一種基于全自動換電機(jī)器人的調(diào)試方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于全自動換電機(jī)器人的調(diào)試方法，包括換電機(jī)器人的視覺系統(tǒng)功能調(diào)試及PLC控制器通訊功能調(diào)試，還包括電池箱組坐標(biāo)標(biāo)定、汽車電池組取放坐標(biāo)標(biāo)定。本發(fā)明將調(diào)試控制中心與PLC控制系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)相配合，實現(xiàn)了換電機(jī)器人的全自動調(diào)試，成功解決了人工調(diào)試誤差大、費(fèi)時費(fèi)力、結(jié)果輸出不統(tǒng)一等問題。換電機(jī)器人安裝完畢后使用該方法依次完成各組成部分功能調(diào)試、坐標(biāo)標(biāo)定及調(diào)試驗證后，即可正式投入運(yùn)行。該方法有效減少人工調(diào)試誤差，提高調(diào)試效率和數(shù)據(jù)標(biāo)定精度，可靠實用，便于推廣。
【專利說明】—種基于全自動換電機(jī)器人的調(diào)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種基于全自動換電機(jī)器人的調(diào)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們對環(huán)境保護(hù)的意識越來越強(qiáng)，環(huán)境污染和資源的問題受到人們的極大關(guān)注。汽車行業(yè)節(jié)能減排形勢的日益嚴(yán)峻，發(fā)展節(jié)能環(huán)保型汽車成為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然選擇。目前，以電能為代表的新能源的節(jié)能環(huán)保型汽車作為動力與儲能電池產(chǎn)業(yè)終端應(yīng)用產(chǎn)品，已成為國家鼓勵發(fā)展的新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。
[0003]目前，電動汽車的續(xù)航能力是電動汽車行業(yè)需要解決的一個重要問題，國家電網(wǎng)公司提出了“換電為主、插充為輔、集中充電、統(tǒng)一配送，通過智能電網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和交通網(wǎng)的‘三網(wǎng)’技術(shù)融合，實施信息化、自動化和網(wǎng)絡(luò)化的‘三化’管理，實現(xiàn)對電動汽車用戶跨區(qū)域全覆蓋的同網(wǎng)、同質(zhì)和同價的‘三同’服務(wù)”的建設(shè)方針。電動汽車蓄電電池的充電和換電環(huán)節(jié)關(guān)系到整個電動汽車產(chǎn)業(yè)的普及和推廣。
[0004]全自動換電機(jī)器人是電動汽車充換電站的核心設(shè)備，其基本結(jié)構(gòu)包括機(jī)器人的硬件結(jié)構(gòu)、充當(dāng)機(jī)器人眼睛的視覺系統(tǒng)、對機(jī)器人機(jī)械手進(jìn)行控制的PLC控制系統(tǒng)，還包括協(xié)調(diào)視覺系統(tǒng)及PLC控制系統(tǒng)的主控中心，其中視覺系統(tǒng)包括設(shè)置在電動汽車上方用于獲取電動汽車圖像的頂部照相機(jī)、用于獲取電動汽車內(nèi)待換電池圖像的側(cè)部照相機(jī)，側(cè)部相機(jī)是安裝在機(jī)械手上的。
[0005]在機(jī)器人正式投入使用前，必須先對視覺系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，使通過視覺圖像采集圖像經(jīng)處理后得到的汽車位置、或代換電池的位置能夠和PLC控制系統(tǒng)的坐標(biāo)統(tǒng)一，才能實現(xiàn)機(jī)器人的正常溝通。
[0006]另外，還需要對電池箱組、汽車電池組進(jìn)行標(biāo)定，對電池箱組進(jìn)行標(biāo)定得到電池箱組中各電池的坐標(biāo)，這些坐標(biāo)用于換電時,機(jī)械手能夠取放電池箱中的電池；對汽車電池組的標(biāo)定，主要目的是取得一系列的偏差值，在機(jī)器人投入使用后，能夠應(yīng)用這些偏差值確定汽車電池的坐標(biāo)。
[0007]在以往的機(jī)器人換電過程中，通過視覺系統(tǒng)對汽車內(nèi)的電池進(jìn)行拍照所獲得電池的位置與電池的實際位置通常會出現(xiàn)偏差，因此如果能夠事先知道通過拍照所確定的電池的取放電位置與電池的實際取放電位置之間的差值，將會對機(jī)器人的換電有重要指導(dǎo)意義。
[0008]因此，在機(jī)器人使用前，需要對視覺系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、電池箱組、汽車電池組進(jìn)行調(diào)試。
[0009]與該申請相關(guān)的申請有申請?zhí)枮?013106288395，名稱為基于PLC控制的電動汽車自動換電池機(jī)構(gòu)的換電池方法；申請?zhí)枮?01310629488X，名稱為一種電動汽車全自動換電池控制系統(tǒng)及方法；申請?zhí)枮?013106376358，名稱為一種電動汽車全自動換電池系統(tǒng)；申請?zhí)枮?01320783049X，名稱為一種電動汽車自動換電池機(jī)構(gòu)的視覺定位系統(tǒng)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為解決現(xiàn)有換電機(jī)器人調(diào)試周期長、標(biāo)定參數(shù)多、手工誤差大的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于全自動換電機(jī)器人的調(diào)試方法。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0012]一種基于全自動換電機(jī)器人的調(diào)試方法，其特殊之處在于:包括以下步驟:
[0013]I)系統(tǒng)初始化
[0014]1.1)對要調(diào)試的視覺系統(tǒng)及PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行初始化；檢查調(diào)試控制中心分別與視覺系統(tǒng)及PLC控制系統(tǒng)的連接是否正常，如果出現(xiàn)異常，則進(jìn)入步驟1.2)；
[0015]1.2)分別檢查視覺系統(tǒng)的各個相機(jī)及調(diào)試控制中心與PLC控制系統(tǒng)的連接是否正常；如果出現(xiàn)異常，對出現(xiàn)異常的相機(jī)或PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行檢測維修，正常后，分別進(jìn)行步驟2)視覺系統(tǒng)的標(biāo)定、步驟4)電池箱的標(biāo)定；[0016]2)視覺系統(tǒng)標(biāo)定
[0017]視覺系統(tǒng)標(biāo)定包括頂部相機(jī)的標(biāo)定及側(cè)部相機(jī)的標(biāo)定，具體步驟如下:
