人的电池700位置之间的距离；所述伸缩货叉组件600用于取放所述挂轨巡检机器人的电池700；所述伸缩货叉组件600包括上层板601、中层板602、下层板603、电池限位结构604和驱动结构605，所述上层板601的一端与所述中层板602的一端滑动连接，所述中层板602的另一端与所述下层板603的一端滑动连接，所述下层板603的底部与所述旋转切换组件300连接，所述驱动结构605安装在所述下层板603的内部，所述电池限位结构604为L型结构，所述电池限位结构604的竖直部分垂直安装在所述上层板601顶部的另一端，所述电池限位结构604的横向部分平行于所述上层板601；所述驱动结构605用于驱动所述上层板601和所述中层板602进行滑动。

具体地实施方式中，中层板602底部中部连接有一根齿条，上层板601的底部一端分别连接两根链条的一端，两根链条的另一端与中层板602的另一端连接，驱动结构605包括驱动电机、减速器、大齿轮和两个小齿轮，电机306通过键连接带动减速器进行转动，减速器通过键连接带动大齿轮转动，同时带动与大齿轮外周两侧啮合的两个小齿轮进行转动，其中一个小齿轮与中层板602底部的齿条啮合传动，带动中层板602进行平移，同时带动上层板601进行平移。

通过设置伸缩货叉组件600安装在旋转切换组件300上，旋转切换组件300安装在顶升组件200上，并在伸缩货叉组件600的上层板601上方连接电池限位结构604，通过顶升组件200带动旋转切换组件300和伸缩货叉组件600进行竖直方向的移动，通过旋转切换组件300驱动伸缩货叉组件600进行水平方向的旋转，以此调整伸缩货叉组件600上的电池限位结构604的位置，确保电池限位结构604在拿取和放下挂轨巡检机器人的电池700时位置的精度。通过顶升组件200和旋转切换组件300的配合，实现了伸缩货叉组件600进行挂轨巡检机器人的电池700取放过程的全自动化操作，降低了人工更换电池700的劳动强度，缩减了更换电池700的时间，减少了用人数量，降低了安全风险，节省生产成本，提高了挂轨巡检机器人的工作效率和使用率。

可选地，每个所述电池充电仓组件400包括电池放置台401、两个限位挂钩402、充电弹簧针403、两个复位弹簧404、两个限位挂钩底座405和多个螺钉406，所述电池放置台401的前侧面和顶部设有开放口，两个所述限位挂钩402分别安装在所述电池放置台401的左内侧壁和右内侧壁上，两个所述限位挂钩底座405分别通过多个所述螺钉406与两个所述限位挂钩402上无挂钩的一端背侧连接，两个复位弹簧404的一端分别连接在所述电池放置台401的左内侧壁和右内侧壁上，两个复位弹簧404的另一端分别与两个所述限位挂钩402上有挂钩的一端背侧连接，所述充电弹簧针403安装在所述电池放置台401的后侧面内壁上；所述电池放置台401的底部安装在所述充换电装置工作台100上。

可选地，所述电池放置台401内部还连接有U型导轨409，所述U型导轨409的两侧外壁与所述电池放置台401两侧内部贴合，所述U型导轨409的顶部低于两个所述限位挂钩402的安装位置，用于为所述电池700提供导向作用以及辅助固定所述电池700。

具体地，两个限位挂钩402与两个限位挂钩底座405之间铰接。

具体地实施方式中，电池700包括电池本体701、电池充电接触点702、两条滑槽703和两个凹槽704，电池充电接触点702位于电池本体701的背侧，电池本体701的底部两侧开设两条滑槽703，电池本体701的底部与U型导轨409通过滑槽703滑动连接，电池本体701通过电池充电接触点702与电池放置台401的充电弹簧针403接触进行充电，电池本体701的两侧面开设两个凹槽704，用于与电池放置台401左内侧壁和右内侧壁上连接的两个限位挂钩402卡接。

本发明中有两块电池700，并且分别放置在其中两个电池放置台401上进行充电，未放置电池700的电池放置台401上用于放置从挂轨巡检机器人上拆下的待充电的电池700，为其充电。

当上层板601和电池限位结构604夹持电池本体701滑动安装在电池放置台401上，在复位弹簧404的作用下，两个限位挂钩402卡入电池本体701两侧的凹槽704内，电池本体701背侧的电池充电接触点702与充电弹簧针403接触，电池本体701进行充电；当电池本体701充电结束后，由上层板601和电池限位结构604夹持电池本体701取出电池放置台401，两个限位挂钩402在复位弹簧404的作用下脱离电池本体701两侧的凹槽704恢复原位。

