CN115509270B - 基于换电机器人协同工作的电池箱定位管理系统及方法 - Google Patents

基于换电机器人协同工作的电池箱定位管理系统及方法 Download PDF

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CN115509270B CN202211451525.8A CN202211451525A CN115509270B CN 115509270 B CN115509270 B CN 115509270B CN 202211451525 A CN202211451525 A CN 202211451525A CN 115509270 B CN115509270 B CN 115509270B
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Abstract

本发明公开了基于换电机器人协同工作的电池箱定位管理系统及方法，属于车载电池技术领域。本发明包括以下步骤：S10：根据电动汽车的行驶速度、电动汽车的方向盘转动情况和电池箱安装位置，对换电机器人的换电位置进行调整；S20：根据电动汽车电池箱的鼓包情况和磨损程度，对电动汽车电池箱的形变情况进行分析；S30：基于S20中分析的电动汽车电池箱的形变情况，对换电机器人的机械手臂操作位置进行确定，本发明基于电池箱位于换电中心的位置信息，实现对换电机器人的换电位置进行确定，此过程消除了电动汽车的停靠位姿误差，避免人工多次对换电机器人的换电位置进行调整，进一步提高了系统的工作效率，以及系统的定位精度。

Description

基于换电机器人协同工作的电池箱定位管理系统及方法
技术领域
本发明涉及车载电池技术领域，具体为基于换电机器人协同工作的电池箱定位管理系统及方法。
背景技术
电动汽车已经成为未来汽车工业发展的方向，它主要有整车充电和电池更换两种能量供给方式，采用电池更换模式可大幅减少电动汽车的电能补给时间，同时有利于提高动力电池利用效率及使用寿命。
现有的电池箱定位管理系统在对电池箱进行自动精确定位时，由于电动汽车停靠位姿的误差以及不同电池箱在车身上的位姿变形误差等因素，导致定位效果较差，需要人工对换电机器人的换电位置和换电角度进行调整，降低了系统的工作效率，以及现有系统中换电机器人与电池箱定位系统之间的协作能力较差，进而增加了换电机器人与电池箱定位系统之间的协作时间，降低了系统的使用效果。
发明内容
本发明的目的在于提供基于换电机器人协同工作的电池箱定位管理系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：基于换电机器人协同工作的电池箱定位管理方法，所述方法包括以下步骤：
S10：根据电动汽车的行驶速度、电动汽车的方向盘转动情况和电池箱安装位置，对换电机器人的换电位置进行调整；
S20：根据电动汽车电池箱的鼓包情况和磨损程度，对电动汽车电池箱的形变情况进行分析；
S30：基于S20中分析的电动汽车电池箱的形变情况，对换电机器人的机械手臂操作位置进行确定。
进一步的，所述S10包括：
在距离换电中心
Figure 437470DEST_PATH_IMAGE001
米，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
米的位置分别安装第一速度传感器和第二速度传感器， 速度传感器用于对经过其安装位置的电动汽车行驶速度进行测量，第一速度传感器、第二 速度传感器与换电中心位于同一直线上，其中，
Figure 374202DEST_PATH_IMAGE001
为正数，
Figure 141170DEST_PATH_IMAGE003
为比例系数，且
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
；
S101：根据电动汽车在第一速度传感器与第二速度传感器之间的方向盘转动情况，对电动汽车在第一速度传感器与换电中心之间的运行偏转角进行预测；
S102：利用速度传感器对电动汽车经过其安装位置时的行驶速度进行获取，基于 获取的行驶速度，结合S101中预测的方向信息，对电动汽车停止时电池箱距离换电中心的 纵向距离进行确定，具体的确定公式
Figure 715633DEST_PATH_IMAGE005
为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，
Figure 480326DEST_PATH_IMAGE007
表示电动汽车经过第一速度传感器时对应的行驶速度，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE008
表示电动汽车 经过第二速度传感器时对应的行驶速度，
Figure 904354DEST_PATH_IMAGE009
表示电动汽车从第一速度传感器运动到第二速 度传感器时所耗费的时间，
Figure 84800DEST_PATH_IMAGE001
表示换电中心距离第二速度传感器的距离，
Figure 543463DEST_PATH_IMAGE005
表示电动汽车停 止时电池箱距离换电中心的纵向距离，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE010
表示电动汽车底部中心距离第一速度传感器的距 离，
Figure 243173DEST_PATH_IMAGE011
表示预测的电动汽车在第一速度传感器至换电中心之间的运行偏转角；
S103：基于S102中预测的纵向距离和S101中预测的电动汽车运行偏转角，对电动汽车停止时，电池箱位于换电中心的位置信息进行确定，具体的确定方法为：
当电动汽车停止时，计算的电池箱距离换电中心的纵向距离
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE012
时，表示电动汽 车的电池箱位于换电中心；
当电动汽车停止时，计算的电池箱距离换电中心的纵向距离
Figure 623338DEST_PATH_IMAGE013
时，表示电池箱 在换电中心
Figure 341896DEST_PATH_IMAGE011
方向，且两者直线距离为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE014
