CN115057229B - 一种提高安全性的新能源电芯抓取系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高安全性的新能源电芯抓取系统，该系统包括：抓取模块，用于根据检测参数和抓取状态调整命令调整抓取状态，抓取目标电芯；承载模块，用于承载目标电芯，根据目标电芯的特征数据构建检测参数；中控模块，用于接收承载模块的检测参数，监测抓取模块的工作参数，根据检测参数和工作参数构建抓取状态调整命令。本发明通过由承载模块采集检测参数，抓取模块根据检测参数调整抓取状态，中控模块根据检测参数和抓取模块的工作参数构建抓取状态调整命令，对抓取状态进行调整，保证当前抓取状态足以对目标电芯进行固定，避免电芯在抓取过程中脱落，提高电芯抓取过程中的安全性。

Description

一种提高安全性的新能源电芯抓取系统

技术领域

本发明涉及电芯加工技术领域，尤其涉及一种提高安全性的新能源电芯抓取系统。

背景技术

随着现代社会工业化水平的进步，可再生能源的使用日益得到重视，特别是近年来，我国大力推动新能源的利用和发展，除了推行水力发电技术、风力发电技术和太阳能发电技术外，新能源电池也在现实生活得到广泛应用，特别是氢电池，以其高效率、无污染、无噪音等特点在航天领域和汽车制造领域得到广泛应用。

作为氢电池的重要组成部分，电芯提供蓄电功能并且其质量的优劣直接决定氢电池的充电性能，因此电芯的加工技术成为氢电池制造技术中不可忽视的部分。电芯在加工过程中需要经过不同的加工步骤，因此涉及到电芯抓取，目前生产线上通常使用电芯抓手对电芯进行移动，例如，中国专利CN111924518A公开了一种电芯抓取抓手及电芯抓取设备，包括安装座和多个抓取机构，安装座沿X向延伸，多个抓取机构沿安装座间隔设置，抓取机构包括夹紧组件和压紧组件，夹紧组件包括第一驱动件和两个相对设置的抓取抓手，第一驱动件安装于安装座，并用于驱动两个抓取抓手沿X向相向或相背运动，以使抓取抓手夹紧或放松电芯，第一驱动件与各抓取抓手之间均设置有压紧组件，压紧组件包括第二驱动件和压紧件，抓取抓手安装于第二驱动件，并用于驱动压紧件沿Z向往复运动，以使压紧件压紧或脱离电芯，该发明能够同时对多个电芯进行抓取和转移，但仅以压紧组件作为抓取部件，通过简单驱动压紧组件实现抓取功能，抓取过程中电芯的安全性无法保证，从而容易在抓取过程中对电芯造成破坏。

发明内容

为此，本发明提供一种提高安全性的新能源电芯抓取系统，根据目标电芯的特征数据调整抓取状态，达到提高电芯抓取过程中的安全性的效果，解决现有技术容易在抓取过程中对电芯造成破坏的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种提高安全性的新能源电芯抓取系统，包括：

抓取模块，用于接收中控模块传输的检测参数和抓取状态调整命令，根据检测参数和抓取状态调整命令调节抓取状态，对目标电芯进行抓取，所述抓取模块包括抓取单元，所述抓取单元包括吸取组件和均匀分布于所述吸取组件的周围的若干个抓手组件，所述吸取组件包括若干个吸盘，所述抓手组件包括与吸取组件相连接且长度可调的伸缩臂、与伸缩臂连接且长度可调的环抱臂以及与环抱臂连接且倾斜角度可调的勾取臂，所述抓取模块根据检测参数设置抓取模块的吸盘组件的各个吸盘的吸力，当吸力为最大值，抓取状态不符合预设标准时，抓取模块根据启用抓手指令控制抓取单元启用一定数量的抓手组件，当启用一定数量的抓手组件，抓取状态不符合预设标准时，抓取模块根据调整抓手指令调节抓手组件的工作状态，调整抓手组件的伸缩臂长，带动承托目标电芯的勾取臂回缩，增加勾取臂与目标电芯之间的臂上接触面积，当臂上接触面积为最大值，抓取状态不符合预设标准时，抓取模块根据增加抓手指令控制抓取单元增加启用抓手组件数量，当启用抓手组件数量为最大值，抓取状态不符合预设标准时，抓取模块根据更换吸盘指令控制吸盘组件更换对目标电芯进行吸取的吸盘，调节吸盘组件的吸盘面积，直至抓取状态符合预设标准，抓取模块根据抓取进行指令对目标电芯进行抓取；

承载模块，设置于所述抓取模块的下方，用于承载目标电芯，并根据所述目标电芯的摆放状态、电芯重量、承接面形状和承接面面积，构建所述检测参数；

所述中控模块，分别与所述抓取模块和所述承载模块通信连接，用于接收承载模块的检测参数并传输至抓取模块，监测抓取模块的工作参数，根据所述检测参数和所述工作参数构建抓取状态调整命令，当抓取模块的抓取状态不符合预设标准时，中控模块对吸盘组件的吸力、抓手组件的工作状态、启用抓手组件数量、吸盘组件的吸盘面积进行调节直至抓取模块的抓取状态符合预设标准。

