CN117416735A - 一种用于刀片电池模组的转运方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种用于刀片电池模组的转运方法及装置，该转运装置包括：设备基座、四个视觉识别机构、四个电池定位机构、两个电池夹持机构、两个防掉落保护机构、抓取机构，视觉识别机构、四个电池定位机构、两个电池夹持机构、两个防掉落保护机构、抓取机构均与设备基座连接集成一体，进而转运装置通过多轴机器人到达指定的待运工位夹持刀片电池模组，然后再搬运到指定的目标工位进行叠层，在转运时利用视觉识别机构识别刀片电池模组,进而结合四个电池定位机构、两个电池夹持机构进行定位、夹持，提高了转运过程的稳固性，进一步将两个防掉落保护机构设置为防护状态，以预防刀片电池模组掉落，保证了运行过程的安全。
Description
技术领域
本申请涉及电池转运技术领域，尤其涉及一种用于刀片电池模组的转运方法及装置。
背景技术
客户对新型设备要求高，然而新型储能线体占据空间小，若采用传统的桁架机械手结构，由于安装位置固定且灵活性不足，因此不适用于现场新型储能线体的运行情况，且无法满足对电池转运的节奏和精准度的需求。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本申请提供了一种用于刀片电池模组的转运方法及装置。
为了达到上述目的，本申请采用以下技术方案：
根据本申请的一个方面，提供了一种用于刀片电池模组的转运装置，所述转运装置包括：设备基座100、四个视觉识别机构200、四个电池定位机构300、两个电池夹持机构400、两个防掉落保护机构500、抓取机构600；
四个视觉识别机构200、四个电池定位机构300、两个电池夹持机构400、两个防掉落保护机构500、抓取机构600均安装在设备基座100上，所述设备基座100还用于与多轴机器人700形成可拆卸式连接；其中，所述抓取机构600用于对电池底部托盘802进行固定吸附，抓取机构600围绕设备基座100的中心位置进行设置，以使得在抓取时将电池底部托盘802放置在靠近设备基座100中心的区域，所述两个电池夹持机构400分别设置在抓取机构600的两侧，电池夹持机构400用于对刀片电池模组电池底部托盘802进行夹持抱起以形成夹持区域，所述设备基座100分别基于夹持区域内相对的两侧边所在的竖直平面位置上设有防掉落连接杆，每个防掉落连接杆用于连接一个防掉落保护机构500，视觉识别机构200分别设置在设备基座100的四个角端处，且设置在设备基座100相对夹持区域外的竖直平面位置上。
优选地，所述设备基座100包括底板101、连接法兰座102、气缸调速阀岛103、电磁阀岛104、真空发生器组件105，连接法兰座102设置在底板101的中心位置，气缸调速阀岛103、电磁阀岛104以及真空发生器组件105分别围绕法兰座102所在的中心位置在底板101上进行间隔设置；
每个视觉识别机构200包括视觉光源组件201、视觉相机202、第一安装支架组件203，视觉光源组件201围绕视觉相机202的竖直下方位置进行设置，视觉光源组件201和视觉相机202分别设置在第一安装支架组件203上，所述视觉光源组件201在正对视觉相机202的镜头位置的竖直方向上形成镂空，以避免遮挡相机拍摄图像信息，所述视觉光源组件201用于补偿光照；
电池定位机构300分别设置在设备基座100相对夹持区域的四个角位置，每个电池定位机构300包括第一伸缩气缸301、第二安装支架组件302、定位软胶303，第一伸缩气缸301与第二安装支架组件302固定连接，并且定位软胶303与第一伸缩气缸301的活动端相连，进而通过第一伸缩气缸301的伸缩情况带动定位软胶303改变定位位置；
电池夹持机构400包括第二伸缩气缸401、夹持爪402、线性导轨组件403，第二伸缩气缸401、夹持爪402分别与线性导轨组件403连接，第二伸缩气缸401带动夹持爪402在线性导轨组件403上做开合运动，在需要勾起刀片电池模组时夹持爪做合拢运动，将刀片电池模组送达指定位置后夹持爪做张开运动以放下刀片电池模组；
所述防掉落保护机构500包括防掉落保护组件501、旋转气缸502、动力推板组件503，所述防掉落保护组件501、所述旋转气缸502分别与所述动力推板组件503连接，所述旋转气缸502带动所述动力推板组件503做往复运动，所述动力推板组件503上带有齿条，进而通过与防掉落保护组件501上的齿轮啮合，使得动力推板组件503在往复运动时带动防掉落保护组件501进行旋转开合运动；
所述抓取机构600包括钣金安装部件601和多个吸盘602，多个吸盘602与真空发生器组件105连接，每个吸盘602与其对应的一个真空发生器相连，多个吸盘602分别在相对的两侧边按照均匀分布的方式间隔设置在钣金安装部件601上，钣金安装部件601设置在设备基座100上，多个吸盘602在设备基座100上对称地在竖直方向上设置。
优选地，在执行电池转运作业时，包括：所述多轴机器人700携带所述转运装置到达指定的待运工位的上方，利用视觉识别机构200识别刀片电池模组的特征，当识别为刀片电池模组时，通过通讯PLC产生控制信号以使多轴机器人700到达指定的待运工位，到达后通过电池定位机构300确定定位位置，利用电池夹持机构400夹持并抱起刀片电池模组；
当到所述转运装置达预设高度时，防掉落保护机构500旋转翻下至防护状态，以防止刀片电池模组在空中夹持转运时意外掉落；
当刀片电池模组送达指定位置的上方且转运装置低于预设高度时，防掉落保护机构500旋转翻开至初始状态，若刀片电池模组送到指定位置时，此时刀片电池模组位于电池叠放区域通过将电池夹持机构400打开，从而使刀片电池模组平稳放置在电池叠放区域内，所述指定位置为电池转运的目的位置，对应当前转运的刀片电池模组所在电池叠放区域中的叠放位置；
控制多轴机器人700带动转运装置整体离开刀片电池模组，然后重复控制命令进行抓取下一个刀片电池模组；
在执行电池转运作业前，包括：所述多轴机器人700携带所述转运装置到达指定的电池底部托盘802的上方，利用四个视觉识别机构200分别识别电池底部托盘802中四个角的定位梢，当识别成功时，通过通讯PLC产生控制信号使多轴机器人700带动所述转运装置到达电池底部托盘802，到达后通过电池定位机构300确定定位位置，利用抓取机构600通过吸附作用进行抓取电池底部托盘802；
若电池底部托盘802送到指定位置时，此时电池底部托盘802位于电池叠放区域，通过控制抓取机构600解除所有吸力，从而使电池底部托盘802平稳放置在电池叠放区域内，所述指定位置为后续电池转运的目的位置，对应当前转运的电池底部托盘802所在电池叠放区域中的叠放位置。
根据本申请的另一个方面，还提供了一种用于刀片电池模组的转运方法，应用于电池转运系统，所述电池转运系统包括上述所述的转运装置，所述多轴机器人700与所述转运装置进行可拆卸式连接，多轴机器人700内的处理器用于执行所述方法；
所述方法包括：响应于接收到由用户触发产生的转运初始化请求信息，基于转运全景图像信息，确定多个待运工位和至少一个目标工位，以构建转运任务集合；
响应于接收到由用户触发产生的转运启动请求信息，根据转运历史记录和转运任务集合进行转运作业处理；
响应于接收到由用户触发产生的转运停止请求信息，停止当前的转运作业；
所述转运初始化请求信息、所述转运启动请求信息以及所述转运停止请求信息均由用户终端设备发出，所述用户终端设备与所述多轴机器人700进行通信交互；
当转运任务集合的所有转运作业均已完成，基于转运历史记录对本次转运记录设置为正常停止状态；
