(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210997035.1 (22)申请日 2022.08.19 (71)申请人 苏州梅曼智能科技有限公司 地址 215100 江苏省苏州市吴中区木渎镇 紫泾街36号9#7层701 (72)发明人 周春荣　 (74)专利代理 机构 重庆百润洪知识产权代理有 限公司 5 0219 专利代理师 陈付玉 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 19/00(2006.01) G01B 11/00(2006.01) (54)发明名称 一种重卡换电的视 觉抓取系统及抓取方法 (57)摘要 本发明公开一种重卡换电的视觉抓取系统 及抓取方法， 其系统包括3D相机、 控制单元、 3D智 能定位系统和航吊机械手； 3D相机采集固定电池 模组的框架的轮廓建立3D 模型， 并将建立的3D 模 型传输至3D智能定位系统； 3D智能定位系统计算 得到电池模组和 固定电池模组的框架的空间坐 标信息； 控制单元用于接收空间坐标信息， 控制 航吊机械手移动至对应抓取坐标点， 对电动重卡 电池进行更换； 航吊机械手倒置在电动重卡的上 方。 通过3D相机和3D智能定位系统定位采集电动 重卡电池模组和航吊机械手的3D 模型， 进而 求得 实际尺寸和空间位置坐标， 从而通过控制单元控 制航吊机械手对电动重卡电池模组进行精准快 速的更换。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 115366100 A 2022.11.22 CN 115366100 A 1.一种重卡换电的视觉抓取系统， 其特征在于， 一种重卡换电的视觉抓取系统， 包括3D 相机(10)、 控制单 元(20)、 3D智能定位系统(3 0)和航吊机 械手(40)； 3D相机(10)采集电动 重卡电池模组和固定电池模组的框架的轮廓建立3D模型， 并将建 立的3D模型传输 至3D智能定位系统(3 0)； 3D智能定位系统(30)分析3D模型， 计算得到电池模组和固定电池模组的框架的空间坐 标信息； 控制单元(20)用于接收空间坐标信息， 并分析控制航吊机械手(40)移动 至对应抓取坐 标点， 对馈电 电池进行 取出动作， 对蓄满电的电池进行抓取放置 到固定位置处； 航吊机械手(40)倒置在电动重卡的上方， 通过控制单元(20)的电动控制航吊机械手 (40)空间范围可任意移动至对应抓取坐标点和对应放置坐标点。 2.根据权利 要求1所述的一种重卡换电的视觉抓取系统， 其特征在于， 3D相机(10)采集 固定电池模组的框架上端面(60)的图片， 输出为固定电池模组的框架上端面(60)的点云 图； 固定电池 模组的框架上端面(6 0)由横纵杆交错连接组成。 3.根据权利要求2所述的一种重卡换电的视觉抓取系统， 其特征在于， 航吊机械手 (402)(40)抓取点 为横纵杆交错连接处。 4.根据权利 要求3所述的一种重卡换电的视觉抓取系统， 其特征在于， 3D相机(10)在采 集固定电池模组的框架上端面(60)的图片时， 还采集一个固定尺 寸参照物(50)和固定尺 寸 参照物(5 0)与固定电池 模组的框架上端面(6 0)的空间位置关系。 5.根据权利要求4所述的一种重卡换电的视觉抓取系统， 其特征在于， 计算电池模组和 固定电池 模组的框架的空间坐标信息采用等比例缩放方法； 其 等比例缩放方法包括： S10、 固定尺寸参照物(50)在3D模型中的尺寸大小和点云坐标， 与真实固定尺寸参照物 (50)尺寸大小和点云坐标作比得到虚拟3D模型和固定尺寸 参照物(5 0)尺寸大小的比值； S20、 固定电池模组的框架上端面(60)在3D模型中的尺寸大小和点云坐标乘以上述步 骤S10中的比值， 得到固定电池 模组的框架上端面(6 0)各横纵杆的尺寸和连接点 点云坐标。 6.