[0018]A)頂部相機(jī)的標(biāo)定
[0019]2.1)在機(jī)器人的機(jī)械手上正對頂部相機(jī)的視野范圍內(nèi)固定安裝標(biāo)定板，記錄標(biāo)定板在機(jī)器人坐標(biāo)下的當(dāng)前位置A，錄入調(diào)試控制中心，
[0020]2.2)設(shè)定機(jī)器人的移動步長L及機(jī)器人的移動次數(shù)η ;錄入調(diào)試控制中心，
[0021]2.3)調(diào)試控制中心發(fā)送拍照指令至頂部相機(jī)，頂部相機(jī)拍下位于當(dāng)前位置A的標(biāo)定板，提取標(biāo)定板在頂部圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)Β0，并將此位置數(shù)據(jù)反饋給調(diào)試控制中心；
[0022]2.4)調(diào)試控制中心將標(biāo)定板的下一位置信息發(fā)送給PLC控制系統(tǒng)，
[0023]2.5) PLC控制系統(tǒng)控制機(jī)械手移動，移動到下一似直后，PLC控制系統(tǒng)將到似彳目息反饋至調(diào)試控制中心，
[0024]2.6)調(diào)試控制中心接收到位信息后，發(fā)送指令至頂部相機(jī)，頂部相機(jī)對標(biāo)定板進(jìn)行拍照，提取標(biāo)定板在頂部圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)BI，并將此圖像坐標(biāo)反饋給調(diào)試控制中心，
[0025]重復(fù)步驟2.4) -2.6)直至完成η次移動，得到標(biāo)定板在頂部圖像坐標(biāo)下的一組位置數(shù)據(jù)Β0、Β1、Β2……Bn,
[0026]2.7)通過標(biāo)定板在頂部圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)B0、B1、B2......Bn及機(jī)械手的移動
距離，得出圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)與機(jī)械手移動距離之間的關(guān)系；完成頂部相機(jī)的標(biāo)定；
[0027]B)側(cè)部相機(jī)的標(biāo)定
[0028]在側(cè)部相機(jī)的視野范圍內(nèi)，正對側(cè)部相機(jī)的視野范圍設(shè)置標(biāo)定板，記錄標(biāo)定板在機(jī)器人坐標(biāo)下的當(dāng)前位置Α，錄入調(diào)試控制中心，所述側(cè)部相機(jī)安裝在機(jī)器人上，
[0029]其余標(biāo)定步驟參照頂部相機(jī)的標(biāo)定，視覺系統(tǒng)標(biāo)定完畢后，用經(jīng)過標(biāo)定后的側(cè)部相機(jī)及頂部相機(jī)對汽車電池組行標(biāo)定；
[0030]3)汽車電池組坐標(biāo)的標(biāo)定
[0031]3.1)確定側(cè)部相機(jī)的初步拍照位置
[0032]3.1.1)汽車停車后，調(diào)試控制中心發(fā)送指令至視覺系統(tǒng)，通過頂部相機(jī)對汽車頂部區(qū)域進(jìn)行拍照，視覺系統(tǒng)得出汽車的停車位置，然后將該停車位置與固定停車位置作比較得出水平偏移值，反饋至調(diào)試控制中心；
[0033]根據(jù)汽車中電池組的安裝高度確定側(cè)部相機(jī)的拍照高度，反饋至調(diào)試控制中心；
[0034]3.1.2)針對電池組中的任一電池，調(diào)試控制中心根據(jù)電池組中電池排布位置以及所述水平偏移值和確定的側(cè)部相機(jī)的拍照高度計算機(jī)械手的待機(jī)位(X待、Y待、Z待、Θ待)，即側(cè)部相機(jī)的初步拍照位置，其中X待、Y待、Z待為計算的待機(jī)位坐標(biāo)，Θ待為機(jī)械手能夠取到電池的偏轉(zhuǎn)角度，只要汽車的停車位置不變，機(jī)械手的偏轉(zhuǎn)角度Θ待保持不變；
[0035]并將此待機(jī)位信息發(fā)送至PLC控制系統(tǒng)；
[0036]3.1.3) PLC控制系統(tǒng)控制機(jī)械手移動至側(cè)部相機(jī)的初步拍照位置；
[0037]3.2)確定機(jī)械手的待機(jī)位坐標(biāo)
[0038]測量側(cè)部相機(jī)與該電池之間的垂直距離；反饋至調(diào)試控制中心；如果所測的垂直距離與側(cè)部相機(jī)的拍照距離不相等，對機(jī)械手進(jìn)行調(diào)整，使安裝在機(jī)械手上的側(cè)部相機(jī)與電池之間的垂直距離與側(cè)部相機(jī)的拍照距離相等，拍照距離記為S，并將拍照距離S與實際測量距離的差值反饋至調(diào)試控制中心，
[0039]3.3)確定電池取電坐標(biāo)偏差
[0040]3.3.1)側(cè)部相機(jī)對換電汽車中的電池進(jìn)行拍照，調(diào)試控制中心計算得到該電池的三維取電坐標(biāo)(X取、Y取、Z取)，即電池的計算取電坐標(biāo)，
[0041]3.3.2)斷 開調(diào)試控制中心與PLC控制系統(tǒng)之間的連接，調(diào)整機(jī)械手使機(jī)械手能夠取出電池組中的電池，記錄機(jī)械手此時的坐標(biāo)(X^取、Y'取、Z'取)，即該電池的實際取電坐標(biāo)，
[0042]將該電池的實際取電坐標(biāo)錄入調(diào)試控制中心，調(diào)試控制中心計算該電池實際取電坐標(biāo)與計算取電坐標(biāo)的偏差，從而完成該電池取電坐標(biāo)偏差的標(biāo)定；
[0043]3.4)確定電池放電偏差
[0044]在實際取電坐標(biāo)(X'取、Y'取、Z'取)的基礎(chǔ)上，再次調(diào)整機(jī)械手，使機(jī)械手將取出的電池能夠放進(jìn)電池倉，記錄機(jī)械手將電池放進(jìn)電池倉時機(jī)械手的坐標(biāo)(X^放、Y'放、V放)，即該電池的實際放電坐標(biāo)，將該電池的實際放電坐標(biāo)錄入調(diào)試控制中心，調(diào)試控制中心計算該電池的實際放電坐標(biāo)與該電池的實際取電坐標(biāo)的偏差，從而完成該電池放電偏差的標(biāo)定；
[0045]3.5)調(diào)試控制中心將標(biāo)定的各偏差值生成參數(shù)配置文件。
[0046]4)電池箱坐標(biāo)的標(biāo)定
[0047]4.1)確定選定電池倉
[0048]分別斷開調(diào)試控制中心與PLC控制系統(tǒng)、與視覺系統(tǒng)之間的連接IMXN的電池倉陣列中選擇至少三個電池倉,其中至少有兩個電池倉不同行,至少有兩個電池倉不同列；
[0049]4.2)對所選定的電池倉進(jìn)行坐標(biāo)標(biāo)定
[0050]4.2.1)調(diào)整機(jī)械手的方位角使機(jī)械手正對所要標(biāo)定的電池箱；
[0051]4.2.2)移動機(jī)械手至所選擇的其中一個電池倉，調(diào)整機(jī)械手使機(jī)械手能夠取出電池倉中的電池，記錄此時機(jī)械手的坐標(biāo)(X，y，Z )，即該電池倉的取電坐標(biāo)，錄入調(diào)試控制中心；