进一步地，所述抓取模块包括旋转单元和抓取单元，其中，

所述旋转单元设置于抓取单元的顶端，用于根据检测参数中的摆放状态和承接面形状调整抓取单元的旋转角度；

所述抓取单元悬空设置于承载模块上方，用于根据检测参数中的电芯重量、承接面形状和承接面面积调整工作参数，并根据抓取状态调整命令调整抓取状态。

进一步地，所述抓取单元包括吸取组件和若干个抓手组件，其中，

所述吸取组件包括若干个吸盘，用于提供吸力，将吸盘与目标电芯之间的空气抽出，利用大气压将目标电芯固定在吸盘上；

各所述抓手组件包括一个伸缩臂、一个环抱臂和一个勾取臂，用于根据检测参数调整抓取状态，其中，所述伸缩臂根据承接面形状调整伸缩臂长，所述环抱臂根据预设电芯密度、电芯重量和承接面面积调整环抱臂长，所述勾取臂上用于将目标电芯从承载模块上勾取，勾取臂设置压力监测器，用于监测臂上压力和臂上接触面积。

进一步地，所述抓取模块根据检测参数对目标电芯进行抓取时，抓取模块根据承接面形状和承接面面积设置启用吸盘数量n，中控模块接收启用吸盘数量并根据吸盘数量和电芯重量m计算各启用吸盘的吸力Pi，Pi=（m×g）/n，其中，g为重力加速度，中控模块内还设置最大吸力Pm，当Pi<Pm时，中控模块构建抓取进行指令，当Pi≥Pm时，中控模块构建启用抓手指令，抓取模块根据所述启用抓手指令启用抓手组件。

进一步地，所述抓取模块启用抓手组件时，抓取模块设置启用抓手组件数量，并根据承接面形状设置伸缩臂长，根据预设电芯密度、电芯重量和承接面面积设置环抱臂长，调整勾取臂的内倾角度，对目标电芯进行勾取。

进一步地，所述抓取模块对目标电芯进行勾取时，勾取臂检测臂上压力F，所述臂上压力为勾取臂上所受压力的平均值，中控模块内设置最大压力Fm并监测臂上压力F，当F<Fm时，中控模块构建抓取进行指令，当F≥Fm时，中控模块构建调整抓手指令，抓取模块根据所述调整抓手指令缩小伸缩臂长，使臂上接触面积增大。

进一步地，所述抓取模块根据所述调整抓手指令缩小伸缩臂长时，勾取臂监测臂上接触面积S，中控单元设置第一调整参数k1并接收臂上接触面积S，将臂上接触面积调整为S’，S’=（1+k1）×S，其中，k1=（F-Fm）/F，中控模块内还设置有最大面积Sm，当S’<Sm时，中控单元构建调整抓手指令，抓取模块根据所述调整抓手指令调整伸缩臂长，将臂上接触面积调整为S’，当S’≥Sm时，中控单元构建调整抓手指令，抓取模块根据所述调整抓手指令调整伸缩臂长，将臂上接触面积调整为Sm，同时中控模块构建增加抓手指令，抓取模块根据所述增加抓手指令增加启用抓手组件数量。

进一步地，抓取模块根据所述增加抓手指令增加启用抓手组件数量时，中控模块监测当前的启用抓手组件数量X并设置第二调整参数k2，用于将启用抓手组件数量调整为X’，X’=（[1+k2]）+X，其中，k2=S’/Sm，[1+k2]表示取1+k2的整数部分，中控模块内还设置最大组件数量Xm，当X’<Xm时，中控模块构建增加抓手指令，抓取模块根据所述增加抓手指令增加启用抓手组件数量，将启用抓手组件数量调整为X’；当X’≥Xm时，中控模块构建增加抓手指令，抓取模块根据所述增加抓手指令增加启用抓手组件数量，将启用抓手组件数量调整为Xm，同时中控模块构建更换吸盘指令，抓取模块接收所述更换吸盘指令并根据更换吸盘指令调节吸盘组件的吸盘面积。

进一步地，抓取模块根据更换吸盘指令调节吸盘组件的吸盘面积时，若干个吸盘根据面积大小划分为第一吸盘组、第二吸盘组和第三吸盘组，其中，第一吸盘组中各个吸盘面积为Q1，第二吸盘组中各个吸盘面积为Q2，第三吸盘组中各个吸盘面积为Q3，Q1<Q2<Q3，初始状态下启用的吸盘属于第一吸盘组，