在转运任务集合中，每个目标工位对应一个电池叠放区域并分别以区域ID进行区分，每个待运工位根据位置信息匹配一个工位ID，以工位ID和区域ID配对的形式进行构建一个转运子任务，进而通过多个转运子任务构建转运任务集合，转运全景图像信息为包含当前转运场景下所有待运工位和所有目标工位的图像；
在转运任务执行时,通过电池夹持机构400根据夹持力公式进行夹持，具体为：
F表示夹持力，μ表示夹持面系数,f表示夹持参考系数，L表示单侧的夹持总接触面积，L表示夹持爪长度，夹持爪长度对应为夹持区域内相对的两侧边的长度，τ(T)表示关于夹持爪使用时间的夹持磨损影响因子,T表示夹持爪累计使用小时数，ρ表示夹持磨损影响因子的底数项系数。
优选地，所述方法还包括：
遍历所有的区域ID，若当前遍历的区域ID所对应的电池叠放区域的电池叠层高度超过预设叠层高度时，则更新转运任务集合。
优选地，在每次转运作业处理的过程中，包括：
获取当前执行的转运子任务，以提取工位ID和区域ID，进而确定当前转运作业中需要参与的待运工位和目标工位；
对目标工位对应的第二图像信息进行识别，表示为：
其中为目标工位的识别结果，αcount表示目标工位中重载托盘803的识别数量，βcount表示目标工位中电池底部托盘802的识别数量，γcount表示目标工位中刀片电池模组的识别数量，αcount和βcount的取值为0或1，γcount的取值为0或正整数；
当目标工位对应的电池叠放区域含有超过一个重载托盘803或含有超过一个电池底部托盘802，此时αcount>1或βcount>1，设置转运装置为异常停止状态，并生成异常信息以提醒工作人员出现转运异常的情况；
设置目标工位的不可转运状态表示目标工位对应的电池叠放区域中为地面，此时无任何物品且αcount＝0，βcount＝0，γcount＝0，设置目标工位的可转运空状态表示目标工位对应的电池叠放区域中仅含有重载托盘803，此时/>αcount＝1，βcount＝0，γcount＝0；设置目标工位的可转运非空状态表示目标工位对应的电池叠放区域中含有一个重载托盘803和一个电池底部托盘802，此时/>αcount＝1，βcount＝1，θcount≥0；/>为关于目标工位的识别结果的第一标识值，/>为关于目标工位的识别结果的第二标识值，为关于目标工位的识别结果的第三标识值；
若判断目标工位为不可转运状态时，则停止当前的转运作业并生成预警提示信息，预警提示信息用于提醒工作人员及时在电池叠放区域中放置重载托盘803；
若判断目标工位为可转运空状态时，则控制多轴机器人700带动转运装置将电池底部托盘802移动至目标工位，以使目标工位改变为可转运非空状态；
若判断目标工位为可转运非空状态时，则控制多轴机器人700带动转运装置将刀片电池模组移动至目标工位。
优选地，在响应于接收到由用户触发产生的转运启动请求信息，根据转运历史记录和转运任务集合进行转运作业处理的步骤中，具体包括：
从转运历史记录中提取上一次转运记录，若上一次转运记录为已完成状态，则基于转运任务集合执行下一次转运作业；
若上一次转运记录为正常停止状态，则基于转运任务集合继续执行上一次转运作业；
若上一次转运记录为异常停止状态，则进行分析并确定异常类型，根据异常类型获取异常修复信息，若异常修复信息为已修复状态则基于转运任务集合继续执行上一次转运作业，否则停止转运作业并向用户发出预警信息；其中所述预警信息由异常类型和异常修复信息构成，当用户终端设备接收到预警信息时进行蜂鸣提示和详情信息展示。
优选地，在更新转运任务集合的过程中，具体包括：将当前遍历的区域ID标记为待替换ID；
遍历所有的区域ID，将电池叠层高度低于预设叠层高度的区域ID确定为待更新区域ID集合；
若待更新区域ID集合为空则生成叠放提示信息；
若待更新区域ID集合存在元素，则从待更新区域ID集合中任意选择一个元素作为更新ID；
遍历转运任务集合，筛选并剔除掉所有处于已完成状态的转运子任务，对剩下的转运子任务进行更新判断，若转运子任务的区域ID为待替换ID，则将转运子任务的区域ID修改为更新ID，从而完成对转运任务集合的更新；其中，转运子任务的作业状态包括待处理状态、正在处理状态、已完成状态、正常停止状态、异常停止状态，所述待处理状态、所述正在处理状态、所述正常停止状态、所述异常停止状态均对应转运子任务处于未完成时的情况。
优选地，在获取第一图像信息中，还包括：
基于当前时刻，从第一图像信息中选择光线预判断图像，所述光线预判断图像具体为与当前时刻最接近的图像帧数据；
计算光线预判断图像的灰度直方图特征；基于预存的灰度基准边界，并结合光线预判断图像的灰度直方图特征判断光线是否充足，所述预存的灰度基准边界为在光线充足时对包含刀片电池模组的图像计算灰度直方图并以灰度直方图的峰度值进行确定得到；
若光线充足则不做处理，若光线不充足则调节视觉光源组件的功率，通过提升或降低光强以使第一图像信息的亮度符合光线充足条件，若符合光线过暗的条件，则增加视觉光源组件的功率以提升光强，若符合光线过亮的条件，则减少视觉光源组件的功率以降低光强；
所述光线充足条件为：光线过暗的条件为：/>光线过亮的条件为：/>其中num_left为灰度值小于灰度基准边界中左边界值的所有像素的累加个数，num_right为灰度值大于灰度基准边界中右边界值的所有像素的累加个数。
根据本申请的另一个方面，还提供了一种终端，包括：至少一个存储器和至少一个处理器；其中，至少一个存储器用于存储程序代码，至少一个处理器用于调用至少一个存储器所存储的程序代码执行上述所述的转运方法。
本申请与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)通过视觉识别机构、四个电池定位机构、两个电池夹持机构、两个防掉落保护机构、抓取机构均与设备基座连接集成一体，通过多轴机器人带动转运装置在电池转运前抓取电池底部托盘移动至电池叠放区域，进而在电池转运时带动转运装置到达指定的待运工位进行夹持刀片电池模组，然后再搬运到指定的目标工位进行叠放，转运装置利用视觉识别机构识别刀片电池模组或电池底部托盘的相关特征,进而准确抓取电池底部托盘或准确夹持刀片电池模组，提高了转运过程的稳固性，进一步将两个防掉落保护机构设置为防护状态，以预防刀片电池模组或电池底部托盘掉落，在保证电池转运作业的转运效率的同时提高了转运的安全性，保证了运行过程的安全。
(2)设备基座通过设置连接法兰座以对外连接多轴机器人，通过可拆卸的方式更换对接不同品牌的外部多轴机器人，提高了整体装置的安装兼容性和灵活性，使得转运装置能够与更多的多轴机器人适配，通过配合多轴机械人提高了电池转运作业的灵活度与精准度，提高了转运作业可操作空间，相比传统的桁架机械手结构进行电池转运作业，桁架机械手结构的可操作空间较为固定且无法及时应对当前生产线中新型储能线体的位置变动，本申请具有更多样的转运移动轨迹和转运方向，能够及时适应当前生产线中新型储能线体的位置变动，从而带来更高的搬运效率和灵活度。
(3)基于视觉识别机构从第一图像信息中选择光线预判断图像，在识别为光线不充足时调节视觉光源组件的功率，通过提升或降低光强以使第一图像信息的亮度符合光线充足条件，进而提高对刀片电池模组的识别准确率，以及提高针对刀片电池模组的定位准确率。
(4)在电池转运作业时，通过累加αcount、βcount、γcount的数值，使得目标工位的识别结果仅需对比累加和的大小即可确定目标工位的识别结果，通过识别目标工位的状态，判断不可转运状态、可转运空状态或可转运非空状态，提高了电池转运作业的智能化程度，提高了电池转运作业的效率。
附图说明
图1是本申请实施例1中用于刀片电池模组的转运装置的结构示意图；
