（本文素材源于专利WO2024072966A1）一种能量存储设备外壳（300）被披露。该能量存储设备外壳可能包括一个保护罩（206）和一个外壳（202），其中包括一个隔层（203）和多个用于连接机器人系统的附接点（302）、（304）、（306）和（308）。机器人系统可以直接连接到该能量存储设备外壳。此外，计算机系统（400）可以连接到能量存储设备（204），以形成一个导管路径（402），该路径可作为主要冷却界面，同时冷却能量存储设备（412）和计算机电子设备（411）。翻译而来供参考，亦可阅读英文原版、中英双语版（见文末）。
图1是一个包含能量存储设备外壳的机器人的正面透视图示。图1展示了一个示例机器人100。机器人100可能包含一个或多个电动机，用于驱动一个或多个执行器或操作关节。这些电动机可以包括感应电动机、永磁电动机等。图中还展示了机器人100的能量存储设备系统102，该系统位于机器人100的胸部区域104内。机器人100的外部部分至少部分被外壳106覆盖。能量存储设备系统102包括一个能量存储设备外壳，内部容纳至少一个能量存储设备。正如图1所示，机器人100的躯干、手臂和颈部直接安装在能量存储设备系统102的外壳上。能量存储设备可以包括一个或多个能量存储装置（例如电池）组，每组包含多个能量存储设备，可能用于为机器人及其设备（例如电动机）提供电力，正如本领域技术人员所知。
图2是一个能量存储设备系统的背面透视分解图示，展示了包含能量存储设备外壳的系统。图2展示了一个能量存储设备系统200，它可以集成到如图1所示的机器人100中。能量存储设备系统200包括一个外壳202，外壳内有一个隔层203、一个垂直定向的能量存储设备组204，以及一个保护罩206。垂直定向的能量存储设备组204包含多个电池单元208、冷却、电气和/或强化元件210，以及一个电子元件212。外壳202和保护罩206组合在一起可以称为能量存储设备外壳。
在某些实施例中，多个电池单元208中的一个或多个单元的阳极和阴极可以通过同一侧或单个平面与电子元件212进行电气连接。例如，在至少一个实施例中可以使用的存储电池类型和电池排列方式在美国临时申请号63/366,454中进行了描述，该申请题为“能量存储电池”，并于2022年6月15日提交。另一个可在至少一个实施例中使用的存储电池类型和排列方式在国际专利申请号PCT/US2021/051343中进行了描述，该申请题为“能量存储电池”，并于2021年9月21日提交。美国临时申请号63/366,454和国际专利申请号PCT/US2021/051343通过引用并入本文。
这种电池的排列方式有助于降低制造成本、减少能量存储设备系统占用的空间，并有助于气体的排放和引导。在某些实施例中，冷却和/或强化元件210可以包括帮助从能量存储设备系统200散热的通道和/或材料。在某些实施例中，外壳202可以包括帮助散热的通道和/或材料，例如散热片和/或散热器。
图3A展示了一个能量存储设备外壳300，它包括骨盆连接点302、手臂连接点304、颈部连接点306和计算机连接点308。图3B展示了能量存储设备外壳300的内部隔层，其中包含多个能量存储设备310和能量存储设备电子元件312。
图4A展示了能量存储设备外壳300与腿部系统314的连接。腿部系统包括骨盆315、安装在骨盆顶部的骨盆支架316、位于骨盆支架顶部的骨盆安装点318，以及连接到骨盆底部的腿部317A和317B。图4A中展示了骨盆安装点318被配置为连接到骨盆连接点302。能量存储设备外壳还展示了安装在手臂连接点304上的手臂连接垫片320。
