CN105835074B - 机器手臂取放物件的教导方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种机器手臂取放物件的教导方法，推动机器手臂使目标出现在视野，设定出现位置为视觉点，撷取第一影像，再推动机器手臂自视觉点到目标，设定目标的位置为取放点，启动机器手臂自动控制，机器手臂自动取或放物件，由取放点自动移回视觉点，在视觉点撷取第二影像，将第一影像减去第二影像形成差量影像，根据差量影像设定目标的影像，以简化教导作业。

Description

机器手臂取放物件的教导方法

技术领域

本发明涉及一种机器手臂的教导方法，尤其是涉及教导机器手臂在夹取及放置物件间移动路径的方法。

背景技术

随着生产技术的快速发展，工厂自动化利用视觉装置定位物件，引导机器手臂抓取物件，自动进行组装制造，以提高生产速度。而影响机器手臂自动移动效率的主要关键，在于教导机器手臂自动取放物件，已成为机器手臂重要的课题。

先前技术对机器手臂取放物件的教导，由使用者先圈选需要夹取的物件，撷取物件的影像，利用影像处理，决定物件的影像，再分析物件的影像特征，规划夹取物件的方位。接着由机器手臂的操作界面，输入物件的影像，移动机器手臂，进行教导机器手臂夹取物件的移动路径，设定夹取物件的影像特征及方位。

同样，先前技术对机器手臂放置物件的教导，由使用者先圈选需要放置物件的置物位置，撷取置物位置的影像，利用影像处理，决定置物位置的影像，分析置物位置的影像特征，规划物件放置在置放部的方位。再由机器手臂的操作界面，输入置放部的影像，移动机器手臂，进行教导机器手臂放置物件的移动路径，设定置放部的影像特征及方位。

然后启动机器手臂，由机器手臂的控制装置，依循教导夹取物件的移动路径自动移动接近物件，利用视觉装置定位物件的影像特征，夹取物件设定的特征外形。再依循教导放置物件的移动路径自动移动接近置物位置，利用视觉装置定位置物位置的影像特征，最后将物件放置在设定外形特征的放置位置。

然而，先前技术机器手臂的教导方法，物件及置物位置需由使用者撷取影像、影像处理、分析影像特征、及设定夹取及放置物件的方位，不仅工作内容专业，非一般使用者可随意执行，且教导的作业程序繁复，影响机器手臂的操作效率。因此，机器手臂在取放物件的教导方法上，仍有问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器手臂取放物件的教导方法，通过机器手臂上的臂上视觉装置，先后在视觉点撷取第一影像及第二影像，由差量影像处理，自动学习物件及置放部的特征，以降低使用的困难性。

本发明另一目的在于提供一种机器手臂取放物件的教导方法，仅需移动机器手臂至视觉点及取放点，教导机器手臂的移动路径，其余由机器手臂自动学习，以简化教导的作业程序。

为了达到前述发明的目的，本发明机器手臂取放物件的教导方法，首先推动机器手臂使目标出现在臂上视觉装置的视野，设定目标出现的位置为视觉点，控制臂上视觉装置在视觉点撷取第一影像，再推动机器手臂自视觉点到达目标，将目标的位置设定为取放点，启动机器手臂自动移动控制，机器手臂自动取或放物件，由取放点自动移回视觉点，控制臂上视觉装置在视觉点撷取第二影像，使第一影像减去第二影像形成差量影像，根据差量影像设定目标的影像，自动学习目标的特征。

本发明在教导机器手臂夹取物件的过程，目标为机器手臂夹取置放部中的物件，夹取物件前撷取的第一影像，显示置放部中放置物件的影像，夹取物件后撷取的第二影像，显示置放部的影像，第一影像减去第二影像形成物件的差量影像。本发明在教导机器手臂放置物件的过程，目标为机器手臂放置物件的置放部，放置物件前撷取的第一影像，显示置放部的影像，放置物件后撷取的第二影像，显示置放部中放置物件的影像，第一影像减去第二影像形成物件的差量影像，再设定物件周围的置放部的影像。

本发明机器手臂取放物件的教导方法，在机器手臂连接一控制装置，控制装置连接的荧幕显示臂上视觉装置的视野，并将臂上视觉装置撷取的第一影像及第二影像，记录在控制装置，而机器手臂由视觉点推动至取放点为教导移动路径，记录在控制装置。机器手臂则依循教导移动路径，由取放点自动移回视觉点。