或
Figure 389486DEST_PATH_IMAGE015
；
当电动汽车停止时，计算的电池箱距离换电中心的纵向距离
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE016
时，表示电池箱 在换电中心
Figure 761562DEST_PATH_IMAGE017
或
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE018
方向，且两者直线距离为
Figure 192805DEST_PATH_IMAGE019
或
Figure 715053DEST_PATH_IMAGE015
；
S104：基于S102确定的纵向距离和S101预测的电池箱位于换电中心的方向信息，对换电机器人的换电位置进行调整。
进一步的，所述S101中对电动汽车在第一速度传感器与换电中心之间的运行偏转角进行预测，具体的预测方法为：
Ⅰ.利用工业相机对电动汽车从第二速度传感器运动到第一速度传感器过程中，电动汽车方向盘的转动情况进行获取；
Ⅱ.根据Ⅰ中获取的电动汽车方向盘转动情况，结合电动汽车经过第二速度传感器 时，电动汽车底部中心距离第二速度传感器的距离信息，对电动汽车在第一速度传感器与 换电中心之间的运行偏转角进行预测，具体的预测方法为：a.根据获取的电动汽车方向盘 转动情况，结合电动汽车经过第二速度传感器时，电动汽车底部中心距离第二速度传感器 的距离信息，对电动汽车经过第一速度传感器时，电动汽车底部中心距离第一速度传感器 的距离进行预测，具体的预测公式
Figure 148309DEST_PATH_IMAGE010
为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE020
；
其中，
Figure 691285DEST_PATH_IMAGE021
表示电动汽车从第二速度传感器运动到第一速度传感器过程中， 电动汽车方向盘的偏转次数对应的编号，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE022
表示
Figure 46043DEST_PATH_IMAGE023
所能取到的最大值，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE024
表示电动汽车底部 中心距离第二速度传感器的距离，
Figure 463993DEST_PATH_IMAGE025
表示电动汽车方向盘在第
Figure 627121DEST_PATH_IMAGE023
次转动至第
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE026
次转动期 间电动汽车的运行距离，
Figure 340999DEST_PATH_IMAGE027
表示电动汽车方向盘第
Figure 979791DEST_PATH_IMAGE023
次转动时的转动角度，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE028
表示电动汽车 方向盘在第
Figure 437317DEST_PATH_IMAGE029
次转动至电动汽车经过第二速度传感器期间电动汽车的运行距离，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE030
表示电 动汽车方向盘第
Figure 284313DEST_PATH_IMAGE029
次转动时的转动角度，
Figure 841196DEST_PATH_IMAGE010
表示电动汽车底部中心距离第一速度传感器的 距离；
b. 基于a中预测的距离信息，对电动汽车在第一速度传感器至换电中心之间的运行偏转角进行预测，具体的预测公式为：
Figure 701705DEST_PATH_IMAGE031
；
其中，
Figure 369446DEST_PATH_IMAGE001
表示第一速度传感器距离换电中心的距离，
Figure 366221DEST_PATH_IMAGE011
表示预测的电动汽车在第一 速度传感器至换电中心之间的运行偏转角。
进一步的，所述S20包括：
S201：对电动汽车电池箱表面各位置距离换电中心的直线距离进行采集，根据采集信息，对电动汽车电池箱的鼓包位置和鼓包面积进行确定；
S202：利用激光发射器向电动汽车电池箱表面发射激光，利用激光接收器对电动 汽车电池箱表面反射的激光进行接收，基于接收的激光量和发射的激光量对电池箱表面各 位置的磨损程度进行预测，具体的预测公式
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE032
为：
Figure 359585DEST_PATH_IMAGE033
；
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE034
表示激光发射器对电动汽车电池箱表面发射的位置对应的编 号，
Figure 2662DEST_PATH_IMAGE035
表示
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE036
所能取到的最大值，
Figure 801991DEST_PATH_IMAGE037
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE038
表示激光发射器的发射面积，
Figure 59797DEST_PATH_IMAGE039
表示激光发射器 第
Figure 83117DEST_PATH_IMAGE036
次发射激光时激光接收器接收的激光量，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE040
表示激光发射器第
Figure 121480DEST_PATH_IMAGE036
次发射激光时的激光 量，
Figure 131024DEST_PATH_IMAGE041
表示电动汽车电池箱的底面面积，利用
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE042