[0052]再次調(diào)整機(jī)械手，使機(jī)械手能夠?qū)⑷〕龅碾姵胤胚M(jìn)電池倉,記錄此時機(jī)械手的坐標(biāo)(X' ,Y' ,z')，即該電池倉的放電坐標(biāo)，錄入調(diào)試控制中心，從而完成該電池倉的標(biāo)定;
[0053]4.2.3)按照步驟2.2)的方法對所選定的其它電池倉分別進(jìn)行標(biāo)定；
[0054]4.3)將所選定的電池倉中一個電池倉作為基準(zhǔn)電池倉，根據(jù)已標(biāo)定的電池倉的坐標(biāo)信息結(jié)合電池箱的布局信息求出基準(zhǔn)電池倉的坐標(biāo)及電池倉之間的相對位置關(guān)系；
[0055]4.4)調(diào)試控制中心將所得出的基準(zhǔn)電池倉的坐標(biāo)信息及電池倉之間的相對位置關(guān)系生成參數(shù)配置文件，從而完成整個電池箱的標(biāo)定。
[0056]在步驟4)中，對所選定的電池倉進(jìn)行標(biāo)定時，多次重復(fù)步驟4.2)，對多次求取的同個電池倉的多個取電坐標(biāo)取均值，即該電池倉的最終取電坐標(biāo)，對多次求取的電池倉的多個放電坐標(biāo)取均值，即該電池倉的最終取電坐標(biāo)，
[0057]根據(jù)已經(jīng)標(biāo)定的電池倉的最終坐標(biāo)值，利用電池倉之間的相對位置關(guān)系求取其余電池倉的取放電坐標(biāo)。
[0058]電池箱標(biāo)定時，選定電池倉及根據(jù)所選定電池倉求出電池倉之間的相對位置關(guān)系時，可以有以下兩種方式，這兩種方式可以提高整個電池箱中其余電池倉標(biāo)定的準(zhǔn)確性。
[0059]第一種方式是:
[0060]在步驟4.1)選擇電池倉時，先從MXN的電池倉陣列中確定一個最大的正方形電池倉陣列，所選擇的電池倉中有三個位于該正方形電池倉陣列的3個頂角。
[0061]所述步驟4.3)具體為:
[0062]4.3.1)確定基準(zhǔn)電池倉的基準(zhǔn)坐標(biāo)(x0，yO, zO)
[0063]將位于3個頂角的電池倉中一個電池倉作為基準(zhǔn)電池倉，求取基準(zhǔn)電池倉及與基準(zhǔn)電池倉同行的頂角電池倉的X軸取電坐標(biāo)或X軸放電坐標(biāo)的平均值,并將其作為基準(zhǔn)坐標(biāo)xO ；
[0064]求取基準(zhǔn)電池倉及與基準(zhǔn)電池倉同行的頂角電池倉的Z軸取電坐標(biāo)或Z軸放電坐標(biāo)的平均值，并將其作為基準(zhǔn)坐標(biāo)zO ；
[0065]求取基準(zhǔn)電池倉及與基準(zhǔn)電池倉同列的頂角電池倉的Y軸取電坐標(biāo)或Y軸放電坐標(biāo)的平均值，并將其作為基準(zhǔn)坐標(biāo)yO ；
[0066]4.3.2)確定電池倉間的相對位置關(guān)系
[0067]A)求取位于不同行的兩個頂角電池倉的Z軸取電坐標(biāo)值的差值的行平均值或Z軸放電坐標(biāo)值的差值的行平均值，將其作為相鄰兩行電池倉間的固定偏差值S Low ；
[0068]B)求取位于不同列的電池倉的Y軸取電坐標(biāo)值的差值的列平均值或Y軸放電坐標(biāo)值的差值的列平均值，將其作為相鄰兩列電池倉間的固定偏差值SCol ；
[0069]C)根據(jù)三個同一電池倉的Z軸取電坐標(biāo)與Z軸放電坐標(biāo)差值的平均值，得出機(jī)械手取電與放電時的坐標(biāo)偏差S Z ；
[0070]D)求取位于對角線上的兩個頂角電池倉的X軸取電坐標(biāo)的差值的平均值或X軸放電坐標(biāo)的差值的平均值，將其作為電池箱平面在X軸坐標(biāo)上的變化系數(shù)KX。
[0071]第二種方式是:
[0072]在步驟4.1)選擇電池倉時，其中有兩個電池倉分別位于I行I列和I行N列，第三個電池倉位于M行M列或N行N列，當(dāng)M小于等N時，第三個電池倉選擇位于M行M列的電池倉，當(dāng)M大于等N時，第三個電池倉選擇位于N行N列的電池倉。[0073]所述步驟4.3)具體為:
[0074]4.3.1)確定基準(zhǔn)電池倉的基準(zhǔn)坐標(biāo)(x0，yO, zO)
[0075]將位于I行I列的電池倉作為基準(zhǔn)電池倉,求取位于I行I列和I行N列的X軸取電坐標(biāo)或X軸放電坐標(biāo)的平均值，并將其作為基準(zhǔn)坐標(biāo)XO ；
[0076]求取位于I行I列和I行N列的X軸取電坐標(biāo)或X軸放電坐標(biāo)的平均值，并將其作為基準(zhǔn)坐標(biāo)zO ；
[0077]將I行I列的電池倉的Y軸取電坐標(biāo)或Y軸放電坐標(biāo)作為基準(zhǔn)坐標(biāo)yO ；
[0078]4.3.2)確定電池倉間的相對位置關(guān)系
[0079]A)求取位于不同行的兩個電池倉的Z軸取電坐標(biāo)值的差值的行平均值或Z軸放電坐標(biāo)值的差值的行平均值，將其作為相鄰兩行電池倉間的固定偏差值S Low ；
[0080]B)求取位于不同列的電池倉的Y軸取電坐標(biāo)值的差值的列平均值或Y軸放電坐標(biāo)值的差值的列平均值，將其作為相鄰兩列電池倉間的固定偏差值SCol ；
[0081]C)根據(jù)三個同一電池倉的Z軸取電坐標(biāo)與Z軸放電坐標(biāo)差值的平均值，得出機(jī)械手取電與放電時的坐標(biāo)偏差S Z ；
[0082]D)求取位于I行I列和M行M列的電池倉或位于I行I列和N行N列的電池倉的X軸取電坐標(biāo)的差值的平均值或X軸放電坐標(biāo)的差值的平均值，將其作為電池箱平面在X軸坐標(biāo)上的變化系數(shù)KX。
[0083]對相對于機(jī)械手成I行分布的四節(jié)電池進(jìn)行標(biāo)定時，按照電池的排列順序依次將該四節(jié)電池分別命名為I號電池、2號電池、3號電池、4號電池，該四節(jié)電池的標(biāo)定次序為:
[0084]I號電池的取電坐標(biāo)一3號電池的取電坐標(biāo)-1號電池的放電坐標(biāo)-2號電池的取電坐標(biāo)_3號電池的放電坐標(biāo)-4號電池的取電坐標(biāo)-2號電池的放電坐標(biāo)-4號電池的放電坐標(biāo)。
[0085]對四節(jié)電池的標(biāo)定使用兩個側(cè)部相機(jī)和兩個機(jī)械手，其中，I號電池和2號電池的標(biāo)定用同一個側(cè)部相機(jī)和同一個機(jī)械手，3號電池和4號電池的標(biāo)定用同一個側(cè)部相機(jī)和同一個機(jī)械手，
[0086]I號電池和3號電池的標(biāo)定采用步驟1-4，2號電池的實際取電坐標(biāo)是基于I號電池的實際取電坐標(biāo)的基礎(chǔ)上再次調(diào)整機(jī)械手而得出的，2號電池的實際放電坐標(biāo)是基于2號電池的實際取電坐標(biāo)的基礎(chǔ)上再次調(diào)整機(jī)械手而得出的，
[0087]2號電池的計算取電坐標(biāo)是在I號電池的實際取電坐標(biāo)的基礎(chǔ)上結(jié)合I號電池和2號電池之間的相互位置得出的，
[0088]4號電池的實際取電坐標(biāo)是基于3號電池的實際取電坐標(biāo)的基礎(chǔ)上再次調(diào)整機(jī)械手而得出的，4號電池的實際放電坐標(biāo)是基于4號電池的實際取電坐標(biāo)的基礎(chǔ)上再次調(diào)整機(jī)械手而得出的，
