CN209411246U - 一种电动汽车动力电池搬运设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电动汽车动力电池搬运设备，包括机器人、用于检测动力电池的位姿的位姿检测装置、抓取机构和控制终端，所述机器人、位姿检测装置和抓取机构分别与所述控制终端电性连接，所述机器人的运动输出端与所述抓取机构连接，所述位姿检测装置固定设置于所述抓取机构上，所述抓取机构包括上面板和多个用于抓取动力电池的抓取组件，所述上面板的下表面的外边沿设有多个向下延伸的凸脚，每个所述凸脚的下端均连接有一个所述抓取组件。本实用新型提供的一种电动汽车动力电池搬运设备，采用了机器人及视觉识别技术，可同时实现自动对位、抓取和搬运动作，机器人作业重复性较好、视觉识别技术对位精度较高。

Description

一种电动汽车动力电池搬运设备

技术领域

本实用新型涉及汽车动力电池的搬运领域，具体涉及一种电动汽车动力电池搬运设备。

背景技术

动力电池包是纯电动汽车上最重要的零件之一，其重量大，平面面积大，基本布满整个车身底盘区域，电池包的搬运较困难。目前，广汽本田研发出了第一款纯电动车型，其最大的变化点是用大容量电池作为其动力源，该动力电池重量达430kg、长×宽×高为1867×1404×280mm。

传统的搬运方式是采用人工操作助力设备方案，该方案对人员操作辅具对位准确度要求高，稍有偏差就难以夹紧电池，同时夹具较重，员工操作困难，夹具掉落或者设备异常时对应困难。

实用新型内容

本实用新型提供了一种电动汽车动力电池搬运设备，采用了机器人及视觉识别技术，可同时实现自动对位、抓取和搬运动作，机器人作业重复性较好、视觉识别技术对位精度较高。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种电动汽车动力电池搬运设备，包括机器人、用于检测动力电池的位姿的位姿检测装置、用于抓取动力电池的抓取机构和控制终端，所述机器人、位姿检测装置和抓取机构分别与所述控制终端电性连接，所述机器人的运动输出端与所述抓取机构连接，所述位姿检测装置固定设置于所述抓取机构上，所述抓取机构包括上面板和多个用于抓取动力电池的抓取组件，所述上面板的下表面的外边沿设有多个向下延伸的凸脚，每个所述凸脚的下端均连接有一个所述抓取组件。

作为优选方案，所述抓取组件包括伸缩气缸、滑动杆、轴套和连接板，所述伸缩气缸的缸体和所述轴套分别与所述凸脚的下端面固定连接，所述滑动杆可滑动的穿设于所述轴套内并与所述伸缩气缸平行设置，所述伸缩气缸的活塞杆通过所述连接板与所述滑动杆连接并可带动所述滑动杆在所述轴套内来回滑动。

作为优选方案，所述伸缩气缸的活塞杆的端部通过浮动接头与所述连接板的端面连接，所述滑动杆的一端与所述连接板的端面连接，所述滑动杆的另一端设有用于托起动力电池的托块，所述滑动杆与所述上面板的下表面平行设置并可带动所述托块朝向或远离所述上面板的内侧运动。

作为优选方案，所述抓取组件还包括用于检测所述伸缩气缸是否动作到位的接近开关，所述接近开关固定于所述凸脚上并位于所述伸缩气缸的侧部。

作为优选方案，所述上面板上连接有至少两个定位组件，所述定位组件由下至上依次包括定位针、直线轴、直线轴承、弹簧和第一支架，所述定位针、直线轴和弹簧依次首尾相接且均沿竖向设置，所述直线轴承沿竖向贯穿所述上面板设置并固定于所述上面板内，所述直线轴可滑动的穿设于所述直线轴承内且所述直线轴的上端与所述弹簧的下端连接，所述第一支架固定于所述上面板的上表面，所述弹簧的上端与所述第一支架固定连接且所述弹簧处于压缩状态并使所述直线轴具有向下运动的趋势。

