CN106272487B - 机器手臂阶段移动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种机器手臂阶段移动方法，利用装设在机器手臂上的EIH摄影机，第一次拍摄物件影像，第一移动阶段快速移动夹取物件，第二次拍摄物件与夹取装置的相对位置，判断物件影像的方位与预设方位不相符，计算物件影像的方位误差，补偿物件偏移的角度及位移，第二移动阶段以慢速移动夹取的物件进行组装。

Description

机器手臂阶段移动方法

技术领域

本发明涉及一种机器手臂，尤其是涉及机器手臂在夹取及移动物件阶段过程的移动方法。

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，在于机器手臂自动取放物件的精确性，已成为机器手臂重要的课题。

如图1所示，为现有技术机器手臂系统10的示意图。机器手臂系统10通常在机器手臂11的周边，设置一控制器12，控制器12中设有机器手臂11的控制程序，允许控制器12利用控制程序控制固定在基座13上的机器手臂11，移动机器手臂11末端的夹取装置14。机器手臂11利用设置在机器手臂11外的臂外摄影机(eye-to-hand，简称ETH摄影机)，或机器手臂11上的臂上摄影机(Eye-In-Hand，简称EIH摄影机)作为视觉装置，用以监视机器手臂11的工作环境。以视觉装置为EIH摄影机15举例，机器手臂11以基座14为坐标原点定义机器手臂11的坐标，利用EIH摄影机15拍摄物件16的影像，侦测物件16的坐标，再由控制器12控制机器手臂11上的夹取装置14，移动至物件16的坐标夹取物件16，再将物件16移动至目标区，嵌入设定的机器17的组装槽18中，以进行组装。

因为物件16的组装通常具有方向性，机器手臂11必须利用EIH摄影机15，在远处拍摄物件16的影像，计算物件16的位置及方位，以利夹取设定物件16的部位。因此机器手臂11通常以较慢的移动速度接近物件16，以利夹取装置14精确夹住物件16设定的部位。同时确保物件16与机器手臂11在夹取过程中，不致因快速移动的震动而产生相对位移，以维持一定的相对方位，让机器手臂11到达目标区，顺利将物件16以正确的方位嵌入组装槽18。

然而，现有技术机器手臂系统10利用EIH摄影机15，在远处拍摄物件16影像，因ETH摄影机影像不仅容易产生误差，且加上机器手臂11本身机构及控制移动的误差，均会影响移动夹取装置14的精确度，造成夹取装置14无法精准的移动至物件16的夹取位置，导致机器手臂11的夹取装置14与夹取的物件16间，无法保持精确相对方位，以致移动至目标区后，不能将有方位误差的物件16顺利嵌入组装槽18，阻碍产品的生产组装。此外，为确保精准移动至物件16的夹取位置，采用较慢的移动速度也会降低机器手臂11的作业效率。因此，机器手臂在移动的方法上，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阶段移动方法，通过第一移动阶段撷取物件方位影像快速移动夹取物件，及第二移动阶段撷取物件相对夹取装置的影像，精确补偿物件夹取方位的误差，以提高组装的正确性。

为了达到前述发明的目的，本发明机器手臂阶段移动方法，利用装设在机器手臂末端的夹取装置上的EIH摄影机，第一次拍摄工作环境中的物件影像，第一移动阶段快速移动夹取装置夹取物件，第二次拍摄物件与夹取装置的相对位置，判断物件影像的方位与预设方位不相符，计算物件影像的方位与预设方位的相对方位误差，转动及平移夹取装置补偿物件偏移的角度及位移，第二移动阶段以慢速移动夹取的物件进行组装。判断物件影像的方位与预设方位相符，则不补偿误差，直接以第二移动阶段慢速移动夹取的物件进行组装。