附图说明

图1为本发明移动机器手臂至视觉点的示意图；

图2为本发明移动机器手臂至取放点的示意图；

图3为本发明机器手臂退回视觉点的示意图；

图4为本发明物件影像处理的示意图；

图5为本发明置放部影像处理的示意图；

图6为本发明机器手臂夹取物件的教导方法的流程图。

符号说明

10 机器手臂

11 本体

12 活动部

13 臂上摄影机

14 控制装置

15 操作界面

16 荧幕

17 肘节

18 机台

19 夹取装置

20 置放部

21 物件

具体实施方式

有关本发明为达成上述目的，所采用的技术手段及其功效，兹举优选实施例，并配合图式加以说明如下。

请同时参阅图1、图2、图3及图4，图1为本发明移动机器手臂至视觉点的示意图，图2为本发明移动机器手臂至取放点的示意图，图3为本发明机器手臂退回视觉点的示意图，图4为本发明物件影像处理的示意图。图1中本发明的机器手臂10，一端固定在不动的本体11，并设定手臂参考坐标M，而在机器手臂10另一端的活动部12，装设臂上视觉装置13。机器手臂10连接控制装置14，由控制装置14的操作界面15及荧幕16，控制机器手臂10移动及臂上视觉装置13撷取影像，根据处理及分析撷取的影像，控制驱动机器手臂10的多个肘节17，驱动活动部12接近设在机器手臂10工作环境中的机台18，利用夹取装置19取放机台18的置放部20中的目标物件21。

本发明教导机器手臂10夹取物件21时，利用人力推动机器手臂10的活动部12，机器手臂10的多个肘节17随者转动，由于每一肘节17转动的角度均有感测器加以侦测，因此活动部12相对本体11的移动位置及轨迹，控制装置14利用手臂参考坐标M加以记录。人力推动活动部12移向机台18的置放部20的上方，使臂上视觉装置13的视野，显示在操作界面15的荧幕16上，直到机台18上的物件21出现在荧幕16。设定物件21出现位置为视觉点V，使臂上视觉装置13在视觉点V撷取第一影像，并由控制装置14记录第一影像。如图4所示，第一影像为夹取物件21前撷取的影像，因此，第一影像显示机台18的置放部20中放置物件21的影像。

图2中接着教导机器手臂10夹取物件21，人力推动机器手臂10的活动部12自视觉点V，依规划的移动路径接近置放部20上的物件21。当机器手臂10到达夹取物件21的位置，将夹取位置设定为取放点P。控制装置14通过侦测机器手臂10的多个肘节17的转动角度，记录活动部12由视觉点V移至取放点P的教导移动路径。

在图3中，然后启动机器手臂10自动移动控制，控制装置14控制机器手臂10的夹取装置19，从机台18的置放部20自动夹取物件21，并依循由视觉点V移至取放点P的教导移动路径，将活动部12由取放点P移回视觉点V，控制臂上视觉装置13在视觉点V撷取第二影像，并由控制装置14记录第二影像。如图4所示，第二影像为夹取物件21后撷取的影像，因此，第二影像仅显示机台18的置放部20的影像，物件21并不在第二影像内。

图4中，控制装置14将前述在视觉点V撷取的第一影像与第二影像，进行影像处理。使第一影像减去第二影像形成差量影像，因夹取物件21前的第一影像显示的置放部20及物件21的影像，减去夹取物件21后第二影像显示的置放部20的影像，影像处理后将仅剩下物件21的差量影像。控制装置14就可由影像处理后的物件21影像，自动学习物件21的特征，以利辨识及夹取置放部20中的物件21。

本发明教导机器手臂10放置物件21的过程，请同时参阅图1、图2、图3及图5，图5为本发明置放部的影像处理的示意图。同理，本发明教导机器手臂10放置物件21时，与教导机器手臂10夹取物件21的过程恰相反，差异仅在机器手臂10夹取物件21由视觉点出发至放置物件21的置放部20。图3中人力推动活动部12移向放置物件21的置放部20的上方，使臂上视觉装置13的视野，出现置放部20在荧幕16。设定置放部20出现位置为视觉点V，使臂上视觉装置13在视觉点V撷取第一影像，并由控制装置14记录第一影像。如图6所示，第一影像为放置物件21前撷取的影像，因此，第一影像仅显示机台18的置放部20的影像，物件21并不在第一影像内。

图2中教导机器手臂10放置物件21，人力推动机器手臂10的活动部12自视觉点V，到达放置物件21的位置，将放置位置设定为取放点P，并记录活动部12由视觉点V移至取放点P的教导移动路径。图1中启动机器手臂10自动移动控制，控制装置14控制机器手臂10的夹取装置19，自动放置物件21在机台18的置放部20，并依循教导移动路径，将活动部12由取放点P移回视觉点V，控制臂上视觉装置13在视觉点V撷取第二影像，并由控制装置14记录第二影像。如图6所示，第二影像为放置物件21后撷取的影像，因此，第二影像显示置放部20中物件21的影像。

