CN106033212B - 电动夹爪系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种电动夹爪系统，包含有马达、传感器及控制处理单元，该马达用以驱动夹爪机构，而传感器组设于马达而产生夹爪机构的当前位置，控制处理单元包含有一控制区块、一传接区块、一存取区块及一驱动区块，该控制区块根据传接区块的相对位置命令值及存取区块的绝对累进位置产生一目标位置；该控制区块基于当前位置及目标位置的差距及马达的转速产生一驱动数据；该驱动区块以驱动数据驱动马达带动夹爪机构作动；由相对位置命令值、绝对累进位置、当前位置的计算，使马达不会有累积位置误差的问题。

Description

电动夹爪系统及其控制方法

技术领域

本发明是有关于一种电动夹爪系统及其控制方法，其应用于电动夹爪，以提升夹爪机构定位的精准度。

背景技术

自动化工业广泛地使用电动夹爪，用以夹取工件进行组装。然而，电动夹爪每次在移动过程中，其会产生移动位置的误差，而无法精准地到达原先预定的目标位置。据此，电动夹爪每次的位移会不断地累积位置误差，造成电动夹爪在长久作动后，其实际移动位置与目标移动位置的差距会逐渐变大，而有夹持工件时产生偏心的问题，使被夹持的工件不断地碰撞欲组装的工件。

请参阅美国专利公告第US7863851号，其提供补偿电动夹爪在移动时产生的位置误差。公知技术具有一第一轴，产生一控制命令用以驱动步进马达，及一第二轴系用以产生正确的位置。其中，该第二轴根据返馈马达的位置产生速度曲线补偿值，再将速度曲线补偿值与原第一轴所产生的控制命令经运算产生复合式步进马达命令值，进而补偿步进马达的位置误差。

因此，公知技术能够以每次返馈步进马达的当前位置，以提高步进马达单次移动的精准度，但若步进马达在每次移动依旧有产生些微的位置误差时，公知技术仅能以返馈马达位置所产生的速度曲线补偿值无法补偿相对累积的误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动夹爪系统及其控制方法，让电动夹爪执行相对位移时，其不会有累积位置误差的问题，以提升电动夹爪位移至目标位置的精准度。

为实现上述目的，本发明提供的电动夹爪系统，是用以控制一夹爪机构夹持一工件，该电动夹爪系统包含有：一马达、一传感器及一控制处理单元。该马达用以驱动该夹爪机构夹持工件，而传感器组设于马达，该传感器依据夹爪机构的位置而产生一当前位置。

控制处理单元包含有一控制区块、一传接区块、一存取区块及一驱动区块；该传接区块产生一相对位置命令值，令夹爪机构以相对位置移动，而存取区块储存一绝对累进位置；控制区块接收传接区块的相对位置命令值，及存取区块的绝对累进位置，控制区块基于相对位置命令值及绝对累进位置产生一目标位置；该控制区块基于当前位置及目标位置的差距，以及马达的转速产生一驱动数据。该驱动区块读取驱动数据以驱动马达带动夹爪机构作动。由此，驱动区块根据驱动数据驱动马达以适合的转速带动夹爪机构以相对位置命令值位移至目标位置，而消除夹持机构在移动过程中产生的位置误差。

另有一电动夹爪系统的控制方法，该方法包含有以下步骤：

a)该控制区块接收由传接区块所传送的相对位置命令值，及从存取单元中取得绝对累进位置，该控制区块基于相对位置命令值及绝对累进位置产生目标位置；

b)该控制区块接收传感器产生的当前位置，并计算当前位置与目标位置之间的距离，该控制区块基于当前位置与目标位置之间的距离及马达的转速而产生驱动数据；

c)驱动区块接收驱动数据，且驱动区块根据驱动数据以驱动马达带动夹爪机构往目标位置移动；

d)该控制区块判断夹爪机构是否进入一定位范围，当判断夹爪机构已进入定位范围，即完成夹爪机构的定位；反之，回到步骤b)；

据此，通过相对位置命令值、对累进位置及当前位置的计算，使马达依据驱动数据以适当的转速控制夹爪机构往目标位置移动，以补偿夹爪机构所产生的位置误差，进而提升夹爪机构定位的精准度。

有关本发明所提供的电动夹爪系统及其控制方法的详细内容及特点，将于后续的实施方式详细说明中予以描述。然而，在本领域中具有通常知识者应能了解，该些详细说明以及实施本发明所列举的特定实施例，仅用于说明本发明，并非用以限制本发明的专利申请范围。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例所提供的电动夹爪系统的方块图；

