新能源汽车动力电池模组摆放设备及摆放方法与流程

本发明属于新能源汽车动力电池生产设备技术领域，具体地说，本发明涉及一种新能源汽车动力电池模组摆放设备及摆放方法。

背景技术：

近些年，在国家持续不断的新能源政策支持下，我国新能源汽车关键技术取得显著进步，电动汽车续航里程由2015年平均约160km增长到2019年平均约350km，动力电池包能量密度由2015年平均约95wh/kg提高到平均约150wh/kg。

动力电池模组作为构成电池包的关键部件，结构设计已趋于标准化以实现电池包产业化的市场需求，目前市场上普遍使用长宽高尺寸分别为355mm、108mm、151mm的标准模组，这样可大大降低电池包开发周期和成本。为了有效提升电池包能量密度，电池包内模组数量越来越多，这样导致电池包内部设计空间更加紧凑，模组之间的间隙已普遍小于3mm，人工操作空间非常局限，人工取拿电池模组摆放异常困难，给电池包生产制造增加很大难度。同时，电池包总重目前普遍超过400kg，电池模组重量较重，位于电池包中间区域的电池模组人工摆放区域跨度较大，仅凭人工手臂长度及力度很难操作。

而且考虑到一般模组底部正下方都会通过一层硅胶垫与冷却/加热板进行压缩接触从而达到热传递的效果，往往手动安装无法准确定位模组与冷却/加热板及壳体模组固定的孔位，一旦放置有偏差，便很难移动微调去装配，取下电池模组重新二次装配很大可能会导致导热硅胶损坏，从而降低其性能、成本及不必要的人工工时等。

另外，新能源汽车关键零部件都需要进行溯源备案，其中电池模组尤为重要。目前仍然采取人工使用扫描枪对模组一一进行扫描存档，人工操作过程中易出现遗漏、重扫等情况。

以上因素都给电池包制造过程中的模组入箱摆放、整包转运都增加了难度，因此开发一套电池包搬运及电池模组自动抓取系统十分必要。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种新能源汽车动力电池模组摆放设备，目的是实现电池模组在电池下壳体上的准确摆放。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：新能源汽车动力电池模组摆放设备，包括用于将电池下壳体转运至装配工位的电池包转运系统、工业机器人和用于将电池模组摆放至处于装配工位的电池下壳体上的抓取夹具，抓取夹具包括与工业机器人连接的机器臂转接座、设置于机器臂转接座上的视觉装置、用于抓取电池模组的两个夹爪装置以及设置于机器臂转接座上且用于调节夹爪装置的高度和调节两个夹爪装置之间的距离的第一调节装置。

所述第一调节装置包括与所述机器臂转接座连接且用于调节所述夹爪装置的高度的第一调节执行器和用于调节两个夹爪装置之间的距离的第二调节执行器，第一调节执行器与第二调节执行器连接。

所述夹爪装置包括与所述第一调节装置连接的夹爪座和与夹爪座连接的夹爪杆，夹爪杆设置多个，电池模组具有让夹爪杆插入的模组固定孔。

所述抓取夹具还包括夹爪距离传感器，所述夹爪座上设置与夹爪距离传感器和电池模组位置对齐且用于让夹爪距离传感器产生的红外线信号穿过的避让孔。

所述视觉装置包括与所述机器臂转接座连接的悬臂以及设置于悬臂上的工业相机和补偿光源，补偿光源位于工业相机的下方，补偿光源为环形光源。

所述抓取夹具还包括模组扫码枪和用于调节模组扫码枪的姿态的第二调节装置，第二调节装置包括与所述机器臂转接座连接的第一调节座、与第一调节座连接的第二调节座、与第二调节座转动连接的第三调节座、与第三调节座转动连接的第四调节座和与第四调节座转动连接的第五调节座，模组扫码枪设置于第五调节座上，第四调节座的旋转中心线与第三调节座的旋转中心线相垂直，第五调节座的旋转中心线与第四调节座和第三调节座的旋转中心线相垂直；第二调节座在第一调节座上的位置可调节，以使模组扫码枪的高度可调节。

所述电池包转运系统包括用于承载电池包下壳体的工艺台车、用于带动工艺台车移动的agv小车和用于引导agv小车沿设定轨迹进行移动的运输轨道。

所述的新能源汽车动力电池模组摆放设备还包括用于对所述工艺台车进行限位且用于使所述工艺台车保持在装配工位的限位装置。

本发明还提供了一种新能源汽车动力电池模组的摆放方法，采用上述的新能源汽车动力电池模组摆放设备，且包括步骤：

s1、电池包转运系统将电池下壳体转运至装配工位；

s2、工业机器人与抓具夹具相配合，逐个抓取电池模组，并将抓取的电池模组摆放到电池下壳体上；

s3、电池包转运系统将电池下壳体运送出装配工位。

所述步骤s2包括：

s201、抓取夹具对电池下壳体上的所有摆放位置特征点进行识别；

s202、抓取夹具对待抓取的所有电池模组上的抓取特征点进行识别；

s203、抓取夹具按顺序逐个抓取电池模组，并按顺序将电池模组摆放到电池下壳体上。

本发明的新能源汽车动力电池模组摆放设备，可以实现电池模组的有效抓取和在电池下壳体上的准确摆放，有助于提高动力电池包装配效率和装配质量，降低制造成本。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明新能源汽车动力电池模组摆放设备的结构示意图；