作为优选方案，所述电动汽车动力电池搬运设备还包括报警组件，所述报警组件包括报警器、第一位置传感器和第二位置传感器，所述报警器、第一位置传感器和第二位置传感器分别与所述控制终端电性连接，所述第一支架包括与所述直线轴承平行设置且位于所述直线轴承的侧部的竖板，所述第一位置传感器和第二位置传感器固定设置于所述竖板正对所述直线轴承的端面上并分别沿所述竖板的竖向间隔设置。

作为优选方案，所述电动汽车动力电池搬运设备还包括多个限位组件，所述限位组件包括限位杆、限位块和呈中空圆柱状的波纹垫圈，所述限位杆竖直穿设于所述上面板的内并与所述上面板固定连接，所述限位块与所述限位杆的下端连接，所述波纹垫圈套设于所述限位杆的下端且所述波纹垫圈的两端分别抵接于所述限位块与上面板的下表面之间。

作为优选方案，所述位姿检测装置设置于所述上面板的下方并包括视觉相机、第二支架和光源，所述第二支架与所述上面板的下表面固定连接，所述视觉相机和光源分别固定于所述第二支架上且所述视觉相机的镜头朝下设置。

作为优选方案，所述机器人为四自由度机械手并包括底座、第一臂杆、第二臂杆和第三臂杆，所述第一臂杆的输入端与所述底座可转动连接并可绕竖直轴转动，所述第二臂杆的输入端与所述第一臂杆的输出端连接并可绕水平轴传动，所述所述第三臂杆的输入端与所述第二臂杆的输出端连接并可绕水平轴传动，所述上面板的上端与所述第三臂杆的输出端连接并可绕垂直于所述上面板的上表面的轴转动。

上述技术方案所提供的一种电动汽车动力电池搬运设备，其中，所搬运的动力电池的上端面设有第一特征孔和第二特征孔，在搬运动力电池时，所述控制终端控制所述机器人按照第一预设轨迹带动位姿检测装置运动至所述第一特征孔的上方，所述位姿检测装置对所述第一特征孔进行拍照并将所拍摄的照片传递至控制终端；所述控制终端控制所述机器人按照第二预设轨迹带动位姿检测装置运动至所述第二特征孔的上方，所述位姿检测装置对所述第二特征孔进行拍照并将所拍摄的照片传递至控制终端；所述控制终端根据位姿检测装置的拍摄结果确定所述动力电池的位姿；所述控制终端根据所述动力电池的位姿调整所述抓取机构的位姿，位姿调整后的抓取机构位于所述动力电池的正上方且与所述动力电池对齐设置；所述控制终端控制所述抓取机构向下运动并使所述抓取组件运动至所述动力电池的下方；所述控制终端控制抓取组件动作从下方托住所述动力电池；所述控制终端控制所述机器人按照第三预设轨迹运动，所述动力电池将被抓取机构托起并搬运至指定位置，完成所述动力电池的搬运。本实用新型采用了机器人及视觉识别技术，可同时实现自动对位、抓取和搬运动作，机器人作业重复性较好、视觉识别技术对位精度较高。

附图说明

图1为本实用新型一种电动汽车动力电池搬运设备的主视图；

图2为本实用新型一种电动汽车动力电池搬运设备的俯视图；

图3为抓取机构的结构示意图；

图4为抓取组件的结构示意图；

图5为限位组件的结构示意图；

图6为采用本实用新型抓取动力电池时的主视图；

图7为采用本实用新型抓取动力电池时的俯视图。

其中：1、定位组件；11、定位针；12、直线轴；13、直线轴承；2、位姿检测装置；21、视觉相机；22、光源；23、第二支架；3、抓取机构；31、上面板；32、凸脚；4、抓取组件；41、伸缩气缸；42、滑动杆；43、连接板；44、轴套；45、托块；46、接近开关；5、限位组件；51、限位块；52、波纹垫圈；53、限位杆；6、动力电池；7、四自由度机械手；71、第二臂杆；72、驱动连杆；73、第三臂杆；74、第一臂杆；75、底座；81、竖板；82、第二位置传感器；83、第一位置传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

