CN101859125A - 多轴接合单元的控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种多轴接合单元的控制装置，包含：多轴接合单元，用以进行至少一动作；计量模块，用以计量多轴接合单元进行动作的参数变化；路径获取模块，依据参数变化获取工作路径；及路径编辑模块，由工作路径获取多个转折点，并依据多个转折点获取简化路径，提供多轴接合单元依据简化路径位移而重复进行动作。一种多轴接合单元的控制方法也在此揭露。

Description

多轴接合单元的控制装置及控制方法

技术领域

本发明是一种多控制装置及控制方法，特别是一种多轴接合单元的控制装置及控制方法。

背景技术

在电子产品的生产制程中，在长条形或U字体型的运送带形成的生产线上，由多数的操作人员进行组装。然而，以人力组装电子产品的方式，不仅效率低、成本高，且不易掌控组装品质，随着人力成本的逐年增加，生产自动化逐渐取代人力组装，而在生产自动化的过程中，机器手臂扮演一个相当重要的角色。

习知机器手臂的大多是由编程程式预先描述好其固定工作路径，之后一直反复重复同样的动作。但随着机器手臂所进行的动作愈加复杂，以编程程序描述工作路径愈来愈困难，因此，此种方式逐渐被机器人教导所取代。机器人教导是指对一具有存储装置的机器人教导动作程序、位置及速度，使机器人可依设定存储装置的消息，重新做出伸缩、屈伸、上下移动、左右移动、旋转动作等复合动作来达到使用者需要的动作。然而，其必须设置价值不菲的力感测器、加速规等元件侦测人教导机器人的力道，辅以位置侦测，才能使机器人达到动作灵活、平滑的目的。

由于此种机器人的成本过高，使得机器人教导大多是应用在工业用机器手臂。因此，如何简化教导系统，使其在不需要额外的力感测相关元件的情况下，具有动作灵活、平顺的效果，由此解决现有教导系统成本过高的问题，是一个刻不容缓的待解决课题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种多轴接合单元的控制装置，包含：多轴接合单元，用以进行至少一动作；计量模块，用以计量多轴接合单元进行动作的参数变化；路径获取模块，依据参数变化获取工作路径；及路径编辑模块，由工作路径获取多个转折点，并依据多个转折点获取简化路径，提供多轴接合单元依据简化路径位移而重复进行动作。

本发明还提出一种多轴接合单元的控制方法，包含下列步骤：以多轴接合单元进行至少一动作；计量多轴接合单元进行动作的参数变化；依据参数变化获取工作路径；由工作路径获取多个转折点；及依据多个转折点获取简化路径，提供多轴接合单元依据简化路径位移而重复进行动作。

本发明在录制多轴接合单元的工作路径后，经由路径编辑模块编辑成简化路径，不仅可有效缩简记录工作路径的数据量，且对伺服系统的特性也较符合，并能有效的融合基本动作组合出更多复杂的动作模式，此外，本发明可不需设置额外的力感测相关元件，有效解决现有教导系统成本过高的问题，因而可广泛应用于机器手臂、机器人、机器狗、等多接合而需要描述大量行为模式又不希望增加感测器的伺服控制系统。

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及附图，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。

附图说明

图1为本发明的方块示意图。

图2A为本发明工作路径的示意图。

图2B为本发明简化路径的示意图。

图3A为本发明二个工作路径在融合前的示意图。

图3B为本发明二个工作路径在融合后的示意图。

图4为本发明的动作流程图。

主要元件符号说明：

10..............多轴接合单元

20..............计量模块

21..............时间计量单元

22..............位置计量单元

30..............路径获取模块

40..............路径编辑模块

60..............主机

70..............存储单元

具体实施方式

请参阅图1所示，为显示本发明的多轴接合单元的控制装置。

本发明的多轴接合单元的控制装置，包含：多轴接合单元10、计量模块20、路径获取模块30、路径编辑模块40。

多轴接合单元10用以进行动作，如：伸缩、屈伸、上下移动、左右移动、旋转等动作，或是夹持物品、打点、焊接等较为繁复的动作，在此，多轴接合单元10可经由伺服马达与齿轮传动模块所驱动，且其较佳地可为机械手臂，但本发明非以此为限，也可为机器人、机器狗等不同类型的伺服控制系统。

计量模块20用以计量多轴接合单元10进行动作的参数变化，其中，计量模块20可设置于多轴接合单元10上，且多轴接合单元10动作时的参数变化较佳地可包含时间变化与位置变化，意即计量模块20计量多轴接合单元10在进行动作时，每一个时点的时间信息与位置信息，但本发明的参数变化为时间变化与位置变化仅为举例，非以此为限。