在电池放置台401安装限位挂钩402和复位弹簧404，可以保证电池700的电池充电接触点702与充电弹簧针403准确接触，保证充电稳定性。

可选地，所述顶升组件200包括顶升支架201、八个法兰型导向轴支座202、顶升支撑底板203、电动缸204、四根升降轴205和四个轴向滑套206，所述电动缸204安装在所述顶升支架201的底部，所述电动缸204的顶升活塞杆与所述顶升支撑底板203连接，四根所述升降轴205分别两两安装在所述顶升支架201两侧的内壁，四个所述轴向滑套206分别滑动连接在四根所述升降轴205的外周，所述顶升支撑底板203的四角分别与四个所述轴向滑套206连接，八个所述法兰型导向轴支座202分别安装在四根所述升降轴205的两端，八个所述法兰型导向轴支座202均固定在所述顶升支架201两侧内壁的顶部和底部；所述顶升支架201连接在所述充换电装置工作台100上，所述旋转切换组件300连接在所述顶升支撑底板203上。

具体地，本发明中，电动缸204的底座与顶升支架201的底部螺栓连接；四个轴向滑套206过盈连接在顶升支撑底板203的四角处；四个轴向滑套206与四根升降轴205均为间隙配合。

具体地实施方式中，当电动缸204的顶升活塞杆伸出，带动顶升支撑底板203和连接在顶升支撑底板203四角的轴向滑套206沿着四根升降轴205上升；当电动缸204的顶升活塞杆缩回，带动顶升支撑底板203和连接在顶升支撑底板203四角的轴向滑套206沿着四根升降轴205下降。

在井下环境中，采用液压缸或者气动缸等作为动力源提供动力极为不方便，因此本发明中采用电动缸204为顶升组件200作为动力源提供动力，不仅动力源方便获取，而且电动缸204还具有安装方便、控制简单和精度高等优点。

可选地，所述旋转切换组件300包括旋转底盘301、旋转底盘法兰盖302、旋转底盘蜗轮箱303、蜗轮箱底座304、电箱305和电机306，所述旋转底盘301位于所述旋转底盘法兰盖302上方，所述旋转底盘法兰盖302安装在所述旋转底盘蜗轮箱303的顶部，所述旋转底盘蜗轮箱303的底部连接在所述蜗轮箱底座304顶部，所述电箱305和所述电机306均安装在所述旋转底盘蜗轮箱303的外侧面；所述旋转底盘301穿过所述充换电装置工作台100顶部，所述蜗轮箱底座304安装在所述顶升支撑底板203上。

可选地，所述旋转切换组件300还包括蜗轮307、蜗杆308、蜗轮轴309、蜗轮轴上法兰油封310、蜗轮轴上法兰盖311、第一轴承312、第二轴承313、蜗轮轴下法兰314和第三轴承315，所述蜗轮307、蜗杆308、蜗轮轴309、蜗轮轴上法兰油封310、蜗轮轴上法兰盖311、第一轴承312、第二轴承313、蜗轮轴下法兰314和第三轴承315均位于所述旋转底盘蜗轮箱303内部，所述蜗轮307的外周与所述蜗杆308的外周相互啮合，所述蜗杆308的一端与所述电机306的输出轴连接，所述蜗轮307套设在所述蜗轮轴309下部的外周，所述蜗轮轴上法兰盖311套设在所述蜗轮轴309上部的外周，所述旋转底盘法兰盖302套设在所述蜗轮轴上法兰盖311的外周，所述蜗轮轴上法兰油封310套设在所述蜗轮轴309顶部的外周并且位于所述蜗轮轴上法兰盖311的顶部，所述第一轴承312套设在所述蜗轮轴309上部的外周并且位于所述蜗轮轴上法兰盖311的内部，所述第二轴承313套设在所述蜗轮轴309下部的外周并且位于所述蜗轮307的下方，所述蜗轮轴下法兰314套设在所述蜗轮轴309下部的外周并且位于所述第二轴承313的下方，所述第三轴承315套设在所述蜗轮轴309下部的外周并且位于所述蜗轮轴下法兰314的内部；所述蜗轮轴309的顶部与所述旋转底盘301的底部连接，所述蜗轮轴下法兰314与所述旋转底盘蜗轮箱303内部的底部连接。