请参见图1-7，为本实用新型所提供的一种电动汽车动力电池搬运设备，包括机器人、用于检测动力电池6的位姿的位姿检测装置2、用于抓取动力电池6的抓取机构3和控制终端，所述机器人、位姿检测装置2和抓取机构3分别与所述控制终端电性连接，所述机器人的运动输出端与所述抓取机构3连接，所述位姿检测装置2固定设置于所述抓取机构3上，所述抓取机构3包括上面板31和多个用于抓取动力电池6的抓取组件4，所述上面板31的下表面的外边沿设有多个向下延伸的凸脚32，每个所述凸脚32的下端均连接有一个所述抓取组件4。具体地，所搬运的动力电池6的上端面设有第一特征孔和第二特征孔，在搬运动力电池6时，所述控制终端控制所述机器人按照第一预设轨迹带动位姿检测装置2运动至所述第一特征孔的上方，所述位姿检测装置2对所述第一特征孔进行拍照并将所拍摄的照片传递至控制终端；所述控制终端控制所述机器人按照第二预设轨迹带动位姿检测装置2运动至所述第二特征孔的上方，所述位姿检测装置2对所述第二特征孔进行拍照并将所拍摄的照片传递至控制终端；所述控制终端根据位姿检测装置2的拍摄结果确定所述动力电池6的位姿；所述控制终端根据所述动力电池6的位姿调整所述抓取机构3的位姿，位姿调整后的抓取机构3位于所述动力电池6的正上方且与所述动力电池6对齐设置；所述控制终端控制所述抓取机构3向下运动并使所述抓取组件4运动至所述动力电池6的下方；所述控制终端控制抓取组件4动作从下方托住所述动力电池6；所述控制终端控制所述机器人按照第三预设轨迹运动，所述动力电池6将被抓取机构3托起并搬运至指定位置，完成所述动力电池6的搬运。本实用新型采用了机器人及视觉识别技术，可同时实现自动对位、抓取和搬运动作，机器人作业重复性较好、视觉识别技术对位精度较高。

请参见图4，本实施例中，所述抓取组件4包括伸缩气缸41、滑动杆42、轴套44和连接板43，所述伸缩气缸41的缸体和所述轴套44分别与所述凸脚32的下端面固定连接，所述滑动杆42可滑动的穿设于所述轴套44内并与所述伸缩气缸41平行设置，所述伸缩气缸41的活塞杆通过所述连接板43与所述滑动杆42连接并可带动所述滑动杆42在所述轴套44内来回滑动。优选地，所述伸缩气缸41的活塞杆的端部通过浮动接头与所述连接板43的端面连接，所述滑动杆42的一端与所述连接板43的端面连接，所述滑动杆42的另一端设有用于托起动力电池6的托块45，所述滑动杆42与所述上面板31的下表面平行设置并可带动所述托块45朝向或远离所述上面板31的内侧运动。如此，当需要托住电池壳的下端时，所述控制终端控制所述伸缩气缸41的活塞杆伸出，活塞杆通过所述连接板43带动滑动杆42沿轴套44的轴向朝向动力电池6的底部运动并运动至动力电池6的正下方、以托住动力电池6，进一步优选地，本实施例中，所述上面板31的下表面呈矩形状，所述上面板31的视觉处设有向下延伸的所述凸脚32，如此，可保证抓取组件4可承托动力电池6的四角，从而保证承托动力电池6的稳定性。