本发明机器手臂阶段移动方法，第一次拍摄在第一移动阶段的出发点，根据第一次拍摄的物件影像决定物件的位置及方位，调整夹取装置转动至相对物件的方位。快速移动夹取物件后，夹取装置进入组装的预备位置，进行第二次拍摄。根据第二次拍摄的物件影像的中心辅助线与预设方位，计算角度及位移的偏移，形成相对方位的误差。

附图说明

图1为现有技术机器手臂系统的示意图；

图2为本发明机器手臂系统的示意图；

图3为本发明出发点的检测区影像的示意图；

图4为本发明预备位置的检测区影像的示意图；

图5为本发明产生误差的预备位置检测区影像的示意图；

图6为本发明补偿误差的检测区影像的示意图；

图7为本发明机器手臂阶段移动方法的流程图。

符号说明

20 机器手臂系统

21 机器手臂

22 控制器

23 夹取装置

24 EIH摄影机

25 物件

26 机器

27 组装槽

30 检测区

31 物件影像

32 预设方位

33 中心辅助线

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，现举优选实施例，并配合附图加以说明如下。

请同时参阅图2、图3及图4，图2为本发明机器手臂系统的示意图，图3为本发明出发点检测区影像的示意图，图4为本发明预备位置的检测区影像的示意图。图2中本发明机器手臂系统20，在机器手臂21的周边，设置一控制器22，控制器22设有控制程序以控制机器手臂21移动。机器手臂21在末端的夹取装置23上装设EIH摄影机24，以监视机器手臂21的工作环境。在机器手臂21的工作环境中，设有物件25及机器26，其中机器26上设有组装槽27，供机器手臂21夹取物件25，将物件25以预设的方位嵌入组装槽27，以完成组装作业。

本发明机器手臂系统20将机器手臂21移动夹取物件25至嵌入组装槽27的组装作业，基本上分为快速夹取阶段A及补偿误差阶段B两移动阶段作业。在第一移动阶段的快速夹取阶段A，机器手臂系统20的控制器22在移动机器手臂21前，在出发点e首先控制EIH摄影机24第一次拍摄机器手臂21位于工作环境的物件25。因EIH摄影机24与夹取装置23相对固定，图3中由EIH摄影机24拍摄的检测区30影像，相当于根据夹取装置23的坐标拍摄的影像。因此可根据检测区30中物件25的物件影像31，决定物件25所在的夹取位置f及陈列的方位。再由控制器22控制机器手臂21，根据物件25相对夹取装置23的预设方位32，调整夹取装置23转动至相对物件25的方位。由出发点e快速移动机器手臂21至物件25所在的夹取位置f，控制夹取装置23夹取物件25，然后进入组装的预备位置g。

接着进入第二移动阶段的补偿误差阶段B，夹取装置23位于预备位置g尚未移动前，机器手臂系统20的控制器22控制EIH摄影机24进行第二次拍摄，拍摄物件25与夹取装置23相对方位。由于物件25已被夹取装置23夹住，物件25与夹取装置23相当接近，图4中EIH摄影机24拍摄的检测区30影像，根据物件影像31与预设方位32相对方位，在影像处理中，物件影像31的中心辅助线33与预设方位32相符，可明确判断夹取装置23正确夹取物件25的部位。因此，机器手臂21就能移动夹取装置23由预备位置g至组装位置h，将物件25嵌入组装槽27。

然而在快速夹取阶段A，虽然夹取装置23可夹取到物件25，但机器手臂21利用EIH摄影机24，在远处的出发点e拍摄物件25的物件影像31，因距离较远，决定物件25的夹取位置f及方位均容易产生误差。加上机器手臂21本身机构及控制移动的误差，也会造成夹取装置23无法精准夹取物件25正确的方位，导致物件25与夹取装置23产生相对方位误差。因此，本发明机器手臂21在第一移动阶段的快速夹取阶段A夹取物件25后，利用第二移动阶段的补偿误差阶段B，进行补偿方位误差。