图4B展示了能量存储设备外壳300与腿部系统314连接，并连接到由左臂324A和右臂324B组成的手臂系统。每个手臂324A和324B都包括手臂安装点326，这些安装点通过垫片连接点322与手臂连接点304相连。图4C展示了能量存储设备外壳300连接到手臂342A和342B上，并与头部系统328连接。头部系统328包括颈部安装点330，配置用于连接到颈部连接点306。
图4D展示了机器人340的正视图，其中腿部系统314、手臂324A和324B以及头部系统328连接到能量存储设备外壳300。图4D中，机器人340站在腿部系统314上，手臂324A和324B水平向身体两侧伸展。图4E展示了图4D中机器人340的左侧视图，其中机器人340站在腿部系统314上，手臂324A和324B水平向前伸展。
在某些实施例中，能量存储设备外壳可以连接到骨盆系统、手臂系统、头部系统和/或腿部系统。在某些实施例中，能量存储设备外壳直接连接到这些系统。在某些实施例中，能量存储设备外壳包括一个或多个连接点，这些连接点可以通过使用紧固件直接或间接连接到机器人的其他组件或系统。在某些实施例中，连接点配置为直接连接到骨盆系统、骨盆支架、手臂系统、手臂支架、头部系统、头部支架、腿部系统和/或腿部支架。在某些实施例中，连接点直接连接到机器人组件或系统时，可能包含一个间隔件。在某些实施例中，紧固件可以包括螺钉、螺栓、钉子、铆钉、锚固件、粘合剂（例如胶水）、卡扣（例如塑料卡扣）、热桩（例如塑料热桩）、焊接等组合方式。
在某些实施例中，机器人的骨盆是运动链的根节点。在某些实施例中，运动链中的所有或大部分部件（例如，头部、颈部、躯干或能量存储设备外壳、骨盆、腿部）、连接点和/或支架尽可能刚性，以减少末端执行器的偏移和/或避免激发模态频率。在某些实施例中，机器人的手臂承载的负载可能会导致施加在躯干或能量存储设备外壳上的剪切力和弯矩。因此，在某些实施例中，躯干或能量存储设备外壳提供结构支撑，以承受或大致承受来自负载的弯矩，负载范围可以为0.5千克、1千克、2千克、5千克、10千克、20千克、30千克、40千克、50千克、75千克、100千克、150千克或200千克，或任何介于这些值之间的范围。
图5A展示了一个包含能量存储设备外壳-计算机系统400的横截面侧视图，其中包括连接到计算机系统400B的能量存储设备外壳400A，在两者之间形成了一个导管路径402。计算机系统400B包含一个风扇404，位于能量存储设备外壳400A旁边，并且靠近导管路径402的入口，风扇404被配置为通过导管路径402沿气流路径406推动空气流动。能量存储设备外壳400A包含设置在导管路径402内的散热片408，计算机系统400B包含设置在导管路径402内的计算机散热片410，气流沿着气流路径406流动时，被设计为吸收来自能量存储设备外壳400A内部的多个能量存储设备412和计算机系统400B中的计算机电子设备411的热量，然后离开能量存储设备外壳-计算机系统400。
图5B和图5C展示了图5A中能量存储设备外壳-计算机系统400的能量存储设备外壳400A和计算机系统400B彼此分离的情况。能量存储设备外壳400A与计算机系统400B连接的表面包含计算机连接点415、一对散热片408，散热片408从能量存储设备外壳400A的底端开始，延伸至顶部边缘，并且有一对沿着散热片路径的内导管壁414。计算机系统400B包含一对风扇404、计算机散热片410和计算机外壳416。计算机外壳416配置为与能量存储设备外壳400A的表面连接，包含计算机安装点417和一对外导管壁418。能量存储设备外壳400A通过将计算机连接点415与计算机安装点417连接（例如，通过紧固件）与计算机系统400B连接，使得计算机外壳416的外导管壁418与能量存储设备外壳400A的内导管壁414形成图5A中的导管路径402。图5C展示了没有保护罩（即外壳）的能量存储设备外壳400A，其中多个能量存储设备412和能量存储设备电子元件420布置在隔层内。