进一步地，请参见图3，所述抓取组件4还包括用于检测所述伸缩气缸41是否动作到位的接近开关46，所述接近开关46固定于所述凸脚32上并位于所述伸缩气缸41的侧部，当接近开关46检测到伸缩气缸41伸缩到位时，控制终端才会继续进入下一步骤，如此，可保证在搬运动力电池6过程中整体的安全性。

更进一步地，请参见图1并示意性的结合图3，所述上面板31上连接有至少两个定位组件1，优选地，本实施例中，在所述上面板31的一组对角处各设有一个所述定位组件1，所述定位组件1由下至上依次包括定位针11、直线轴12、直线轴承13、弹簧和第一支架，所述定位针11、直线轴12和弹簧依次首尾相接且均沿竖向设置，所述直线轴承13沿竖向贯穿所述上面板31设置并固定于所述上面板31内，所述直线轴12可滑动的穿设于所述直线轴承13内且所述直线轴12的上端与所述弹簧的下端连接，所述第一支架固定于所述上面板31的上表面，所述弹簧的上端与所述第一支架固定连接且所述弹簧处于压缩状态并使所述直线轴12具有向下运动的趋势。如此设置，当定位针11未对准动力电池6上的定位孔而向下运动的过程中，定位针11首先与动力电池6的上表面接触，定位针11机械向下运动时，定位针11的上端将通过直线轴12压缩弹簧，使得定位针11和直线轴12相对于上面板31向上运动，如此，可避免该工况下由于定位针11不可伸缩而造成对动力电池6的破坏。

再进一步地，当发生上述故障(即当定位针11未对准动力电池6上的定位孔而向下运动)时，本实施例将通过报警组件报警，具体地，所述电动汽车动力电池6搬运设备还包括报警组件，所述报警组件包括报警器、第一位置传感器83和第二位置传感器82，所述报警器、第一位置传感器83和第二位置传感器82分别与所述控制终端电性连接，所述第一支架包括与所述直线轴承13平行设置且位于所述直线轴承13的侧部的竖板81，所述第一位置传感器83和第二位置传感器82固定设置于所述竖板81正对所述直线轴承13的端面上并分别沿所述竖板81的竖向间隔设置。优选地，所述第一位置传感器83和第二位置传感器82均可采用光电传感器且所述第二位置传感器82位于第一位置传感器83的上方，正常工况下，直线轴12的上端与所述第一位置传感器83对齐，定位针11插入动力电池6的定位孔的过程中直线轴12相对于上面板31的位置不会发生变化，设备不报警。当定位针11未对准动力电池6上的定位孔而向下运动时，定位针11的上端将通过直线轴12压缩弹簧，使得定位针11和直线轴12相对于上面板31向上运动，当直线轴12的上端运动至与第二位置传感器82对齐时，第二位置传感器82将检测信号反馈至控制终端，控制终端将控制报警器报警，以提醒工作人员及时处理故障，进而保证设备的安全。

请参见图1并示意性的结合图5-6，本实施例中，为保证搬运过程中动力电池6的稳定性，防止动力电池6的位置相对于所述抓取机构3发生偏移或从抓取机构3上脱落，本实施例中，所述电动汽车动力电池6搬运设备还包括多个限位组件5，优选地，本实施例中，所述限位组件5的数量为4，4个所述限位组件5分别位于同一矩形的四角处，所述限位组件5包括限位杆53、限位块51和呈中空圆柱状的波纹垫圈52，所述限位杆53竖直穿设于所述上面板31的内并与所述上面板31固定连接，所述限位块51与所述限位杆53的下端连接，所述波纹垫圈52套设于所述限位杆53的下端且所述波纹垫圈52的两端分别抵接于所述限位块51与上面板31的下表面之间。如此，当抓取机构3托住动力电池6的下端后，所述限位块51将抵住所述动力电池6的上端，从而防止动力电池6的位置相对于所述抓取机构3发生偏移或从抓取机构3上脱落。