[0089]4號電池的計算取電坐標(biāo)是在3號電池的實際取電坐標(biāo)的基礎(chǔ)上結(jié)合4號電池和3號電池之間的相互位置得出的，
[0090]電池的取電偏差根據(jù)電池的實際取電坐標(biāo)、計算取電坐標(biāo)及機(jī)械手的待機(jī)位的方位角Θ待得出，
[0091 ] 電池的放電偏差根據(jù)電池的實際放電坐標(biāo)、計算放電坐標(biāo)及機(jī)械手的待機(jī)位的方位角Θ待得出。[0092]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)是:
[0093]1、本發(fā)明一種基于全自動換電機(jī)器人的調(diào)試方法，將調(diào)試控制中心與PLC控制系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)相配合，實現(xiàn)了換電機(jī)器人的全自動調(diào)試，成功解決了人工調(diào)試誤差大、費(fèi)時費(fèi)力、結(jié)果輸出不統(tǒng)一等問題。
[0094]2、本發(fā)明一種基于全自動換電機(jī)器人的調(diào)試方法有效降低成本、提高調(diào)試效率；通過軟件后臺進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，有效提高數(shù)據(jù)標(biāo)定精度。
[0095]3、本發(fā)明各步驟的結(jié)果可輸出為配置文件，中間過程有數(shù)據(jù)記錄文件，便于維護(hù)；有利于實現(xiàn)產(chǎn)品工程化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0096]圖1為調(diào)試時采用的系統(tǒng)原理圖；
[0097]圖2為電池箱內(nèi)電池倉分布圖；
[0098]圖3為汽車電池排列圖。
【具體實施方式】
[0099]本發(fā)明面對現(xiàn)有調(diào)試方法調(diào)試周期長、標(biāo)定參數(shù)多、手工誤差大的現(xiàn)狀，提供了一種基于全自動換電機(jī)器人的自動調(diào)試方法，包括換電機(jī)器人的視覺系統(tǒng)功能調(diào)試及PLC控制器通訊功能調(diào)試，還包括電池箱組坐標(biāo)標(biāo)定、汽車電池組取放坐標(biāo)標(biāo)定。
[0100]其中視覺系統(tǒng)包括設(shè)置在電動汽車上方用于獲取電動汽車位置的頂部相機(jī)、用于獲取電動汽車內(nèi)待換電池位置的側(cè)部相機(jī)，側(cè)部相機(jī)是安裝在機(jī)械手上的。
[0101]換電機(jī)器人安裝完畢后使用該方法依次完成各組成部分功能調(diào)試、坐標(biāo)標(biāo)定及調(diào)試驗證后，即可正式投入運(yùn)行。該方法有效減少人工調(diào)試誤差，提高調(diào)試效率和數(shù)據(jù)標(biāo)定精度，可靠實用，便于推廣。
[0102]本發(fā)明一種基于全自動換電機(jī)器人的調(diào)試方法，具體是按照以下步驟實現(xiàn)的:
[0103]I)系統(tǒng)初始化
[0104]進(jìn)行各部分標(biāo)定之前都必須要系統(tǒng)初始化，目的是初始化相機(jī)、打開工作串口、檢測軟件與相機(jī)和PLC的通信是否正常。如果信息窗口顯示相機(jī)初始化成功、PLC無故障已連接，并且相機(jī)旁的閃光燈全部閃爍一次，則系統(tǒng)初始化成功，否則進(jìn)行調(diào)試。
[0105]其中照相機(jī)的調(diào)試是通過選擇不同相機(jī)拍照檢查具體哪個相機(jī)無法正常通信；調(diào)試系統(tǒng)與PLC的通信調(diào)試功能是通過給軟件給PLC發(fā)送數(shù)據(jù)查看兩者通信是否正常，數(shù)據(jù)能否準(zhǔn)確接收。
[0106]正常后，進(jìn)行步驟2 )；
[0107]2)視覺系統(tǒng)標(biāo)定
[0108]視覺系統(tǒng)標(biāo)定的具體步驟如下:
[0109]該標(biāo)定方法包括頂部相機(jī)的標(biāo)定及側(cè)部相機(jī)的標(biāo)定，具體步驟如下:
[0110]A)頂部相機(jī)的標(biāo)定
[0111]2.1)在機(jī)器人的機(jī)械手上正對頂部相機(jī)的視野范圍固定安裝標(biāo)定板，記錄標(biāo)定板在機(jī)器人坐標(biāo)下的當(dāng)前位置A，錄入調(diào)試控制中心，
[0112]2.2)設(shè)定機(jī)器人的移動步長L及機(jī)器人的移動次數(shù)η ;錄入調(diào)試控制中心，[0113]2.3)調(diào)試控制中心發(fā)送拍照指令至頂部相機(jī)，頂部相機(jī)拍下位于當(dāng)前位置A的標(biāo)定板，提取標(biāo)定板在頂部圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)B0，并將此位置數(shù)據(jù)反饋給調(diào)試控制中心；
[0114]2.4)調(diào)試控制中心將標(biāo)定板的下一位置信息發(fā)送給PLC控制系統(tǒng)，
[0115]2.5) PLC控制系統(tǒng)控制機(jī)械手移動，移動到下一位置后，PLC控制系統(tǒng)將到位信息反饋至調(diào)試控制中心，
[0116]2.6)調(diào)試控制中心接收到位信息后，發(fā)送指令至頂部相機(jī)，頂部相機(jī)對標(biāo)定板進(jìn)行拍照，提取標(biāo)定板在頂部圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)BI，并將此圖像坐標(biāo)反饋給調(diào)試控制中心，
[0117]重復(fù)步驟2.4) -2.6)直至完成η次移動，得到標(biāo)定板在頂部圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù) B0、B1、B2......Bn,
[0118]2.7)通過標(biāo)定板在頂部圖像坐標(biāo)下的一組位置數(shù)據(jù)B0、B1、B2......Bn及機(jī)械手的
移動距離，得出圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)與機(jī)械手移動距離之間的關(guān)系；完成頂部相機(jī)的標(biāo)定;
[0119]為了提高標(biāo)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，可控制機(jī)器人按照相同的步長原路返回，參照先前的標(biāo)定方法，獲取標(biāo)定板在頂部圖像坐標(biāo)下的另一組圖像數(shù)據(jù)，可對兩次獲得結(jié)果求均值。
[0120]B)側(cè)部相機(jī)的標(biāo)定
[0121]在側(cè)部相機(jī)的視野范圍內(nèi)，正對側(cè)部相機(jī)的視野范圍設(shè)置標(biāo)定板，記錄標(biāo)定板的在機(jī)器人坐標(biāo)下的當(dāng)前位置Α，錄入調(diào)試控制中心，所述側(cè)部相機(jī)安裝在機(jī)器人上，
[0122]其余標(biāo)定步驟參照頂部相機(jī)的標(biāo)定。