图2是本发明该较佳实施例所提供的电动夹爪系统的传感器结合于马达的立体图；

图3是本发明该较佳实施例所提供的控制电动夹爪系统方法的流程图；

图4是图3的更新绝对累进位置流程步骤的流程图；

图5是本发明该较佳实施例所提供的电动夹爪系统，其驱动该夹爪机构以绝对位置模式移动的示意图；以及

图6是本发明该较佳实施例所提供的电动夹爪系统，其驱动的夹爪机构夹持工件的示意图。

附图中符号说明

100夹爪机构；200工件；10马达；20传感器；30控制处理单元；32传接区块；34存取区块；36控制区块；38驱动区块；S10～S18、S20、S32～S36步骤。

具体实施方式

为了详细说明本发明的技术特征所在，以下举较佳实施例并配合附图作详细说明。其中：

请参阅图1及图2，是本发明一较佳实施例所提供的电动夹爪系统，其用以驱动一夹爪机构100的位置移动，该电动夹爪系统包含有一马达10、一传感器20及一控制处理单元30，该马达10是用以驱动该夹爪机构100进行位置的移动。

如图1所示，该传感器20是安装于马达10，且传感器20依据夹爪机构100的位置产生一夹爪机构100的当前位置。

该控制处理单元30包含有一传接区块32、一存取区块34、一控制区块36及一驱动区块38，该控制区块36连接传接区块32、存取区块34、驱动区块38及传感器20，该传接区块32产生一相对位置命令值。存取区块34储存一绝对累进位置。该相对位置命令值是令马达10驱动夹爪机构100以相对位置模式移动。

该控制区块36读取相对位置命令值、绝对累进位置及当前位置，且控制区块36基于相对位置命令值及绝对累进位置产生一目标位置，该控制区块36基于计算当前位置及目标位置的距离，以及马达10的转速(减速或加速)产生一驱动数据，该驱动数据系速度曲线。

该驱动区块38读取速度曲线，再将加速曲线转化为电气讯号(即为电流或电压)，以驱动马达10带动夹爪机构100位移。

请参阅图2、图3，根据上述本发明该较佳实施例所提供的电动夹爪系统说明，进一步说明该系统的控制方法，该方法包含有以下步骤：

首先执行步骤S10，该控制区块36接收由传接区块32所传送的相对位置命令值；接着执行步骤S12，控制区块36再从存取区块34取得绝对累进位置；再执行步骤S13，该控制区块36将相对位置命令值及绝对累进位置相加产生一目标位置。该绝对累进位置系夹爪机构100理想状态下的当前位置。而相对位置命令值是夹爪机构100所需移动的距离。该绝对累进位置是夹爪机构100理想状态下的当前位置，该绝对累进位置的初始状态为默认值。

步骤S20是更新绝对位置，将相对位置命令值加上原先储存于存取区块34中的绝对累进位置，以覆写原先储存于存取区块34中的绝对累进位置。由此，当马达10驱动夹爪机构100后，新的绝对累进位置为该夹爪机构100的理想状态的当前位置，该理想状态的当前位置是表示夹爪机构100在位移时没有产生移动距离误差的位置。通过更新绝对累进位置的步骤，以消除夹爪机构100于位移后所产生的位置误差。

步骤S14是该控制区块36接收传感器20所产生的当前位置。接续步骤S15，该控制区块36计算当前位置与目标位置的差距，及马达10的转速而产生驱动数据；通过计算当前位置与目标位置的差距，以补偿夹爪机构100的先前位移所产生的位置误差，使夹爪机构100能够准确地达目标位置。

接着执行步骤S16，该控制区块36传送驱动数据至驱动区块38，该驱动区块38接收驱动数据后，驱动马达10带动夹爪机构100开始位移至目标位置。而后执行步骤S17，该控制区块36判断马达10是否进入一定位范围内，当控制区块36判断马达10进入定位范围后，即完成马达10的定位(即步骤S18)。当该控制区块36判断马达10未进入定位范围时，回到步骤S14，使控制区块36重新取得马达10的当前位置，并不断地重复循环步骤S14至步骤S17，直到马达10进入定位范围。其中，该定位范围是工件的规格公差。

夹爪机构100在移动的过程中，其可以绝对位置模式移动至目标位置或以夹持模式移动至目标位置，该夹爪机构100是依照需求切换移动模式(切换该夹爪机构100的移动模式，为公知技术并非本发明所要讨论的范畴，故在此不加以说明)。该夹爪机构100的移动模式分为两种，一种是相对位置移动，另一种是绝对位置移动。相对位置移动是命令夹爪机构100移动一固定距离后到达目标位置，而绝对位置移动是命令夹爪机构100移动至目标位置；举例而言，目标位置是3mm，当夹爪机构100当前位置在1mm。若夹爪机构100以相对位置移动，其接收的移动命令为往前移动至2mm；若夹爪机构100以绝对位置移动，其收到的移动命令为移动至3mm的位置。