对电动汽车电池箱在对应位置的开裂面积 进行计算，降低了计算强度，且计算结果更加精确，
Figure 338277DEST_PATH_IMAGE043
表示预测的电动汽车电池箱的磨损程 度；
S203：基于S201中确定的鼓包位置、鼓包面积，以及S202中预测的电动汽车电池箱 在各位置的磨损程度，对电动汽车电池箱在各位置的形变系数进行分析，具体的分析公式
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE044
为：
Figure 735760DEST_PATH_IMAGE045
；
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE046
表示电池箱的鼓包位置对应的编号，
Figure 526999DEST_PATH_IMAGE047
表示
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE048
所能取到的最大 值，
Figure 668130DEST_PATH_IMAGE049
表示电池箱的鼓包位置
Figure 258118DEST_PATH_IMAGE048
与电动汽车电池箱在编号为
Figure 233027DEST_PATH_IMAGE036
的位置之间的重合面积，
Figure 777141DEST_PATH_IMAGE044
表 示预测的电动汽车电池箱在编号为
Figure 128488DEST_PATH_IMAGE036
的位置的形变系数。
进一步的，所述S30根据S203中预测的电动汽车电池箱在各位置的形变系数，对换电机器人的机械手臂操作位置进行确定，具体的确定方法为：
c.将S203中计算的
Figure 74447DEST_PATH_IMAGE044
值与设定的阈值进行对比，若
Figure DEST_PATH_IMAGE050
，则将对应的
Figure 79312DEST_PATH_IMAGE044
值剔除，若
Figure 782826DEST_PATH_IMAGE051
，则将对应的
Figure 672285DEST_PATH_IMAGE044
值保留；
d.对c中保留的
Figure 239795DEST_PATH_IMAGE044
值对应的位置进行获取，对获取的位置点与电池箱四边中点之 间的距离进行计算，根据计算结果中电池箱四边中点对应的最小值，对换电机器人的机械 手臂操作位置进行确定。
基于换电机器人协同工作的电池箱定位管理系统，所述系统包括换电位置调整模块、电池箱形变情况分析模块、机械手臂操作位置确定模块和定位管理模块；
所述换电位置调整模块用于根据电动汽车的行驶速度、电动汽车的方向盘转动情况和电池箱安装位置，对换电机器人的换电位置进行调整，并将调整后的换电机器人的换电位置传输至电池箱定位管理模块；
所述电池箱形变情况分析模块用于根据电动汽车电池箱的鼓包情况和磨损程度，对电动汽车电池箱的形变情况进行分析，并将分析结果传输至机械手臂操作位置确定模块；
所述机械手臂操作位置确定模块用于对电池箱形变情况分析模块传输的分析结果进行接收，基于接收信息，对换电机器人的机械手臂操作位置进行确定，并将确定结果传输至定位管理模块；
所述定位管理模块用于对换电位置调整模块传输的调整后的换电机器人的换电位置，以及机械手臂操作位置确定模块传输的确定结果进行接收，基于接收信息，对换电机器人进行定位管理。
进一步的，所述换电位置调整模块包括运行偏转角预测单元、距离预测单元、电池箱定位信息确定单元和换电位置调整单元；
所述运行偏转角预测单元根据电动汽车在第一速度传感器与第二速度传感器之间的方向盘转动情况，对电动汽车在第一速度传感器与换电中心之间的运行偏转角进行预测，并将预测的运行偏转角传输至距离预测单元和电池箱定位信息确定单元；
所述距离预测单元对运行偏转角预测单元传输的运行偏转角进行接收，基于接收信息，结合电动汽车经过第一速度传感器和第二速度传感器安装位置时的行驶速度，对电动汽车停止时电池箱距离换电中心的纵向距离进行预测，并将预测的距离信息传输至电池箱定位信息确定单元；
所述电池箱定位信息确定单元对运行偏转角预测单元传输的运行偏转角，以及距离预测单元传输的距离信息进行接收，基于接收信息，对电动汽车停止时，电池箱位于换电中心的位置信息进行确定，并将确定的位置信息传输至换电位置调整单元；
所述换电位置调整单元对电池箱定位信息确定单元传输的位置信息进行接收，基于接收信息，对换电机器人的换电位置进行调整，并将调整结果传输至定位管理模块。
进一步的，所述电池箱形变情况分析模块包括鼓包情况确定单元、磨损程度预测单元和电池箱形变情况分析单元；
所述鼓包情况确定单元对电动汽车电池箱表面各位置距离换电中心的直线距离进行采集，根据采集信息，对电动汽车电池箱的鼓包位置和鼓包面积进行确定，并将确定信息传输至电池箱形变情况分析单元；
所述磨损程度预测单元利用激光发射器向电动汽车电池箱表面发射激光，利用激光接收器对电动汽车电池箱表面反射的激光进行接收，基于接收的激光量和发射的激光量对电池箱表面各位置的磨损程度进行预测，并将预测结果传输至电池箱形变情况分析单元；
所述电池箱形变情况分析单元对鼓包情况确定单元传输的鼓包确定信息，以及磨损程度预测单元传输的磨损程度预测结果进行接收，基于接收信息，对电动汽车电池箱在各位置的形变系数进行分析，并将分析结果传输至机械手臂操作位置确定模块。
进一步的，所述机械手臂操作位置确定模块包括位置筛选单元和位置确定单元；
所述位置筛选单元对电池箱形变情况分析单元传输的分析结果进行接收，将接收的分析结果与设定阈值进行对比，根据对比结果，对机械手臂操作位置进行筛选，并将筛选后的位置信息传输至位置确定单元；
所述位置确定单元对位置筛选单元传输的筛选后的位置信息进行接收，对接收的位置点与电池箱四边中点之间的距离进行计算，根据计算结果中电池箱四边中点对应的最小值，对换电机器人的机械手臂操作位置进行确定，并将确定结果传输至定位管理模块。
进一步的，所述定位管理模块对换电位置调整单元传输的调整结果，以及位置确定单元传输的位置确定结果进行接收，基于接收信息，对换电机器人进行定位管理。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1.本发明通过电动汽车在行驶过程中的方向盘转动情况，对电动汽车驶向换电中心前的运行偏转角进行预测，结合电动汽车驶向换电中心前的制动速度，对电动汽车停止时电池箱距离换电中心的纵向距离进行确定，根据确定结果，对电池箱位于换电中心的位置信息进行确定，进而实现对换电机器人的换电位置进行确定，此过程消除了电动汽车的停靠位姿误差，避免人工多次对换电机器人的换电位置进行调整，进一步提高了系统的工作效率，以及系统的定位精度。