图2是本申请实施例1中转运装置连接多轴机器人时的场景示意图；
图3是本申请实施例1中设备基座的结构示意图；
图4是本申请实施例1中视觉识别机构的结构示意图；
图5是本申请实施例1中电池定位机构的结构示意图；
图6是本申请实施例1中针对电池夹持机构部分进行放大的结构示意图；
图7是本申请实施例1中防掉落保护机构的结构示意图；
图8是本申请实施例1中抓取机构的结构示意图；
图9a是本申请实施例1中在转运刀片电池模组时防掉落保护机构处于初始状态的示意图；
图9b是本申请实施例1中在转运刀片电池模组时防掉落保护机构处于防护状态的示意图；
图9c是本申请实施例1中在转运电池底部托盘时防掉落保护机构处于防护状态的示意图；
图10是本申请实施例1中刀片电池模组进行堆叠时的场景示意图；
图11是本申请实施例2中用于刀片电池模组的转运方法的流程示意图；
其中，附图标记为：100、设备基座，200、视觉识别机构，300、电池定位机构，400、电池夹持机构，500、防掉落保护机构，600、抓取机构，700、多轴机器人，101、底板，102、连接法兰座，103、气缸调速阀岛，104、电磁阀岛，105、真空发生器组件，201、视觉光源组件，202、视觉相机，203、第一安装支架组件，301、第一伸缩气缸，302、第二安装支架组件，303、定位软胶，401、第二伸缩气缸，402、夹持爪，403、线性导轨组件，501、防掉落保护组件，502、旋转气缸，503、动力推板组件，601、钣金安装部件，602、吸盘，801、刀片电池模组堆，802、电池底部托盘，803、重载托盘。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例1
如图1所示，本实施例1提供了一种用于刀片电池模组的转运装置，该转运装置包括：设备基座100、四个视觉识别机构200、四个电池定位机构300、两个电池夹持机构400、两个防掉落保护机构500、抓取机构600；四个视觉识别机构200、四个电池定位机构300、两个电池夹持机构400、两个防掉落保护机构500、抓取机构600均安装在设备基座100上。
其中，抓取机构600用于对电池底部托盘802进行固定吸附，抓取机构600围绕设备基座100的中心位置进行设置，以使得在抓取时将电池底部托盘802放置在靠近设备基座100中心的区域；
两个电池夹持机构400分别设置在抓取机构600的两侧，用于对刀片电池模组进行夹持抱起以形成夹持区域，进而提高转运作业时的夹持稳固性；
设备基座100分别基于夹持区域内相对的两侧边所在的竖直平面位置上设有防掉落连接杆，每个防掉落连接杆用于连接一个防掉落保护机构500，以使两个防掉落保护机构500在刀片电池模组的两侧提供对转运过程的掉落防护保障。
视觉识别机构200分别设置在设备基座100的四个角端处，且设置在设备基座100相对夹持区域外的竖直平面位置上，以避免视线遮挡和妨碍抓取作业的情况。实际应用时，结合图2所示，设备基座100还用于与多轴机器人700形成可拆卸式连接，连接法兰座102用于对外连接多轴机器人700，通过可拆卸的方式更换对接外部不同品牌的多轴机器人700，提高了整体装置的安装兼容性和灵活性。气缸调速阀岛103通过集成全部调速阀，以调节所有气缸的运行速度。电磁阀岛104通过集成全部电磁阀，以用于控制气缸运动。真空发生器组件105由多个真空发生器组成，以用于控制抓取机构600执行的抓取作业，通过及时产生真空使得抓取机构600内的吸盘602具备吸力进行吸附电池底部托盘802。
在本实施例中，结合图3所示，设备基座100包括底板101、连接法兰座102、气缸调速阀岛103、电磁阀岛104、真空发生器组件105，连接法兰座102设置在底板101的中心位置，气缸调速阀岛103、电磁阀岛104以及真空发生器组件105分别围绕法兰座102所在的中心位置在底板101上进行间隔设置，以提高安装空间的利用率。
在本实施例中，结合图4所示，每个视觉识别机构200包括视觉光源组件201、视觉相机202、第一安装支架组件203，视觉光源组件201围绕视觉相机202的竖直下方位置进行设置，视觉光源组件201和视觉相机202分别设置在第一安装支架组件203上。实际应用时，视觉光源组件201在正对视觉相机202的镜头位置的竖直方向上形成镂空，以避免遮挡相机拍摄图像信息。视觉光源组件201用于补偿光照以使得视觉相机202获得的第一图像信息具有适宜的光线，进而提高对刀片电池模组的识别准确率，以及提高针对刀片电池模组的定位准确率。
在本实施例中，结合图5所示，电池定位机构300分别设置在设备基座100相对夹持区域的四个角位置，此处四个角位置与刀片电池模组、电池底部托盘802的定位梢一一对应。每个电池定位机构300包括第一伸缩气缸301、第二安装支架组件302、定位软胶303，第一伸缩气缸301与第二安装支架组件302固定连接，并且定位软胶303与第一伸缩气缸301的活动端相连，进而通过第一伸缩气缸301的伸缩情况带动定位软胶303改变定位位置。实际应用时，电池定位机构300通过第一伸缩气缸301改变定位软胶303的高度，以适应不同厚度的刀片电池模组，提高了电池转运作业的兼容性。每个电池定位机构300用于定位一个角，通过同时定位四个角以提高刀片电池模组的定位准确性。
在本实施例中，结合图6所示，电池夹持机构400包括第二伸缩气缸401、夹持爪402、线性导轨组件403，第二伸缩气缸401、夹持爪402分别与线性导轨组件403连接，第二伸缩气缸401带动夹持爪402在线性导轨组件403上做开合运动，在张开状态时到达需要抓取电池的指定位置进行合拢勾起刀片电池模组，送达用于电池叠放的指定位置后重新张开放下刀片电池模组。
在本实施例中，结合图7所示，防掉落保护机构500包括防掉落保护组件501、旋转气缸502、动力推板组件503，防掉落保护组件501、旋转气缸502分别与动力推板组件503连接。实际应用时，旋转气缸502带动动力推板组件503做往复运动，动力推板组件503上带有齿条，进而通过与防掉落保护组件501上的齿轮啮合，使得动力推板组件503在往复运动时带动防掉落保护组件501进行旋转开合运动，进而完成防掉落作业。
在本实施例中，结合图8所示，抓取机构600包括钣金安装部件601和多个吸盘602，多个吸盘602与真空发生器组件105连接，每个吸盘602与其对应的一个真空发生器相连，多个吸盘602分别在相对的两侧边按照均匀分布的方式间隔设置在钣金安装部件601上，钣金安装部件601设置在设备基座100上，多个吸盘602在设备基座100上对称地在竖直方向上设置，以使抓取机构600在抓取电池底部托盘802时通过两组吸盘产生两组对称且均匀的吸力，进而提高对电池底部托盘802转运时的平稳性。
实际应用时，将多个刀片电池模组叠放的区域确定为电池叠放区域，此时堆叠刀片电池模组时，电池叠放区域最底层位置为重载托盘803，然后在重载托盘803上放置电池底部托盘802，因此在进行电池转运作业前需要先抓取电池底部托盘802以作为隔层，抓取方式为利用多个吸盘602吸起。具体而言，以抓取刀片电池模组的过程为例，在执行电池转运作业时，多轴机器人700携带转运装置到达指定的待运工位的上方，即第一预设位置，利用视觉识别机构200识别刀片电池模组的特征，当识别为刀片电池模组时，通过通讯PLC产生控制信号以使多轴机器人700到达第二预设位置，到达后通过电池定位机构300确定定位位置，利用电池夹持机构400夹持并抱起刀片电池模组以达到对电池的固定作用，此时防掉落保护机构500处于初始状态，具体参加图9a所示。在本实施例中，第二预设位置为对刀片电池模组进行准备夹持作业的位置。