图2是抓取夹具的结构示意图；

图3是抓取夹具的主视图；

图4是抓取夹具的侧视图；

图5是抓取夹具的俯视图；

图6是抓取夹具的剖视图；

图7是第二调节装置的结构示意图；

图8是第二调节装置另一角度的结构示意图；

图9是抓取夹具与机器人的装配示意图；

图10是电池模组自动摆放特征点示意图；

图11是电池模组自动抓取特征点示意图；

图12是电池模组自动抓取摆放工作站的局部结构示意图；

图13是电池包转运系统的结构示意图；

图14是电池包自动运输装置的结构示意图；

图15是电池模组自动抓取摆放工作站示意图；

图中标记为：

1、电池模组；2、夹爪座；3、夹爪距离传感器；4、补偿光源；5、工业相机；6、机器臂转接座；7、第四调节座；8、模组扫码枪；9、第一调节执行器；10、第二调节执行器；11、夹爪杆；12、导向端；13、视觉系统控制盒；14、加强板；15、第一调节座；16、第二调节座；17、第二转轴；18、第一转轴；19、第一压力传感器；20、第二压力传感器；21、转接板；22、内螺纹圆柱销；23、第二压力传感器；24、调节螺杆；25、第一传感器固定板；26、第三调节座；27、内螺纹圆柱销；28、锁紧螺母；29、模组条形码；30、模组正极标识；31、模组负极标识；32、模组固定孔；33、模组定位销孔；34、避让孔；35、机器臂前爪固定机构；36、机器臂前爪法兰旋转轴；37、机器臂腕部中心轴；38、机器人小手臂座；39、机器人大手臂；40、连杆伺服电机；41、机器人大手臂旋转轴；42、底盘法兰盘；43、底盘旋转涡轮轴；44、底盘旋转涡杆轴承法兰；45、机器人箱体底座固定孔；46、机器人箱体底座；47、末端法兰；48、小手臂法兰旋转座i；49、小手臂法兰旋转座ii；50、机器臂连杆；51、工艺台车；52、模组专用托盘；53、下壳体模组定位销；54、模组安装孔；55、限位块；56、夹爪杆顶端螺纹杆；57、电池下壳体；58、ptc安装孔；59、第五调节座；60、第一滑槽；61、第二滑槽；62、第三滑槽；63、第四滑槽；64、运输轨道；65、地址磁卡；66、agv小车；67、升降挂钩；68、ptc元件；69、搜索区域框；70、检修口；71、限位轨道；72、导向槽；73、第一限位执行器；74、第二限位执行器；75、第三限位执行器；76、安全围栏；77、台车进口；78、台车出口；79、第一上料门；80、第二上料门；81、进口感应光栅；82、出口感应光栅；83、工业机器人；84、搜索区域框；85、摆放位置特征框；86、摆放位置特征点；87、摆放位置特征点；88、摆放位置特征点；89、摆放位置特征点。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1至图15所示，本发明提供了一种新能源汽车动力电池模组摆放设备，包括用于将电池下壳体57转运至装配工位的电池包转运系统、工业机器人83和用于将电池模组摆放至处于装配工位的电池下壳体57上的抓取夹具，抓取夹具包括与工业机器人83连接的机器臂转接座6、设置于机器臂转接座6上的视觉装置、用于抓取电池模组的两个夹爪装置以及设置于机器臂转接座6上且用于调节夹爪装置的高度和调节两个夹爪装置之间的距离的第一调节装置。

具体地说，如图1至图6和图8所示，机器臂转接座6与工业机器人83连接，由工业机器人83带动抓取夹具进行移动。工业机器人83为六自由度机器人，机器臂转接座6与工业机器人83的末端法兰固定连接。第一调节装置包括与机器臂转接座6连接且用于调节夹爪装置的高度的第一调节执行器9和用于调节两个夹爪装置之间的距离的第二调节执行器10，第一调节执行器9与第二调节执行器10连接，第一调节执行器9为气缸，第二调节执行器10为气动夹爪(其型号为af30-90-ps)。第二调节执行器10的缸体与第一调节执行器9的活塞杆固定连接，第一调节执行器9的缸体与机器臂转接座6固定连接，两个夹爪装置分别与第二调节执行器10的两个动力输出端固定连接。第二调节执行器10用于控制两个夹爪装置进行直线运动，且使两个夹爪装置做相向运动或相背离运动，以实现对电池模组的夹紧与释放。第一调节执行器9伸缩时，带动第二调节执行器10及其上的两个夹爪装置同步进行移动，第一调节执行器9带动第二调节执行器10移动时的移动方向与第一方向相平行，第二调节执行器10驱动夹爪装置移动时的移动方向与第二方向相平行，第一方向和第二方向相垂直，两个夹爪装置处于与第二方向相平行的同一直线上。当第一调节执行器9处于竖直状态时，第二调节执行器10呈水平状态，此时第一调节执行器9可以带动第二调节执行器10及其上的两个夹爪装置沿竖直方向进行移动，第二调节执行器10可以控制两个夹爪装置沿水平方向进行移动。

如图2至图6所示，两个夹爪装置为对称布置，夹爪装置包括与第一调节装置连接的夹爪座2和与夹爪座2连接的夹爪杆11，夹爪杆11设置多个，电池模组具有让夹爪杆11插入的模组固定孔32。夹爪座2与第二调节执行器10的动力输出端固定连接，设置在夹爪座2上的所有夹爪杆11处于与第三方向相平行的同一直线上，第三方向与第一方向和第二方向相垂直，夹爪杆11具有一定的长度且夹爪杆11的长度方向与第一方向相平行，夹爪杆11的长度方向上的一端与夹爪座2固定连接，夹爪杆11的长度方向上的另一端为用于引导夹爪杆11插入电池模组的模组固定孔32中的导向端12，夹爪杆11的导向端12为圆锥台形，导向端12的外壁面为圆锥面，导向端12的外壁面的轴线也即夹爪杆11的轴线，导向端12的直径最小部位距离夹爪座2最远，即夹爪杆11的尖端朝下。

