日前，国网山东省电力公司电力科学研究院申报的海外专利“电动公交车换电机器人系统”，获得了美国国家专利商标局的授权通知。这是该院在2013年年初取得海外专利授权之后，成功获得的第二个海外专利。
10月23日，一辆换电型电动公交车在山东临沂市区转了一圈后驶入焦庄电动汽车充换电站，在快换机器人和堆垛机器人根据定位协调配合下，8分钟就换好了电池，接着驶出换电站继续工作。这是记者在焦庄电动汽车充换电站看到的情形。该站的设计及建设全部由山东电科院(300215,股吧)完成。该站作为全国首批电动汽车充换电站，采用了目前技术最先进的设计理念和设计思想，实现了换电技术、充换电模式和运营模式等多方面的创新。
临沂焦庄电动汽车充换电站由充电站和换电站组成。充电站内有直流充电桩21个，交流充电桩15个，可同时为30辆电动汽车提供不间断的充电服务，现每天有60余辆城市公交车在站内充电。作为临沂市第一座换电站，可满足30辆纯电动公交车更换电池的需要，每天可为电动公交车完成换电60余辆次。
整个换电站由电池快换区、电池维护区、站内中心监控室、配电室等功能区组成。该项目的主要负责人戚晖介绍说，“整个换电作业区约1000平方米，采用的是目前国内仅有的，也是最先进的基于直角坐标机器人和中转台的平移换电技术，精密伺服驱动，全自主运行完成换电任务。每个换电工位由两个换电单元协同工作，完成公交车两侧电池更换。每个换电单元由快换机器人、堆垛机器人、电池架、电池中转台及后台监控系统等组成。”
记者在现场看到，换电机器人像一台“变形金刚”当公交车进入换电车道，机器人自动行驶到电池箱位置，经过激光、视觉等多传感器定位，机器人伸出机械臂，调整好姿态快速取出乏电池，准确放到中转台上，将满电池可靠地装入电动汽车电池箱。戚晖介绍说，“该机器人具有6个自由度，可自动适应车体姿态，包括电动汽车进站换电时行进方向偏差和车内电池与地面夹角的自动适应。另外，快换机器人采用托盘平移结构，可扩展性较强，可以满足不同车型的电池更换。”
堆垛机器人像一个“大力士”，具有4个自由度，机器人由龙门结构、货叉、解锁机构几部分组成，沿天轨与地轨平移。电池托盘沿垂直导轨升降并沿前后导轨伸缩，堆垛机器人取出中转台上换下的电池放入充电架内充电，并将充满电的电池放在中转台上以备使用。
电动公交车换电机器人系统是山东电科院自主研制具有自主知识产权的电动公交车电池更换系统。2011年5月1日，山东电科院智能机器人班组承担了临沂换电机器人项目，展开了一场艰苦卓绝的攻关战。经过大约半年的刻苦专研，技术人员攻克了一个个难题，终于在2011年10月10日研制出了样机，该成果顺利通过省公司验收。该系统利用模式识别技术、多传感器数据融合技术、多自由度多轴联动控制技术、高速机械视觉定位技术等多种技术解决了电动公交车电池快换领域定位精度和控制精度低、可靠性差、换电效率低等关键性和重要性难题，缩短了换电时间、提高了换电效率，为电动公交车换电能够实现商业化运营提供了可靠保障。
“与省内规模最大的青岛薛家岛电动汽车充换电站内采用的换电系统相比，我们的这套系统对不同的电动汽车有更强的环境适应能力，并且可以更换重量更重的电池。”研发该系统的主要负责人姜志鹏说。目前，该系统已经在山东临沂焦庄、山西忻州等充换电站使用，取得良好的经济效益和社会效益，为国网公司电动汽车充换电服务网络构建做出了重要贡献。
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