(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 202210793252.9 (22)申请日 2022.07.07 (71)申请人 华南理工大 学 地址 510640 广东省广州市天河区五山路 381号 (72)发明人 陈忠　邱钰莨　谢声扬　张宪民　 (74)专利代理 机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 4 4245 专利代理师 王东东 (51)Int.Cl. B23P 19/00(2006.01) B25J 9/16(2006.01) B25J 15/00(2006.01) B25J 15/02(2006.01) (54)发明名称 一种手机锂电池柔性极耳-塑 壳的机械臂装 配系统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种手机锂电池柔性极耳 ‑塑 壳的机械臂装配系统及方法， 包括夹钳： 用于夹 取塑壳并调整其位姿； 机器人： 所述机器人为四 自由度关节机械臂， 该机械臂末端连接夹钳； 电 池夹具： 用于定位和夹紧锂电池； 塑壳放置 料盒： 用于放置和定位塑壳； 单相机垂直双视觉系统： 包括单相机、 分光棱镜及光源， 用于实现在单相 机下分次获得夹钳夹住塑壳时的图像和装配过 程的图像， 所述光源为两个， 分别设置在分光棱 镜的正前方和上方， 控制两个光源的开闭完成切 换相机视角； 计算机： 用于控制机器人和夹钳进 行极耳‑塑壳装配操作。 本发明实现了低成本自 动化装配手机锂电池极耳与防漏电塑 壳， 填补了 国内外对于这类任务的自动化装配 研究空白。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 115139074 A 2022.10.04 CN 115139074 A 1.一种手机锂电池柔 性极耳‑塑壳的机 械臂装配系统， 其特 征在于， 包括： 夹钳： 用于 夹取塑壳并调整其 位姿； 机器人： 所述机器人为四自由度关节机 械臂， 该机 械臂末端连接 夹钳； 电池夹具： 用于 定位和夹紧锂电池； 塑壳放置料盒： 用于放置和定位塑壳； 单相机垂直双视觉系统： 包括单相机、 分光棱镜及光源， 用于使用单相机分次获得夹钳 夹住塑壳时的图像和装配过程的图像， 所述光源为两个， 分别设置在分光棱镜的正前方和 上方， 控制两个光源的开闭完成切换 单相机视角； 计算机： 用于控制机器人和夹钳进行极耳 ‑塑壳装配操作。 2.根据权利要求1所述的机械臂装配系统， 其特征在于， 所述夹钳是一种可转动的二自 由度电磁驱动柔 顺微夹钳。 3.根据权利要求1所述的机械臂装配系统， 其特征在于， 所述塑壳放置料盒包括塑壳定 位件、 夹紧件及底座， 所述塑壳放置在定位件内， 夹紧件将塑壳竖直固定在底座。 4.根据权利要求1所述的机械臂装配系统， 其特征在于， 所述电池夹具包括电池定位件 及夹紧件， 电池定位件和夹紧件通过合页铰链进行连接， 所述电池定位件及夹紧件均安装 有圆形磁铁 。 5.根据权利要求1所述的机械臂装配系统， 其特征在于， 所述两个光源均为蓝色环形光 源。 6.一种基于 权利要求1 ‑5任一项所述机 械臂装配系统的方法， 其特 征在于， 包括： 机器人将夹钳移动至原点， 等待计算机发送夹取命令； 收到工作指令后， 夹钳钳口被移动到塑壳的所处位置， 此时计算机发送命令给二自由 度电磁驱动柔 顺微夹钳， 完成夹持动作； 塑壳被移动至上光源上方， 打开上光源， 关闭下光源， 则此时在分光棱镜的作用下， 进 行位姿调整； 塑壳移动至下光源前方， 打开下光源， 关闭上光源， 此时在分光棱镜作用下， 进行极耳 ‑ 塑壳装配； 释放塑壳， 结束装配， 机器人回到原点 等待下次装配命令 。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 所述位姿调整具体为： 单相机获取夹钳夹 取塑壳在xwowyw平面内的视角， 经过图像 处理后， 根据塑壳 的长边与yw轴的平行度来旋转机 器人的J3轴对其进行修 正， 用于消除塑壳安装的位置误差 。 8.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 塑壳移动至下光源前方， 打开下光源， 关闭 上光源， 此时在分光棱镜作用下， 单相机获得塑壳在xwowzw平面内的视角， 根据塑壳种类不 同， 选择不同的装配策略进行装配。 9.根据权利要求8所述的方法， 其特征在于， 所述根据塑壳种类不同， 选择不同的装配 策略进行装配， 具体为： 若塑壳的上轮廓长度小于等于轮廓长度， 则采用如下状态步骤： 靠近状态： 塑壳移动到极耳的左下方， 此时夹钳绕着夹钳回转中心点顺 时针旋转， 使得 塑壳与极耳不在同一水平线上， 则塑壳能够倾 斜向上安装于极耳 上； 接触状态： 塑壳移动到与极耳恰好开始接触的状态， Pt是塑壳与极耳的接触点， 此时对权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115139074 A 2于极耳来说， 在Pt点的位置会产生一个向上的接触力fz， 通过控制塑壳在z方向上的平动， 间 接地控制fz的大小， 保证塑壳到 达最佳安装位置； 嵌入状态： 此时夹钳需要完成两个动作， 即调姿和插入， 调姿的目的是使塑壳口对准极 耳， 而插入则是让部分塑壳嵌入极耳中； 插入状态： 在插入状态的开始， 由于嵌入阶段已经将部分塑壳嵌入极耳中， 则塑壳沿着 极耳的倾 斜角度插 入极耳即可。 10.根据权利要求8所述的方法， 其特征在于， 所述根据塑壳种类不同， 选择不同的装配 策略进行装配， 具体为： 若塑壳上轮廓长度大于下轮廓长度， 则采用如下步骤 装配： 靠近状态： 塑壳长边 位于上方， 则塑壳从上往下靠 近极耳； 接触状态： 塑壳移动到与极耳恰好开始接触的状态， Pt是塑壳与极耳的接触点， 此时对 于极耳来说， 在Pt点的位置会产生一个向上的接触力fz， 通过控制塑壳在z方向上的平动， 间 接地控制fz的大小， 保证塑壳到 达最佳安装位置； 嵌入状态： 此时夹钳需要完成两个动作， 即调姿和插入， 调姿的目的是使塑壳口对准极 耳， 而插入则是让部分塑壳嵌入极耳中； 插入状态： 在插入状态的开始， 由于嵌入阶段已经将部分塑壳嵌入极耳中， 则塑壳沿着 极耳的倾 斜角度插 入极耳即可。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115139074 A 3