如图9b所示，当到达预设高度时，防掉落保护机构500旋转翻下至防护状态，通过到达刀片电池模组的底部，以防止刀片电池模组在空中夹持转运时因意外掉落而砸伤人员或损坏设备，例如由于多轴机器人700的多次动作使电池夹持机构400对刀片电池模组的夹持产生松动，进而刀片电池模组可能从电池夹持机构400中滑落。在本实施例中，判断是否到达预设高度的过程中，可以在设备基座100设置距离传感器，通过距离传感器对地面测量相对距离以获得实际高度，基于实际高度与预设高度的比较关系判断是否达到预设高度。此外，本领域技术人员还可以采用别的替代方式进行判断是否到达预设高度，在此不做限定。
当刀片电池模组送达指定位置的上方且转运装置低于预设高度时，即第三预设位置，防掉落保护机构500旋转翻开至初始状态，若刀片电池模组送到指定位置时，即第四预设位置，此时刀片电池模组位于电池叠放区域，通过将电池夹持机构400打开，使得刀片电池模组失去对横向的压力和竖直向上的支持力以解除电池夹持机构400带来的固定作用，从而使刀片电池模组平稳放置在电池叠放区域内，控制多轴机器人700带动转运装置整体离开刀片电池模组，然后重复控制命令进行抓取下一个刀片电池模组。在本实施例中，指定位置为电池转运的目的位置，对应当前转运的刀片电池模组所在电池叠放区域中的叠放位置。
在执行电池转运作业前，包括：
多轴机器人700携带转运装置到达指定的电池底部托盘802的上方，利用四个视觉识别机构200分别识别电池底部托盘802中四个角的定位梢特征，当识别成功时，通过通讯PLC产生控制信号使多轴机器人700带动转运装置到达电池底部托盘802，到达后通过电池定位机构300确定定位位置，利用抓取机构600通过吸附作用进行抓取电池底部托盘802；当到转运装置达预设高度时，防掉落保护机构500旋转翻下至防护状态，通过到达电池底部托盘802的底部，以防止电池底部托盘802在空中夹持转运时意外掉落；当电池底部托盘802送达指定位置的上方时，防掉落保护机构500旋转翻开至初始状态，若电池底部托盘802送到指定位置时，此时电池底部托盘802位于电池叠放区域，通过控制抓取机构600解除所有吸力，从而使电池底部托盘802平稳放置在电池叠放区域内，指定位置为后续电池转运的目的位置，对应当前转运的电池底部托盘所在电池叠放区域中的叠放位置。
如图9c所示，为转运电池底部托盘802的过程中，防掉落保护机构500旋转翻下至防护状态时的场景，此时多个吸盘602抓取的为电池底部托盘802。在本实施例中，防掉落保护机构500在电池转运作业中包括初始状态和防护状态，其中初始状态为自然状态，未进入形成对刀片电池模组保护的状态，而防护状态为转运时触发，通过进入防护状态以形成对电池转运作业的保护，进而防止刀片电池模组滑落。
需要说明的是，横向的压力和竖直向上的支持力均来自电池夹持机构400中的夹持爪402产生，其中横向的压力为夹持爪402合拢勾起形成对夹持接触面的挤压而产生，竖直向上的支持力为夹持爪402合拢勾起形成对夹持接触面的边缘进行托起支撑而产生。
本实施例中还需要说明的是，电磁阀岛104分别与第一伸缩气缸301、第二伸缩气缸401以及旋转气缸502连接，以控制各气缸的动作；第一安装支架组件203、第二安装支架组件302分别连接至设备基座100上，视觉识别机构200、四个电池定位机构300、两个电池夹持机构400、两个防掉落保护机构500、抓取机构600与设备基座100连接集成一体，进而转运装置通过多轴机器人700到达指定的待运工位夹持刀片电池模组，然后再搬运到指定的目标工位进行叠层，以完成电池转运作业。此外还需要说明的是，电池底部托盘802为目标工位无刀片电池模组叠放时需要预先放置于刀片电池模组堆叠时的底部，若电池叠放区域已有电池底部托盘802则无需重复搬运电池底部托盘802。如图10所示，为刀片电池模组进行堆叠时的场景示意，在电池叠放区域的地面上为重载托盘803，然后通过转运装置放置一个电池底部托盘802，进而进行堆叠刀片电池模组，从而在上层形成刀片电池模组堆801。
实施例2
本申请实施例2还提供一种用于刀片电池模组的转运方法，该方法与实施例1中一种用于刀片电池模组的转运装置相配合，并通过多轴机器人700内的处理器执行，多轴机器人700与转运装置进行可拆卸式连接，多轴机器人700还与转运装置进行电连接以控制气缸的作业情况。此外，在应用场景中，每个电池叠放区域内还设置有场景相机，该场景相机用于拍摄包含该场景相机对应的电池叠放区域的第二图像信息，并将第二图像信息传输至多轴机器人700内的处理器以进一步分析处理。
在本实施例中，如图11所示，该方法包括以下步骤：
S100：响应于接收到由用户触发产生的转运初始化请求信息，基于转运全景图像信息，确定多个待运工位和至少一个目标工位，以构建转运任务集合；在本步骤中，每个目标工位对应一个电池叠放区域并分别以区域ID进行区分，每个待运工位根据位置信息匹配一个工位ID，以工位ID和区域ID配对的形式进行构建一个转运子任务，进而通过多个转运子任务构建转运任务集合，转运全景图像信息为包含当前转运场景下所有待运工位和所有目标工位的图像，转运全景图像信息可以通过在转运场景的上方设置一个全景相机进行拍摄得到；
在转运任务执行时,通过电池夹持机构400根据夹持力公式进行夹持，具体为：
F表示夹持力，μ表示夹持面系数,f表示夹持参考系数，S表示单侧的夹持总接触面积，L表示夹持爪长度，夹持爪长度对应为夹持区域内相对的两侧边的长度，表示关于夹持爪长度的夹持影响因子，τ(T)表示关于夹持爪使用时间的夹持磨损影响因子,T表示夹持爪累计使用小时数，ρ表示夹持磨损影响因子的底数项系数，2500为预设的夹持爪使用期限，单位为小时；
当室内相对湿度处于预设湿度范围外时，通过在转运工作环境内调节湿度控制器，使得室内相对湿度保持在预设湿度范围内，预设湿度范围为30％至75％。其中湿度控制器设置在转运场景内，且用于执行加湿或除湿操作以调节转运工作环境，湿度控制器为现有技术，具体关于湿度控制处理不在本申请保护范围内。
实际应用时，夹持参考系数f为根据第二伸缩气缸401的内部压力确定，夹持参考系数f与第二伸缩气缸401的内部压力成正比，夹持面系数μ与夹持爪材料系数、夹持爪表面粗糙度、刀片电池模组接触面材料系数、刀片电池模组表面粗糙度正相关，夹持面系数μ的具体数值为根据实际使用的材料进行确定，ρ为根据夹持爪材料进行预先设置，本实施例在此不对具体材料进行限定，本领域技术人员可以根据实际场景情况进行确定，0<ρ<1。示例性的，若夹持爪采用铝合金制成，则夹持磨损影响因子的底数项系数此时的数值为ρ1，若夹持爪采用钢材制成，则夹持磨损影响因子的底数项系数此时的数值为ρ2，ρ1≠ρ2，0<ρ1<1，0<ρ2<1。
此外，室内相对湿度可以通过在转运场景内设置湿度传感器进行采集，进而利用无线网络传输至多轴机器人700内的处理器进行室内相对湿度的判断。通过判断室内相对湿度是否处于预设湿度范围内，以确保电池转运装置处于正常的湿度工况下作业，避免因潮湿导致转运作业中断。
在本步骤中，由于转运场景为固定画面，第一预划定位置和第二预划定位置均为预先设置，目标工位为根据至少一个第一预划定位置进行确定得到，待运工位为根据刀片电池模组的识别情况进行确定，具体地，利用电池识别模型在多个第二预划定位置中进行识别，若第二预划定位置存在刀片电池模组则确定为待运工位，若第二预划定位置不存在刀片电池模组则不做处理。实际应用时，电池识别模型为使用多组数据通过机器学习训练得到，该多组数据中的每组数据包括电池待识别图像和与该电池待识别图像是否含有刀片电池模组的标识信息，电池待识别图像包括含有刀片电池模组的图像和未含有刀片电池模组的图像。