[0123]視覺系統(tǒng)標(biāo)定完畢后，用經(jīng)過標(biāo)定后的側(cè)部相機(jī)及頂部相機(jī)對汽車電池組行標(biāo)定，
[0124]3)汽車電池組的標(biāo)定:
[0125]如圖2所示，電動車的電池共4節(jié)，位置相對固定，換電機(jī)器人每個機(jī)械手負(fù)責(zé)取放兩節(jié)電池，為了獲取精確的汽車電池坐標(biāo)，對于這四節(jié)電池的標(biāo)定，本發(fā)明完全模擬換電過程中的換電次序?qū)@四節(jié)電池的取放電坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)定，換電次序是:1取一3取-1放-2取-3放-4取-2放-4放。該電池的取放次序充分考慮了承載載荷變化導(dǎo)致電動汽車自重發(fā)生變化時，電動汽車和待換電池的位置變化問題，其目的是盡量使電動汽車保持在初始位置。
[0126]對這四節(jié)電池的標(biāo)定方法，詳見下述:
[0127]一、I號電池取電坐標(biāo)的標(biāo)定:
[0128]I)確定I號電池所對應(yīng)的機(jī)械手上的側(cè)部相機(jī)的初步拍照位置，
[0129]1.1)汽車停車后，調(diào)試控制中心發(fā)送指令至視覺系統(tǒng)，通過頂部相機(jī)對汽車頂部區(qū)域進(jìn)行拍照，視覺系統(tǒng)得出汽車的停車位置，然后將該停車位置與固定停車位置作比較得出水平偏移值，反饋至調(diào)試控制中心；固定位置為汽車的設(shè)定停車位置。
[0130]根據(jù)汽車中電池組的安裝高度確定側(cè)部相機(jī)的拍照高度，反饋至調(diào)試控制中心；
[0131]1.2)針對電池組中的任一電池，調(diào)試控制中心根據(jù)電池組中電池排布位置以及所述水平偏移值和確定的側(cè)部相機(jī)的拍照高度計算機(jī)械手的待機(jī)位(X待、Y待、Z待、Θ待)，即側(cè)部相機(jī)的初步拍照位置，其中X待、Y待、Z待為計算的待機(jī)位坐標(biāo)，Θ待為計算的待機(jī)位方位角，并將此待機(jī)位信息發(fā)送至PLC控制系統(tǒng)，只要汽車的停車位置不變，機(jī)械手的偏轉(zhuǎn)角度Θ待保持不變；
[0132]1.3) PLC控制系統(tǒng)控制機(jī)械手移動至側(cè)部相機(jī)的初步拍照位置；
[0133]2)確定1號電池所對應(yīng)的機(jī)械手的待機(jī)位坐標(biāo)偏差，
[0134]測量側(cè)部相機(jī)與I號電池之間的垂直距離；反饋至調(diào)試控制中心；如果所測的垂直距離與側(cè)部相機(jī)的拍照距離不相等，調(diào)試控制中心通過PLC控制系統(tǒng)對機(jī)械手進(jìn)行調(diào)整，使安裝在機(jī)械手上的側(cè)部相機(jī)與I號電池之間的垂直距離與側(cè)部相機(jī)的拍照距離相等，拍照距離記為S，記錄此時機(jī)械手的坐標(biāo)(X'待、Y'待、Z'待)，即機(jī)械手的實際待機(jī)位坐標(biāo)，并將此坐標(biāo)信息錄入至調(diào)試控制中心；調(diào)試控制中心將機(jī)械手的實際待機(jī)位坐標(biāo)(X,待、Y'待、Z'待)與通過計算所得的機(jī)械手的待機(jī)位坐標(biāo)(X待、Y待、Z待)做差，從而完成該I號電池機(jī)械手的待機(jī)位坐標(biāo)偏差的標(biāo)定，
[0135]3)確定I號電池取電坐標(biāo)偏差，
[0136]3.1)側(cè)部相機(jī)對換電汽車中的電池進(jìn)行拍照，調(diào)試控制中心計算得到該電池在豎直平面的二維坐標(biāo)，根據(jù)所述V待及S值計算得出該電池的另外一個坐標(biāo)，最終取得該電池的三維取電坐標(biāo)(X取、Y取、Z取)，即I號電池的計算取電坐標(biāo)；
[0137]3.2)斷開調(diào)試控制中心與PLC控制系統(tǒng)之間的連接，調(diào)整機(jī)械手使機(jī)械手能夠取出電池組中的電池，記錄機(jī)械手此時的坐標(biāo)(X'取、Y'取、Z'取)，即1號電池的實際取電坐標(biāo)，
[0138]將1號電池的實際取電坐標(biāo)錄入調(diào)試控制中心，調(diào)試控制中心計算I號電池實際取電坐標(biāo)與計算取電坐標(biāo)的偏差，從而完成I號電池取電坐標(biāo)偏差的標(biāo)定；調(diào)試控制中心將標(biāo)定的結(jié)果生成參數(shù)配置文件。
[0139]二、3號電池取電偏差的標(biāo)定，
[0140]3號電池取電偏差的標(biāo)定參照I號電池取電偏差的標(biāo)定，即參照步驟1-3完成3號電池取電偏差的標(biāo)定。
[0141]三、I號電池放電偏差的標(biāo)定，
[0142]在I號電池實際取電坐標(biāo)(X'取、Y'取、Z'取)的基礎(chǔ)上，再次調(diào)整機(jī)械手，使機(jī)械手將取出的電池能夠放進(jìn)電池倉,記錄機(jī)械手將電池放進(jìn)電池倉時機(jī)械手的坐標(biāo)(X '放、Y'放、Z'放)，即I號電池的實際放電坐標(biāo)，將I號電池的實際放電坐標(biāo)錄入調(diào)試控制中心，調(diào)試控制中心根據(jù)I號電池的實際放電坐標(biāo)、I號電池的實際取電坐標(biāo)的偏差及機(jī)械手的待機(jī)位的方位角Θ待得出，從而完成該電池放電偏差的標(biāo)定，
[0143]四、2號電池取電偏差的標(biāo)定
[0144]在I號電池的實際取電坐標(biāo)的基礎(chǔ)上再次調(diào)整機(jī)械手得出2號電池的實際取電坐標(biāo)，將該電池的實際取電坐標(biāo)錄入調(diào)試控制中心，調(diào)試控制中心根據(jù)2號電池的實際取電坐標(biāo)、2號電池的計算取電坐標(biāo)及機(jī)械手的待機(jī)位的方位角Θ待得出2號電池取電偏差，2號電池的計算取電坐標(biāo)是根據(jù)I號電池的實際取電坐標(biāo)計算得出的，
[0145]五、3號電池的放電偏差的標(biāo)定
[0146]在3號電池實際取電坐標(biāo)的基礎(chǔ)上，再次調(diào)整機(jī)械手，使機(jī)械手將取出的電池能夠放進(jìn)電池倉,記錄機(jī)械手將電池放進(jìn)電池倉時機(jī)械手的坐標(biāo)，即3號電池的實際放電坐標(biāo)，將3號電池的實際取電坐標(biāo)錄入調(diào)試控制中心，調(diào)試控制中心根據(jù)3號電池的實際放電坐標(biāo)、3號電池的實際取電坐標(biāo)及機(jī)械手的待機(jī)位的方位角Θ待得出3號電池的放電偏差，從而完成3號電池放電偏差的標(biāo)定，
[0147]六、4號電池的取電偏差的標(biāo)定
[0148]在3號電池的實際取電坐標(biāo)的基礎(chǔ)上再次調(diào)整機(jī)械手而得出4號電池的實際取電坐標(biāo)，將該電池的實際取電坐標(biāo)錄入調(diào)試控制中心，調(diào)試控制中心根據(jù)4號電池的實際取電坐標(biāo)、4號電池的計算取電坐標(biāo)及機(jī)械手的待機(jī)位的方位角Θ待得出4號電池取電偏差，4號電池的計算取電坐標(biāo)是根據(jù)3號電池的實際取電坐標(biāo)計算的出的。