当Xm≤X’<3/2×Xm时，将第一吸盘组的吸盘更换为第二吸盘组的吸盘；

当3/2×Xm≤X’<2×Xm时，将第一吸盘组的吸盘更换为第三吸盘组的吸盘；

当2×Xm≤X’时，中控模块对目标电芯的电芯重量合格情况进行判定。

进一步地，所述中控模块对目标电芯的电芯重量合格情况进行判定时，中控模块内设置最大质量Mm，当m<Mm时，中控模块判定目标电芯的电芯重量合格且构建调整吸盘数量指令，抓取模块接收调整吸盘数量指令并根据调整吸盘数量指令启用第一吸盘组、第二吸盘组和第三吸盘组，当m≥Mm时，中控模块判定目标电芯的电芯重量不合格，构建电芯质量异常信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过由承载模块在对目标电芯进行承载的同时检测目标电芯的特征参数作为检测参数，并将检测参数作为抓取模块调整工作状态的依据，并由中控模块接收检测参数和监测抓取模块的工作参数，并根据检测参数和工作参数构建抓取状态调整命令，对抓取模块的抓取状态进行调整，保证抓取模块的抓取状态足以对目标电芯进行固定，避免电芯在抓取过程中脱落，导致损坏电芯和损伤设备，从而提高了电芯抓取过程中的安全性。

尤其，通过以检测参数为依据，由旋转单元调整抓取单元的旋转角度，使抓取单元的位置与目标电芯的摆放状态相适应，由抓取单元调整抓取状态，使抓取模块的抓取状态与目标电芯的电芯重量、承接面形状和承接面面积，保证抓取模块的抓取状态足以对目标电芯进行固定，避免电芯在抓取过程中脱落，导致损坏电芯和损伤设备，从而提高了电芯抓取过程中的安全性。

尤其，通过在抓取单元设置吸取组件和抓手组件，利用大气压强和机械固定方式，对目标电芯进行固定，并且在抓手组件中设置伸缩臂、环抱臂和勾取臂，伸缩臂根据承接面形状调整伸缩臂长，环抱臂根据预设电芯密度、电芯重量和承接面面积调整环抱臂长，勾取臂上将目标电芯从承载模块上勾取并且监测臂上压力和臂上接触面积，检验当前工作参数是否足以对目标电芯进行固定，避免电芯在抓取过程中脱落，导致损坏电芯和损伤设备，从而提高了电芯抓取过程中的安全性。

尤其，通过以承接面形状和承接面面积为依据，由抓取模块设置启用吸盘数量，中控模块根据启用吸盘数量和目标电芯的电芯重量计算各启用吸盘的吸力，并根据吸力和最大吸力的大小关系判断当前仅利用吸盘是否满足预设标准，在满足预设标准时令抓取模块进行抓取，在不满足预设标准，启用抓手组件进行辅助，保证抓取模块的抓取状态足以对目标电芯进行固定，避免电芯在抓取过程中脱落，导致损坏电芯和损伤设备，从而提高了电芯抓取过程中的安全性。

尤其，通过抓取模块设置启用抓手组件数量，并以承接面形状、预设电芯密度、电芯重量和承接面面积为依据设置伸缩臂长和环抱臂长，使抓取组件的伸缩臂长和环抱臂长与目标电芯的形状和厚度相适应，使勾取臂得以从目标电芯的边缘将其勾取并实现固定，保证抓取模块的抓取状态足以对目标电芯进行固定，避免电芯在抓取过程中脱落，导致损坏电芯和损伤设备，从而提高了电芯抓取过程中的安全性。

尤其，通过由勾取臂检测臂上压力，中控模块对臂上压力是否超过最大压力进行判定，在臂上压力未超过最大压力时使抓取模块进行抓取，在臂上压力超过最大压力时，缩小伸缩臂长，使勾取臂向目标电芯移动，增加臂上接触面积，使臂上压力减小，保证抓取模块的抓取状态足以对目标电芯进行固定，避免电芯在抓取过程中脱落，导致损坏电芯和损伤设备，从而提高了电芯抓取过程中的安全性。

尤其，通过由中控模块设置第一调整参数和最大面积，对臂上接触面积进行调整，并根据臂上接触面积和最大面积的比较结果判定当前抓取状态是否满足预设标准，在臂上接触面积未超过最大面积时使抓取模块进行抓取，在臂上接触面积超过最大面积时，增加启用抓手组件数量，将施加在单个勾取臂上的压力进行分担，保证抓取模块的抓取状态足以对目标电芯进行固定，避免电芯在抓取过程中脱落，导致损坏电芯和损伤设备，从而提高了电芯抓取过程中的安全性。

尤其，通过由中控模块设置第二调整参数和最大组件数量，对启用抓手组件数量进行调整，并根据启用抓手组件数量和最大组件数量的比较结果判定当前抓取状态是否满足预设标准，在启用抓手组件数量未超过最大组件数量时使抓取模块进行抓取，在启用抓手组件数量超过最大组件数量时，调节吸盘组件的吸盘大小，由吸盘组件分担所有抓手组件均启用后仍无法承载的电芯重量，以保证抓取模块的抓取状态足以对目标电芯进行固定，避免电芯在抓取过程中脱落，导致损坏电芯和损伤设备，从而提高了电芯抓取过程中的安全性。

尤其，通过在所有抓手组件均启用后仍无法承载目标电芯的电芯重量时，由抓取模块将当前吸盘组件更换为与目标电芯接触面积较大的吸盘组件，在吸盘数量不变的前提下，由吸盘组件提供更多的吸力，利用大气压强对目标电芯进行固定，并且在将吸盘组件更换为与目标电芯接触面积最大的吸盘组件仍无法对目标电芯进行固定时，对目标电芯的电芯重量是否合格进行判定，以保证抓取模块的抓取状态足以对目标电芯进行固定，避免电芯在抓取过程中脱落，导致损坏电芯和损伤设备，从而提高了电芯抓取过程中的安全性。