具体地，本发明中，电箱305和电机306均通过螺栓连接在旋转底盘蜗轮箱303的外侧面，旋转底盘301的底部与蜗轮轴309螺栓连接，旋转底盘法兰盖302与旋转底盘蜗轮箱303螺栓连接，蜗轮轴上法兰盖311与旋转底盘法兰盖302螺栓连接，蜗轮轴上法兰油封310与蜗轮轴309顶部间隙配合；蜗轮307与蜗轮轴309之间通过键连接，蜗杆308与电机306之间通过键连接；蜗轮轴下法兰314与旋转底盘蜗轮箱303的底部螺栓连接；第一轴承312的种类为深沟球轴承，第二轴承313的种类为推力球轴承，第三轴承315的种类为深沟球轴承。

具体地实施方式中，电箱305为电机306提供动力，启动电机306，带动蜗杆308进行转动，与蜗杆308啮合传动的蜗轮307同时转动，蜗轮307带动蜗轮轴309进行转动，随后带动与蜗轮轴309顶部连接的旋转底盘301进行转动。

蜗轮轴上法兰油封310可防止泥沙、灰尘、水气等外界因素侵入第一轴承312中，同时防止第一轴承312中的润滑油漏出。

可选地，所述充换电装置工作台100包括支撑架101、底板102和台面103，所述底板102安装在所述支撑架101的底部，所述台面103安装在所述支撑架101的顶部；所述顶升支架201连接在所述底板102上，所述台面103的中心位置开设第一通孔，所述旋转底盘301贯穿所述第一通孔。

具体地实施方式中，三个电池充电仓组件400中的三个电池放置台401的底部均螺栓连接在台面103上，并且分布在台面103的三个边缘处。

可选地，所述传感器组件500包括第一传感器501、第二传感器502、第三传感器503和第四传感器504，所述第一传感器501和所述第二传感器502分别连接在所述顶升支架201顶部两侧相对的外壁上，所述第一传感器501和所述第二传感器502呈对角分布，所述第三传感器503连接在所述电池限位结构604上，所述第四传感器504连接在所述下层板603的另一端；所述第一传感器501和所述第二传感器502均用于检测所述顶升支撑底板203至所述顶升支架201顶部的距离，所述第三传感器503用于检测所述上层板601的另一端至所述电池700的距离，所述第四传感器504用于检测所述中层板602的另一端至所述下层板603另一端的距离。

具体地实施方式中，第一传感器501由传感器支架和第一传感器本体组成，第二传感器502由传感器支架和第二传感器本体组成，第三传感器503由传感器支架和第三传感器本体组成，第四传感器504由传感器支架和第四传感器本体组成。

本发明的具体实施方式为：当本发明不工作时，伸缩货叉组件600对准未放置电池700的电池放置台401；当本发明工作时，挂轨巡检机器人停靠至换电池700停靠位置后，挂轨巡检机器人内的待充电的电池700自动弹出，位于电池限位结构604上的第三传感器503检测到挂轨巡检机器人弹出的待充电的电池700，驱动电机、电机306、电动缸204均启动，在驱动电机的作用下，伸缩货叉组件600的上层板601和中层板602进行平移，调整上层板601和电池限位结构604的位置；在电动缸204的作用下，顶升活塞杆运动，带动顶升支撑底板203进行升降，从而调整旋转切换组件300的高度；在电机306的作用下，带动蜗轮轴309进行转动，使得旋转底盘301进行旋转，带动伸缩货叉组件600的下层板603转动，同时上层板601和电池限位结构604一起转动，使得上层板601和电池限位结构604的位置对准待充电的电池700，并且顺利将待充电的电池700从挂轨巡检机器人中取出；电机306再次转动，旋转底盘301进行90°转动，带动上层板601和电池限位结构604进行90°转动，配合电动缸204和驱动电机，使得待充电的电池700对准未放置电池700的电池放置台401，并将待充电的电池700放置在未放置电池700的电池放置台401内，电池700上的电池充电接触点702与未放置电池700的电池放置台401的充电弹簧针403接触进行充电；电机306再次转动，旋转底盘301进行90°转动，带动上层板601和电池限位结构604继续进行90°转动，配合电动缸204和驱动电机，使得上层板601和电池限位结构604对准有电池700的电池放置台401，并将充电完成的电池700取出；电池700再次转动，旋转底盘301进行180°转动，带动上层板601和电池限位结构604以及取出的充电完成的电池700进行180°转动，配合电动缸204和驱动电机，对准挂轨巡检机器人放置电池700的位置，将充电完成的电池700放入；最后挂轨巡检机器人自动收回充电完成的电池700，完成充换电的自动化操作。