S200：响应于接收到由用户触发产生的转运启动请求信息，根据转运历史记录和转运任务集合进行转运作业处理；具体地，从转运历史记录中提取上一次转运记录，若上一次转运记录为已完成状态，则基于转运任务集合执行下一次转运作业，若上一次转运记录为正常停止状态，则基于转运任务集合继续执行上一次转运作业，若上一次转运记录为异常停止状态，则进行分析并确定异常类型，根据异常类型获取异常修复信息，若异常修复信息为已修复状态则基于转运任务集合继续执行上一次转运作业，否则停止转运作业并向用户发出预警信息。其中预警信息由异常类型和异常修复信息构成，当用户终端设备接收到预警信息时进行蜂鸣提示和详情信息展示，以声音和文字信息的形式给用户提醒，通过及时对异常情况进行准确上报，提高了转运作业的安全性。其中，异常修复信息为基于异常类型进行确定是否为已修复的反馈信息，异常修复信息包含已修复状态和未修复状态。实际应用时，通过在转运启动前对转运历史记录进行检查，以确保本次转运作业处于正常工况，提高了转运启动过程的安全性。
S300：响应于接收到由用户触发产生的转运停止请求信息，停止当前的转运作业。
在本实施例中，转运初始化请求信息、转运启动请求信息以及转运停止请求信息均由用户终端设备发出，用户终端设备与多轴机器人700通过有线或无线进行通信交互。
S400：当转运任务集合的所有转运作业均已完成，基于转运历史记录对本次转运记录设置为正常停止状态。在本实施例中，该方法还包括：S500：遍历所有的区域ID，若当前遍历的区域ID所对应的电池叠放区域的电池叠层高度超过预设叠层高度时，则更新转运任务集合。
具体而言，电池叠层高度可以通过设备基座100设置的距离传感器计算得到，即在同一水平面时，将转运装置与地面的相对距离、转运装置与电池叠层的相对距离进行作差，以得到电池叠层高度。预设叠层高度可以根据实际情况进行设置具体数值，例如可以设置为1.2米、1.5米等，本领域技术人员可以根据实际仓库情况进行预设，在此不做限制。
在本实施例中，在每次转运作业处理的过程中，包括：S210：获取当前执行的转运子任务，以提取工位ID和区域ID，进而确定当前转运作业中需要参与的待运工位和目标工位；
S220：对目标工位对应的第二图像信息进行识别，表示为： 其中/>为目标工位的识别结果，θ(αcount,βcount,γcount)用于表示针对目标工位中重载托盘803、电池底部托盘802以及刀片电池模组的识别过程，αcount表示目标工位中重载托盘803的识别数量，βcount表示目标工位中电池底部托盘802的识别数量，γcount表示目标工位中刀片电池模组的识别数量，αcount和βcount的取值为0或1，γcount的取值为0或正整数；
若判断目标工位为不可转运状态时，则停止当前的转运作业并生成预警提示信息；
S230：若判断目标工位为可转运空状态时，则控制多轴机器人700带动转运装置将电池底部托盘802移动至目标工位，以使目标工位改变为可转运非空状态；
S240：若判断目标工位为可转运非空状态时，则控制多轴机器人700带动转运装置将刀片电池模组移动至目标工位；在本实施例中，目标工位的不可转运状态表示目标工位对应的电池叠放区域中为地面，此时无任何物品且此时αcount＝0，βcount＝0，γcount＝0；目标工位的可转运空状态表示目标工位对应的电池叠放区域中含有一个重载托盘803，此时/>αcount＝1，βcount＝0，γcount＝0；目标工位的可转运非空状态表示目标工位对应的电池叠放区域中至少含有一个重载托盘803和一个电池底部托盘802，此时αcount＝1，βcount＝1，γcount≥0。示例性的，目标工位的可转运非空状态例如为目标工位对应的电池叠放区域含有一个重载托盘803和一个电池底部托盘802，或者目标工位对应的电池叠放区域含有一个重载托盘803、一个电池底部托盘802和一个刀片电池模组，或者目标工位对应的电池叠放区域含有一个重载托盘803、一个电池底部托盘802和至少两个堆叠一起的刀片电池模组。其中，/>为关于目标工位的识别结果的第一标识值，/>为关于目标工位的识别结果的第二标识值，/>为关于目标工位的识别结果的第三标识值。预警提示信息用于提醒工作人员及时在电池叠放区域中放置重载托盘803。
此外，当目标工位对应的电池叠放区域含有超过一个重载托盘803或含有超过一个电池底部托盘802，此时αcount>1或βcount>1，虽然与目标工位的可转运非空状态出现了数值重叠情况，但不符合正常转运工况，通过设置转运装置为异常停止状态，并生成异常信息以提醒工作人员出现转运异常的情况。实际应用时，通过累加αcount、βcount、γcount的数值，使得目标工位的识别结果仅需对比累加和的大小即可确定目标工位的识别结果，通过识别目标工位的状态，判断不可转运状态、可转运空状态或可转运非空状态，以提高电池转运作业的智能化程度，提高电池转运作业的效率。
在本实施例中，对目标工位对应的第二图像信息进行识别，具体为利用目标工位状态识别模型进行判断，其中目标工位状态识别模型为使用多组数据通过机器学习训练得到，该多组数据中的每组数据包括目标工位场景图像和与该目标工位场景图像对应的状态标识信息，目标工位场景图像包括目标工位内含有重载托盘803的图像、目标工位内含有重载托盘803和电池底部托盘802的图像、目标工位内含有重载托盘803、电池底部托盘802和至少一个刀片电池模组进行堆叠的图像、目标工位为地面的图像。在目标工位场景图像对应的状态标识信息中，目标工位内仅含有重载托盘803的图像对应为可转运空状态，此时αcount＝1，βcount＝0，γcount＝0；目标工位内仅含有重载托盘803和电池底部托盘802的图像对应为可转运非空状态，此时/>符合/>的取值范围，αcount＝1，βcount＝1，γcount＝0；目标工位内含有重载托盘803、电池底部托盘802和至少一个刀片电池模组进行堆叠的图像对应为可转运非空状态，此时/>符合/>的取值范围，αcount＝1，βcount＝1，γcount≥1；目标工位为地面的图像对应为不可转运状态，此时/>αcount＝0，βcount＝0，γcount＝0；实际应用时，通过对目标工位的状态进行前置判断，提高了电池转运作业的可靠性，通过确保刀片电池模组在堆叠时具有托盘支撑，避免堆叠时对刀片电池模组造成挤压损坏。
在S230：若判断目标工位为可转运空状态时，则控制多轴机器人700带动转运装置将电池底部托盘802移动至目标工位，以使目标工位改变为可转运非空状态的步骤中，包括：
S231：获取四个第一图像信息，每个第一图像信息由视觉识别机构200采集，此时每个第一图像信息均为一组包含电池底部托盘802的图像关键帧数据；
S232：若转运装置在托盘存放位置上方识别出电池底部托盘802时则控制多轴机器人700到达托盘存放位置；在本步骤中，利用托盘识别模型进行判断是否含有电池底部托盘802的标识信息，若含有电池底部托盘802的标识信息则继续识别出电池底部托盘802中四个角的定位梢特征以确定位置。托盘识别模型为使用多组数据通过机器学习训练得到，该多组数据中的每组数据包括托盘训练图像和对应该托盘训练图像是否含有电池底部托盘的标识信息。