2.本发明通过利用激光光束的穿透力，对电池箱地面的磨损程度进行计算，基于计算结果，结合电池箱底面表面的鼓包位置和鼓包面积，对电池箱在各位置的形变系数进行预测，根据预测的形变系数，对换电机器人的机械手臂操作位置进行确定，此过程避免了利用图像技术对电池箱表面磨损程度进行预测时，模糊影像对预测结果的影响，有利于提高预测精度，进一步提高了系统的使用效果。
3.本发明通过电动汽车在行驶过程中的方向盘转动情况，对电动汽车驶向换电中心前的偏转距离进行计算，根据计算的偏转距离，对电动汽车驶向换电中心前的运行偏转角进行预测，由于电动汽车即将驶向换电中心，因此电动汽车方向盘在该段时间内的偏转次数较少，利用预测的运行偏转角替代电动汽车方向盘的实际偏转角度，可靠性更高，且预测精度更加贴合实际情况。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明基于换电机器人协同工作的电池箱定位管理系统及方法的工作流程示意图；
图2是本发明基于换电机器人协同工作的电池箱定位管理系统及方法的工作原理结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，本发明提供技术方案：基于换电机器人协同工作的电池箱定位管理方法，方法包括以下步骤：
S10：根据电动汽车的行驶速度、电动汽车的方向盘转动情况和电池箱安装位置，对换电机器人的换电位置进行调整；
S10包括：
在距离换电中心
Figure 556507DEST_PATH_IMAGE001
米，
Figure 809633DEST_PATH_IMAGE002
米的位置分别安装第一速度传感器和第二速度传感器， 速度传感器用于对经过其安装位置的电动汽车行驶速度进行测量，第一速度传感器、第二 速度传感器与换电中心位于同一直线上，其中，
Figure 502783DEST_PATH_IMAGE001
为正数，
Figure 423334DEST_PATH_IMAGE003
为比例系数，且
Figure 176527DEST_PATH_IMAGE004
；
S101：根据电动汽车在第一速度传感器与第二速度传感器之间的方向盘转动情况，对电动汽车在第一速度传感器与换电中心之间的运行偏转角进行预测，具体方法为：
Ⅰ.利用工业相机对电动汽车从第二速度传感器运动到第一速度传感器过程中，电动汽车方向盘的转动情况进行获取；
Ⅱ.根据Ⅰ中获取的电动汽车方向盘转动情况，结合电动汽车经过第二速度传感器 时，电动汽车底部中心距离第二速度传感器的距离信息，对电动汽车在第一速度传感器与 换电中心之间的运行偏转角进行预测，具体的预测方法为：a.根据获取的电动汽车方向盘 转动情况，结合电动汽车经过第二速度传感器时，电动汽车底部中心距离第二速度传感器 的距离信息，对电动汽车经过第一速度传感器时，电动汽车底部中心距离第一速度传感器 的距离进行预测，具体的预测公式
Figure 182529DEST_PATH_IMAGE010
为：
Figure 210528DEST_PATH_IMAGE020
；
其中，
Figure 860952DEST_PATH_IMAGE021
表示电动汽车从第二速度传感器运动到第一速度传感器过程中， 电动汽车方向盘的偏转次数对应的编号，
Figure 431652DEST_PATH_IMAGE022
表示
Figure 800316DEST_PATH_IMAGE023
所能取到的最大值，
Figure 959902DEST_PATH_IMAGE024
表示电动汽车底部 中心距离第二速度传感器的距离，
Figure 464833DEST_PATH_IMAGE025
表示电动汽车方向盘在第
Figure 418882DEST_PATH_IMAGE023
次转动至第次转动期间电 动汽车的运行距离，
Figure 274843DEST_PATH_IMAGE027
表示电动汽车方向盘第
Figure 972541DEST_PATH_IMAGE023
次转动时的转动角度，
Figure 597557DEST_PATH_IMAGE028
表示电动汽车方向 盘在第
Figure 489552DEST_PATH_IMAGE029
次转动至电动汽车经过第二速度传感器期间电动汽车的运行距离，
Figure 363967DEST_PATH_IMAGE030
表示电动汽 车方向盘第
Figure 6301DEST_PATH_IMAGE029
次转动时的转动角度，
Figure 610458DEST_PATH_IMAGE010
表示电动汽车底部中心距离第一速度传感器的距离；
b. 基于a中预测的距离信息，对电动汽车在第一速度传感器至换电中心之间的运行偏转角进行预测，具体的预测公式为：
Figure 47255DEST_PATH_IMAGE031
；
其中，
Figure 471283DEST_PATH_IMAGE001
表示第一速度传感器距离换电中心的距离，
Figure 386150DEST_PATH_IMAGE011
表示预测的电动汽车在第一 速度传感器至换电中心之间的运行偏转角；
S102：利用速度传感器对电动汽车经过其安装位置时的行驶速度进行获取，基于 获取的行驶速度，结合S101中预测的方向信息，对电动汽车停止时电池箱距离换电中心的 纵向距离进行确定，具体的确定公式
Figure 110392DEST_PATH_IMAGE005
为：
Figure 718091DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，
Figure 567098DEST_PATH_IMAGE007
表示电动汽车经过第一速度传感器时对应的行驶速度，
Figure 908824DEST_PATH_IMAGE008
表示电动汽车 经过第二速度传感器时对应的行驶速度，
Figure 362940DEST_PATH_IMAGE009
表示电动汽车从第一速度传感器运动到第二速 度传感器时所耗费的时间，