尤其，通过在所有抓手组件均启用且吸盘组件为与目标电芯接触面积最大的吸盘组件仍无法对目标电芯进行固定时，由中控模块对目标电芯的电芯重量是否合格进行判定，在目标电芯的电芯重量合格时启用第一吸盘组、第二吸盘组和第三吸盘组以提供最大的机械力量和大气压实现对目标电芯进行转移，在目标电芯的电芯重量合格时及时进行电芯质量异常通报，保证抓取模块的抓取状态足以对目标电芯进行固定，避免电芯在抓取过程中脱落，导致损坏电芯和损伤设备，从而提高了电芯抓取过程中的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的提高安全性的新能源电芯抓取系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的提高安全性的新能源电芯抓取系统的工作状态示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1和图2所示，本发明实施例提供的提高安全性的新能源电芯抓取系统包括：抓取模块1，用于接收中控模块传输的检测参数和抓取状态调整命令，根据检测参数和抓取状态调整命令调节抓取状态，对目标电芯4进行抓取，所述抓取模块包括抓取单元，所述抓取单元包括吸取组件和均匀分布于所述吸取组件的周围的若干个抓手组件，所述吸取组件包括若干个吸盘，所述抓手组件包括与吸取组件相连接且长度可调的伸缩臂、与伸缩臂连接且长度可调的环抱臂以及与环抱臂连接且倾斜角度可调的勾取臂，所述抓取模块根据检测参数设置抓取模块的吸盘组件121的各个吸盘的吸力，当吸力为最大值，抓取状态不符合预设标准时，抓取模块根据启用抓手指令控制抓取单元12启用一定数量的抓手组件122，当启用一定数量的抓手组件，抓取状态不符合预设标准时，抓取模块根据调整抓手指令调节抓手组件的工作状态，调整伸缩臂123的伸缩臂长，带动承托目标电芯的勾取臂125回缩，增加勾取臂与目标电芯之间的臂上接触面积，若臂上接触面积为最大值，抓取状态不符合预设标准时，抓取模块根据增加抓手指令控制抓取单元增加启用抓手组件数量，当启用抓手组件数量为最大值，抓取状态不符合预设标准时，抓取模块根据更换吸盘指令控制吸盘组件更换对目标电芯进行吸取的吸盘，调节吸盘组件的吸盘面积，直至抓取状态符合预设标准，抓取模块根据抓取进行指令对目标电芯进行抓取；

承载模块3，设置于所述抓取模块的下方，用于承载目标电芯，并根据所述目标电芯的摆放状态、电芯重量、承接面形状和承接面面积，构建所述检测参数；

所述中控模块2，分别与所述抓取模块和所述承载模块通信连接，用于接收承载模块的检测参数并传输至抓取模块，监测抓取模块的工作参数，根据所述检测参数和所述工作参数构建抓取状态调整命令，当抓取模块的抓取状态不符合预设标准时，中控模块对吸盘组件的吸力、抓手组件的工作状态、启用抓手组件数量、吸盘组件的吸盘面积进行调节直至抓取模块的抓取状态符合预设标准。

抓取模块的工作参数包括启用吸盘数量、启用吸盘类型、启用抓手组件数量、伸缩臂长、环抱臂长、臂上压力、臂上接触面积。

通过由承载模块在对目标电芯进行承载的同时检测目标电芯的特征参数作为检测参数，并将检测参数作为抓取模块调整工作状态的依据，并由中控模块接收检测参数和监测抓取模块的工作参数，并根据检测参数和工作参数构建抓取状态调整命令，对抓取模块的抓取状态进行调整，保证抓取模块的抓取状态足以对目标电芯进行固定，避免电芯在抓取过程中脱落，导致损坏电芯和损伤设备，从而提高了电芯抓取过程中的安全性。

具体而言，所述抓取模块包括旋转单元11和抓取单元，其中，

所述旋转单元设置于抓取单元的顶端，用于根据检测参数中的摆放状态和承接面形状调整抓取单元的旋转角度；

所述抓取单元悬空设置于承载模块上方，用于根据检测参数中的电芯重量、承接面形状和承接面面积调整工作参数，并根据抓取状态调整命令调整抓取状态。

通过以检测参数为依据，由旋转单元调整抓取单元的旋转角度，使抓取单元的位置与目标电芯的摆放状态相适应，由抓取单元调整抓取状态，使抓取模块的抓取状态与目标电芯的电芯重量、承接面形状和承接面面积，保证抓取模块的抓取状态足以对目标电芯进行固定，避免电芯在抓取过程中脱落，导致损坏电芯和损伤设备，从而提高了电芯抓取过程中的安全性。