S233：基于托盘存放位置，对电池底部托盘802进行定位四角位置；在本步骤中，通过四个视觉识别机构200采集得到四个第一图像信息，在转运装置从托盘存放位置逐渐接近目标工位上方的过程中，通过比较四个第一图像信息中含有电池底部托盘802的边角区域像素数量进行调整转运装置的移动控制情况，若含有电池底部托盘802的边角区域像素数量之间的差值均小于预设像素数量误差阈值，则判断为定位成功，若含有电池底部托盘802的边角区域像素数量之间的差值大于或等于预设像素数量误差阈值时，则控制转运装置向含有电池底部托盘802的边角区域像素数量大的方向进行移动微调，直至含有电池底部托盘802的边角区域像素数量之间的差值小于预设像素数量误差阈值。每个电池底部托盘802的边角区域对应电池底部托盘802的四角位置中的一个位置。在本实施例中，定位电池底部托盘802的方式跟定位刀片电池模组的方式相同。需要说明的是，当定位准确时，此时每个含有电池底部托盘802的边角区域像素数量相近，当定位不准确时，此时一个含有电池底部托盘802的边角区域像素数量过大，与其相对方向的另一个含有电池底部托盘802的边角区域像素数量过小，通过及时调整转运装置的位置以调整定位情况。
S234：若定位成功则夹持电池底部托盘802并控制转运装置移动至目标工位上方，在移动过程中当到达预设高度时，控制防掉落保护机构500旋转翻下至防护状态，通过到达电池底部托盘802的底部，以防止电池底部托盘802意外掉落；在本实施例中，当定位成功时，四个定位软胶303分别位于电池底部托盘802的四角位置上。
S235：当转运装置移动至目标工位上方时，控制防掉落保护机构500旋转翻开至初始状态，进而控制转运装置移动至目标工位；
S236：获取包含目标工位对应的电池叠放区域的第二图像信息；
S237：基于第二图像信息，识别转运装置是否准确移动至目标工位，若准确移动至目标工位时则控制抓取机构600打开以解除抓取机构600带来的吸附作用，从而使电池底部托盘802平稳放置在电池叠放区域内，否则重新移动转运装置直至准确移动至目标工位；在本实施例中，托盘存放位置为电池底部托盘802的存放位置，且对应准备抓取的位置。
在S240：若判断目标工位为可转运非空状态时则控制多轴机器人700带动转运装置将刀片电池模组移动至目标工位的步骤中，包括：
S241：获取四个第一图像信息，每个第一图像信息由视觉识别机构200采集，此时每个第一图像信息均为一组包含刀片电池模组的图像关键帧数据；在本实施例中，为了使获取的第一图像信息更清晰，在步骤S100：获取四个第一图像信息中，还包括步骤S241a至S244d：S241a：基于当前时刻，从第一图像信息中选择光线预判断图像，光线预判断图像具体为与当前时刻最接近的图像帧数据；S241b：计算光线预判断图像的灰度直方图特征；在本实施例中，通过对光线预判断图像进行灰度图转化，并利用opencv库的calcHist函数分别计算直方图，从而得到灰度直方图特征。其中灰度图转化为现有技术，不在本申请的保护范围之内。S241c：基于预存的灰度基准边界，并结合光线预判断图像的灰度直方图特征判断光线是否充足；具体地，光线充足条件为：光线过暗的条件为：光线过亮的条件为：/>其中num_left为灰度值小于灰度基准边界中左边界值的所有像素的累加个数，num_right为灰度值大于灰度基准边界中右边界值的所有像素的累加个数。在本实施例中，预存的灰度基准边界为在光线充足时对包含刀片电池模组的图像计算灰度直方图，并以灰度直方图的峰度值为边界中心，根据边界灰度距离进行确定得到。实际应用时，边界灰度距离可以设置为5-20内的数值，具体数值在此不做限定。示例性的，若预存的灰度基准边界所对应的图像灰度值为：140-180，此时num_left为灰度值小于140的所有像素的累加个数，num_right为灰度值大于180的所有像素的累加个数。还需要说明的是，直方图是图像中像素强度分布，直方图统计了每一个强度值所具有的像素个数。由于0-255分别对应黑至白的灰度等级，因此数值越小的像素点的个数占比越多则越暗，数值越大的像素点的个数占比越多则越亮。S241d：若光线充足则不做处理，若光线不充足则调节视觉光源组件的功率，通过提升或降低光强以使第一图像信息的亮度符合光线充足条件；具体地，若符合光线过暗的条件，则增加视觉光源组件的功率以提升光强，若符合光线过亮的条件，则减少视觉光源组件的功率以降低光强。
S242：若转运装置在第一预设位置识别出刀片电池模组时则控制多轴机器人700到达第二预设位置；在本步骤中，识别出刀片电池模组，为利用电池识别模型进行判断是否含有刀片电池模组的标识信息，进而在第一预设位置处识别刀片电池模组，从而确定此处转运装置在第一预设位置是否识别出刀片电池模组的判断条件是否成立。
S243：基于第二预设位置，对刀片电池模组进行定位四角位置；在本步骤中，通过四个视觉识别机构200采集得到四个第一图像信息，在转运装置从第二预设位置逐渐接近第三预设位置的过程中，通过比较四个第一图像信息中含有刀片电池模组的边角区域像素数量进行调整转运装置的移动控制情况，若含有刀片电池模组的边角区域像素数量之间的差值均小于预设像素数量误差阈值，则判断为定位成功，若含有刀片电池模组的边角区域像素数量之间的差值大于或等于预设像素数量误差阈值时，则控制转运装置向含有刀片电池模组的边角区域像素数量大的方向进行移动微调，直至含有刀片电池模组的边角区域像素数量之间的差值小于预设像素数量误差阈值。每个刀片电池模组的边角区域对应刀片电池模组的四角位置中的一个位置。需要说明的是，当定位准确时，此时每个含有刀片电池模组的边角区域像素数量相近，当定位不准确时，此时一个含有刀片电池模组的边角区域像素数量过大，与其相对方向的另一个含有刀片电池模组的边角区域像素数量过小，通过及时调整转运装置的位置以调整定位情况。
S244：若定位成功则夹持刀片电池模组并控制转运装置移动至第三预设位置，在移动过程中当到达预设高度时，控制防掉落保护机构500旋转翻下至防护状态，通过到达刀片电池模组的底部，以防止刀片电池模组意外掉落；在本实施例中，当定位成功时，四个定位软胶303分别位于刀片电池模组的四角位置上。
S245：当转运装置移动至第三预设位置时，控制防掉落保护机构500旋转翻开至初始状态，进而控制转运装置移动至第四预设位置；
S246：获取包含目标工位对应的电池叠放区域的第二图像信息；
S247：基于第二图像信息，识别转运装置是否准确移动至第四预设位置，若准确移动至第四预设位置时则控制电池夹持机构400打开以解除电池夹持机构400带来的固定作用，从而使刀片电池模组平稳放置在电池叠放区域内，否则重新移动转运装置直至准确移动至第四预设位置；在本实施例中，第一预设位置为对应当前执行的转运子任务的待运工位的上方，第二预设位置为对应准备夹持作业的位置，即当前执行的转运子任务的待运工位中准备夹持刀片电池模组的位置，第三预设位置为对应当前执行的转运子任务的目标工位的上方，第四预设位置为对应当前执行的转运子任务的目标工位中刀片电池模组叠放的位置。
实际应用时，识别转运装置是否准确移动至第四预设位置，具体为通过判断转运装置摆放位置是否处于标定范围内，若处于则识别转运装置准确移动至第四预设位置，若不处于则识别转运装置未准确移动至第四预设位置，其中标定范围为基于第四预设位置的四角位置进行确定边界框，若转运装置摆放位置在该边界框内则视为处于标定范围内。
在每次转运作业的执行后，基于转运全景图像信息进行识别待运工位的情况，若识别待运工位所在区域处于已转运完毕状态，则设置转运子任务为完成状态并继续执行下一个转运子任务。在本步骤中，具体为利用待运工位状态识别模型进行判断，其中当待运工位所在区域处于已转运完毕状态时，待运工位内为地面。待运工位状态识别模型为使用多组数据通过机器学习训练得到，该多组数据中的每组数据包括待运工位场景图像和与该待运工位场景图像是否为已转运完毕状态的标识信息，待运工位场景图像包括待运工位内含有至少一个刀片电池模组的图像、待运工位内无刀片电池模组的图像。待运工位内含有至少一个刀片电池模组的图像对应非转运完毕状态，待运工位内无刀片电池模组的图像对应已转运完毕状态。