Figure 266173DEST_PATH_IMAGE001
表示换电中心距离第二速度传感器的距离，
Figure 805739DEST_PATH_IMAGE005
表示电动汽车停 止时电池箱距离换电中心的纵向距离，
Figure 187042DEST_PATH_IMAGE010
表示电动汽车底部中心距离第一速度传感器的距 离，
Figure 495664DEST_PATH_IMAGE011
表示预测的电动汽车在第一速度传感器至换电中心之间的运行偏转角；
S103：基于S102中预测的纵向距离和S101中预测的电动汽车运行偏转角，对电动汽车停止时，电池箱位于换电中心的位置信息进行确定，具体的确定方法为：
当电动汽车停止时，计算的电池箱距离换电中心的纵向距离
Figure 569799DEST_PATH_IMAGE012
时，表示电动汽 车的电池箱位于换电中心；
当电动汽车停止时，计算的电池箱距离换电中心的纵向距离
Figure 331081DEST_PATH_IMAGE013
时，表示电池箱 在换电中心
Figure 283119DEST_PATH_IMAGE011
方向，且两者直线距离为
Figure 446247DEST_PATH_IMAGE014
或
Figure 363388DEST_PATH_IMAGE015
；
当电动汽车停止时，计算的电池箱距离换电中心的纵向距离
Figure 2179DEST_PATH_IMAGE016
时，表示电池箱 在换电中心
Figure 866230DEST_PATH_IMAGE017
或
Figure 8499DEST_PATH_IMAGE018
方向，且两者直线距离为
Figure 299803DEST_PATH_IMAGE019
或
Figure 160311DEST_PATH_IMAGE015
；
S104：基于S102确定的纵向距离和S101预测的电池箱位于换电中心的方向信息，对换电机器人的换电位置进行调整；
S20：根据电动汽车电池箱的鼓包情况和磨损程度，对电动汽车电池箱的形变情况进行分析；
S20包括：
S201：对电动汽车电池箱表面各位置距离换电中心的直线距离进行采集，根据采集信息，对电动汽车电池箱的鼓包位置和鼓包面积进行确定；
S202：利用激光发射器向电动汽车电池箱表面发射激光，利用激光接收器对电动 汽车电池箱表面反射的激光进行接收，基于接收的激光量和发射的激光量对电池箱表面各 位置的磨损程度进行预测，具体的预测公式
Figure 562474DEST_PATH_IMAGE032
为：
Figure 496932DEST_PATH_IMAGE033
；
其中，
Figure 51148DEST_PATH_IMAGE034
表示激光发射器对电动汽车电池箱表面发射的位置对应的编 号，
Figure 805477DEST_PATH_IMAGE035
表示
Figure 401543DEST_PATH_IMAGE036
所能取到的最大值，
Figure 393770DEST_PATH_IMAGE037
，
Figure 885931DEST_PATH_IMAGE038
表示激光发射器的发射面积，
Figure 596398DEST_PATH_IMAGE039
表示激光发射器 第
Figure 730577DEST_PATH_IMAGE036
次发射激光时激光接收器接收的激光量，
Figure 577310DEST_PATH_IMAGE040
表示激光发射器第
Figure 272996DEST_PATH_IMAGE036
次发射激光时的激光 量，
Figure 205180DEST_PATH_IMAGE041
表示电动汽车电池箱的底面面积，利用
Figure 143049DEST_PATH_IMAGE042
对电动汽车电池箱在对应位置的开裂面积 进行计算，降低了计算强度，且计算结果更加精确，
Figure 109868DEST_PATH_IMAGE043
表示预测的电动汽车电池箱的磨损程 度；
S203：基于S201中确定的鼓包位置、鼓包面积，以及S202中预测的电动汽车电池箱 在各位置的磨损程度，对电动汽车电池箱在各位置的形变系数进行分析，具体的分析公式
Figure 881514DEST_PATH_IMAGE044
为：
Figure 691207DEST_PATH_IMAGE045
；
其中，
Figure 42554DEST_PATH_IMAGE046
表示电池箱的鼓包位置对应的编号，
Figure 988514DEST_PATH_IMAGE047
表示
Figure 134324DEST_PATH_IMAGE048
所能取到的最大 值，
Figure 664269DEST_PATH_IMAGE049
表示电池箱的鼓包位置
Figure 819307DEST_PATH_IMAGE048
与电动汽车电池箱在编号为
Figure 354194DEST_PATH_IMAGE036
的位置之间的重合面积，
Figure 936485DEST_PATH_IMAGE044
表 示预测的电动汽车电池箱在编号为
Figure 455191DEST_PATH_IMAGE036
的位置的形变系数；
S30：基于S20中分析的电动汽车电池箱的形变情况，对换电机器人的机械手臂操作位置进行确定；
S30根据S203中预测的电动汽车电池箱在各位置的形变系数，对换电机器人的机械手臂操作位置进行确定，具体的确定方法为：
c.将S203中计算的
Figure 148340DEST_PATH_IMAGE044
值与设定的阈值进行对比，若
Figure 68892DEST_PATH_IMAGE050
，则将对应的
Figure 618822DEST_PATH_IMAGE044
值剔除，若
Figure 234611DEST_PATH_IMAGE051
，则将对应的
Figure 357550DEST_PATH_IMAGE044
值保留；
d.对c中保留的
Figure 7974DEST_PATH_IMAGE044
值对应的位置进行获取，对获取的位置点与电池箱四边中点之 间的距离进行计算，根据计算结果中电池箱四边中点对应的最小值，对换电机器人的机械 手臂操作位置进行确定。
执行如权利要求1-5任一项的基于换电机器人协同工作的电池箱定位管理方法的基于换电机器人协同工作的电池箱定位管理系统，其特征在于：系统包括换电位置调整模块、电池箱形变情况分析模块、机械手臂操作位置确定模块和定位管理模块；