请参见图1，本实施例中，所述位姿检测装置2设置于所述上面板31的下方并包括视觉相机21、第二支架23和光源22，所述第二支架23与所述上面板31的下表面固定连接，所述视觉相机21和光源22分别固定于所述第二支架23上且所述视觉相机21的镜头朝下设置。如图1所示，所述光源22位于所述视觉相机21的下方，所述光源22的表面上设有通孔，所述视觉相机21的镜头可穿过该通孔并拍摄光源22下方的动力电池6的特征孔。

请参见图1，并示意性的结合图2和图6-7，本实施例中，所述机器人为四自由度机械手7，应当理解的，本实施例中的机器人可以是任意一种可带动抓取机构3作空间运动的机器人，优选地，本实施例模仿挖掘机底座75、动臂、斗杆、铲斗的工作原理设计了图示的四自由度机械手7，其中，所述四自由度机械手7包括底座75、第一臂杆74、第二臂杆71、第三臂杆73和驱动连杆72，所述第一臂杆74的输入端与所述底座75可转动连接并可绕竖直轴转动，所述第二臂杆71的输入端与所述第一臂杆74的输出端连接并可绕水平轴传动，所述所述第三臂杆73的输入端与所述第二臂杆71的输出端连接并可绕水平轴传动，所述上面板31的上端与所述第三臂杆73的输出端连接并可绕垂直于所述上面板31的上表面的轴转动。如此，即可带动所述抓取机构3作空间运动，进而通过所述抓取机构3完成所述动力电池6的搬运步骤。此外，本实施例中，所述控制终端包括PLC和视觉处理器，其中，所述PLC实现对机器人、位姿检测装置2、抓取机构3等执行部件动作的控制，所述视觉处理器处理镜头拍摄的照片，把计算结果与预设结值进行对比，得出并显示结果，并最终反馈给机器人进行轨迹微调。

为实现上述相同目的，本实施例还提供了一种电动汽车动力电池的搬运方法，包括动力电池6和所述的电动汽车动力电池搬运设备，所述动力电池6的上端面设有第一特征孔和第二特征孔，并具体包括以下步骤：(1)所述控制终端控制所述机器人按照第一预设轨迹带动位姿检测装置2运动至所述第一特征孔的上方，所述位姿检测装置2对所述第一特征孔进行拍照并将所拍摄的照片传递至控制终端；(2)所述控制终端控制所述机器人按照第二预设轨迹带动位姿检测装置2运动至所述第二特征孔的上方，所述位姿检测装置2对所述第二特征孔进行拍照并将所拍摄的照片传递至控制终端；(3)所述控制终端根据位姿检测装置2的拍摄结果确定所述动力电池6的位姿；(4)所述控制终端根据所述动力电池6的位姿调整所述抓取机构3的位姿，位姿调整后的抓取机构3位于所述动力电池6的正上方且与所述动力电池6对齐设置；(5)所述控制终端控制所述抓取机构3向下运动并使所述抓取组件4运动至所述动力电池6的下方，其中，所述抓取机构3向下运动的过程中，所述定位针11插入所述动力电池6的定位孔内；(6)所述控制终端控制伸缩气缸41动作并使得所述托块45运动至所述动力电池6的正下方以托住所述动力电池6；(7)所述控制终端控制所述机器人按照第三预设轨迹运动，所述动力电池6将被抓取机构3托起并搬运至指定位置，完成所述动力电池6的搬运。本实用新型采用了机器人及视觉识别技术，可同时实现自动对位、抓取和搬运动作，机器人作业重复性较好、视觉识别技术对位精度较高。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种电动汽车动力电池搬运设备，其特征在于，包括机器人、用于检测动力电池的位姿的位姿检测装置、用于抓取动力电池的抓取机构和控制终端，所述机器人、位姿检测装置和抓取机构分别与所述控制终端电性连接，所述机器人的运动输出端与所述抓取机构连接，所述位姿检测装置固定设置于所述抓取机构上，所述抓取机构包括上面板和多个用于抓取动力电池的抓取组件，所述上面板的下表面的外边沿设有多个向下延伸的凸脚，每个所述凸脚的下端均连接有一个所述抓取组件。