如图4所示，夹爪装置还包括与夹爪座2为螺纹连接的调节螺杆24，调节螺杆24的长度方向与第二方向相平行，调节螺杆24位于第二调节执行器10的下方。调节螺杆24上并设置有用于将其固定在夹爪座2上的锁紧螺母，通过拧紧锁紧螺母，可以将调节螺杆24并紧在夹爪座2上，调节螺杆24用于限定两个夹爪装置之间的最小距离。各个夹爪装置上分别设置一个调节螺杆24和一个夹爪座2，两个调节螺杆24位于两个夹爪座2之间。

在本实施例中，如图2至图6所示，夹爪装置的夹爪杆11设置两个，也即夹爪杆11共设置四个，四个夹爪杆11呈矩形分布，相应的，电池模组上设置四个模组固定孔32，各个夹爪杆11分别用于插入一个电池模组上的模组固定孔32中。

如图3和图4所示，第一调节执行器9上设置第一压力传感器19，第二调节执行器10上设置第二压力传感器20，第一压力传感器19和第二压力传感器20与控制系统电连接。第一压力传感器19用于感应第一调节执行器9的活塞杆沿竖直方向的移动距离，第二压力传感器20用于感应第二调节执行器10的动力输出端的移动距离。

当抓取夹具沿竖直方向进行下降的过程中，夹爪杆11呈竖直状态，若出现夹爪杆11与模组固定孔32不同轴，两者之间存在较大偏差时，下移过程中夹爪杆11的导向端12会与电池模组产生接触挤压，第一调节执行器9被压缩，第一调节执行器9的活塞杆接触第一压力传感器19后，第一压力传感器19会检测到夹爪杆11的导向端12受力，第一压力传感器19发送信号至控制系统，则控制系统会判定夹爪杆11与模组固定孔32偏差较大，抓取失败，暂停继续操作，并发出警报，待相关操作人员确认后解除警报并复位到起始位置。在抓取过程中，当夹爪杆11插入到模组固定孔32中后，第二调节执行器10开始进行充气，第二调节执行器10带动两个夹爪装置作相向运动，两个夹爪装置之间的距离逐渐减小，夹爪杆11开始与电池模组的模组固定孔32的内壁面进行接触，夹爪杆11并挤压电池模组，当第二调节执行器10的动力输出端接触到第二压力传感器20后，第二压力传感器20将检测的压力数据发送至控制系统，当检测的压力数据达到设定值后，则第二调节执行器10停止充气，夹爪装置停止移动，此时夹爪杆11对电池模组施加的压力达到设定值，抓取夹具可以向上抓取电池模组。

因此，通过夹爪杆11与模组固定孔32的内壁面接触，夹爪杆11的外圆面的摩擦系数较大，较大的侧向挤压力与具有较大摩擦系数的夹爪杆11产生的摩擦力足以克服模组本身重力及运动过程中产生的加速度；同时，第二调节执行器10具有自锁功能，在断电断气的情况下第二调节执行器10能够抱死，防止抓取过程中出现电池模组的掉落而造成模组损坏及其他意外。由于通过模组本身的固定孔进行抓取及放置，所以对电池包内部空间及电池模组之间的操作空间及电池模组尺寸重量要求极低，可操作性高。

如图2至图6所示，抓取夹具还包括夹爪距离传感器3，夹爪距离传感器3是用于在抓取电池模组过程中精确定位夹爪杆11的位置和用于在摆放电池模组过程中辅助定位电池模组的摆放位置，夹爪距离传感器3为红外传感器，夹爪座2上设置与夹爪距离传感器3和电池模组位置对齐且用于让夹爪距离传感器3产生的红外线信号穿过的避让孔34。夹爪距离传感器3安装在第一传感器固定板25，第一传感器固定板25安装在其中一个夹爪座2上，避让孔34为在该夹爪座2上沿夹爪座2的厚度方向贯穿设置的通孔，夹爪座2的厚度方向与第一方向相平行，夹爪座2位于夹爪距离传感器3的下方，夹爪距离传感器3位于第二调节执行器10的一侧，夹爪距离传感器3是用于检测与电池模组之间的距离，夹爪距离传感器3与控制系统电连接。

而且，在抓取夹具将电池模组摆放至电池下壳体57上的过程中，夹爪距离传感器3是用于检测与电池下壳体57上的下壳体模组定位销53之间的距离，使电池模组能够精准的摆放到电池下壳体57上，避免产生撞击。

当抓取夹具沿竖直方向进行下降的过程中，夹爪杆11处于竖直状态，电池模组上设置一个模组定位销孔33，夹爪距离传感器3产生的红外线信号穿过避让孔34后射向下方的电池模组上的模组定位销孔33，4个夹爪杆11沿着电池模组上的4个模组固定孔32下移，当夹爪距离传感器3探测到与下方的电池模组上的模组定位销孔33之间的距离达到设定值后，也即抓取夹具的下降高度满足设定要求后，抓取夹具停止下移。