换电位置调整模块用于根据电动汽车的行驶速度、电动汽车的方向盘转动情况和电池箱安装位置，对换电机器人的换电位置进行调整，并将调整后的换电机器人的换电位置传输至电池箱定位管理模块；
换电位置调整模块包括运行偏转角预测单元、距离预测单元、电池箱定位信息确定单元和换电位置调整单元；
运行偏转角预测单元根据电动汽车在第一速度传感器与第二速度传感器之间的方向盘转动情况，对电动汽车在第一速度传感器与换电中心之间的运行偏转角进行预测，并将预测的运行偏转角传输至距离预测单元和电池箱定位信息确定单元；
距离预测单元对运行偏转角预测单元传输的运行偏转角进行接收，基于接收信息，结合电动汽车经过第一速度传感器和第二速度传感器安装位置时的行驶速度，对电动汽车停止时电池箱距离换电中心的纵向距离进行预测，并将预测的距离信息传输至电池箱定位信息确定单元；
电池箱定位信息确定单元对运行偏转角预测单元传输的运行偏转角，以及距离预测单元传输的距离信息进行接收，基于接收信息，对电动汽车停止时，电池箱位于换电中心的位置信息进行确定，并将确定的位置信息传输至换电位置调整单元；
换电位置调整单元对电池箱定位信息确定单元传输的位置信息进行接收，基于接收信息，对换电机器人的换电位置进行调整，并将调整结果传输至定位管理模块。
电池箱形变情况分析模块用于根据电动汽车电池箱的鼓包情况和磨损程度，对电动汽车电池箱的形变情况进行分析，并将分析结果传输至机械手臂操作位置确定模块；
电池箱形变情况分析模块包括鼓包情况确定单元、磨损程度预测单元和电池箱形变情况分析单元；
鼓包情况确定单元对电动汽车电池箱表面各位置距离换电中心的直线距离进行采集，根据采集信息，对电动汽车电池箱的鼓包位置和鼓包面积进行确定，并将确定信息传输至电池箱形变情况分析单元；
磨损程度预测单元利用激光发射器向电动汽车电池箱表面发射激光，利用激光接收器对电动汽车电池箱表面反射的激光进行接收，基于接收的激光量和发射的激光量对电池箱表面各位置的磨损程度进行预测，并将预测结果传输至电池箱形变情况分析单元；
电池箱形变情况分析单元对鼓包情况确定单元传输的鼓包确定信息，以及磨损程度预测单元传输的磨损程度预测结果进行接收，基于接收信息，对电动汽车电池箱在各位置的形变系数进行分析，并将分析结果传输至机械手臂操作位置确定模块。
机械手臂操作位置确定模块用于对电池箱形变情况分析模块传输的分析结果进行接收，基于接收信息，对换电机器人的机械手臂操作位置进行确定，并将确定结果传输至定位管理模块；
机械手臂操作位置确定模块包括位置筛选单元和位置确定单元；
位置筛选单元对电池箱形变情况分析单元传输的分析结果进行接收，将接收的分析结果与设定阈值进行对比，根据对比结果，对机械手臂操作位置进行筛选，并将筛选后的位置信息传输至位置确定单元；
位置确定单元对位置筛选单元传输的筛选后的位置信息进行接收，对接收的位置点与电池箱四边中点之间的距离进行计算，根据计算结果中电池箱四边中点对应的最小值，对换电机器人的机械手臂操作位置进行确定，并将确定结果传输至定位管理模块。
定位管理模块用于对换电位置调整模块传输的调整后的换电机器人的换电位置，以及机械手臂操作位置确定模块传输的确定结果进行接收，基于接收信息，对换电机器人进行定位管理。
实施例：设电动汽车底部中心距离第二速度传感器的距离为
Figure DEST_PATH_IMAGE052
，电动汽车方向盘 在第
Figure 525543DEST_PATH_IMAGE029
次转动至电动汽车经过第二速度传感器期间电动汽车的运行距离为
Figure 18841DEST_PATH_IMAGE053
，
Figure DEST_PATH_IMAGE054
，
Figure 647269DEST_PATH_IMAGE055
，电动汽车汽车方向盘第
Figure 152199DEST_PATH_IMAGE029
次转动时的转动角度为
Figure DEST_PATH_IMAGE056
，
Figure 73626DEST_PATH_IMAGE057
，
Figure DEST_PATH_IMAGE058
，则 电动汽车底部中心距离第一速度传感器的距离为：
Figure 257482DEST_PATH_IMAGE059
；
则电动汽车底部中心距离第一速度传感器的距离为
Figure DEST_PATH_IMAGE060
。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.基于换电机器人协同工作的电池箱定位管理方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
S10：根据电动汽车的行驶速度、电动汽车的方向盘转动情况和电池箱安装位置，对换电机器人的换电位置进行调整；
所述S10包括：
在距离换电中心
Figure 241757DEST_PATH_IMAGE001
米，
Figure DEST_PATH_IMAGE002
米的位置分别安装第一速度传感器和第二速度传感器，速度 传感器用于对经过其安装位置的电动汽车行驶速度进行测量，第一速度传感器、第二速度 传感器与换电中心位于同一直线上，其中，
Figure 221214DEST_PATH_IMAGE001
为正数，
Figure 116399DEST_PATH_IMAGE003
为比例系数，且
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；
S101：根据电动汽车在第一速度传感器与第二速度传感器之间的方向盘转动情况，对电动汽车在第一速度传感器与换电中心之间的运行偏转角进行预测，具体的预测方法为：
Ⅰ.利用工业相机对电动汽车从第二速度传感器运动到第一速度传感器过程中，电动汽车方向盘的转动情况进行获取；
Ⅱ.根据Ⅰ中获取的电动汽车方向盘转动情况，结合电动汽车经过第二速度传感器时， 电动汽车底部中心距离第二速度传感器的距离信息，对电动汽车在第一速度传感器与换电 中心之间的运行偏转角进行预测，具体的预测方法为：a.根据获取的电动汽车方向盘转动 情况，结合电动汽车经过第二速度传感器时，电动汽车底部中心距离第二速度传感器的距 离信息，对电动汽车经过第一速度传感器时，电动汽车底部中心距离第一速度传感器的距 离进行预测，具体的预测公式