具体而言，所述抓取单元包括吸取组件和若干个抓手组件，其中，

所述吸取组件包括若干个吸盘，用于提供吸力，将吸盘与目标电芯之间的空气抽出，利用大气压将目标电芯固定在吸盘上；

各所述抓手组件包括一个伸缩臂、一个环抱臂124和一个勾取臂，用于根据检测参数调整抓取状态，其中，所述伸缩臂根据承接面形状调整伸缩臂长，所述环抱臂根据预设电芯密度、电芯重量和承接面面积调整环抱臂长，所述勾取臂上用于将目标电芯从承载模块上勾取，勾取臂设置压力监测器，用于监测臂上压力和臂上接触面积。

臂上压力为勾取臂将目标电芯勾取时，目标电芯作用于一个勾取臂上的压力的平均值，臂上接触面积为勾取臂将目标电芯勾取时，目标电芯与一个勾取臂之间的接触面积。

通过在抓取单元设置吸取组件和抓手组件，利用大气压强和机械固定方式，对目标电芯进行固定，并且在抓手组件中设置伸缩臂、环抱臂和勾取臂，伸缩臂根据承接面形状调整伸缩臂长，环抱臂根据预设电芯密度、电芯重量和承接面面积调整环抱臂长，勾取臂上将目标电芯从承载模块上勾取并且监测臂上压力和臂上接触面积，检验当前工作参数是否足以对目标电芯进行固定，避免电芯在抓取过程中脱落，导致损坏电芯和损伤设备，从而提高了电芯抓取过程中的安全性。

具体而言，所述抓取模块根据检测参数对目标电芯进行抓取时，抓取模块根据承接面形状和承接面面积设置启用吸盘数量n，中控模块接收启用吸盘数量n并根据n和电芯重量m计算各启用吸盘的吸力Pi，Pi=（m×g）/n，其中，g为重力加速度，中控模块内还设置最大吸力Pm，当Pi<Pm时，中控模块构建抓取进行指令，当Pi≥Pm时，中控模块构建启用抓手指令，抓取模块根据所述启用抓手指令启用抓手组件。

通过以承接面形状和承接面面积为依据，由抓取模块设置启用吸盘数量，中控模块根据启用吸盘数量和目标电芯的电芯重量计算各启用吸盘的吸力，并根据吸力和最大吸力的大小关系判断当前仅利用吸盘是否满足预设标准，在满足预设标准时令抓取模块进行抓取，在不满足预设标准，启用抓手组件进行辅助，保证抓取模块的抓取状态足以对目标电芯进行固定，避免电芯在抓取过程中脱落，导致损坏电芯和损伤设备，从而提高了电芯抓取过程中的安全性。

具体而言，所述抓取模块启用抓手组件时，抓取模块设置启用抓手组件数量，并根据承接面形状设置伸缩臂长，根据预设电芯密度、电芯重量和承接面面积设置环抱臂长，调整勾取臂的内倾角度，对目标电芯进行勾取。

抓取模块根据承接面形状设置伸缩臂长时，使伸缩臂长大于承接面外沿部分的长度，抓取模块根据预设电芯密度、电芯重量和承接面面积设置环抱臂长时，实际是根据预设电芯密度、电芯重量和承接面面积计算目标电芯的厚度，将环抱臂长设置为大于厚度的数值。

通过抓取模块设置启用抓手组件数量，并以承接面形状、预设电芯密度、电芯重量和承接面面积为依据设置伸缩臂长和环抱臂长，使抓取组件的伸缩臂长和环抱臂长与目标电芯的形状和厚度相适应，使勾取臂得以从目标电芯的边缘将其勾取并实现固定，保证抓取模块的抓取状态足以对目标电芯进行固定，避免电芯在抓取过程中脱落，导致损坏电芯和损伤设备，从而提高了电芯抓取过程中的安全性。

具体而言，所述抓取模块对目标电芯进行勾取时，勾取臂检测臂上压力F，所述臂上压力为勾取臂上所受压力的平均值，中控模块内设置最大压力Fm并监测臂上压力F，当F<Fm时，中控模块构建抓取进行指令，当F≥Fm时，中控模块构建调整抓手指令，抓取模块根据所述调整抓手指令缩小伸缩臂长，使臂上接触面积增大。

在环抱臂长和勾取臂的倾斜角度保持不变的前提下，伸缩臂长缩小将带动勾取臂向中心移动，即向目标电芯的中心部分移动，此时臂上接触面积增大，而由抓手组件分担的重力不变，则使臂上压力减小。

通过由勾取臂检测臂上压力，中控模块对臂上压力是否超过最大压力进行判定，在臂上压力未超过最大压力时使抓取模块进行抓取，在臂上压力超过最大压力时，缩小伸缩臂长，使勾取臂向目标电芯移动，增加臂上接触面积，使臂上压力减小，保证抓取模块的抓取状态足以对目标电芯进行固定，避免电芯在抓取过程中脱落，导致损坏电芯和损伤设备，从而提高了电芯抓取过程中的安全性。