具体而言，根据转运子任务执行每次转运作业，通过对目标工位的已转运完毕状态进行前置判断，保证电池转运作业时刀片电池模组的底部有电池底部托盘802进行托底，基于第一预设位置、第二预设位置、第三预设位置以及第四预设位置对电池转运作业进行环节划分，使得电池转运作业的每一个执行环节具有更精准的控制，进一步根据待运工位所在区域是否处于已转运完毕状态来判断转运子任务是否执行完毕，提高了电池转运作业的调度效率。
在更新转运任务集合的过程中，包括：S510：将当前遍历的区域ID标记为待替换ID；S520:遍历所有的区域ID，将电池叠层高度低于预设叠层高度的区域ID确定为待更新区域ID集合；S530：若待更新区域ID集合为空则生成叠放提示信息，以提醒用户及时将电池叠放区域搬空，从而留出足够空间进行转运多个刀片电池模组。示例性的，通过喇叭，基于叠放提示信息进行语音播报；或通过指示显示屏，基于叠放提示信息辅助用户进行指示搬空指定的电池叠放区域。S540：若待更新区域ID集合存在元素，即不为空时，则从待更新区域ID集合中任意选择一个元素作为更新ID；S550：遍历转运任务集合，筛选并剔除掉所有处于已完成状态的转运子任务，对剩下的转运子任务进行更新判断，若转运子任务的区域ID为待替换ID，则将转运子任务的区域ID修改为更新ID，从而完成对转运任务集合的更新。
在本实施例中，转运子任务的作业状态包括待处理状态、正在处理状态、已完成状态、正常停止状态、异常停止状态。其中待处理状态、正在处理状态、正常停止状态、异常停止状态分别对应转运子任务还处于未完成时的细分情况。
实施例3
本实施例3提供了一种终端，包括：至少一个存储器和至少一个处理器；其中，至少一个存储器用于存储程序代码，至少一个处理器用于调用至少一个存储器所存储的程序代码执行上述实施例中的任一种用于刀片电池模组的转运方法。
上述实施例为本申请较佳的实施方式，但本申请的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本申请的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于刀片电池模组的转运装置，其特征在于，所述转运装置包括：设备基座(100)、四个视觉识别机构(200)、四个电池定位机构(300)、两个电池夹持机构(400)、两个防掉落保护机构(500)、抓取机构(600)；
四个视觉识别机构(200)、四个电池定位机构(300)、两个电池夹持机构(400)、两个防掉落保护机构(500)、抓取机构(600)均安装在设备基座(100)上，所述设备基座(100)还用于与多轴机器人(700)形成可拆卸式连接；
其中，所述抓取机构(600)用于对电池底部托盘(802)进行固定吸附，抓取机构(600)围绕设备基座(100)的中心位置进行设置，以使得在抓取时将电池底部托盘(802)放置在靠近设备基座(100)中心的区域，所述两个电池夹持机构(400)分别设置在抓取机构(600)的两侧，电池夹持机构(400)用于对刀片电池模组电池底部托盘(802)进行夹持抱起以形成夹持区域，所述设备基座(100)分别基于夹持区域内相对的两侧边所在的竖直平面位置上设有防掉落连接杆，每个防掉落连接杆用于连接一个防掉落保护机构(500)，视觉识别机构(200)分别设置在设备基座(100)的四个角端处，且设置在设备基座(100)相对夹持区域外的竖直平面位置上。
2.如权利要求1所述的转运装置，其特征在于，所述设备基座(100)包括底板(101)、连接法兰座(102)、气缸调速阀岛(103)、电磁阀岛(104)、真空发生器组件(105)，连接法兰座(102)设置在底板(101)的中心位置，气缸调速阀岛(103)、电磁阀岛(104)以及真空发生器组件(105)分别围绕法兰座(102)所在的中心位置在底板(101)上进行间隔设置；
每个视觉识别机构(200)包括视觉光源组件(201)、视觉相机(202)、第一安装支架组件(203)，视觉光源组件(201)围绕视觉相机(202)的竖直下方位置进行设置，视觉光源组件(201)和视觉相机(202)分别设置在第一安装支架组件(203)上，所述视觉光源组件(201)在正对视觉相机(202)的镜头位置的竖直方向上形成镂空，以避免遮挡相机拍摄图像信息，所述视觉光源组件(201)用于补偿光照；
电池定位机构(300)分别设置在设备基座(100)相对夹持区域的四个角位置，每个电池定位机构(300)包括第一伸缩气缸(301)、第二安装支架组件(302)、定位软胶(303)，第一伸缩气缸(301)与第二安装支架组件(302)固定连接，并且定位软胶(303)与第一伸缩气缸(301)的活动端相连，进而通过第一伸缩气缸(301)的伸缩情况带动定位软胶(303)改变定位位置；
电池夹持机构(400)包括第二伸缩气缸(401)、夹持爪(402)、线性导轨组件(403)，第二伸缩气缸(401)、夹持爪(402)分别与线性导轨组件(403)连接，第二伸缩气缸(401)带动夹持爪(402)在线性导轨组件(403)上做开合运动，在需要勾起刀片电池模组时夹持爪做合拢运动，将刀片电池模组送达指定位置后夹持爪做张开运动以放下刀片电池模组；
所述防掉落保护机构(500)包括防掉落保护组件(501)、旋转气缸(502)、动力推板组件(503)，所述防掉落保护组件(501)、所述旋转气缸(502)分别与所述动力推板组件(503)连接，所述旋转气缸(502)带动所述动力推板组件(503)做往复运动，所述动力推板组件(503)上带有齿条，进而通过与防掉落保护组件(501)上的齿轮啮合，使得动力推板组件(503)在往复运动时带动防掉落保护组件(501)进行旋转开合运动；
所述抓取机构(600)包括钣金安装部件(601)和多个吸盘(602)，多个吸盘(602)与真空发生器组件(105)连接，每个吸盘(602)与其对应的一个真空发生器相连，多个吸盘(602)分别在相对的两侧边按照均匀分布的方式间隔设置在钣金安装部件(601)上，钣金安装部件(601)设置在设备基座(100)上，多个吸盘(602)在设备基座(100)上对称地在竖直方向上设置。
3.如权利要求1所述的转运装置，其特征在于，在执行电池转运作业时，包括：
所述多轴机器人(700)携带所述转运装置到达指定的待运工位的上方，利用视觉识别机构(200)识别刀片电池模组的特征，当识别为刀片电池模组时，通过通讯PLC产生控制信号以使多轴机器人(700)到达指定的待运工位，到达后通过电池定位机构(300)确定定位位置，利用电池夹持机构(400)夹持并抱起刀片电池模组；
当到所述转运装置达预设高度时，防掉落保护机构(500)旋转翻下至防护状态，以防止刀片电池模组在空中夹持转运时意外掉落；
当刀片电池模组送达指定位置的上方且转运装置低于预设高度时，防掉落保护机构(500)旋转翻开至初始状态，若刀片电池模组送到指定位置时，此时刀片电池模组位于电池叠放区域通过将电池夹持机构(400)打开，从而使刀片电池模组平稳放置在电池叠放区域内，所述指定位置为电池转运的目的位置，对应当前转运的刀片电池模组所在电池叠放区域中的叠放位置；
控制多轴机器人(700)带动转运装置整体离开刀片电池模组，然后重复控制命令进行抓取下一个刀片电池模组；
