基于多协作机械臂的电池包螺钉拧紧方法、系统、计算机设备及介质与流程

本申请实施例涉及汽车动力电池自动装配，尤其涉及一种基于多协作机械臂的电池包螺钉拧紧方法、系统、计算机设备及介质。

背景技术：

1、在新能源汽车电池系统的装配过程中，电池包上盖的螺钉拧紧是核心工序之一。大尺寸电池包的上盖面积较大（通常超过1500毫米×1500毫米），上盖分布有60至100颗螺钉。由于单台机械臂的工作半径无法覆盖整个上盖区域，现有技术普遍采用多台协作机械臂并行拧紧的方式以满足产线节拍要求。

2、然而，电池包在输送线上到位后，其位置和姿态存在不可避免的随机偏差（例如平移偏差可达±2毫米，转角偏差可达±0.5°），且在拧紧过程中，因拧紧反力等因素可能引发电池包底盘的微小位移或姿态漂移。上述偏差和漂移会导致螺钉孔的实际位置与理论位置偏离，影响拧紧精度。

3、为应对上述问题，现有技术普遍为每台协作机械臂独立配置一套高精度3d相机，通过各自手眼标定后独立采集各自作业区域的螺钉孔三维位置，引导机械臂完成拧紧。此类方案虽能在一定程度上补偿工件到位偏差，但其视觉硬件成本随机械臂数量线性增长，多台机械臂并行部署时成本居高不下。同时，此类方案通常仅在作业开始前执行一次全局定位，因而常因拧紧过程中工件出现动态漂移而导致螺钉拧紧精度逐渐下降。

技术实现思路

1、本申请针对上述不足或缺点，提供了一种基于多协作机械臂的电池包螺钉拧紧方法、系统、计算机设备及介质。

2、本申请根据第一方面提供了一种基于多协作机械臂的电池包螺钉拧紧方法，该方法包括：响应于电池包到位信号，通过安装于装配工位上方的全局视觉传感器采集电池包上盖的整体图像，基于整体图像识别电池包上盖的定位特征；根据定位特征生成初始工件坐标系相对于参考坐标系的初始变换矩阵；控制主机械臂移动至电池包上盖的预定特征位置，通过安装于主机械臂末端的精确视觉传感器采集局部测量数据；根据局部测量数据对初始变换矩阵进行修正，得到初始工件坐标系相对于参考坐标系的目标变换矩阵；获取电池包的所有螺钉孔的理论坐标，根据目标变换矩阵将各螺钉孔的理论坐标转换为目标坐标；螺钉孔的理论坐标和目标坐标分别是指螺钉孔在初始工件坐标系中的坐标以及在参考坐标系中的坐标；根据各螺钉孔的目标坐标和多个机械臂的工作空间范围将各螺钉孔分配至对应的机械臂，生成各机械臂对应的待拧螺钉孔坐标集合；并控制多个机械臂基于各自的待拧螺钉孔坐标集合并行执行拧紧作业；多个机械臂包括主机械臂和至少一个从机械臂；在拧紧作业执行过程中，控制全局视觉传感器采集电池包上盖的实时图像；根据实时图像确定当前工件坐标系相对于初始工件坐标系的漂移量；根据漂移量判断是否满足补偿触发条件，若满足，根据漂移量生成增量补偿量，根据增量补偿量更新各机械臂的尚未执行拧紧的螺钉孔的目标坐标，并将更新后的目标坐标发送至对应的机械臂。

3、本申请根据第二方面提供了一种用于电池包螺钉拧紧的多协作机械臂装配系统，该装置包括：

4、系统包括安装于装配工位上方的全局视觉传感器、主机械臂、至少一个从机械臂和系统控制模块；

5、主机械臂的末端安装有精确视觉传感器和拧紧工具；

6、从机械臂的末端安装有拧紧工具；

7、系统控制模块，分别与全局视觉传感器、主机械臂、从机械臂通信连接；

8、系统控制模块，用于执行上述实施例中的基于多协作机械臂的电池包螺钉拧紧方法。

9、本申请根据第三方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的基于多协作机械臂的电池包螺钉拧紧方法。

10、本申请根据第四方面提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述实施例中的基于多协作机械臂的电池包螺钉拧紧方法。

11、本申请可以在降低多协作机械臂装配系统的视觉硬件成本的同时，实现拧紧全程的工件位姿动态补偿。其中，本申请首先通过安装于装配工位上方的全局视觉传感器采集电池包上盖的整体图像，生成初始工件坐标系相对于参考坐标系的初始变换矩阵，实现工件到位后的整体粗定位，无需为每台机械臂配备独立视觉设备；其次，通过控制主机械臂移动至预定特征位置，利用其末端的精确视觉传感器采集局部测量数据对初始变换矩阵进行修正，得到目标变换矩阵，并将所有螺钉孔的理论坐标转换为参考坐标系下的目标坐标，实现了全局粗定位与局部精化的功能解耦，使得从机械臂无需配置任何视觉设备即可根据目标坐标执行拧紧，从而打破视觉硬件成本随机械臂数量线性增长的瓶颈；然后，根据各螺钉孔的目标坐标和机械臂工作空间范围进行任务分配，生成各机械臂对应的待拧螺钉孔坐标集合，并控制主机械臂和从机械臂并行执行拧紧作业，保证了产线节拍要求；最后，在拧紧作业执行过程中，持续采集实时图像，实时确定工件漂移量，当漂移量超过预设阈值时生成增量补偿量，更新尚未执行拧紧的螺钉孔的目标坐标并发送至对应机械臂，从而在拧紧全程对工件动态漂移进行闭环补偿，避免了位置偏差累积，保障了全部螺钉拧紧精度的一致性。

1.一种基于多协作机械臂的电池包螺钉拧紧方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各所述螺钉孔的目标坐标和多个机械臂的工作空间范围将各所述螺钉孔分配至对应的机械臂，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述响应于电池包到位信号之前，所述方法还包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述观测数据和所述运动学数据生成所述精确视觉传感器的坐标系相对于所述主机械臂的基坐标系的变换矩阵，包括：

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述二维平面位姿和所述精确三维坐标确定所述从机械臂的末端标定板坐标系在所述参考坐标系中的位姿，包括：

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述从机械臂在各所述第二标定姿态下的运动学数据包括所述从机械臂在各所述第二标定姿态下的关节编码器读数；所述根据所述从机械臂在各所述第二标定姿态下的运动学数据生成所述从机械臂的基坐标系和所述参考坐标系的变换矩阵，包括：

9.一种用于电池包螺钉拧紧的多协作机械臂装配系统，其特征在于，所述系统包括安装于装配工位上方的全局视觉传感器、主机械臂、至少一个从机械臂和系统控制模块；

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述方法。