具体而言，抓取模块根据所述调整抓手指令缩小伸缩臂长时，勾取臂监测臂上接触面积S，中控单元设置第一调整参数k1并接收臂上接触面积S，将S调整为S’，S’=（1+k1）×S，其中，k1=（F-Fm）/F，中控模块内还设置有最大面积Sm，当S’<Sm时，中控单元构建调整抓手指令，抓取模块根据所述调整抓手指令调整伸缩臂长，将S调整为S’，当S’≥Sm时，中控单元构建调整抓手指令，抓取模块根据所述调整抓手指令调整伸缩臂长，将S调整为Sm，同时中控模块构建增加抓手指令，抓取模块根据所述增加抓手指令增加启用抓手组件数量。

通过由中控模块设置第一调整参数和最大面积，对臂上接触面积进行调整，并根据臂上接触面积和最大面积的比较结果判定当前抓取状态是否满足预设标准，在臂上接触面积未超过最大面积时使抓取模块进行抓取，在臂上接触面积超过最大面积时，增加启用抓手组件数量，将施加在单个勾取臂上的压力进行分担，保证抓取模块的抓取状态足以对目标电芯进行固定，避免电芯在抓取过程中脱落，导致损坏电芯和损伤设备，从而提高了电芯抓取过程中的安全性。

具体而言，抓取模块根据所述增加抓手指令增加启用抓手组件数量时，中控模块监测当前的启用抓手组件数量X并设置第二调整参数k2，用于将X调整为X’，X’=（[1+k2]）+X，k2=S’/Sm，中控模块内还设置最大组件数量Xm，当X’<Xm时，中控模块构建增加抓手指令，抓取模块根据所述增加抓手指令增加启用抓手组件数量，将X调整为X’；当X’≥Xm时，中控模块构建增加抓手指令，抓取模块根据所述增加抓手指令增加启用抓手组件数量，将X调整为Xm，同时中控模块构建更换吸盘指令，抓取模块接收所述更换吸盘指令并根据更换吸盘指令调节吸盘组件的吸盘大小。

通过由中控模块设置第二调整参数和最大组件数量，对启用抓手组件数量进行调整，并根据启用抓手组件数量和最大组件数量的比较结果判定当前抓取状态是否满足预设标准，在启用抓手组件数量未超过最大组件数量时使抓取模块进行抓取，在启用抓手组件数量超过最大组件数量时，调节吸盘组件的吸盘大小，由吸盘组件分担所有抓手组件均启用后仍无法承载的电芯重量，以保证抓取模块的抓取状态足以对目标电芯进行固定，避免电芯在抓取过程中脱落，导致损坏电芯和损伤设备，从而提高了电芯抓取过程中的安全性。

具体而言，抓取模块根据更换吸盘指令调节吸盘组件的吸盘大小时，若干个吸盘根据面积大小划分为第一吸盘组、第二吸盘组和第三吸盘组，其中，第一吸盘组中各个吸盘面积为Q1，第二吸盘组中各个吸盘面积为Q2，第三吸盘组中各个吸盘面积为Q3，Q1<Q2<Q3，初始状态下启用的吸盘属于第一吸盘组，

当Xm≤X’<3/2Xm时，将第一吸盘组的吸盘更换为第二吸盘组的吸盘；

当3/2Xm≤X’<2Xm时，将第一吸盘组的吸盘更换为第三吸盘组的吸盘；

当2Xm≤X’时，中控模块对目标电芯的电芯重量合格情况进行判定。

通过在所有抓手组件均启用后仍无法承载目标电芯的电芯重量时，由抓取模块将当前吸盘组件更换为与目标电芯接触面积较大的吸盘组件，在吸盘数量不变的前提下，由吸盘组件提供更多的吸力，利用大气压强对目标电芯进行固定，并且在将吸盘组件更换为与目标电芯接触面积最大的吸盘组件仍无法对目标电芯进行固定时，对目标电芯的电芯重量是否合格进行判定，以保证抓取模块的抓取状态足以对目标电芯进行固定，避免电芯在抓取过程中脱落，导致损坏电芯和损伤设备，从而提高了电芯抓取过程中的安全性。

具体而言，所述中控模块对目标电芯的电芯重量合格情况进行判定时，中控模块内设置最大质量Mm，当m<Mm时，中控模块判定目标电芯的电芯重量合格且构建调整吸盘数量指令，抓取模块接收调整吸盘数量指令并根据调整吸盘数量指令启用第一吸盘组、第二吸盘组和第三吸盘组，当m≥Mm时，中控模块判定目标电芯的电芯重量不合格，构建电芯质量异常信号。

通过在所有抓手组件均启用且吸盘组件为与目标电芯接触面积最大的吸盘组件仍无法对目标电芯进行固定时，由中控模块对目标电芯的电芯重量是否合格进行判定，在目标电芯的电芯重量合格时启用第一吸盘组、第二吸盘组和第三吸盘组以提供最大的机械力量和大气压实现对目标电芯进行转移，在目标电芯的电芯重量合格时及时进行电芯质量异常通报，保证抓取模块的抓取状态足以对目标电芯进行固定，避免电芯在抓取过程中脱落，导致损坏电芯和损伤设备，从而提高了电芯抓取过程中的安全性。