Figure 573925DEST_PATH_IMAGE005
为：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，
Figure 450614DEST_PATH_IMAGE007
表示电动汽车从第二速度传感器运动到第一速度传感器过程中，电动 汽车方向盘的偏转次数对应的编号，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
表示
Figure 335394DEST_PATH_IMAGE009
所能取到的最大值，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
表示电动汽车底部中心 距离第二速度传感器的距离，
Figure 166209DEST_PATH_IMAGE011
表示电动汽车方向盘在第
Figure 833951DEST_PATH_IMAGE009
次转动至第
Figure DEST_PATH_IMAGE012
次转动期间电 动汽车的运行距离，
Figure 565146DEST_PATH_IMAGE013
表示电动汽车方向盘第
Figure 151985DEST_PATH_IMAGE009
次转动时的转动角度，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
表示电动汽车方向 盘在第
Figure 968632DEST_PATH_IMAGE015
次转动至电动汽车经过第二速度传感器期间电动汽车的运行距离，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
表示电动汽 车方向盘第
Figure 266495DEST_PATH_IMAGE015
次转动时的转动角度，
Figure 993143DEST_PATH_IMAGE005
表示电动汽车底部中心距离第一速度传感器的距离；
b. 基于a中预测的距离信息，对电动汽车在第一速度传感器至换电中心之间的运行偏转角进行预测，具体的预测公式为：
Figure 16463DEST_PATH_IMAGE017
；
其中，
Figure 726930DEST_PATH_IMAGE001
表示第一速度传感器距离换电中心的距离，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
表示预测的电动汽车在第一速度 传感器至换电中心之间的运行偏转角；
S102：利用速度传感器对电动汽车经过其安装位置时的行驶速度进行获取，基于获取 的行驶速度，结合S101中预测的方向信息，对电动汽车停止时电池箱距离换电中心的纵向 距离进行确定，具体的确定公式
Figure 861108DEST_PATH_IMAGE019
为：
Figure DEST_PATH_IMAGE020
；
其中，
Figure 770158DEST_PATH_IMAGE021
表示电动汽车经过第一速度传感器时对应的行驶速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
表示电动汽车经过 第二速度传感器时对应的行驶速度，
Figure 669106DEST_PATH_IMAGE023
表示电动汽车从第一速度传感器运动到第二速度传 感器时所耗费的时间，
Figure 991503DEST_PATH_IMAGE001
表示换电中心距离第二速度传感器的距离，
Figure 539159DEST_PATH_IMAGE019
表示电动汽车停止时 电池箱距离换电中心的纵向距离，
Figure 302716DEST_PATH_IMAGE005
表示电动汽车底部中心距离第一速度传感器的距离，
Figure 667838DEST_PATH_IMAGE018
表示预测的电动汽车在第一速度传感器至换电中心之间的运行偏转角；
S103：基于S102中预测的纵向距离和S101中预测的电动汽车运行偏转角，对电动汽车停止时，电池箱位于换电中心的位置信息进行确定，具体的确定方法为：
当电动汽车停止时，计算的电池箱距离换电中心的纵向距离
Figure DEST_PATH_IMAGE024
时，表示电动汽车的 电池箱位于换电中心；
当电动汽车停止时，计算的电池箱距离换电中心的纵向距离
Figure 680793DEST_PATH_IMAGE025
时，表示电池箱在换 电中心
Figure 32140DEST_PATH_IMAGE018
方向，且两者直线距离为
Figure DEST_PATH_IMAGE026
或
Figure 945476DEST_PATH_IMAGE027
；
当电动汽车停止时，计算的电池箱距离换电中心的纵向距离
Figure DEST_PATH_IMAGE028
时，表示电池箱在换 电中心
Figure 950341DEST_PATH_IMAGE029
或
Figure DEST_PATH_IMAGE030
方向，且两者直线距离为
Figure 450593DEST_PATH_IMAGE031
或
Figure 464685DEST_PATH_IMAGE027
；
S104：基于S102确定的纵向距离和S101预测的电池箱位于换电中心的方向信息，对换电机器人的换电位置进行调整；
S20：根据电动汽车电池箱的鼓包情况和磨损程度，对电动汽车电池箱的形变情况进行分析；
所述S20包括：
S201：对电动汽车电池箱表面各位置距离换电中心的直线距离进行采集，根据采集信息，对电动汽车电池箱的鼓包位置和鼓包面积进行确定；
S202：利用激光发射器向电动汽车电池箱表面发射激光，利用激光接收器对电动汽车 电池箱表面反射的激光进行接收，基于接收的激光量和发射的激光量对电池箱表面各位置 的磨损程度进行预测，具体的预测公式
Figure DEST_PATH_IMAGE032
为：
Figure 235457DEST_PATH_IMAGE033
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE034
表示激光发射器对电动汽车电池箱表面发射的位置对应的编号，
Figure 411224DEST_PATH_IMAGE035
表示
Figure DEST_PATH_IMAGE036
所能取到的最大值，
Figure 398771DEST_PATH_IMAGE037