2.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池搬运设备，其特征在于，所述抓取组件包括伸缩气缸、滑动杆、轴套和连接板，所述伸缩气缸的缸体和所述轴套分别与所述凸脚的下端面固定连接，所述滑动杆可滑动的穿设于所述轴套内并与所述伸缩气缸平行设置，所述伸缩气缸的活塞杆通过所述连接板与所述滑动杆连接并可带动所述滑动杆在所述轴套内来回滑动。

3.根据权利要求2所述的电动汽车动力电池搬运设备，其特征在于，所述伸缩气缸的活塞杆的端部通过浮动接头与所述连接板的端面连接，所述滑动杆的一端与所述连接板的端面连接，所述滑动杆的另一端设有用于托起动力电池的托块，所述滑动杆与所述上面板的下表面平行设置并可带动所述托块朝向或远离所述上面板的内侧运动。

4.根据权利要求3所述的电动汽车动力电池搬运设备，其特征在于，所述抓取组件还包括用于检测所述伸缩气缸是否动作到位的接近开关，所述接近开关固定于所述凸脚上并位于所述伸缩气缸的侧部。

5.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池搬运设备，其特征在于，所述上面板上连接有至少两个定位组件，所述定位组件由下至上依次包括定位针、直线轴、直线轴承13、弹簧和第一支架，所述定位针、直线轴和弹簧依次首尾相接且均沿竖向设置，所述直线轴承沿竖向贯穿所述上面板设置并固定于所述上面板内，所述直线轴可滑动的穿设于所述直线轴承内且所述直线轴的上端与所述弹簧的下端连接，所述第一支架固定于所述上面板的上表面，所述弹簧的上端与所述第一支架固定连接且所述弹簧处于压缩状态并使所述直线轴具有向下运动的趋势。

6.根据权利要求5所述的电动汽车动力电池搬运设备，其特征在于，所述电动汽车动力电池搬运设备还包括报警组件，所述报警组件包括报警器、第一位置传感器和第二位置传感器，所述报警器、第一位置传感器和第二位置传感器分别与所述控制终端电性连接，所述第一支架包括与所述直线轴承平行设置且位于所述直线轴承的侧部的竖板，所述第一位置传感器和第二位置传感器固定设置于所述竖板正对所述直线轴承的端面上并分别沿所述竖板的竖向间隔设置。

7.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池搬运设备，其特征在于，所述电动汽车动力电池搬运设备还包括多个限位组件，所述限位组件包括限位杆、限位块和呈中空圆柱状的波纹垫圈，所述限位杆竖直穿设于所述上面板的内并与所述上面板固定连接，所述限位块与所述限位杆的下端连接，所述波纹垫圈套设于所述限位杆的下端且所述波纹垫圈的两端分别抵接于所述限位块与上面板的下表面之间。

8.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池搬运设备，其特征在于，所述位姿检测装置设置于所述上面板的下方并包括视觉相机、第二支架和光源，所述第二支架与所述上面板的下表面固定连接，所述视觉相机和光源分别固定于所述第二支架上且所述视觉相机的镜头朝下设置。

9.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池搬运设备，其特征在于，所述机器人为四自由度机械手并包括底座、第一臂杆、第二臂杆和第三臂杆，所述第一臂杆的输入端与所述底座可转动连接并可绕竖直轴转动，所述第二臂杆的输入端与所述第一臂杆的输出端连接并可绕水平轴传动，所述所述第三臂杆的输入端与所述第二臂杆的输出端连接并可绕水平轴传动，所述上面板的上端与所述第三臂杆的输出端连接并可绕垂直于所述上面板的上表面的轴转动。