图5中控制装置14将在视觉点V撷取的第一影像减去第二影像形成差量影像，获得物件21的差量影像，再设定物件21差量影像周边的影像为保留影像，因此影像处理后将仅剩下置放部20的影像。控制装置14就可由影像处理后的置放部20影像，自动学习置放部20的特征，以利辨识及放置物件21的置放部20。

如图6所示，为本发明机器手臂取放物件的教导方法的流程图。由前述本发明教导机器手臂夹取或放置物件的过程，可知夹取过程与放置过程相反，如将物件或置放部视为每一过程的移动的目标，则过程相似，因此以同一流程包含本发明夹取物件过程或放置物件过程，详细步骤说明如下:首先步骤S1，推动机器手臂使目标出现在臂上视觉装置的视野；在步骤S2，设定目标出现位置为视觉点；步骤S3，使臂上视觉装置在视觉点撷取第一影像，及记录第一影像；步骤S4，推动机器手臂自视觉点到达目标位置；步骤S5，将目标位置设定为取放点，并记录视觉点移至取放点的教导移动路径；步骤S6，启动机器手臂自动移动控制；步骤S7，机器手臂自动取或放物件，并依循教导移动路径，由取放点移回视觉点；步骤S8，控制臂上视觉装置在视觉点撷取第二影像，并记录第二影像；步骤S9，使第一影像减去第二影像形成差量影像，根据差量影像设定目标的影像，自动学习目标的特征。

综上所述，本发明机器手臂取放物件的教导方法，就可仅需人力移动机器手臂至视觉点及取放点，教导机器手臂的移动路径，并通过机器手臂上的臂上视觉装置，在视觉点撷取第一影像，及从取放点自动退回至视觉点时撷取第二影像，利用第一影像与第二影像的差量影像处理，设定需要的影像，自动学习物件及置放部的特征，不仅简化教导的作业程序，且可达到免除专业的影像处理技术，降低使用的困难性的发明目的。

以上所述者，仅为用以方便说明本发明的优选实施例，本发明的范围不限于该等优选实施例，凡依本发明所做的任何变更，在不脱离本发明的精神下，都属本发明申请专利的范围。

Claims (12)

1.一种机器手臂取放物件的教导方法，其步骤包含：

推动机器手臂使目标出现在臂上视觉装置的视野；

设定目标出现的位置为视觉点；

使该臂上视觉装置在该视觉点撷取第一影像；

推动机器手臂自该视觉点到达该目标；

将该目标的位置设定为取放点；

启动机器手臂自动移动控制；

机器手臂自动取或放物件，由该取放点自动移回该视觉点；

控制该臂上视觉装置在该视觉点撷取第二影像；

使第一影像减去第二影像形成差量影像，根据差量影像设定目标的影像，自动学习目标的特征，

其中该机器手臂连接一控制装置，控制装置连接的荧幕显示臂上视觉装置的视野，并将撷取的第一影像及第二影像，记录在控制装置，且该机器手臂由视觉点推动至取放点为教导移动路径，记录在控制装置。

2.如权利要求1所述的机器手臂取放物件的教导方法，其中该教导方法是在教导机器手臂夹取物件的过程。

3.如权利要求2所述的机器手臂取放物件的教导方法，其中该目标为机器手臂在夹取过程夹取置放部中的物件。

4.如权利要求3所述的机器手臂取放物件的教导方法，其中该第一影像为夹取物件前撷取的影像，显示置放部中放置物件的影像。

5.如权利要求4所述的机器手臂取放物件的教导方法，其中该第二影像为夹取物件后撷取的影像，显示置放部的影像。

6.如权利要求5所述的机器手臂取放物件的教导方法，其中该第一影像减去第二影像形成物件的差量影像。

7.如权利要求1所述的机器手臂取放物件的教导方法，其中该教导方法是在教导机器手臂放置物件的过程。

8.如权利要求7所述的机器手臂取放物件的教导方法，其中该目标为机器手臂在放置过程中物件放置的置放台。

9.如权利要求8所述的机器手臂取放物件的教导方法，其中该第一影像为放置物件前撷取的影像，显示置放部的影像。

10.如权利要求9所述的机器手臂取放物件的教导方法，其中该第二影像为放置物件后撷取的影像，显示置放部中放置物件的影像。

11.如权利要求1所述的机器手臂取放物件的教导方法，其中该第一影像减去第二影像形成物件的差量影像，再设定物件周围的置放部的影像。

12.如权利要求1所述的机器手臂取放物件的教导方法，其中该机器手臂依循教导移动路径，由取放点自动移回视觉点。

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