，
Figure DEST_PATH_IMAGE038
表示激光发射器的发射面积，
Figure 685396DEST_PATH_IMAGE039
表示激光发射器第
Figure 215735DEST_PATH_IMAGE036
次 发射激光时激光接收器接收的激光量，
Figure DEST_PATH_IMAGE040
表示激光发射器第
Figure 60938DEST_PATH_IMAGE036
次发射激光时的激光量，
Figure 739044DEST_PATH_IMAGE041
表 示电动汽车电池箱的底面面积；
S203：基于S201中确定的鼓包位置、鼓包面积，以及S202中预测的电动汽车电池箱在各 位置的磨损程度，对电动汽车电池箱在各位置的形变系数进行分析，具体的分析公式
Figure DEST_PATH_IMAGE042
为：
Figure 829359DEST_PATH_IMAGE043
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE044
表示电池箱的鼓包位置对应的编号，
Figure 73259DEST_PATH_IMAGE045
表示所能取到的最大值，
Figure DEST_PATH_IMAGE046
表示电池箱的鼓包位置
Figure 325249DEST_PATH_IMAGE047
与电动汽车电池箱在编号为
Figure 320012DEST_PATH_IMAGE036
的位置之间的重合面积，表示预测 的电动汽车电池箱在编号为
Figure 354964DEST_PATH_IMAGE036
的位置的形变系数；
S30：基于S20中分析的电动汽车电池箱的形变情况，对换电机器人的机械手臂操作位置进行确定；
所述S30根据S203中预测的电动汽车电池箱在各位置的形变系数，对换电机器人的机械手臂操作位置进行确定，具体的确定方法为：
c.将S203中计算的
Figure 250107DEST_PATH_IMAGE042
值与设定的阈值进行对比，若
Figure DEST_PATH_IMAGE048
，则将对应的
Figure 407419DEST_PATH_IMAGE042
值剔 除，若
Figure 263380DEST_PATH_IMAGE049
，则将对应的
Figure 226657DEST_PATH_IMAGE042
值保留；
d.对c中保留的
Figure 586094DEST_PATH_IMAGE042
值对应的位置进行获取，对获取的位置点与电池箱四边中点之间的距 离进行计算，根据计算结果中电池箱四边中点对应的最小值，对换电机器人的机械手臂操 作位置进行确定。
2.执行如权利要求1所述的基于换电机器人协同工作的电池箱定位管理方法的基于换电机器人协同工作的电池箱定位管理系统，其特征在于：所述系统包括换电位置调整模块、电池箱形变情况分析模块、机械手臂操作位置确定模块和定位管理模块；
所述换电位置调整模块用于根据电动汽车的行驶速度、电动汽车的方向盘转动情况和电池箱安装位置，对换电机器人的换电位置进行调整，并将调整后的换电机器人的换电位置传输至电池箱定位管理模块；
所述换电位置调整模块包括运行偏转角预测单元、距离预测单元、电池箱定位信息确定单元和换电位置调整单元；
所述运行偏转角预测单元根据电动汽车在第一速度传感器与第二速度传感器之间的方向盘转动情况，对电动汽车在第一速度传感器与换电中心之间的运行偏转角进行预测，并将预测的运行偏转角传输至距离预测单元和电池箱定位信息确定单元；
所述距离预测单元对运行偏转角预测单元传输的运行偏转角进行接收，基于接收信息，结合电动汽车经过第一速度传感器和第二速度传感器安装位置时的行驶速度，对电动汽车停止时电池箱距离换电中心的纵向距离进行预测，并将预测的距离信息传输至电池箱定位信息确定单元；
所述电池箱定位信息确定单元对运行偏转角预测单元传输的运行偏转角，以及距离预测单元传输的距离信息进行接收，基于接收信息，对电动汽车停止时，电池箱位于换电中心的位置信息进行确定，并将确定的位置信息传输至换电位置调整单元；
所述换电位置调整单元对电池箱定位信息确定单元传输的位置信息进行接收，基于接收信息，对换电机器人的换电位置进行调整，并将调整结果传输至定位管理模块；
所述电池箱形变情况分析模块用于根据电动汽车电池箱的鼓包情况和磨损程度，对电动汽车电池箱的形变情况进行分析，并将分析结果传输至机械手臂操作位置确定模块；
所述电池箱形变情况分析模块包括鼓包情况确定单元、磨损程度预测单元和电池箱形变情况分析单元；
所述鼓包情况确定单元对电动汽车电池箱表面各位置距离换电中心的直线距离进行采集，根据采集信息，对电动汽车电池箱的鼓包位置和鼓包面积进行确定，并将确定信息传输至电池箱形变情况分析单元；
所述磨损程度预测单元利用激光发射器向电动汽车电池箱表面发射激光，利用激光接收器对电动汽车电池箱表面反射的激光进行接收，基于接收的激光量和发射的激光量对电池箱表面各位置的磨损程度进行预测，并将预测结果传输至电池箱形变情况分析单元；
所述电池箱形变情况分析单元对鼓包情况确定单元传输的鼓包确定信息，以及磨损程度预测单元传输的磨损程度预测结果进行接收，基于接收信息，对电动汽车电池箱在各位置的形变系数进行分析，并将分析结果传输至机械手臂操作位置确定模块；
所述机械手臂操作位置确定模块用于对电池箱形变情况分析模块传输的分析结果进行接收，基于接收信息，对换电机器人的机械手臂操作位置进行确定，并将确定结果传输至定位管理模块；
所述机械手臂操作位置确定模块包括位置筛选单元和位置确定单元；
所述位置筛选单元对电池箱形变情况分析单元传输的分析结果进行接收，将接收的分析结果与设定阈值进行对比，根据对比结果，对机械手臂操作位置进行筛选，并将筛选后的位置信息传输至位置确定单元；
所述位置确定单元对位置筛选单元传输的筛选后的位置信息进行接收，对接收的位置点与电池箱四边中点之间的距离进行计算，根据计算结果中电池箱四边中点对应的最小值，对换电机器人的机械手臂操作位置进行确定，并将确定结果传输至定位管理模块；
所述定位管理模块用于对换电位置调整模块传输的调整后的换电机器人的换电位置，以及机械手臂操作位置确定模块传输的确定结果进行接收，基于接收信息，对换电机器人进行定位管理。
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