请再同时参阅图2、图5及图6，图5为本发明产生误差的预备位置检测区影像的示意图，图6为本发明补偿误差的检测区影像的示意图。本发明机器手臂21在第一移动阶段的快速夹取阶段A夹取物件25后，假如夹取装置23未正确夹住物件25的部位，在第二移动阶段的补偿误差阶段B的预备位置g，利用EIH摄影机24第二次拍摄的影像，则产生图5中物件影像31的中心辅助线33与预设方位32不相符，角度偏移θ度，X轴偏移M位移，Y轴偏移N位移，形成相对方位的误差。方位误差如不进行补偿，机器手臂21移动夹取装置23由预备位置g至组装位置h，以设定方位并无法将物件25嵌入组装槽27。因此，在补偿误差阶段B，机器手臂21必须借助转动及平移夹取装置23补偿偏移的角度及位移，如图6使检测区30中物件影像31的中心辅助线33与预设方位32相符，才能以设定方位将物件25嵌入组装槽27。

本发明机器手臂系统20因有第二移动阶段的补偿误差阶段B，补偿第一移动阶段夹取装置23不正确夹取物件25的部位，因此，本发明就可不需过度注意第一移动阶段的精确性，而可在第一移动阶段快速移动机器手臂21夹取物件25，以提高机器手臂的移动速度。

请参阅图7，为本发明机器手臂阶段移动方法的流程图，本发明机器手臂阶段移动方法的步骤，详细说明如下：在步骤S1，利用装设在夹取装置上的EIH摄影机，在出发点第一次拍摄工作环境中的物件影像；在步骤S2决定物件位置及方位后，快速移动夹取装置至夹取位置夹取物件进入预备位置；步骤S3在预备位置第二次拍摄物件与夹取装置的相对位置；步骤S4判断拍摄检测区影像中，物件影像的方位是否与预设方位相符？假如物件影像的方位与预设方位不相符，则进入步骤S5，计算物件影像的方位与预设方位的相对方位误差，在步骤S6机器手臂转动及平移夹取装置补偿物件偏移的角度及位移，再在步骤S7以慢速移动物件至组装位置，进行组装。在步骤S4中假如物件影像的方位与预设方位相符，则直接进入步骤S7，以慢速移动物件至组装位置，进行组装。

经由前述的步骤，本发明机器手臂阶段移动方法，就可通过第一移动阶段撷取物件方位影像，快速移动以夹取物件，而通过第二移动阶段撷取物件相对夹取装置的影像，精确补偿物件夹取方位的误差，达到提高组装的正确性的目的。

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 (7)

1.一种机器手臂阶段移动方法，其步骤包含：

利用装设在机器手臂末端的夹取装置上的EIH摄影机，第一次拍摄工作环境中的物件影像；

第一移动阶段快速移动夹取装置夹取物件；

第二次拍摄物件与夹取装置的相对位置；

判断第二次拍摄的物件影像的方位与预设方位不相符；

计算第二次拍摄的物件影像的方位与预设方位的相对方位误差；

转动及平移夹取装置补偿物件偏移的角度及位移；及

第二移动阶段以慢速移动夹取的物件进行组装。

2.如权利要求1所述的机器手臂阶段移动方法，其中第一次拍摄在第一移动阶段的出发点。

3.如权利要求2所述的机器手臂阶段移动方法，其中根据第一次拍摄的物件影像决定物件的位置及方位。

4.如权利要求3所述的机器手臂阶段移动方法，其中根据物件的位置及方位，调整夹取装置转动至物件的方位。

5.如权利要求1所述的机器手臂阶段移动方法，其中快速移动夹取物件后，夹取装置进入组装的预备位置，进行第二次拍摄。

6.如权利要求5所述的机器手臂阶段移动方法，其中根据第二次拍摄的物件影像的中心辅助线与预设方位，计算角度及位移的偏移，形成相对方位的误差。

7.如权利要求1所述的机器手臂阶段移动方法，其中判断第二次拍摄的物件影像的方位与预设方位相符，则不补偿误差，直接以第二移动阶段慢速移动夹取的物件进行组装。