在此，计量模块20较佳地可由时间计量单元21与位置计量单元22所组成，其中，时间计量单元21用以计量多轴接合单元10动作时的时间变化，位置计量单元22用以计量多轴接合单元10动作时的位置变化。

路径获取模块30依据计量模块20所计量的参数变化获取工作路径，即路径获取模块30依据每一个时点的时间信息与位置信息绘制出多轴接合单元10在进行此动作的工作路径。

路径编辑模块40由路径获取模块30所绘制的工作路径中获取多个转折点，并依据多个转折点获取简化路径，在此，路径编辑模块40可自动地将其所获取的多个转折点经由连接而绘制简化路径，或可由使用者选定其所需要的多个转折点，再经由连接而绘制简化路径。此外，计量模块20计量多轴接合单元10在每一个时点的时间信息与位置信息，因此转折点当然包含时间信息与位置信息，而使用者可利用路径编辑模块40编辑转折点的时间信息或位置信息。

在前述说明中，本发明的路径获取模块30与路径编辑模块40较佳地可为软件，并可经由主机60执行路径获取模块30与路径编辑模块40，或经由主机60执行其中一个，但本发明非以此为限，本发明的路径获取模块30与路径编辑模块40或可为硬件，分别设置于多轴接合单元10或主机60。在此，主机60可为工业计算机、个人计算机、笔记本计算机或其他具备运算功能的电子装置。再者，本发明还可包含存储单元70，用以存储计量模块20所计量的参数变化，但非以此为限，也可存储路径获取模块30所绘制的工作路径或路径编辑模块40所绘制的简化路径，此外，存储单元70较佳地可设置于存储单元70，或可依实际需求设置于主机60。

请参阅图2A与图2B所示，使用者可推动多轴接合单元10，使多轴接合单元10进行特定的动作。在多轴接合单元10进行动作的过程中，以时间计量单元21计量时间变化，以位置计量单元22计量位置变化，并将多轴接合单元10在每一时点对应的时间信息与位置信息存储于存储单元70。在多轴接合单元10完成特定的动作后，路径获取模块30依据每一时点对应的时间信息与位置信息绘制成工作路径(如图2A所示)，续以路径编辑模块40对工作路径取出多个转折点，并依序连接各转折点而绘制简化路径(如图2B所示)，由于简化路径仅包含多个转折点的时间信息与位置信息，而非整个工作路径中所有时点的时间信息与位置信息，因此可有效缩简记录工作路径的数据量。此后，多轴接合单元10依据路径编辑模块40所绘制的简化路径位移而重复进行动作。

在此，使用者可利用路径编辑模块40编辑转折点的时间信息或位置信息，由此调整简化路径而使多轴接合单元10进行动作时能更灵活、平顺。此外，使用者也可利用路径编辑模块40将工作路径或简化路径的特定区段复制至简化路径的适当位置处，抑或利用路径编辑模块40调整简化路径的波形。

请参阅图3A与图3B所示，当多轴接合单元10的不同动作被绘制成多个简化路径后，可经由路径编辑模块40将各个简化路径融合成一个简化路径。由于不同动作的组装间可能会有动作与动作间连接时的所造成的不连续区段，为了消除此种现象，因此在动作与动作的接轨之后，通过曲线拟合的方法将原本的不连续的线段找出适当的数学描述方法加以描述，即路径编辑模块40连接二个的简化路径时，可利用曲线拟合连接二个简化路径相邻的二个转折点而形成一个简化路径。

如图4所示，本发明的多轴接合单元的控制方法，包含下列步骤：

步骤401：以多轴接合单元10进行至少一动作。

使用者推动多轴接合单元10，使多轴接合单元10进行特定的动作。

步骤402：计量多轴接合单元10进行动作的参数变化。

在多轴接合单元10进行动作的过程中，以时间计量单元21计量时间变化，以位置计量单元22计量位置变化，并在计量时间变化与位置变化等参数变化后，将多轴接合单元10在每一时点对应的时间信息与位置信息存储于存储单元70。

步骤403：依据参数变化获取工作路径。

在多轴接合单元10完成特定的动作后，路径获取模块30依据每一时点对应的时间信息与位置信息绘制成工作路径(如图2A所示)。

步骤404：由工作路径获取多个转折点。

以路径编辑模块40对路径获取模块30所绘制的工作路径取出多个转折点，在此，转折点包含时间信息与位置信息，但本发明非以此为限。

步骤405：依据多个转折点获取简化路径，提供多轴接合单元10依据简化路径位移而重复进行动作。

在获取多个转折点后，路径编辑模块40依序连接各转折点而绘制简化路径(如图2B所示)，此后，多轴接合单元10依据路径编辑模块40所绘制的简化路径位移而重复进行动作。