如图2至图6所示，视觉装置用于采集电池模组和电池下壳体57的图像，

视觉装置包括与机器臂转接座6连接的悬臂以及设置于悬臂上的工业相机5和补偿光源4，工业相机5上设置工业镜头。悬臂具有一定的长度且悬臂的长度方向与第三方向相平行，悬臂的长度方向上的一端与机器臂转接座6固定连接，工业镜头和工业相机5为图像采集的装置，工业相机5通过第二传感器固定板安装在悬臂上，第二传感器固定板与悬臂固定连接，工业相机5固定在第二传感器固定板上。补偿光源4固定设置在悬臂上，补偿光源4用来打光，加强视觉装置对电池模组及电池下壳体57上的特征点的识别，有利于获取清晰的图片，并降低图像处理的难度。因此，通过视觉及红外探测系统可实现快速抓取夹具准确的定位，使抓取夹具能够精准抓取及摆放电池模组，大大提高了动力电池包的装配效率及装配质量。

作为优选的，如图2至图6所示，悬臂位于补偿光源4的上方，补偿光源4位于工业相机5的下方，补偿光源4为环形光源，工业相机5与补偿光源4为同轴设置，补偿光源4的轴线与第一方向相平行。

作为优选的，如图2至图6所示，悬臂上设置加强板14，加强板14与悬臂固定连接，提高结构强度。

如图2至图6、图12所示，在装配过程中，电池下壳体57放置在工艺台车51上，电池下壳体57上设置有ptc安装孔58，电池下壳体57上ptc安装孔58并设置有多个，ptc元件68在ptc安装孔58处安装在电池下壳体57上，需装配到电池下壳体57上的电池模组放置在模组专用托盘52，模组专用托盘52放置在车间地面上，抓取夹具将模组专用托盘52上的电池模组逐个抓取到电池下壳体57上，完成电池模组与电池下壳体57的装配。工业相机5用于对电池模组抓取特征点和在电池下壳体57上的摆放位置特征点进行识别，电池下壳体上的摆放位置特征点为电池下壳体57上的ptc安装孔58，抓取特征点为电池模组上的模组正极标识30或模组负极标识。

因此，通过利用电池下壳体和电池模组本身结构特点，设定模组抓取和摆放识别点。利用每个电池模组上自带的极性标记作为模组抓取特征点，如正极符号“+”，标准电池模组的加工精度高，可有效提升特征点识别通过率。同时，选取正、负极标识作为识别特征点，可避免模组极性摆放错误导致装配短路风险。同时，利用铺设于电池下壳体上的电池包热管理装置(如ptc元件)的安装孔作为电池模组在电池下壳体上的摆放特征点，该电池包热管理装置一致性高，且ptc安装孔与电池模组上的模组固定一一对应，可保证每个电池模组有对应的识别特征点，确保电池模组位置摆放精准，程序设定每个模组识别特征点满足要求，才可以进行下一步动作。

电池下壳体57上还设置有下壳体模组定位销53和模组安装孔54，模组安装孔54与内螺纹孔，模组安装孔54位于ptc安装孔58的下方且模组安装孔54与ptc安装孔58为同轴设置。下壳体模组定位销53与电池下壳体57为垂直连接，电池模组摆放到电池下壳体57上后，下壳体模组定位销53插入到电池模组的模组定位销孔33中，对电池模组进行定位，同时模组安装孔54与电池模组上的模组固定孔32处于同轴状态，并使用螺栓将电池模组固定在电池下壳体57上，螺栓穿过电池模组上的模组固定孔32和ptc安装孔58后插入模组安装孔54中，拧紧螺栓后，将电池模组固定在电池下壳体57上，ptc元件68位于电池模组的下方。当抓取夹具携带电池模组垂直下降过程中，若出现模组固定孔32与电池下壳体57上的模组安装孔54不同轴或模组定位销孔33与下壳体模组定位销53存在较大偏差时，下移过程中电池模组与其他模组的上盖板、端板或电池下壳体57等部位产生接触挤压时，第一调节执行器9受力被压缩，第一调节执行器9的活塞杆接触第一压力传感器19后，第一压力传感器19会检测到第一调节执行器9受到的压力，则说明电池模组摆放未到位，存在偏差，第一压力传感器19发送信号至控制系统，则控制系统会判定电池模组的模组固定孔32与电池下壳体57上的模组安装孔54偏差较大，摆放失败，暂停继续操作，并发出警报，待相关操作人员确认后解除警报并复位到起始位置。

如图2至图6所示，抓取夹具还包括模组扫码枪8和设置于机器臂转接座6上的第二调节装置，模组扫码枪8与第二调节装置连接，模组扫码枪8用于扫描电池模组上的模组条形码，识别电池模组的信息，使电池模组能够准确摆放到电池下壳体57上的安装位置处。第二调节装置和悬臂分别位于机器臂转接座6的相对两侧，第二调节装置和悬臂处于与第三方向相平行的同一直线上。

第二调节装置用于调节模组扫码枪8的姿态，使扫码焦距合适，可以增加扫码识别率，而且考虑到不同电池模组上的条形码位置有差异，通过调节模组扫码枪8的位置，可以提高抓取夹具的通用性，满足不同型号的电池模组的抓取。