图5D展示了能量存储设备外壳-计算机系统400的横截面正视图，其中展示了图5A至图5C中的一对风扇404、气流路径406、散热片408、计算机散热片410、内导管壁414、外导管壁418和计算机外壳416。
图6A展示了能量存储设备外壳-计算机系统500的横截面侧视图，其中包括连接到计算机系统500B的能量存储设备外壳500A。在能量存储设备外壳500A和计算机系统500B之间形成了外壳导管路径522A和计算机导管路径522B。计算机系统500B包含一个风扇508，位于能量存储设备外壳500A旁边，并靠近外壳导管路径522A和计算机导管路径522B的入口。风扇508被配置为通过外壳和计算机导管路径522A和522B推动空气流动。
能量存储设备外壳500A内包含散热片，计算机系统500B内则包含计算机散热片520和热分布系统518（例如，蒸汽室或铜垫），它们位于计算机导管路径522B内。风扇508通过外壳导管路径522A和计算机导管路径522B流动空气，以吸收来自能量存储设备外壳500A内多个能量存储设备524以及计算机系统500B的计算机电子设备506的热量，最终从系统500的顶部排出。
图6B展示了能量存储设备外壳500A和计算机系统500B在图6A中的能量存储设备外壳-计算机系统500中分离的情况，图6C则展示了能量存储设备外壳500A和计算机系统500B连接在一起，形成能量存储设备外壳-计算机系统500。能量存储设备外壳500A与计算机系统500B接口的表面包括一对散热片502，散热片502从能量存储设备外壳500A的底端延伸至顶部，并且有一对沿着散热片路径的外导管壁504。计算机系统500B包括计算机电子设备506、一对风扇508和计算机外壳512。计算机外壳512配置为与能量存储设备外壳500A的表面接口，并在计算机系统500B的顶部包含一个空气流通口510。能量存储设备外壳500A配置为与计算机系统500B连接，使得能量存储设备外壳500A的外导管壁504和计算机系统500B的空气流通口510形成图6A中的外壳导管路径522A和计算机导管路径522B。
图7A展示了机器人600A的一部分，包括能量存储设备外壳602A、连接在能量存储设备外壳602A前部的计算机系统604A、一对连接在计算机系统604A上的风扇606A、连接在能量存储设备外壳602A上的手臂部分610A、侧面空气流通口608A，以及基本覆盖机器人的外壳612A。侧面空气流通口608A被配置为将风扇606A吸入的空气从机器人600A的侧面、手臂610A下方排出。可能包含此类侧面空气流通口的能量存储设备外壳-计算机系统的一个示例是图5A至图5D中的能量存储设备外壳-计算机系统400。
图7B展示了机器人600B的一部分，包括能量存储设备外壳602B、连接在能量存储设备外壳602B前部的计算机系统604B、一对连接在计算机系统604B上的风扇606B、连接在能量存储设备外壳602B上的手臂部分610B、顶部空气流通口608B，以及基本覆盖机器人的外壳612B。顶部空气流通口608B被配置为将风扇606B吸入的空气从机器人600B的顶部后侧、头部后方排出。可能包含此类顶部空气流通口的能量存储设备外壳-计算机系统的一个示例是图6A至图6C中的能量存储设备外壳-计算机系统500。
在某些实施例中，能量存储设备外壳与计算机系统接口的表面是一个主要表面。在某些实施例中，能量存储设备外壳与计算机系统接口的表面是前表面或后表面。例如，在某些实施例中，该表面是能量存储设备外壳的前主要表面。在某些实施例中，计算机系统（例如，计算机外壳）与能量存储设备外壳接口的表面是一个主要表面。例如，在某些实施例中，计算机系统（例如，计算机外壳）与能量存储设备外壳接口的表面是计算机系统的后主要表面。