在此，路径编辑模块40可编辑转折点的时间信息或位置信息而调整简化路径，使多轴接合单元10进行动作时能更灵活、平顺。此外，路径编辑模块40可将工作路径或简化路径的特定区段复制至简化路径的适当位置处，抑或调整简化路径的波形。

当多轴接合单元10的不同动作被绘制成多个简化路径后，可经由路径编辑模块40将各个简化路径融合成一个简化路径，其中，路径编辑模块40连接二个的简化路径时，可利用曲线拟合连接二个简化路径相邻的二个转折点而形成一个简化路径。

本发明利用原有的位置反馈消息编辑成简化路径，由于其仅包含多个转折点的时间信息与位置信息，因此可有效缩简记录工作路径的数据量，且对伺服系统的特性也较符合，再者，本发明能有效的融合基本动作组合出更多复杂的动作模式，并不会因动作不连续而不平顺，此外，本发明可不需设置额外的力感测相关元件，有效解决现有教导系统成本过高的问题，因而可广泛应用于机器手臂、机器人、机器狗、等多接合而需要描述大量行为模式又不希望增加感测器的伺服控制系统。

虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所作些许的更动与润饰，都应涵盖于本发明的范畴内，因此本发明的保护范围应当视后附的权利要求所界定的为准。

Claims (20)

1.一种多轴接合单元的控制装置，包含：

多轴接合单元，用以进行至少一动作；

计量模块，用以计量所述多轴接合单元进行所述动作的一参数变化；

路径获取模块，依据所述参数变化获取一工作路径；及

路径编辑模块，由所述工作路径获取多个转折点，并依据该些转折点获取一简化路径，提供所述多轴接合单元依据所述简化路径位移而重复进行所述动作。

2.如权利要求1所述的多轴接合单元的控制装置，还包含：存储单元，用以存储所述参数变化。

3.如权利要求1所述的多轴接合单元的控制装置，还包含：主机，用以执行所述工作路径获取模块与所述路径编辑模块的至少一个。

4.如权利要求1所述的多轴接合单元的控制装置，其中所述参数变化包含一时间变化与一位置变化。

5.如权利要求4所述的多轴接合单元的控制装置，其中所述计量模块包含一时间计量单元，用以计量所述时间变化。

6.如权利要求4所述的多轴接合单元的控制装置，其中所述计量模块包含一位置计量单元，用以计量所述位置变化。

7.如权利要求1所述的多轴接合单元的控制装置，其中所述转折点包含一时间信息与一位置信息。

8.如权利要求7所述的多轴接合单元的控制装置，其中所述路径编辑模块编辑所述转折点的所述时间信息。

9.如权利要求7所述的多轴接合单元的控制装置，其中所述路径编辑模块编辑所述转折点的所述位置信息。

10.如权利要求1所述的多轴接合单元的控制装置，其中所述路径编辑模块连接所述些转折点而获取所述简化路径。

11.如权利要求1所述的多轴接合单元的控制装置，其中所述路径编辑模块连接二个所述动作的所述简化路径时，以曲线拟合连接二个所述简化路径相邻的二个所述转折点而形成一个所述简化路径。

12.一种多轴接合单元的控制方法，包含下列步骤：

以一多轴接合单元进行至少一动作；

计量所述多轴接合单元进行所述动作的一参数变化；

依据所述参数变化获取一工作路径；

由所述工作路径获取多个转折点；及

依据所述些转折点获取一简化路径，提供所述多轴接合单元依据所述简化路径位移而重复进行所述动作。

13.如权利要求12所述的多轴接合单元的控制方法，在计量所述参数变化的步骤后，还包含：存储所述参数变化。

14.如权利要求12所述的多轴接合单元的控制方法，其中所述参数变化包含一时间变化与一位置变化。

15.如权利要求12所述的多轴接合单元的控制方法，其中所述转折点包含一时间信息与一位置信息。

16.如权利要求15所述的多轴接合单元的控制方法，在获取所述简化路径的步骤中，包含：编辑所述转折点的所述时间信息。

17.如权利要求15所述的多轴接合单元的控制方法，在获取所述简化路径的步骤中，包含：编辑所述转折点的所述位置信息。

18.如权利要求12所述的多轴接合单元的控制方法，在获取所述简化路径的步骤中，连接所述些转折点而获取所述简化路径。

19.如权利要求12所述的多轴接合单元的控制方法，在获取所述简化路径的步骤前，还包含：连接二个所述动作的所述工作路径。

20.如权利要求19所述的多轴接合单元的控制方法，在获取所述简化路径的步骤中，以曲线拟合连接二个所述简化路径相邻的二个所述转折点而形成一个所述简化路径。

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