本发明实现了挂轨巡检机器人的电池700充换的自动化操作，降低了人工更换电池700的劳动强度，缩短了更换电池700的时间，提高了生产效率，提高了挂轨巡检机器人的使用率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种挂轨巡检机器人的自动充换电装置，其特征在于，包括：

充换电装置工作台（100）、顶升组件（200）、旋转切换组件（300）、三个电池充电仓组件（400）、传感器组件（500）和伸缩货叉组件（600），所述顶升组件（200）安装在所述充换电装置工作台（100）内部，所述旋转切换组件（300）连接在所述顶升组件（200）上，三个所述电池充电仓组件（400）均安装在所述充换电装置工作台（100）的顶部，所述传感器组件（500）安装在所述顶升组件（200）和所述伸缩货叉组件（600）上，所述伸缩货叉组件（600）安装在所述旋转切换组件（300）上；

所述顶升组件（200）用于驱动所述旋转切换组件（300）进行竖直上下移动，所述旋转切换组件（300）用于驱动所述伸缩货叉组件（600）进行水平旋转，所述电池充电仓组件（400）用于存储挂轨巡检机器人的电池（700）并对所述挂轨巡检机器人的电池（700）进行充电，所述传感器组件（500）用于检测所述顶升组件（200）的升降情况以及检测所述伸缩货叉组件（600）与所述挂轨巡检机器人的电池（700）位置之间的距离；所述伸缩货叉组件（600）用于取放所述挂轨巡检机器人的电池（700）；

所述伸缩货叉组件（600）包括上层板（601）、中层板（602）、下层板（603）、电池限位结构（604）和驱动结构（605），所述上层板（601）的一端与所述中层板（602）的一端滑动连接，所述中层板（602）的另一端与所述下层板（603）的一端滑动连接，所述下层板（603）的底部与所述旋转切换组件（300）连接，所述驱动结构（605）安装在所述下层板（603）的内部，所述电池限位结构（604）为L型结构，所述电池限位结构（604）的竖直部分垂直安装在所述上层板（601）顶部的另一端，所述电池限位结构（604）的横向部分平行于所述上层板（601）；

所述驱动结构（605）用于驱动所述上层板（601）和所述中层板（602）进行滑动；

每个所述电池充电仓组件（400）包括：电池放置台（401）、两个限位挂钩（402）、充电弹簧针（403）、两个复位弹簧（404）、两个限位挂钩底座（405）和多个螺钉（406），所述电池放置台（401）的前侧面和顶部设有开放口，两个所述限位挂钩（402）分别安装在所述电池放置台（401）的左内侧壁和右内侧壁上，两个所述限位挂钩底座（405）分别通过多个所述螺钉（406）与两个所述限位挂钩（402）上无挂钩的一端背侧连接，两个复位弹簧（404）的一端分别连接在所述电池放置台（401）的左内侧壁和右内侧壁上，两个复位弹簧（404）的另一端分别与两个所述限位挂钩（402）上有挂钩的一端背侧连接，所述充电弹簧针（403）安装在所述电池放置台（401）的后侧面内壁上；

所述电池放置台（401）的底部安装在所述充换电装置工作台（100）上；

所述电池放置台（401）内部还连接有U型导轨（409），所述U型导轨（409）的两侧外壁与所述电池放置台（401）两侧内部贴合，所述U型导轨（409）的顶部低于两个所述限位挂钩（402）的安装位置，用于为所述电池（700）提供导向作用以及辅助固定所述电池（700）。

2.根据权利要求1所述的一种挂轨巡检机器人的自动充换电装置，其特征在于，所述顶升组件（200）包括：顶升支架（201）、八个法兰型导向轴支座（202）、顶升支撑底板（203）、电动缸（204）、四根升降轴（205）和四个轴向滑套（206），所述电动缸（204）安装在所述顶升支架（201）的底部，所述电动缸（204）的顶升活塞杆与所述顶升支撑底板（203）连接，四根所述升降轴（205）分别两两安装在所述顶升支架（201）两侧的内壁，四个所述轴向滑套（206）分别滑动连接在四根所述升降轴（205）的外周，所述顶升支撑底板（203）的四角分别与四个所述轴向滑套（206）连接，八个所述法兰型导向轴支座（202）分别安装在四根所述升降轴（205）的两端，八个所述法兰型导向轴支座（202）均固定在所述顶升支架（201）两侧内壁的顶部和底部；