[0149]七、2號電池的放電偏差的坐標(biāo)
[0150]在2號電池的實際取電坐標(biāo)的基礎(chǔ)上再次調(diào)整機(jī)械手而得出2號電池的實際放電坐標(biāo)，將該電池的實際放電坐標(biāo)錄入調(diào)試控制中心，調(diào)試控制中心根據(jù)2號電池的實際放電坐標(biāo)、2號電池的實際取電坐標(biāo)及機(jī)械手的待機(jī)位的方位角Θ待得出得出2號電池取電偏差。
[0151]八、4號電池的放電偏差的坐標(biāo)
[0152]在4號電池的實際取電坐標(biāo)的基礎(chǔ)上再次調(diào)整機(jī)械手而得出4號電池的實際放電坐標(biāo)，將該電池的實際放電坐標(biāo)錄入調(diào)試控制中心，調(diào)試控制中心根據(jù)4號電池的實際放電坐標(biāo)、4號電池的實際取電坐標(biāo)及機(jī)械手的待機(jī)位的方位角Θ待得出4號電池取電偏差。
[0153]在對同類型的電動車進(jìn)行換電時，可根據(jù)已經(jīng)獲得的參數(shù)配置文件，獲取汽車電池的位置。
[0154]4)電池箱標(biāo)定:以下結(jié)合附圖3對電池箱的標(biāo)定做詳細(xì)說明。
[0155]如圖2所示，電池箱內(nèi)包括20個電池，20個電池呈4行5列的陣列進(jìn)行分布，對這20個電池進(jìn)行的標(biāo)定，按照以下步驟進(jìn)行:
[0156]3.1)斷開機(jī)械手與PLC控制系統(tǒng)之間的連接，斷開機(jī)械手與視覺系統(tǒng)之間的連接，
[0157]I)將電池箱內(nèi)I號倉、5號倉、19號倉作為選定電池倉；
[0158]2)調(diào)整機(jī)械手的方位角使機(jī)械手正對所要標(biāo)定的電池箱；方位角為機(jī)械手的偏轉(zhuǎn)角度，即機(jī)械手在電池箱處取放電池正對電池平面時的角度，保證機(jī)械手的換電機(jī)構(gòu)與電池平面平行，以便順利取出電池；
[0159]3)選擇I號電池倉作為基準(zhǔn)電池倉。移動換電機(jī)構(gòu)至I號倉，調(diào)整機(jī)械手的坐標(biāo)使機(jī)械手能夠取出I號倉中的電池，記錄此時機(jī)械手的坐標(biāo)(X，y, z),即該I號倉的取電坐標(biāo)，錄入調(diào)試控制中心；
[0160]再次調(diào)整機(jī)械手的坐標(biāo)，使機(jī)械手能夠?qū)⑷〕龅碾姵胤胚M(jìn)電池倉，記錄此時機(jī)械手的坐標(biāo)(V ,I1，z')，即該電池倉的放電坐標(biāo)，錄入調(diào)試控制中心；
[0161]4)按照步驟3)的方法對5號倉、19號倉進(jìn)行標(biāo)定；
[0162]為了提高標(biāo)定的準(zhǔn)確性，可重復(fù)步驟3)，調(diào)試控制中心對多次求取的同個電池倉的多個取電坐標(biāo)取均值，即該電池倉的最終取電坐標(biāo)，對多次求取的電池倉的多個放電坐標(biāo)取均值，即該電池倉的最終放電坐標(biāo)，
[0163]確定I號倉為基準(zhǔn)電池倉，調(diào)試控制中心計算I號倉和5號倉X軸取電坐標(biāo)或X軸放電坐標(biāo)的列平均值，并將其作為基準(zhǔn)坐xO ;求取I號倉和5號倉的Z軸取電坐標(biāo)的平均值或Z軸放電坐標(biāo)的平均值，將其作為基準(zhǔn)坐標(biāo)zO ；[0164]I號倉Y軸取電坐標(biāo)或Y軸放電坐標(biāo)，即為yO ;則基準(zhǔn)電池倉I號倉的基準(zhǔn)坐標(biāo)(x0, yO, zO)得以確定；
[0165]B)根據(jù)5號倉和19號倉的Z軸取電坐標(biāo)值的差值的行平均值或Z軸放電坐標(biāo)值的差值的行平均值，求取相鄰兩行電池倉間的固定偏差值S Low ；
[0166]C)根據(jù)I號倉和5號倉的Y軸取電坐標(biāo)值的差值的列平均值或Y軸放電坐標(biāo)值的差值的列平均值，求取相鄰兩列電池倉間的固定偏差值SCol ；
[0167]D)根據(jù)I號倉、5號倉、19號倉同一電池倉的Z軸取電坐標(biāo)與Z軸放電坐標(biāo)差值的平均值，得出機(jī)械手取電與放電時的坐標(biāo)偏差SZ;
[0168]E)根據(jù)電池箱平面對角線兩端的電池倉即I號倉和19號倉的X軸取電坐標(biāo)的差值的行平均值或X軸放電坐標(biāo)的差值的行平均值，求取電池箱平面在X軸坐標(biāo)上的變化系數(shù)KX。
[0169]調(diào)試控制中心將計算出的基準(zhǔn)倉的坐標(biāo)及電池倉之間的相對位置關(guān)系生成參數(shù)配置文件，從而完成整個電池箱的標(biāo)定。
[0170]在后續(xù)使用中，可根據(jù)參數(shù)配置文件求取所有電池倉的坐標(biāo)，比如計算的基準(zhǔn)電池倉I號倉的基準(zhǔn)放電坐標(biāo)為(XO、YO、Z0)，則8號倉(2行3列)放電坐標(biāo)為X8=X0+Kx* (2-1)，Υ8=Υ0+ δ Col* (3-1)，Z8=Z0+ δ Low* (2-1) ；8 號倉(2 行 3 列)取電坐標(biāo)為 X8=X0+Kx* (2-1)，Υ8=Υ0+δCol*(3-1)，Z8=Z0+δLow*(2-1)+ δ Z。
【權(quán)利要求】
1.一種基于全自動換電機(jī)器人的調(diào)試方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)系統(tǒng)初始化 . 1.1)對要調(diào)試的視覺系統(tǒng)及PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行初始化；檢查調(diào)試控制中心分別與視覺系統(tǒng)及PLC控制系統(tǒng)的連接是否正常，如果出現(xiàn)異常，則進(jìn)入步驟1.2); . 1.2)分別檢查視覺系統(tǒng)的各個相機(jī)及調(diào)試控制中心與PLC控制系統(tǒng)的連接是否正常；如果出現(xiàn)異常，對出現(xiàn)異常的相機(jī)或PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行檢測維修，正常后，分別進(jìn)行步驟2)視覺系統(tǒng)的標(biāo)定、步驟4)電池箱的標(biāo)定； 2)視覺系統(tǒng)標(biāo)定 視覺系統(tǒng)標(biāo)定包括頂部相機(jī)的標(biāo)定及側(cè)部相機(jī)的標(biāo)定，具體步驟如下: A)頂部相機(jī)的標(biāo)定 . 2.1)在機(jī)器人的機(jī)械手上正對頂部相機(jī)的視野范圍內(nèi)固定安裝標(biāo)定板，記錄標(biāo)定板在機(jī)器人坐標(biāo)下的當(dāng)前位置A，錄入調(diào)試控制中心， .2.2)設(shè)定機(jī)器人的移動步長L及機(jī)器人的移動次數(shù)η ;錄入調(diào)試控制中心， .2.3)調(diào)試控制中心發(fā)送拍照指令至頂部相機(jī)，頂部相機(jī)拍下位于當(dāng)前位置A的標(biāo)定板，提取標(biāo)定板在頂部圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)Β0，并將此位置數(shù)據(jù)反饋給調(diào)試控制中心；. 