在执行电池转运作业前，包括：所述多轴机器人(700)携带所述转运装置到达指定的电池底部托盘(802)的上方，利用四个视觉识别机构(200)分别识别电池底部托盘(802)中四个角的定位梢，当识别成功时，通过通讯PLC产生控制信号使多轴机器人(700)带动所述转运装置到达电池底部托盘(802)，到达后通过电池定位机构(300)确定定位位置，利用抓取机构(600)通过吸附作用进行抓取电池底部托盘(802)；
若电池底部托盘(802)送到指定位置时，此时电池底部托盘(802)位于电池叠放区域，通过控制抓取机构(600)解除所有吸力，从而使电池底部托盘(802)平稳放置在电池叠放区域内，所述指定位置为后续电池转运的目的位置，对应当前转运的电池底部托盘(802)所在电池叠放区域中的叠放位置。
4.一种用于刀片电池模组的转运方法，其特征在于，应用于电池转运系统，所述电池转运系统包括如权利要求3所述的转运装置，所述多轴机器人(700)与所述转运装置进行可拆卸式连接，多轴机器人(700)内的处理器用于执行所述方法；
所述方法包括：响应于接收到由用户触发产生的转运初始化请求信息，基于转运全景图像信息，确定多个待运工位和至少一个目标工位，以构建转运任务集合；
响应于接收到由用户触发产生的转运启动请求信息，根据转运历史记录和转运任务集合进行转运作业处理；
响应于接收到由用户触发产生的转运停止请求信息，停止当前的转运作业；
所述转运初始化请求信息、所述转运启动请求信息以及所述转运停止请求信息均由用户终端设备发出，所述用户终端设备与所述多轴机器人(700)进行通信交互；
当转运任务集合的所有转运作业均已完成，基于转运历史记录对本次转运记录设置为正常停止状态；
在转运任务集合中，每个目标工位对应一个电池叠放区域并分别以区域ID进行区分，每个待运工位根据位置信息匹配一个工位ID，以工位ID和区域ID配对的形式进行构建一个转运子任务，进而通过多个转运子任务构建转运任务集合，转运全景图像信息为包含当前转运场景下所有待运工位和所有目标工位的图像；
在转运任务执行时,通过电池夹持机构(400)根据夹持力公式进行夹持，具体为：
F表示夹持力，μ表示夹持面系数,f表示夹持参考系数，S表示单侧的夹持总接触面积，L表示夹持爪长度，夹持爪长度对应为夹持区域内相对的两侧边的长度，τ(T)表示关于夹持爪使用时间的夹持磨损影响因子,T表示夹持爪累计使用小时数，ρ表示夹持磨损影响因子的底数项系数。
5.如权利要求4所述的转运方法，其特征在于，所述方法还包括：
遍历所有的区域ID，若当前遍历的区域ID所对应的电池叠放区域的电池叠层高度超过预设叠层高度时，则更新转运任务集合。
6.如权利要求5所述的转运方法，其特征在于，在每次转运作业处理的过程中，包括：
获取当前执行的转运子任务，以提取工位ID和区域ID，进而确定当前转运作业中需要参与的待运工位和目标工位；
对目标工位对应的第二图像信息进行识别，表示为：
其中为目标工位的识别结果，αcount表示目标工位中重载托盘(803)的识别数量，βcount表示目标工位中电池底部托盘(802)的识别数量，γcount表示目标工位中刀片电池模组的识别数量，αcount和βcount的取值为0或1，γcount的取值为0或正整数；
当目标工位对应的电池叠放区域含有超过一个重载托盘(803)或含有超过一个电池底部托盘(802)，此时αcount>1或βcount>1，设置转运装置为异常停止状态，并生成异常信息以提醒工作人员出现转运异常的情况；
设置目标工位的不可转运状态表示目标工位对应的电池叠放区域中为地面，此时无任何物品且αcount＝0，βcount＝0，γcount＝0，设置目标工位的可转运空状态表示目标工位对应的电池叠放区域中仅含有重载托盘(803)，此时/>αcount＝1，βcount＝0，γcount＝0；设置目标工位的可转运非空状态表示目标工位对应的电池叠放区域中含有一个重载托盘(803)和一个电池底部托盘(802)，此时/>αcount＝1，βcount＝1，γcount≥0；/>为关于目标工位的识别结果的第一标识值，/>为关于目标工位的识别结果的第二标识值，/>为关于目标工位的识别结果的第三标识值；
若判断目标工位为不可转运状态时，则停止当前的转运作业并生成预警提示信息，预警提示信息用于提醒工作人员及时在电池叠放区域中放置重载托盘(803)；
若判断目标工位为可转运空状态时，则控制多轴机器人(700)带动转运装置将电池底部托盘(802)移动至目标工位，以使目标工位改变为可转运非空状态；
若判断目标工位为可转运非空状态时，则控制多轴机器人(700)带动转运装置将刀片电池模组移动至目标工位。
7.如权利要求6所述的转运方法，其特征在于，在响应于接收到由用户触发产生的转运启动请求信息，根据转运历史记录和转运任务集合进行转运作业处理的步骤中，具体包括：
从转运历史记录中提取上一次转运记录，若上一次转运记录为已完成状态，则基于转运任务集合执行下一次转运作业；
若上一次转运记录为正常停止状态，则基于转运任务集合继续执行上一次转运作业；
若上一次转运记录为异常停止状态，则进行分析并确定异常类型，根据异常类型获取异常修复信息，若异常修复信息为已修复状态则基于转运任务集合继续执行上一次转运作业，否则停止转运作业并向用户发出预警信息，其中所述预警信息由异常类型和异常修复信息构成，当用户终端设备接收到预警信息时进行蜂鸣提示和详情信息展示。
8.如权利要求7所述的转运方法，其特征在于，在更新转运任务集合的过程中，具体包括：将当前遍历的区域ID标记为待替换ID；
遍历所有的区域ID，将电池叠层高度低于预设叠层高度的区域ID确定为待更新区域ID集合；
若待更新区域ID集合为空则生成叠放提示信息，若待更新区域ID集合存在元素，则从待更新区域ID集合中任意选择一个元素作为更新ID；
遍历转运任务集合，筛选并剔除掉所有处于已完成状态的转运子任务，对剩下的转运子任务进行更新判断，若转运子任务的区域ID为待替换ID，则将转运子任务的区域ID修改为更新ID，从而完成对转运任务集合的更新，其中，转运子任务的作业状态包括待处理状态、正在处理状态、已完成状态、正常停止状态、异常停止状态，所述待处理状态、所述正在处理状态、所述正常停止状态、所述异常停止状态均对应转运子任务处于未完成时的情况。
9.如权利要求4所述的转运方法，其特征在于，在获取第一图像信息中，还包括：
基于当前时刻，从第一图像信息中选择光线预判断图像，所述光线预判断图像具体为与当前时刻最接近的图像帧数据；
计算光线预判断图像的灰度直方图特征；基于预存的灰度基准边界，并结合光线预判断图像的灰度直方图特征判断光线是否充足，所述预存的灰度基准边界为在光线充足时对包含刀片电池模组的图像计算灰度直方图并以灰度直方图的峰度值进行确定得到；
若光线充足则不做处理，若光线不充足则调节视觉光源组件的功率，通过提升或降低光强以使第一图像信息的亮度符合光线充足条件，若符合光线过暗的条件，则增加视觉光源组件的功率以提升光强，若符合光线过亮的条件，则减少视觉光源组件的功率以降低光强；
所述光线充足条件为：光线过暗的条件为：/>光线过亮的条件为：/>其中num_left为灰度值小于灰度基准边界中左边界值的所有像素的累加个数，num_right为灰度值大于灰度基准边界中右边界值的所有像素的累加个数。
10.一种终端，其特征在于，包括：至少一个存储器和至少一个处理器,其中，至少一个存储器用于存储程序代码，至少一个处理器用于调用至少一个存储器所存储的程序代码执行如权利要求4所述的转运方法。
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| CN117416735B (zh) | 2024-06-07 |
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