所述顶升支架（201）连接在所述充换电装置工作台（100）上，所述旋转切换组件（300）连接在所述顶升支撑底板（203）上。

3.根据权利要求2所述的一种挂轨巡检机器人的自动充换电装置，其特征在于，所述旋转切换组件（300）包括：旋转底盘（301）、旋转底盘法兰盖（302）、旋转底盘蜗轮箱（303）、蜗轮箱底座（304）、电箱（305）和电机（306），所述旋转底盘（301）位于所述旋转底盘法兰盖（302）上方，所述旋转底盘法兰盖（302）安装在所述旋转底盘蜗轮箱（303）的顶部，所述旋转底盘蜗轮箱（303）的底部连接在所述蜗轮箱底座（304）顶部，所述电箱（305）和所述电机（306）均安装在所述旋转底盘蜗轮箱（303）的外侧面；

所述旋转底盘（301）穿过所述充换电装置工作台（100）顶部，所述蜗轮箱底座（304）安装在所述顶升支撑底板（203）上。

4.根据权利要求3所述的一种挂轨巡检机器人的自动充换电装置，其特征在于，所述旋转切换组件（300）还包括：蜗轮（307）、蜗杆（308）、蜗轮轴（309）、蜗轮轴上法兰油封（310）、蜗轮轴上法兰盖（311）、第一轴承（312）、第二轴承（313）、蜗轮轴下法兰（314）和第三轴承（315），所述蜗轮（307）、蜗杆（308）、蜗轮轴（309）、蜗轮轴上法兰油封（310）、蜗轮轴上法兰盖（311）、第一轴承（312）、第二轴承（313）、蜗轮轴下法兰（314）和第三轴承（315）均位于所述旋转底盘蜗轮箱（303）内部，所述蜗轮（307）的外周与所述蜗杆（308）的外周相互啮合，所述蜗杆（308）的一端与所述电机（306）的输出轴连接，所述蜗轮（307）套设在所述蜗轮轴（309）下部的外周，所述蜗轮轴上法兰盖（311）套设在所述蜗轮轴（309）上部的外周，所述旋转底盘法兰盖（302）套设在所述蜗轮轴上法兰盖（311）的外周，所述蜗轮轴上法兰油封（310）套设在所述蜗轮轴（309）顶部的外周并且位于所述蜗轮轴上法兰盖（311）的顶部，所述第一轴承（312）套设在所述蜗轮轴（309）上部的外周并且位于所述蜗轮轴上法兰盖（311）的内部，所述第二轴承（313）套设在所述蜗轮轴（309）下部的外周并且位于所述蜗轮（307）的下方，所述蜗轮轴下法兰（314）套设在所述蜗轮轴（309）下部的外周并且位于所述第二轴承（313）的下方，所述第三轴承（315）套设在所述蜗轮轴（309）下部的外周并且位于所述蜗轮轴下法兰（314）的内部；

所述蜗轮轴（309）的顶部与所述旋转底盘（301）的底部连接，所述蜗轮轴下法兰（314）与所述旋转底盘蜗轮箱（303）内部的底部连接。

5.根据权利要求3所述的一种挂轨巡检机器人的自动充换电装置，其特征在于，所述充换电装置工作台（100）包括：支撑架（101）、底板（102）和台面（103），所述底板（102）安装在所述支撑架（101）的底部，所述台面（103）安装在所述支撑架（101）的顶部；

所述顶升支架（201）连接在所述底板（102）上，所述台面（103）的中心位置开设第一通孔，所述旋转底盘（301）贯穿所述第一通孔。

6.根据权利要求2所述的一种挂轨巡检机器人的自动充换电装置，其特征在于，所述传感器组件（500）包括：第一传感器（501）、第二传感器（502）、第三传感器（503）和第四传感器（504），所述第一传感器（501）和所述第二传感器（502）分别连接在所述顶升支架（201）顶部两侧相对的外壁上，所述第一传感器（501）和所述第二传感器（502）呈对角分布，所述第三传感器（503）连接在所述电池限位结构（604）上，所述第四传感器（504）连接在所述下层板（603）的另一端；

所述第一传感器（501）和所述第二传感器（502）均用于检测所述顶升支撑底板（203）至所述顶升支架（201）顶部的距离，所述第三传感器（503）用于检测所述上层板（601）的另一端至所述电池（700）的距离，所述第四传感器（504）用于检测所述中层板（602）的另一端至所述下层板（603）另一端的距离。