2.4)調(diào)試控制中心將標(biāo)定板的下一位置信息發(fā)送給PLC控制系統(tǒng)， . 2.5) PLC控制系統(tǒng)控制機(jī)械手移動，移動到下一位置后，PLC控制系統(tǒng)將到位信息反饋至調(diào)試控制中心， . 2.6)調(diào)試控制中心接收到位信息后，發(fā)送指令至頂部相機(jī)，頂部相機(jī)對標(biāo)定板進(jìn)行拍照，提取標(biāo)定板在頂部圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)BI，并將此圖像坐標(biāo)反饋給調(diào)試控制中心， 重復(fù)步驟2.4) -2.6)直至完成η次移動，得到標(biāo)定板在頂部圖像坐標(biāo)下的一組位置數(shù)據(jù) B0、B1、B2......Bn, .2.7)通過標(biāo)定板在頂部圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)Β0、B1、Β2……Bn及機(jī)械手的移動距離，得出圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)與機(jī)械手移動距離之間的關(guān)系；完成頂部相機(jī)的標(biāo)定； B)側(cè)部相機(jī)的標(biāo)定 在側(cè)部相機(jī)的視野范圍內(nèi)，正對側(cè)部相機(jī)的視野范圍設(shè)置標(biāo)定板，記錄標(biāo)定板在機(jī)器人坐標(biāo)下的當(dāng)前位置Α，錄入調(diào)試控制中心，所述側(cè)部相機(jī)安裝在機(jī)器人上， 其余標(biāo)定步驟參照頂部相機(jī)的標(biāo)定，視覺系統(tǒng)標(biāo)定完畢后，用經(jīng)過標(biāo)定后的側(cè)部相機(jī)及頂部相機(jī)對汽車電池組行標(biāo)定； 3)汽車電池組坐標(biāo)的標(biāo)定 .3.1)確定側(cè)部相機(jī)的初步拍照位置 .3.1.1)汽車停車后，調(diào)試控制中心發(fā)送指令至視覺系統(tǒng)，通過頂部相機(jī)對汽車頂部區(qū)域進(jìn)行拍照，視覺系統(tǒng)得出汽車的停車位置，然后將該停車位置與固定停車位置作比較得出水平偏移值，反饋至調(diào)試控制中心； 根據(jù)汽車中電池組的安裝高度確定側(cè)部相機(jī)的拍照高度，反饋至調(diào)試控制中心； .3.1.2)針對電池組中的任一電池，調(diào)試控制中心根據(jù)電池組中電池排布位置以及所述水平偏移值和確定的側(cè)部相機(jī)的拍照高度計算機(jī)械手的待機(jī)位(X待、Y待、Z待、Θ待)，即側(cè)部相機(jī)的初步拍照位置，其中X待、Y待、Z待為計算的待機(jī)位坐標(biāo)，Θ待為機(jī)械手能夠取到電池的偏轉(zhuǎn)角度，只要汽車的停車位置不變，機(jī)械手的偏轉(zhuǎn)角度Θ待保持不變；并將此待機(jī)位信息發(fā)送至PLC控制系統(tǒng)； . 3.1.3) PLC控制系統(tǒng)控制機(jī)械手移動至側(cè)部相機(jī)的初步拍照位置； .3.2)確定機(jī)械手的待機(jī)位坐標(biāo) 測量側(cè)部相機(jī)與該電池之間的垂直距離；反饋至調(diào)試控制中心；如果所測的垂直距離與側(cè)部相機(jī)的拍照距離不相等，對機(jī)械手進(jìn)行調(diào)整，使安裝在機(jī)械手上的側(cè)部相機(jī)與電池之間的垂直距離與側(cè)部相機(jī)的拍照距離相等，拍照距離記為S，并將拍照距離S與實際測量距離的差值反饋至調(diào)試控制中心， .3.3)確定電池取電坐標(biāo)偏差 . 3.3.1)側(cè)部相機(jī)對換電汽車中的電池進(jìn)行拍照，調(diào)試控制中心計算得到該電池的三維取電坐標(biāo)(X取、Y取、Z取)，即電池的計算取電坐標(biāo)， .3.3.2)斷開調(diào)試控制中心與PLC控制系統(tǒng)之間的連接，調(diào)整機(jī)械手使機(jī)械手能夠取出電池組中的電池，記錄機(jī)械手此時的坐標(biāo)(X'取、Y'取、Z'取)，即該電池的實際取電坐標(biāo)， 將該電池的實際取電坐標(biāo)錄入調(diào)試控制中心，調(diào)試控制中心計算該電池實際取電坐標(biāo)與計算取電坐標(biāo)的偏差，從而完成該電池取電坐標(biāo)偏差的標(biāo)定； . 3.4)確定電池放電偏差 在實際取 電坐標(biāo)(X^取、Y'取、Z'取)的基礎(chǔ)上，再次調(diào)整機(jī)械手，使機(jī)械手將取出的電池能夠放進(jìn)電池倉,記錄機(jī)械手將電池放進(jìn)電池倉時機(jī)械手的坐標(biāo)(X^放、V U放)，即該電池的實際放電坐標(biāo)，將該電池的實際放電坐標(biāo)錄入調(diào)試控制中心，調(diào)試控制中心計算該電池的實際放電坐標(biāo)與該電池的實際取電坐標(biāo)的偏差，從而完成該電池放電偏差的標(biāo)定； . 3.5)調(diào)試控制中心將標(biāo)定的各偏差值生成參數(shù)配置文件， . 4)電池箱坐標(biāo)的標(biāo)定 .4.1)確定選定電池倉 分別斷開調(diào)試控制中心與PLC控制系統(tǒng)、與視覺系統(tǒng)之間的連接；從MXN的電池倉陣列中選擇至少三個電池倉,其中至少有兩個電池倉不同行,至少有兩個電池倉不同列； .4.2)對所選定的電池倉進(jìn)行坐標(biāo)標(biāo)定 . 4.2.1)調(diào)整機(jī)械手的方位角使機(jī)械手正對所要標(biāo)定的電池箱； .4.2.2)移動機(jī)械手至所選擇的其中一個電池倉，調(diào)整機(jī)械手使機(jī)械手能夠取出電池倉中的電池，記錄此時機(jī)械手的坐標(biāo)(X，y，z)，即該電池倉的取電坐標(biāo)，錄入調(diào)試控制中心； 再次調(diào)整機(jī)械手,使機(jī)械手能夠?qū)⑷〕龅碾姵胤胚M(jìn)電池倉,記錄此時機(jī)械手的坐標(biāo)(X, ,i' ,z')，即該電池倉的放電坐標(biāo)，錄入調(diào)試控制中心，從而完成該電池倉的標(biāo)定； .4.2.3)按照步驟2.2)的方法對所選定的其它電池倉分別進(jìn)行標(biāo)定； . 4.3)將所選定的電池倉中一個電池倉作為基準(zhǔn)電池倉，根據(jù)已標(biāo)定的電池倉的坐標(biāo)信息結(jié)合電池箱的布局信息求出基準(zhǔn)電池倉的坐標(biāo)及電池倉之間的相對位置關(guān)系； .4.4)調(diào)試控制中心將所得出的基準(zhǔn)電池倉的坐標(biāo)信息及電池倉之間的相對位置關(guān)系生成參數(shù)配置文件，從而完成整個電池箱的標(biāo)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全自動換電機(jī)器人的調(diào)試方法，其特征在于:在步驟4)中，對所選定的電池倉進(jìn)行標(biāo)定時，多次重復(fù)步驟4.2)，對多次求取的同個電池倉的多個取電坐標(biāo)取均值，即該電池倉的最終取電坐標(biāo)，對多次求取的電池倉的多個放電坐標(biāo)取均值，即該電池倉的最終取電坐標(biāo)， 根據(jù)已經(jīng)標(biāo)定的電池倉的最終坐標(biāo)值，利用電池倉之間的相對位置關(guān)系求取其余電池倉的取放電坐標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于全自動換電機(jī)器人的調(diào)試方法，其特征在于: 在步驟4.1)選擇電池倉時，先從MX N的電池倉陣列中確定一個最大的正方形電池倉陣列，所選擇的電池倉中有三個位于該正方形電池倉陣列的3個頂角。