如图2至图8所示，第二调节装置包括与机器臂转接座6连接的第一调节座15、与第一调节座15连接的第二调节座16、与第二调节座16转动连接的第三调节座26、与第三调节座26转动连接的第四调节座7和与第四调节座7转动连接的第五调节座59，模组扫码枪8设置于第五调节座59上，第四调节座7的旋转中心线与第三调节座26的旋转中心线相垂直，第五调节座59的旋转中心线与第四调节座7的旋转中心线和第三调节座26的旋转中心线相垂直。第一调节座15与机器臂转接座6固定连接，第一调节座15和悬臂分别位于机器臂转接座6的相对两侧，第二调节座16在第一调节座15上的位置可调节，以使模组扫码枪8的高度可调节。第二调节座16在调节高度位置时，第二调节座16相对于第一调节座15可以直线移动，第二调节座16相对于第一调节座15进行直线移动时的移动方向与第一方向相平行。第二调节座16具有一定的长度，第二调节座16的长度方向与第二方向相平行，第二调节座16的长度方向上的一端与第一调节座15连接，第二调节座16的长度方向上的另一端通过第一转轴18与第三调节座26转动连接，第一转轴18的轴线(也即第三调节座26的旋转中心线)与第三方向相平行。第四调节座7与第三调节座26转动连接，第四调节座7相对于第三调节座26转动时的旋转中心线与第一转轴18的轴线相垂直。第五调节座59通过第二转轴17与第四调节座7转动连接，第五调节座59相对于第四调节座7转动时的旋转中心线(也即第二转轴17的轴线)与四调节座相对于第三调节座26转动时的旋转中心线相垂直，模组扫码枪8固定在第五调节座59上。

作为优选的，如图2至图8所示，第一调节座15是通过第一紧固件与第二调节座16连接，该第一紧固件主要是由第一螺栓和设置于第一螺栓上的第一螺母构成，第一螺母与第一螺栓为螺纹连接，第一调节座15具有让第一螺栓穿过的第一滑槽60，第二调节座16具有让第一螺栓穿过的通孔，第一滑槽60为在第一调节座15上沿第一调节座15的长度方向延伸的滑槽，第一滑槽60的长度大于第一螺栓的直径，第一滑槽60的长度方向与第一方向相平行。在需要调节模组扫码枪8的高度位置时，拧松第一螺栓和第一螺母，然后第二调节座16相对于第一调节座15可以移动，通过沿着第一调节座15的长度方向移动第二调节座16，第二调节座16通过第三调节座26、第四调节座7和第五调节座59带动模组扫码枪8同步移动，在将模组扫码枪8移动至高度后，拧紧第一螺栓和第一螺母，将第二调节座16固定在第一调节座15上，模组扫码枪8保持在调节后的高度位置。

在本实施例中，如图2至图8所示，第一紧固件设置两个，第一滑槽60设置两个，两个第一滑槽60处于与第三方向相平行的同一直线上。

作为优选的，如图1至图7所示，第三调节座26呈u形结构，第二调节座16的端部插入第三调节座26的内腔体中，第二调节座16是通过第二紧固件与第三调节座26连接，第二紧固件位于第一转轴18的下方，该第二紧固件主要是由第二螺栓和设置于第二螺栓上的第二螺母构成，第二螺栓的轴线与第一转轴18的轴线相平行，第二螺母与第二螺栓为螺纹连接，第二调节座16具有让第二螺栓穿过的第二滑槽61，第三调节座26具有让第二螺栓穿过的通孔，第二滑槽61为圆弧形凹槽，第二滑槽61的轴线也即第一转轴18的轴线，第二滑槽61的弧度小于180度。在需要调节模组扫码枪8的角度时，拧松第二螺栓和第二螺母，然后第三调节座26相对于第二调节座16可以转动，第三调节座26转动时可以通过第四调节座7和第五调节座59带动模组扫码枪8同步转动，在将模组扫码枪8调节至合适角度后，拧紧第二螺栓和第二螺母，将第三调节座26固定在第二调节座16上。

在本实施例中，如图2至图8所示，第二紧固件设置两个，第二滑槽61设置两个，两个第二滑槽61分别设置在第三调节座26的两个相对的侧壁上，且两个第二滑槽61处于与第三方向相平行的同一直线上。

作为优选的，如图2至图8所示，第四调节座7呈u形结构，第三调节座26是通过第三紧固件与第四调节座7连接，第三紧固件位于第一转轴18的下方，该第三紧固件主要是由第三螺栓和设置于第三螺栓上的第三螺母构成，第二转轴17位于第三螺栓的下方，第三螺母与第三螺栓为螺纹连接，第三调节座26具有让第三螺栓穿过的第三滑槽62，第四调节座7具有让第三螺栓穿过的通孔，第三滑槽62为圆弧形凹槽，第三滑槽62的轴线与第一转轴18的轴线在空间上相垂直且第三滑槽62的轴线与第三螺栓的轴线相平行，第三滑槽62的弧度小于180度。在需要调节模组扫码枪8的角度时，拧松第三螺栓和第三螺母，然后第四调节座7相对于第三调节座26可以转动，第四调节座7转动时可以通过第五调节座59带动模组扫码枪8同步转动，在将模组扫码枪8调节至合适角度后，拧紧第三螺栓和第三螺母，将第四调节座7固定在第三调节座26上。

在本实施例中，如图2至图8所示，第三紧固件设置两个，第三滑槽62设置两个，两个第三滑槽62设置在第三调节座26的底壁上，两个第三滑槽62为对称布置，两个第三滑槽62处于与第一转轴18的轴线相平行的同一平面内且两个第三滑槽62为同轴设置，第三滑槽62的轴线也即第四调节座7相对于第三调节座26转动时的旋转中心线。