根据权利 要求5所述的一种重卡换电的视觉抓取系统， 其特征在于， 3D相机(10)还实 时采集航吊机械手(40)的轮廓建立3D模型， 并将建立的3D模型传输至3D智能定位系统 (30)； 同时， 通过3D智能定位系统(30)分析计算得到航吊机械手(40)的空间坐标信息； 并通 过控制单元(20)综合计算航吊机械手(40)的空间坐标信息与固定电池模组的框架上端面 (60)各抓取点的空间位移差值， 择优选取最短移动路径抓取点， 实现对固定电池模组的框 架上端面(6 0)的抓取。 7.一种重卡换电的视 觉抓取方法， 其特 征在于， 包括 步骤： S1、 换电前高精度3D相机(10)对电池进行轮廓扫描， 并建立3D模型； S2、 3D相机(10)根据扫描结果对电池的轮廓进行空间位置识别； S3、 航吊机 械手(40)根据3D相机(10)系统计算的空间位置坐标， 精准 抓取馈电 电池； S4、 航吊机械手(40)抓取蓄满电的电池， 通过3D相机(10)计算的空间坐标， 精准搬运并 放置于卡车电池放置位置上。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115366100 A 2一种重卡换电的视觉抓取系统及抓取方 法 技术领域 [0001]本发明属于电动车辆电池更换技术领域， 具体来说， 涉及一种重卡换电的视觉抓 取系统及抓取 方法。 背景技术 [0002]电动卡车难以商用的原因在于其综合续航问题， 要提高电动卡车的综合续航能 力， 除了增加电动卡车电池的容量， 还需要提高电动卡车电池的补 充速度。 电池的补 充方式 有： 慢充、 快充、 机械充电方式。 电动卡车的运营要求高效率， 所以对于时间效率要求很高。 对于慢充和快充， 其对于电池容量少的电动汽车而言， 最快的充满时间需要一小时， 而对于 电动卡车而言， 就算是一小时的时间成本也非常昂贵。 而机械充电， 即直接对电池进行更 换， 其对一辆电动汽车的电池更换时间仅需几分钟便可对电动汽车的电池 更换完毕使其电 量满状态。 同样的， 对于电动卡车， 如果使用机械充电的方式， 也将会使电动卡车的电池补 充时间缩短在十分钟左右， 而这将会使电动卡车的大规模商用化 提供重要条件。 [0003]在专利号为CN201910895333.8的中国发明专利中， 公开了一种电动卡车的电池更 换装置， 包括： 轨道， 固定于地面， 为条形钢材； 轨道车， 由轨道车平 台、 轨道车驱动系统、 防 护罩构成， 底部有轨道槽； 机械臂， 由机械臂基座、 机械臂基座转动系统、 第一节机械支臂、 第一节机械支臂驱动电机、 第一节机械支臂减速器、 第二节机械支臂、 第二节机械支臂驱动 电机、 第二节机械支臂减速器、 工作臂、 工作臂驱动电机、 工作臂减速器构成； 真空吸盘， 固 定于机械臂的工作 臂； 控制系统， 由控制器、 时间模块、 控制模块、 信号模块、 定位模块、 传感 器模块、 警报模块、 并由电源为轨道车、 机械臂、 控制系统提供电力供应， 所述传感器包括视 觉传感器及红外线传感器； 所述的真空吸盘安装在机械臂上， 所述的机械臂安装于轨道车 上， 轨道车放置于轨道上并在轨道上移动， 轨道车通过轨道槽将其限制在轨道内， 所述的轨 道以直线形式固定于地面， 所述轨道以其任意一端为初始位置， 所述轨道车 的初始放置位 置在轨道的初始 位置处， 所述的控制系统控制轨道车的移动， 机械臂的运动， 真空吸盘的工 作。 [0004]现有专利中的缺陷在于， 虽然实现了电动卡车的电池快速更换， 以达到卡车电池 的快速换电上电的效果； 但不同生产厂家生产的电池大小或者电动卡车对应抓取结构的位 置不定， 导致每个电动卡车换电位置和 抓取壁大小都有相应的区别， 现有技术中缺 乏对抓 取位置调节， 和电池位置及大小的视 觉识别， 导 致上述问题均需要人工配合更 换重卡电池。 发明内容 [0005]针对现有每个电动卡车换电位置和抓取壁大小都有相应的区别， 现有技术中缺乏 对抓取位置调节和电池位置及大小的视觉识别的问题， 本发明提供了一种重卡换电的视觉 抓取系统及抓取 方法。 [0006]为实现上述 技术目的， 本发明采用的技 术方案如下： [0007]一种重卡换电的视觉抓取系统， 包括3D相机、 控制单元、 3D智能定位系统和航吊机说　明　书 1/4 页 3 CN 115366100 A 3