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于全自動換電機(jī)器人的調(diào)試方法，其特征在于: 所述步驟4.3)具體為: 4.3.1)確定基準(zhǔn)電池倉的基準(zhǔn)坐標(biāo)(xO，yO, zO) 將位于3個頂角的電池倉中一個電池倉作為基準(zhǔn)電池倉，求取基準(zhǔn)電池倉及與基準(zhǔn)電池倉同行的頂角電池倉的X軸 取電坐標(biāo)或X軸放電坐標(biāo)的平均值，并將其作為基準(zhǔn)坐標(biāo)xO ； 求取基準(zhǔn)電池倉及與基準(zhǔn)電池倉同行的頂角電池倉的Z軸取電坐標(biāo)或Z軸放電坐標(biāo)的平均值，并將其作為基準(zhǔn)坐標(biāo)ZO ； 求取基準(zhǔn)電池倉及與基準(zhǔn)電池倉同列的頂角電池倉的Y軸取電坐標(biāo)或Y軸放電坐標(biāo)的平均值，并將其作為基準(zhǔn)坐標(biāo)yO ； 4.3.2)確定電池倉間的相 對位置關(guān)系 A)求取位于不同行的兩個頂角電池倉的Z軸取電坐標(biāo)值的差值的行平均值或Z軸放電坐標(biāo)值的差值的行平均值，將其作為相鄰兩行電池倉間的固定偏差值S Low ； B)求取位于不同列的電池倉的Y軸取電坐標(biāo)值的差值的列平均值或Y軸放電坐標(biāo)值的差值的列平均值，將其作為相鄰兩列電池倉間的固定偏差值SCol ； C)根據(jù)三個同一電池倉的Z軸取電坐標(biāo)與Z軸放電坐標(biāo)差值的平均值，得出機(jī)械手取電與放電時的坐標(biāo)偏差δ Z ； D)求取位于對角線上的兩個頂角電池倉的X軸取電坐標(biāo)的差值的平均值或X軸放電坐標(biāo)的差值的平均值，將其作為電池箱平面在X軸坐標(biāo)上的變化系數(shù)ΚΧ。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于全自動換電機(jī)器人的調(diào)試方法，其特征在于: 在步驟4.1)選擇電池倉時，其中有兩個電池倉分別位于I行I列和I行N列，第三個電池倉位于M行M列或N行N列，當(dāng)M小于等N時，第三個電池倉選擇位于M行M列的電池倉，當(dāng)M大于等N時，第三個電池倉選擇位于N行N列的電池倉。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于全自動換電機(jī)器人的調(diào)試方法，其特征在于: 所述步驟4.3)具體為: ， 4.3.1)確定基準(zhǔn)電池倉的基準(zhǔn)坐標(biāo)(xO，yO, zO) 將位于I行I列的電池倉作為基準(zhǔn)電池倉，求取位于I行I列和I行N列的X軸取電坐標(biāo)或X軸放電坐標(biāo)的平均值，并將其作為基準(zhǔn)坐標(biāo)xO ； 求取位于I行I列和I行N列的X軸取電坐標(biāo)或X軸放電坐標(biāo)的平均值，并將其作為基準(zhǔn)坐標(biāo)zO ； 將I行I列的電池倉的Y軸取電坐標(biāo)或Y軸放電坐標(biāo)作為基準(zhǔn)坐標(biāo)yO ； ，4.3.2)確定電池倉間的相對位置關(guān)系A(chǔ))求取位于不同行的兩個電池倉的Z軸取電坐標(biāo)值的差值的行平均值或Z軸放電坐標(biāo)值的差值的行平均值，將其作為相鄰兩行電池倉間的固定偏差值S Low ； B)求取位于不同列的電池倉的Y軸取電坐標(biāo)值的差值的列平均值或Y軸放電坐標(biāo)值的差值的列平均值，將其作為相鄰兩列電池倉間的固定偏差值SCol ； C)根據(jù)三個同一電池倉的Z軸取電坐標(biāo)與Z軸放電坐標(biāo)差值的平均值，得出機(jī)械手取電與放電時的坐標(biāo)偏差δ Z ； D)求取位于I行I列和M行M列的電池倉或位于I行I列和N行N列的電池倉的X軸取電坐標(biāo)的差值的平均值或X軸放電坐標(biāo)的差值的平均值，將其作為電池箱平面在X軸坐標(biāo)上的變化系數(shù)KX。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全自動換電機(jī)器人的調(diào)試方法，其特征在于: 當(dāng)對相對于機(jī)械手成I行分布的四節(jié)電池進(jìn)行標(biāo)定時，按照電池的排列順序依次將該四節(jié)電池分別命名為I號電池、2號電池、3號電池、4號電池，該四節(jié)電池的標(biāo)定次序為: I號電池的取電坐標(biāo)一3號電池的取電坐標(biāo)-1號電池的放電坐標(biāo)-2號電池的取電坐標(biāo)_3號電池的放電坐標(biāo)-4號電池的取電坐標(biāo)-2號電池的放電坐標(biāo)-4號電池的放電坐標(biāo)。
8.根據(jù)權(quán)利 要求7所述的基于全自動換電機(jī)器人的調(diào)試方法，其特征在于: 對四節(jié)電池的標(biāo)定使用兩個側(cè)部相機(jī)和兩個機(jī)械手，其中，I號電池和2號電池的標(biāo)定用同一個側(cè)部相機(jī)和同一個機(jī)械手，3號電池和4號電池的標(biāo)定用同一個側(cè)部相機(jī)和同一個機(jī)械手， I號電池和3號電池的標(biāo)定采用步驟1_4，2號電池的實際取電坐標(biāo)是基于I號電池的實際取電坐標(biāo)的基礎(chǔ)上再次調(diào)整機(jī)械手而得出的，2號電池的實際放電坐標(biāo)是基于2號電池的實際取電坐標(biāo)的基礎(chǔ)上再次調(diào)整機(jī)械手而得出的， 2號電池的計算取電坐標(biāo)是在I號電池的實際取電坐標(biāo)的基礎(chǔ)上結(jié)合I號電池和2號電池之間的相互位置得出的， 4號電池的實際取電坐標(biāo)是基于3號電池的實際取電坐標(biāo)的基礎(chǔ)上再次調(diào)整機(jī)械手而得出的，4號電池的實際放電坐標(biāo)是基于4號電池的實際取電坐標(biāo)的基礎(chǔ)上再次調(diào)整機(jī)械手而得出的， 4號電池的計算取電坐標(biāo)是在3號電池的實際取電坐標(biāo)的基礎(chǔ)上結(jié)合4號電池和3號電池之間的相互位置得出的， 電池的取電偏差根據(jù)電池的實際取電坐標(biāo)、計算取電坐標(biāo)及機(jī)械手的待機(jī)位的方位角θ待得出， 電池的放電偏差根據(jù)電池的實際放電坐標(biāo)、計算放電坐標(biāo)及機(jī)械手的待機(jī)位的方位角Θ待得出。
【文檔編號】B25J9/16GK103878773SQ201410064394
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】羅華, 燕小強(qiáng), 林洪怡 申請人:西安航天精密機(jī)電研究所