作为优选的，如图2至图8所示，第四调节座7和第五调节座59均呈u形结构，第四调节座7的端部插入第五调节座59的内腔体中，第四调节座7是通过第四紧固件与第五调节座59连接，第四紧固件位于第二转轴17的下方，该第四紧固件主要是由第四螺栓和设置于第四螺栓上的第四螺母构成，第四螺栓的轴线与第二转轴17的轴线相平行，第四螺母与第四螺栓为螺纹连接，第四调节座7具有让第四螺栓穿过的第四滑槽63，第五调节座59具有让第四螺栓穿过的通孔，第四滑槽63为圆弧形凹槽，第四滑槽63的轴线也即第二转轴17的轴线，第四滑槽63的弧度小于180度。在需要调节模组扫码枪8的角度时，拧松第四螺栓和第四螺母，然后第五调节座59相对于第四调节座7可以转动，第五调节座59转动时可以带动模组扫码枪8同步转动，在将模组扫码枪8调节至合适角度后，拧紧第四螺栓和第四螺母，将第五调节座59固定在第四调节座7上。

在本实施例中，如图2至图8所示，第四紧固件设置两个，第四滑槽63设置两个，两个第四滑槽63分别设置在第五调节座59的两个相对的侧壁上，且两个第四滑槽63处于与第二转轴17的轴线相平行的同一直线上。

上述结构的第二调节装置可以实现模组扫码枪8的高度位置和多个方向的角度的调节，自由度高，调节操作方便，结构简单。而且，模组扫描枪的设置，可在模组抓取过程中完成模组条码扫描记录并存档在溯源系统中，从而节约了人工工时及材料成本。

如图9和图12所示，工业机器人83的结构如同本领域技术人员所公知的那样，末端法兰作为机器人的第六轴，是由伺服电机驱动。通过工业机器人83可完成大尺寸电池包的模组多角度摆放，对电池包尺寸要求极低。

采用上述结构的抓取夹具，在开始抓取时，补偿光源4打开，工业相机5按照设定的轨迹及速度首先对电池下壳体57上的ptc安装孔58位置以每4个为一组(与电池模组上4个模组固定孔32相匹配)进行识别并记录；在电池下壳体57上的ptc安装孔58位置全部识别并记录后，工业机器人83按照设定轨迹及速度将抓取夹具移动至模组专用托盘52处，工业相机5开始识别电池模组上的模组正极标识30并作出微调，同时夹爪距离传感器3通过红外系统识别电池模组上的模组定位销孔33是否与避让孔34匹配并作出微调，直至抓取夹具完全位于待抓取的电池模组的正上方；在夹爪距离传感器3和工业相机5识别微调完成后，模组扫码枪8自动扫描待抓取的电池模组上的模组条形码进行识别，当条码与系统匹配无问题后进行上传存档。

扫码结束后，工业机器人83通过机器臂前爪固定机构35、机器臂前爪法兰旋转轴36、机器臂腕部中心轴37、机器人小手臂座38、小手臂法兰旋转座i48等带动抓取夹具垂直下降，4个夹爪杆11沿着电池模组上的4个模组固定孔32下移，当夹爪距离传感器3通过电池模组上的模组定位销孔33探测下降高度满足设定要求时，抓取夹具停止下移；然后第二调节执行器10开始进行充气，第二调节执行器10带动两个夹爪装置作相向运动，两个夹爪装置之间的距离逐渐减小，夹爪杆11开始与电池模组的模组固定孔32的内壁面进行接触，夹爪杆11并挤压电池模组，当第二调节执行器10的动力输出端接触到第二压力传感器20后，第二压力传感器20将检测的压力数据发送至控制系统，当检测的压力数据达到设定值后，则第二调节执行器10停止充气，夹爪装置停止移动，第二调节执行器10进行自锁，此时夹爪杆11对电池模组施加的压力达到设定值，抓取夹具可以向上抓取电池模组；当电池模组抓取完成后，抓取夹具携带着模组按照设定轨迹及速度移动至工艺台车51上方，工业机器人83按照记录在控制系统里的ptc安装孔58位置信息快速移动到ptc安装孔58的正上方；抓取夹具按照设计轨迹及速度垂直下降，抓取夹具下降过程中，当夹爪距离传感器3识别到与电池下壳体57上的下壳体模组定位销53之间的距离满足设定要求时，抓取夹具停止下降，电池模组被放置到电池下壳体57上，然后第二调节执行器10释放压力，两个夹爪装置之间的距离略微增大，夹爪杆11松动，夹爪杆11与电池模组的模组固定孔32的内壁面之间的挤压消除，工业机器人83带动抓取夹具上移，使夹爪杆11从模组固定孔32中抽出，进行下一个电池模组的抓取。最终将所有电池模组均摆放到电池下壳体57上。

如图1、图12至图14所示，电池包转运系统包括用于承载电池包下壳体的工艺台车51、用于带动工艺台车51移动的agv小车66和用于引导agv小车66沿设定轨迹进行移动的运输轨道64。运输轨道64设置在车间地面上，agv小车66可以自行行驶，agv小车66沿着运输轨道64行驶时，能够带动工艺台车51同步移动。在运输轨道64的初始站点处，将空的电池包下壳体摆放在工艺台车51上，然后由agv小车66将工艺台车51从运输轨道64的初始站点转运至装配工位处，工业机器人83和模组专用托盘52处于装配工位处。输轨道上设置地址磁卡65，地址磁卡65用于标记运输路线中各站点地址信息。