在实际作业过程中，本发明实施例提供的提高安全性的新能源电芯抓取系统的具体工作流程如下：

目标电芯设置在承载模块上，承载模块监测目标电芯的摆放状态、电芯重量、承接面形状和承接面面积，将摆放状态、电芯重量、承接面形状和承接面面积等特征参数作为检测参数传输至中控模块，中控模块将检测参数接收并传输至抓取模块，抓取模块的旋转单元根据摆放状态和承接面形状调整抓取单元的旋转角度，抓取单元根据检测参数中的电芯重量、承接面形状和承接面面积调整启用吸盘数量，中控模块根据启用吸盘数量预判此状态下是否能够将目标电芯固定，若不能则启用一定数量的抓手组件，并根据检测参数中承接面形状和承接面面积设置伸缩臂长、环抱臂长，并根据勾取臂的承压状况判断当前抓取状态是否能够将目标电芯固定，若不能则调整伸缩臂长使勾取臂与目标电芯之间的臂上接触面积增大，以降低臂上压力，若此时仍不能够将目标电芯固定，则增加启用的抓手组件的数量，当启用所有的抓手组件仍无法将目标电芯固定时，将吸盘当前吸盘组件更换为与目标电芯接触面积较大的吸盘组件，在吸盘数量不变的前提下，由吸盘组件提供更多的吸力，利用大气压强对目标电芯进行固定，并且在将吸盘组件更换为与目标电芯接触面积最大的吸盘组件仍无法对目标电芯进行固定时，对目标电芯的电芯重量是否合格进行判定，在所有抓手组件均启用且吸盘组件为与目标电芯接触面积最大的吸盘组件仍无法对目标电芯进行固定时，由中控模块对目标电芯的电芯重量是否合格进行判定，在目标电芯的电芯重量合格时启用第一吸盘组、第二吸盘组和第三吸盘组以提供最大的机械力量和大气压实现对目标电芯进行转移，在目标电芯的电芯重量合格时及时进行电芯质量异常通报。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提高安全性的新能源电芯抓取系统，其特征在于，包括：

抓取模块，用于接收中控模块传输的检测参数和抓取状态调整命令，根据检测参数和抓取状态调整命令调节抓取状态，对目标电芯进行抓取，所述抓取模块包括抓取单元，所述抓取单元包括吸取组件和均匀分布于所述吸取组件的周围的若干个抓手组件，所述吸取组件包括若干个吸盘，所述抓手组件包括与吸取组件相连接且长度可调的伸缩臂、与伸缩臂连接且长度可调的环抱臂以及与环抱臂连接且倾斜角度可调的勾取臂，所述抓取模块根据检测参数设置抓取模块的吸盘组件的各个吸盘的吸力，当吸力为最大值，抓取状态不符合预设标准时，抓取模块根据启用抓手指令控制抓取单元启用一定数量的抓手组件，当启用一定数量的抓手组件，抓取状态不符合预设标准时，抓取模块根据调整抓手指令调节抓手组件的工作状态，调整抓手组件的伸缩臂长，带动承托目标电芯的勾取臂回缩，增加勾取臂与目标电芯之间的臂上接触面积，当臂上接触面积为最大值，抓取状态不符合预设标准时，抓取模块根据增加抓手指令控制抓取单元增加启用抓手组件数量，当启用抓手组件数量为最大值，抓取状态不符合预设标准时，抓取模块根据更换吸盘指令控制吸盘组件更换对目标电芯进行吸取的吸盘，调节吸盘组件的吸盘面积，直至抓取状态符合预设标准，抓取模块根据抓取进行指令对目标电芯进行抓取；

承载模块，设置于所述抓取模块的下方，用于承载目标电芯，并根据所述目标电芯的摆放状态、电芯重量、承接面形状和承接面面积，构建所述检测参数；

所述中控模块，分别与所述抓取模块和所述承载模块通信连接，用于接收承载模块的检测参数并传输至抓取模块，监测抓取模块的工作参数，根据所述检测参数和所述工作参数构建抓取状态调整命令，当抓取模块的抓取状态不符合预设标准时，中控模块对吸盘组件的吸力、抓手组件的工作状态、启用抓手组件数量、吸盘组件的吸盘面积进行调节直至抓取模块的抓取状态符合预设标准。

2.根据权利要求1所述的提高安全性的新能源电芯抓取系统，其特征在于，所述抓取模块包括旋转单元和抓取单元，其中，

所述旋转单元设置于抓取单元的顶端，用于根据检测参数中的摆放状态和承接面形状调整抓取单元的旋转角度；

所述抓取单元悬空设置于承载模块上方，用于根据检测参数中的电芯重量、承接面形状和承接面面积调整工作参数，并根据抓取状态调整命令调整抓取状态。

3.根据权利要求2所述的提高安全性的新能源电芯抓取系统，其特征在于，所述抓取单元包括吸取组件和若干个抓手组件，其中，

所述吸取组件包括若干个吸盘，用于提供吸力，将吸盘与目标电芯之间的空气抽出，利用大气压将目标电芯固定在吸盘上；

各所述抓手组件包括一个伸缩臂、一个环抱臂和一个勾取臂，用于根据检测参数调整抓取状态，其中，所述伸缩臂根据承接面形状调整伸缩臂长，所述环抱臂根据预设电芯密度、电芯重量和承接面面积调整环抱臂长，所述勾取臂上用于将目标电芯从承载模块上勾取，勾取臂设置压力监测器，用于监测臂上压力和臂上接触面积。