在某些实施例中，机器人可以包含1、2、3、4、5或6个或更多风扇。在某些实施例中，机器人可以包含1、2、3、4、5或6条或更多导管路径。在某些实施例中，导管路径可以垂直分为外壳导管路径和计算机导管路径。在某些实施例中，导管路径不进行垂直分隔。机器人还可以包含1、2、3、4、5或6个或更多通风口和1、2、3、4、5或6个或更多散热片。在某些实施例中，导管路径可以包括多个散热片（例如，2、3、4、5、6、10、15、20、25、50、75或100片）。风扇和/或导管通风口可以位于机器人的躯干、外壳-计算机系统和/或能量存储设备外壳的顶部、底部、左侧、右侧、前侧或后侧，或其任意组合上。风扇和/或导管通风口还可以位于机器人的躯干、外壳-计算机系统和/或能量存储设备外壳的主要表面或次要表面，或其任意组合上。在某些实施例中，导管路径和/或散热片的长度可以是直线的或是弯曲的。在某些实施例中，内导管壁和/或外导管壁可以位于能量存储设备外壳、计算机系统（例如，计算机外壳）上，或两者的组合中。在某些实施例中，外壳-计算机系统可能不包括内导管壁。
在某些实施例中，能量存储设备外壳连接到计算机系统。在某些实施例中，能量存储设备外壳直接连接到计算机系统。能量存储设备外壳可以包括一个或多个连接点，这些连接点被配置为通过使用紧固件直接或间接连接到机器人的其他组件或系统。在某些实施例中，连接点被配置为直接连接到计算机系统。在某些实施例中，直接连接到机器人计算机系统的连接点之间可以放置一个垫片。紧固件可以包括螺钉、螺栓、钉子、铆钉、锚固件、胶水、焊接、卡扣（如塑料卡扣）、热桩（如塑料热桩）以及它们的组合。
在某些实施例中，能量存储设备系统可以用于保护能量存储设备（例如，免受冲击、水侵害和/或正常操作的影响），也可以作为机器人躯干和/或主体的结构支撑元件（例如，承受结构载荷），或两者的组合。在某些实施例中，能量存储设备系统可以作为结构支撑，以至于可能不再需要额外的支撑结构（例如梁），或者这些支撑结构可以被完全移除。因此，能量存储设备系统可能有助于降低成本和减轻重量。能量存储设备外壳、外壳和/或保护罩可以被配置为保护能量存储设备和/或提供结构支撑。在某些实施例中，能量存储设备的形状和/或方向、能量存储设备外壳、外壳和/或保护罩被设计用于提供保护和/或结构支撑。在某些实施例中，能量存储设备外壳被配置为充当机器人躯干和/或主体的主要结构支撑部件，机器人可能不包含额外的主要结构组件。结构支撑和/或主要结构支撑可用于防止机械损伤，满足能量存储设备的安全要求，并提供安装骨盆、手臂、头部、主机器人计算机和/或其他设备的结构支撑，还能够承受并传递来自上半身的动态载荷，通过骨盆和腿部维持平衡，最大化刚度以确保机器人精确定位。
在某些实施例中，能量存储设备系统和/或外壳还被配置为为机器人计算机系统和/或能量存储设备提供热管理。在某些实施例中，能量存储设备还包含热管理系统，利用能量存储设备外壳的热导性和结构，减少整体体积，加快装配速度，降低成本，减少组件数量，并提高产品可靠性。能量存储设备外壳、外壳和/或保护罩可以由提供结构支撑和/或热管理的材料制成，这些材料可以包括陶瓷、玻璃、铝、银、铜、金、硅、钨、铁、碳及其合金（如钢）等的组合。在某些实施例中，材料为铝。电子元件和/或计算机电子设备可以包括印刷电路板组件（PCBA）。此外，它们可以包括温度监控元件、电压监控元件、平衡元件、多级的被动和主动保险装置、配电总线、功率转换总线、充电管理元件、配电元件等。在某些实施例中，电子元件不包括配电控制器。电子元件可以被配置为让机器人肢体、计算机电子设备（例如，主机器人计算机系统）和/或头部直接连接到能量存储设备。
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