如图14所示，agv小车66为双向潜伏式无人搬运车，其结构如同本领域技术人员所公知的那样，在此不再赘述。agv小车66具有用于与工艺台车51连接的升降挂钩67，升降挂钩67可以升降，在agv小车66需要带动工艺台车51进行移动时，升降挂钩67上升后勾住工艺台车51，然后agv小车66可以带动工艺台车51进行移动；升降挂钩67下降后，升降挂钩67与工艺台车51分离，agv小车66与工艺台车51脱离，agv小车66不再能够带动工艺台车51进行移动。

如图14所示，工艺台车51的顶面上设置有用于对电池下壳体57进行定位的限位块55，限位块55设置多个，工艺台车51的顶面为水平面，电池下壳体57呈水平状态放置在工艺台车51的顶面上，所有限位块55沿电池下壳体57的外边缘进行布置，从而在水平方向上对电池下壳体57进行限位，实现电池下壳体57进行定位，防止工艺台车51运行过程中电池下壳体57出现移位。

如图15所示，本发明的新能源汽车动力电池模组摆放设备还包括用于对工艺台车51进行限位且用于使工艺台车51保持在装配工位的限位装置。限位装置位于装配工位处，限位装置包括第一限位执行器73、第二限位执行器74、第三限位执行器75和用于引导工艺台车51的限位轨道71，限位轨道71为水平设置，限位轨道71的长度方向与运输轨道64的直线段的长度方向相平行，运输轨道64位于限位轨道71和模组专用托盘52之间。第一限位执行器73、第二限位执行器74和第三限位执行器75处于与限位轨道71的长度方向相平行的同一直线上，第二限位执行器74位于第一限位执行器73和第三限位执行器75之间。第一限位执行器73为可伸缩的构件，第一限位执行器73的伸缩方向为水平方向且与限位轨道71的长度方向相垂直，第二限位执行器74为可伸缩的构件，第二限位执行器74的伸缩方向为水平方向且与限位轨道71的长度方向相垂直，第三限位执行器75为可伸缩的构件，第三限位执行器75的伸缩方向为水平方向且与限位轨道71的长度方向相垂直，第一限位执行器73、第二限位执行器74和第三限位执行器75优选为气缸。

如图15所示，工艺台车51的底部设置有脚轮，限位轨道71上设置让脚轮嵌入的导向槽72，导向槽72为沿限位轨道71的整个长度方向延伸。在工艺台车51达到装配工位后，第一限位执行器73和第二限位执行器74伸长，第一限位执行器73和第二限位执行器74的活塞杆与工艺台车51的第一表面相接触，对工艺台车51施加压力，工艺台车51的第一表面为竖直面，且工艺台车51的第一表面与第四方向相平行，第四方向为水平方向且第四方向与限位轨道71的长度方向相平行；同时，第三限位执行器75伸长，第三限位执行器75的活塞杆与工艺台车51的第二表面相接触，对工艺台车51的前方对工艺台车51形成阻挡，工艺台车51的第二表面为竖直面且工艺台车51的第二表面与第四方向相垂直。通过第一限位执行器73、第二限位执行器74和第三限位执行器75的配合，在agv小车66与工艺台车51脱离后，实现工艺台车51的定位，使工艺台车51保持在装配工位处不动。在电池模组全部摆放到电池下壳体57上后，工艺台车51需携带电池下壳体57移动至下一工位，第一限位执行器73、第二限位执行器74和第三限位执行器75收缩，与工艺台车51分离，工艺台车51可以继续向前行驶。

如图1和图15所示，本发明的新能源汽车动力电池模组摆放设备还包括安全围栏76，安全围栏76为矩形框结构，限位装置、工业机器人83和模组专用托盘52位于安全围栏76的内部，安全围栏76将这些部件包围，形成安全的操作空间，提高安全性。安全围栏76具有一个台车进口77和一个台车出口78，台车进口77和台车出口78是分别设置在安全围栏76的相对两个侧壁上的矩形开口，台车进口77和台车出口78处于与第四方向相平行的同一直线上，限位轨道71从台车进口77延伸至台车出口78处，工艺台车51是从台车进口77进入安全围栏76的内部，在装配结束后，工艺台车51携带电池下壳体57从台车出口78出去。台车进口77处并设置有进口感应光栅，台车出口78处并设置有出口感应光栅。

如图1和图15所示，安全围栏76上设置有一个第一上料门79和一个第二上料门80，第一上料门79和第二上料门80设置在安全围栏76的同一侧壁上，该侧壁与第四方向相垂直，第一上料门79和第二上料门80可以升降，第一上料门79是用于控制安全围栏76的侧壁上设置的一个门洞的开闭，第二上料门80是用于控制安全围栏76的侧壁上设置的另一个门洞的开闭，该两个门洞是用于让模组专用托盘52在上下料时通过。模组专用托盘52可以同时放置两个，工业机器人83位于两个模组专用托盘52之间，两个模组专用托盘52上均摆满有电池模组，在其中一个模组专用托盘52上的电池模组被全部摆放到电池下壳体57上后，可以继续将另一个模组专用托盘52上的电池模组摆放到下一个进入到装配工位处的电池下壳体57上，并将空的模组专用托盘52移出安全围栏76，继续装载电池模组后再进入安全围栏76，这样有助于提高工作效率，抓取夹具不需要等待上料。