4.根据权利要求3所述的提高安全性的新能源电芯抓取系统，其特征在于，所述抓取模块根据检测参数对目标电芯进行抓取时，抓取模块根据承接面形状和承接面面积设置启用吸盘数量n，中控模块接收启用吸盘数量并根据吸盘数量和电芯重量m计算各启用吸盘的吸力Pi，Pi=（m×g）/n，其中，g为重力加速度，中控模块内还设置最大吸力Pm，当Pi<Pm时，中控模块构建抓取进行指令，当Pi≥Pm时，中控模块构建启用抓手指令，抓取模块根据所述启用抓手指令启用抓手组件。

5.根据权利要求4所述的提高安全性的新能源电芯抓取系统，其特征在于，所述抓取模块启用抓手组件时，抓取模块设置启用抓手组件数量，并根据承接面形状设置伸缩臂长，根据预设电芯密度、电芯重量和承接面面积设置环抱臂长，调整勾取臂的内倾角度，对目标电芯进行勾取。

6.根据权利要求5所述的提高安全性的新能源电芯抓取系统，其特征在于，所述抓取模块对目标电芯进行勾取时，勾取臂检测臂上压力F，所述臂上压力为勾取臂上所受压力的平均值，中控模块内设置最大压力Fm并监测臂上压力F，当F<Fm时，中控模块构建抓取进行指令，当F≥Fm时，中控模块构建调整抓手指令，抓取模块根据所述调整抓手指令缩小伸缩臂长，使臂上接触面积增大。

7.根据权利要求6所述的提高安全性的新能源电芯抓取系统，其特征在于，所述抓取模块根据所述调整抓手指令缩小伸缩臂长时，勾取臂监测臂上接触面积S，中控单元设置第一调整参数k1并接收臂上接触面积S，将臂上接触面积调整为S’，S’=（1+k1）×S，其中，k1=（F-Fm）/F，中控模块内还设置有最大面积Sm，当S’<Sm时，中控单元构建调整抓手指令，抓取模块根据所述调整抓手指令调整伸缩臂长，将臂上接触面积调整为S’，当S’≥Sm时，中控单元构建调整抓手指令，抓取模块根据所述调整抓手指令调整伸缩臂长，将臂上接触面积调整为Sm，同时中控模块构建增加抓手指令，抓取模块根据所述增加抓手指令增加启用抓手组件数量。

8.根据权利要求7所述的提高安全性的新能源电芯抓取系统，其特征在于，抓取模块根据所述增加抓手指令增加启用抓手组件数量时，中控模块监测当前的启用抓手组件数量X并设置第二调整参数k2，用于将启用抓手组件数量调整为X’，X’=（[1+k2]）+X，其中，k2=S’/Sm，[1+k2]表示取1+k2的整数部分，中控模块内还设置最大组件数量Xm，当X’<Xm时，中控模块构建增加抓手指令，抓取模块根据所述增加抓手指令增加启用抓手组件数量，将启用抓手组件数量调整为X’；当X’≥Xm时，中控模块构建增加抓手指令，抓取模块根据所述增加抓手指令增加启用抓手组件数量，将启用抓手组件数量调整为Xm，同时中控模块构建更换吸盘指令，抓取模块接收所述更换吸盘指令并根据更换吸盘指令调节吸盘组件的吸盘面积。

9.根据权利要求8所述的提高安全性的新能源电芯抓取系统，其特征在于，抓取模块根据更换吸盘指令调节吸盘组件的吸盘面积时，若干个吸盘根据面积大小划分为第一吸盘组、第二吸盘组和第三吸盘组，其中，第一吸盘组中各个吸盘面积为Q1，第二吸盘组中各个吸盘面积为Q2，第三吸盘组中各个吸盘面积为Q3，Q1<Q2<Q3，初始状态下启用的吸盘属于第一吸盘组，

当Xm≤X’<3/2×Xm时，将第一吸盘组的吸盘更换为第二吸盘组的吸盘；

当3/2×Xm≤X’<2×Xm时，将第一吸盘组的吸盘更换为第三吸盘组的吸盘；

当2×Xm≤X’时，中控模块对目标电芯的电芯重量合格情况进行判定。

10.根据权利要求9所述的提高安全性的新能源电芯抓取系统，其特征在于，所述中控模块对目标电芯的电芯重量合格情况进行判定时，中控模块内设置最大质量Mm，当m<Mm时，中控模块判定目标电芯的电芯重量合格且构建调整吸盘数量指令，抓取模块接收调整吸盘数量指令并根据调整吸盘数量指令启用第一吸盘组、第二吸盘组和第三吸盘组，当m≥Mm时，中控模块判定目标电芯的电芯重量不合格，构建电芯质量异常信号。

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