[發明專利]一種基于全自動換電機器人的調試方法

有效

• 申請號: 201410064394.7
• 申請日: 2014-02-25
• 公開（公告）號: CN103878773A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 羅華;燕小強;林洪怡
• 申請（專利權）人: 西安航天精密機電研究所
• 主分類號: B25J13/08
• 分類號: B25J13/08;B25J9/16
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 陳廣民

1.一種基于全自動換電機器人的調試方法，其特征在于：包括以下步驟：

1）系統初始化

1.1）對要調試的視覺系統及PLC控制系統進行初始化；檢查調試控制中心分別與視覺系統及PLC控制系統的連接是否正常，如果出現異常，則進入步驟1.2）；

1.2）分別檢查視覺系統的各個相機及調試控制中心與PLC控制系統的連接是否正常；如果出現異常，對出現異常的相機或PLC控制系統進行檢測維修，正常后，分別進行步驟2）視覺系統的標定、步驟4）電池箱的標定；

2）視覺系統標定

視覺系統標定包括頂部相機的標定及側部相機的標定，具體步驟如下：

A）頂部相機的標定

2.1）在機器人的機械手上正對頂部相機的視野范圍內固定安裝標定板，記錄標定板在機器人坐標下的當前位置A，錄入調試控制中心，

2.2）設定機器人的移動步長L及機器人的移動次數n；錄入調試控制中心，

2.3）調試控制中心發送拍照指令至頂部相機，頂部相機拍下位于當前位置A的標定板，提取標定板在頂部圖像坐標下的位置數據B0，并將此位置數據反饋給調試控制中心；

2.4）調試控制中心將標定板的下一位置信息發送給PLC控制系統，

2.5）PLC控制系統控制機械手移動，移動到下一位置后，PLC控制系統將到位信息反饋至調試控制中心，

2.6）調試控制中心接收到位信息后，發送指令至頂部相機，頂部相機對標定板進行拍照，提取標定板在頂部圖像坐標下的位置數據B1，并將此圖像坐標反饋給調試控制中心，

重復步驟2.4）-2.6）直至完成n次移動，得到標定板在頂部圖像坐標下的一組位置數據B0、B1、B2……Bn，

2.7）通過標定板在頂部圖像坐標下的位置數據B0、B1、B2……Bn及機械手的移動距離，得出圖像坐標下的位置數據與機械手移動距離之間的關系；完成頂部相機的標定；

B）側部相機的標定

在側部相機的視野范圍內，正對側部相機的視野范圍設置標定板，記錄標定板在機器人坐標下的當前位置A，錄入調試控制中心，所述側部相機安裝在機器人上，

其余標定步驟參照頂部相機的標定，視覺系統標定完畢后，用經過標定后的側部相機及頂部相機對汽車電池組行標定；

3）汽車電池組坐標的標定

3.1）確定側部相機的初步拍照位置

3.1.1）汽車停車后，調試控制中心發送指令至視覺系統，通過頂部相機對汽車頂部區域進行拍照，視覺系統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，反饋至調試控制中心；

根據汽車中電池組的安裝高度確定側部相機的拍照高度，反饋至調試控制中心；

3.1.2）針對電池組中的任一電池，調試控制中心根據電池組中電池排布位置以及所述水平偏移值和確定的側部相機的拍照高度計算機械手的待機位（X待、Y待、Z待、θ待），即側部相機的初步拍照位置，其中X待、Y待、Z待為計算的待機位坐標，θ待為機械手能夠取到電池的偏轉角度，只要汽車的停車位置不變，機械手的偏轉角度θ待保持不變；

并將此待機位信息發送至PLC控制系統；

3.1.3）PLC控制系統控制機械手移動至側部相機的初步拍照位置；

3.2）確定機械手的待機位坐標

測量側部相機與該電池之間的垂直距離；反饋至調試控制中心；如果所測的垂直距離與側部相機的拍照距離不相等，對機械手進行調整，使安裝在機械手上的側部相機與電池之間的垂直距離與側部相機的拍照距離相等，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試控制中心，

3.3）確定電池取電坐標偏差

3.3.1）側部相機對換電汽車中的電池進行拍照，調試控制中心計算得到該電池的三維取電坐標（X取、Y取、Z取），即電池的計算取電坐標，

3.3.2）斷開調試控制中心與PLC控制系統之間的連接，調整機械手使機械手能夠取出電池組中的電池，記錄機械手此時的坐標（X′取、Y′取、Z′取），即該電池的實際取電坐標，

將該電池的實際取電坐標錄入調試控制中心，調試控制中心計算該電池實際取電坐標與計算取電坐標的偏差，從而完成該電池取電坐標偏差的標定；

3.4）確定電池放電偏差

在實際取電坐標（X′取、Y′取、Z′取）的基礎上，再次調整機械手，使機械手將取出的電池能夠放進電池倉，記錄機械手將電池放進電池倉時機械手的坐標（X′放、Y′放、Z′放），即該電池的實際放電坐標，將該電池的實際放電坐標錄入調試控制中心，調試控制中心計算該電池的實際放電坐標與該電池的實際取電坐標的偏差，從而完成該電池放電偏差的標定；

3.5）調試控制中心將標定的各偏差值生成參數配置文件，

4）電池箱坐標的標定

4.1）確定選定電池倉

分別斷開調試控制中心與PLC控制系統、與視覺系統之間的連接；從M×N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行坐標標定

4.2.1）調整機械手的方位角使機械手正對所要標定的電池箱；

4.2.2）移動機械手至所選擇的其中一個電池倉，調整機械手使機械手能夠取出電池倉中的電池，記錄此時機械手的坐標（x,y,z），即該電池倉的取電坐標，錄入調試控制中心；

再次調整機械手，使機械手能夠將取出的電池放進電池倉，記錄此時機械手的坐標（x′,y′,z′），即該電池倉的放電坐標，錄入調試控制中心，從而完成該電池倉的標定；

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行標定；

4.3）將所選定的電池倉中一個電池倉作為基準電池倉，根據已標定的電池倉的坐標信息結合電池箱的布局信息求出基準電池倉的坐標及電池倉之間的相對位置關系；

4.4）調試控制中心將所得出的基準電池倉的坐標信息及電池倉之間的相對位置關系生成參數配置文件，從而完成整個電池箱的標定。