本发明还提供了一种新能源汽车动力电池模组的摆放方法，采用上述结构的新能源汽车动力电池模组摆放设备，且包括如下的步骤：

s1、电池包转运系统将电池下壳体57转运至装配工位；

s2、工业机器人83与抓具夹具相配合，逐个抓取电池模组，并将抓取的电池模组摆放到电池下壳体57上；

s3、电池包转运系统将电池下壳体57运送出装配工位。

上述步骤s1包括：

s101、启动电池包转运系统，agv小车66自动运行至运输轨道64的初始站点，读取该初始站点处的地址磁卡65信息，agv小车66的升降挂钩67向上升起，升降挂钩67连接工艺台车51，然后agv小车66带动工艺台车51行驶，工艺台车51上摆放有电池上壳体；

s102、agv小车66沿着运输轨道64行驶过程中，读取运输轨道64中各站点处的地址磁卡65信息，agv小车66根据程序设定执行相应指令，如加速、降速、停止、挂钩升降等，直到工艺台车51运行至台车进口77处，agv小车66停止行驶；

s103、待工业机器人83和抓取夹具准备就绪，控制系统发送指令通知agv小车66进站，agv小车66继续带动工艺台车51移动，使工艺台车51移动至装配工位处，此时工艺台车51的脚轮进入限位轨道71的导向槽72中，然后第一限位执行器73、第二限位执行器74和第三限位执行器75伸长，第一限位执行器73和第二限位执行器74的活塞杆与工艺台车51的第一表面相接触，对工艺台车51施加压力，第三限位执行器75的活塞杆与工艺台车51的第二表面相接触，完成对工艺台车51的前进方向和横向限位后，agv小车66的升降挂钩67下降，agv小车66与工艺台车51脱离，agv小车66沿原路返回初始站点，去搬运下一辆工艺台车51。

上述步骤s2包括：

s201、抓取夹具对电池下壳体57上的所有摆放位置特征点进行识别；

s202、抓取夹具对待抓取的所有电池模组上的抓取特征点进行识别；

s203、抓取夹具按顺序逐个抓取电池模组，并按顺序将电池模组摆放到电池下壳体57上。

如图10所示，在上述步骤s201中，电池下壳体57上的摆放位置特征点为电池下壳体57上的ptc安装孔58，抓取夹具的补偿光源4打开，工业机器人83将抓取夹具移动至电池下壳体57的上方，抓取夹具的工业相机5采集电池下壳体57上所有的ptc安装孔58的图像，工业相机5将采集的图像传输至控制系统的图像处理模块，由图像处理模块负责图像的处理；所有摆放位置特征点识别通过后，准确进行电池模组的抓取。

如图11所示，在上述步骤s202中，电池模组上的抓取特征点为模组正极标识30，抓取夹具的补偿光源4打开，工业机器人83将抓取夹具移动至待抓取的电池模组的上方，抓取夹具的工业相机5采集待抓取的所有电池模组的图像，工业相机5将采集的图像传输至控制系统的图像处理模块，由图像处理模块负责图像的处理。

在上述步骤s203中，抓取特征点识别通过后，通过抓取夹具按顺序逐个抓取模组专用托盘52上的电池模组，并根据步骤s201识别的摆放位置特征点，在电池下壳体57上按顺序摆放电池模组。

在上述步骤s203中，在抓取每个电池模组时，抓取夹具的补偿光源4打开，工业机器人83将抓取夹具移动至模组专用托盘52处，当待抓取的电池模组上的模组定位销孔33(此时模组定位销孔33和模组固定孔32的轴线均为竖直线)与夹爪座2上的避让孔34对齐后，说明夹爪杆11与待抓取的电池模组上的模组固定孔32处于同轴状态，抓取夹具完全位于待抓取的电池模组的正上方，夹爪距离传感器3发送信号至控制系统，然后模组扫码枪8对待抓取的电池模组上的模组条形码进行识别，当该电池模组上的模组条形码信息与控制系统中存储的信息匹配无问题后，将数据上传至存储器存档；扫码结束后，工业机器人83带动抓取夹具沿竖直方向向下移动，抓取夹具的4个夹爪杆11插入电池模组上的4个模组固定孔32，并沿着电池模组上的4个模组固定孔32下移，当夹爪距离传感器3探测到抓取夹具的下降高度达到设定值时，抓取夹具停止下移；然后第二调节执行器10开始进行充气，第二调节执行器10带动两个夹爪装置作相向运动，两个夹爪装置之间的距离逐渐减小，夹爪杆11开始与电池模组的模组固定孔32的内壁面进行接触，夹爪杆11并挤压电池模组，当第二调节执行器10的动力输出端接触到第二压力传感器20后，第二压力传感器20将检测的压力数据发送至控制系统，当检测的压力数据达到设定值后，则第二调节执行器10停止充气，夹爪装置停止移动，第二调节执行器10进行自锁，此时夹爪杆11对电池模组施加的压力达到设定值，抓取夹具可以向上抓取电池模组；然后工业机器人83带动抓取夹具向上移动，抓取夹具携带抓取的电池模组同步向上移动，最终将该电池模组移动至电池下壳体57的正上方；然后工业机器人83控制抓取夹具沿竖直方向向下移动，抓取夹具按照设计轨迹及速度垂直下降，抓取夹具下降过程中，当夹爪距离传感器3检测到与电池下壳体57上的下壳体模组定位销53之间的距离达到设定值后，表明此时电池模组下降到位，抓取夹具停止下降，电池模组被放置到电池下壳体57上，然后第二调节执行器10释放压力，两个夹爪装置之间的距离略微增大，夹爪杆11松动，夹爪杆11与电池模组的模组固定孔32的内壁面之间的挤压消除，工业机器人83带动抓取夹具上移，使夹爪杆11从模组固定孔32中抽出，进行下一个电池模组的抓取。最终将所有电池模组均摆放到电池下壳体57上。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。