请参阅图4，为一更新绝对累进位置的流程，首先执行步骤S32，该控制区块36先判断夹爪机构100是否以绝对位置模式移动，若判断结果为是，执行步骤S33更新绝对累进位置；反之执行步骤S34。请参阅图5，是夹爪机构100移动的状态，箭头是夹爪机构100移动的方向。

步骤S34是控制区块36判断夹爪机构100是否为夹持模式移动，当判断结果为是，则执行步骤S35更新绝对累进位置；反之进行步骤S33。请参阅图6，是夹爪机构100为夹持模式移动，该夹爪机构100呈夹持工件200的状态。

步骤S35，当控制区块36判断夹爪机构100处于出现异常状态，执行步骤S33更新绝对累进位置；反之，执行步骤S36结束更新绝对累进位置流程。该异常状况是夹爪机构100在位移的过程中，因碰到异物或在移动过程中无法继续移动所产生的状况。

前述的步骤S33更新绝对累进位置，是储存传感器20当下所产生的夹爪机构100的当前位置到存取区块34中，该当前位置覆写原先储存于存取区块34中的绝对累进位置，即更新绝对累进位置为夹爪机构100的当前位置。

据此，经由上述步骤更新绝对累进位置，在夹爪机构100移动的过程中能不断的更新其绝对累进位置，而不影响其作动，通过不断的更新绝对累进位置，以提升夹爪机构100位移至目标位置的精准度。

最后，必须再次说明，本发明于前述实施例中所描述的构成组件，仅为举例说明，并非用来限制本发明的范围，其他等效组件的替代或变化，亦应为本发明的申请专利范围所涵盖。

Claims (7)

1.一种电动夹爪系统，是用以控制一夹爪机构夹持一工件，该电动夹爪系统包含有：

一马达，用以驱动该夹爪机构；

一传感器，组设于该马达，该传感器依据夹爪机构的位置而产生一当前位置；以及

一控制处理单元，包含有一控制区块、一传接区块、一存取区块及一驱动区块；该控制区块连接该传接区块、该存取区块、该驱动区块及该传感器，该传接区块产生一相对位置命令值，该存取区块储存一绝对累进位置；该控制区块读取相对位置命令值、绝对累进位置及当前位置，控制区块基于相对位置命令值及绝对累进位置产生一目标位置，该控制区块基于当前位置及目标位置的差距，以及马达的转速产生一驱动数据；该驱动区块读取驱动数据以驱动马达带动夹爪机构作动。

2.一种如权利要求1所述电动夹爪系统的控制方法，该方法包含有以下步骤：

a)该控制区块接收由传接区块所传送的相对位置命令值，及从存取单元中取得绝对累进位置，该控制区块基于相对位置命令值及绝对累进位置产生目标位置；

b)该控制区块接收传感器产生的当前位置，并计算当前位置与目标位置之间的距离，该控制区块基于当前位置与目标位置之间的距离及马达的转速而产生驱动数据；

c)驱动区块接收驱动数据，且驱动区块根据驱动数据以驱动马达带动夹爪机构往目标位置移动；

d)该控制区块判断夹爪机构是否进入一定位范围，当判断夹爪机构已进入定位范围，即完成夹爪机构的定位；反之，回到步骤b)。

3.根据权利要求2所述电动夹爪系统的控制方法，其中，在步骤d)中，当控制区块判断夹爪机构未进入定位范围，再执行一更新绝对位置累进流程，在更新绝对位置累进流程中，当判断夹爪机构为以一绝对位置模式移动、以一夹持模式移动、出现异常时，将夹爪机构的当前位置储存至存取单元，以当前位置覆写原储存于存取单元中的绝对累进位置，如此更新绝对累进位置为夹爪机构的当前位置。

4.根据权利要求3所述电动夹爪系统的控制方法，其中，在执行该更新绝对位置累进流程时，首先判断夹持机构是否以绝对位置模式移动；当判断结果为否，接续判断夹持机构是否为以夹持模式移动；当判断结果为否，再判断夹持机构是否出现异常；当判断结果为否，则结束该更新绝对位置累进流程。

5.根据权利要求2所述电动夹爪系统的控制方法，其中，在步骤a)，当控制区块取得相对位置命令值及绝对累进位置时，该控制区块将相对位置命令值及绝对累进 位置的总和覆写存取区块的绝对累进位置，以更新绝对累进位置为相对位置命令值及绝对累进 位置的总和。

6.根据权利要求2所述电动夹爪系统的控制方法，其中，该定位范围为工件的规格公差。

7.根据权利要求2所述电动夹爪系统的控制方法，其中，该驱动数据为马达的加速曲线。