CN106956258B - 使用机械手臂进行阵列取放的路径规划方法和补偿器 - Google Patents

Abstract

一种使用机械手臂进行阵列取放的路径规划方法，主要是在机械手臂每一次进行取放作业的过程中，利用一X轴位置传感器与一Y轴传感器感测取放点的坐标误差，接着由一控制器根据两者的坐标误差向量和计算出一位置补偿量，并以位置补偿量修正机械手臂的取放位置，在取得位置补偿量之后再产生下一个取放点的坐标，如此不断地反复操作即可完成大量阵列的取放任务。

Description

使用机械手臂进行阵列取放的路径规划方法和补偿器

技术领域

本发明与机械手臂有关，特别是指一种使用机械手臂进行阵列取放的路径规划方法及配合该路径规划方法使用的补偿器。

背景技术

在操作机械手臂执行阵列取放作业时，由于累积误差的关系，使得机械手臂仅能在有限的工作范围内进行操作。就相关的先前技术来说，例如欧洲公告第2190634号专利案是利用一组线性滑轨与一组平行四连杆来实现X-Y平面补偿的功能，同时再使用磁簧传感器反馈过行程的警示信号，让机械手臂停止动作。但是在此专利案中，磁簧传感器无法得知机械手臂在X-Y方向所移动的距离，此外，磁簧传感器所发送的警示信号会让机械手臂停止动作而无法继续完成剩下的阵列取放作业。

另外如美国公告第4745681号专利案是利用夹爪周围的力传感器来感测从插销孔吸入或排出的气体压力，若感测到气体压力有分布不均等的状况时，反复移动夹爪而使插销能够尽量对准插销孔，直到力传感器感测到气体压力呈现均等时，操作夹爪将插销插入插销孔内。然而在此专利案中，等待气体压力值呈现平衡的过程太过耗时，再加上一组夹爪要搭配四个力传感器，对于成本来说过于昂贵，而且也不太适合应用在高精度的产品。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种使用机械手臂进行阵列取放的路径规划方法，其利用信号反馈与位置补偿来实现大量阵列取放的任务，并能达到消除累积误差的效果。

为了实现上述目的，本发明的路径规划方法包含有下列几个步骤。首先操作一机械手臂进行原点校正，接着由一控制器产生下一个取放点的坐标位置，然后由该控制器根据下一个取放点的坐标位置控制该机械手臂执行取放作业，在执行过程中使用一X轴位置传感器与一Y轴位置传感器感测该机械手臂的一X轴位移量与一Y轴位移量，并将感测结果反馈至该控制器，接着该控制器根据该机械手臂的X、Y轴位移量计算出该取放点的坐标误差，再由所得到的坐标误差计算出一位置补偿量，在取得该位置补偿量之后返回步骤b)。

更佳地，在完成一次取放作业之后，该控制器会判断是否为最后一个取放点，若是最后一个取放点，该控制器控制该机械手臂停止动作，若不是最后一个取放点，则是继续执行步骤d)，经过如此不断地反复反馈与补偿即可解决误差放大的问题，同时可以完成大量阵列的取放任务。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为本发明所提供的补偿器的立体图。

图3为本发明所提供的补偿器的局部立体分解图。

图4为本发明的路径规划示意图。

具体实施方式

请先参阅图1，本发明的路径规划方法包含有下列步骤：

步骤a)S1：操作一机械手臂进行原点校正。

步骤b)S2：由一控制器产生下一个取放点的坐标位置。

步骤c)S3：控制器根据下一个取放点的坐标位置控制机械手臂执行取放作业。

步骤d)S4：如图2所示，在执行取放作业的过程中使用一X轴位置传感器12与一Y轴位置传感器14感测机械手臂的一X轴位移量与一Y轴位移量，并将感测结果反馈至控制器。

在本实施例中，X轴位置传感器12与Y轴位置传感器14共同设置于机械手臂的一补偿器10内。请再参阅图3，本发明所提供的补偿器10除了包含有X轴位置传感器12与Y轴位置传感器14之外，还包含有一第一部件16、一第二部件18、一X轴线性滑轨20、一Y轴线性滑轨22，以及二相对的复位弹性件24，其中：

第一部件16的顶面用来连接于机械手臂。

第二部件18的顶面连接于第一部件16的底面，第二部件18的底面用来连接于一末端工具(图中未示)。

X轴线性滑轨20设于第二部件18的顶面，使第二部件18能藉由X轴线性滑轨20沿着一X轴方向相对第一部件16移动。

Y轴线性滑轨22设于第二部件18的顶面，使第二部件18能藉由Y轴线性滑轨22沿着一Y轴方向相对第一部件16移动。

X轴复位弹性件24以沿着X轴方向的方式水平设置于第一部件16与第二部件18之间，用以对第二部件18提供复位力，使第二部件18在不受侧向力时能够回复到初始位置。

Y轴复位弹性件26以沿着Y轴方向的方式水平设置于第一部件16与第二部件18之间，用以对第二部件18提供复位力，使第二部件18在不受侧向力时能够回复到初始位置。

X轴位置传感器12设于X轴线性滑轨20的一端，用以感测X轴线性滑轨20的移动距离。

Y轴位置传感器14设于Y轴线性滑轨22的一端，用以感测Y轴线性滑轨22的移动距离。

步骤e)S5：控制器根据机械手臂的X、Y轴位移量计算出步骤b)的取放点的坐标误差。

步骤f)S6：控制器根据步骤e)的坐标误差计算出机械手臂的一位置补偿量，在取得位置补偿量之后再返回步骤b)。

接下来用六个阵列取放点结合图4及表一来帮助说明前述步骤。首先设定原点的坐标为P0，控制器所产生的第一个取放点的坐标假设为P1，在执行P1的取放作业之后会同时取得P1的坐标误差为ε_1xy，接着控制器会产生第二个取放点，假设第二个取放点的坐标为P2，在执行P2的取放作业之后会同时取得P2的坐标误差ε_2xy。之后控制器会产生第三个取放点，假设第三个取放点的坐标为P3，在执行P3的取放过程中会根据先前所取得的两个坐标误差ε_1xy、ε_2xy来计算位置补偿量，并以所计算出来的位置补偿量将机械手臂的取放位置修正至P3’，同时也取得P3的坐标误差ε_3xy。假设第四个取放点的坐标为P4，在执行P4的取放过程中会根据先前所取得的坐标误差ε_1xy计算位置补偿量，并以所计算出来的位置补偿量将机械手臂的取放位置修正至P4’，同时取得P4的坐标误差ε_4xy。假设第五个取放点的坐标为P5，在执行P5的取放过程中会根据先前所取得的两个坐标误差ε_3xy、ε_4xy计算位置补偿量，并以所计算出来的位置补偿量将机械手臂的取放位置修正至P5’，同时取得P5的坐标误差ε_5xy，后续过程以此类推。

表一

原始位置	坐标误差	修正后位置
			P1	ε<sub>1xy</sub>	P1
P2	ε<sub>2xy</sub>	P2
			P3	ε<sub>3xy</sub>	P3’＝P3+ε<sub>1xy</sub>+ε<sub>2xy</sub>
P4	ε<sub>4xy</sub>	P4’＝P4+ε<sub>1xy</sub>
			P5	ε<sub>5xy</sub>	P5’＝P5+ε<sub>3xy</sub>+ε<sub>4xy</sub>

另一方面，在完成一次取放作业之后，控制器会判断是否为最后一个取放点，若是最后一个取放点，控制器控制机械手臂停止动作，若不是最后一个取放点，则执行步骤d)。

由上述可知，本发明主要是在机械手臂每一次进行取放作业的过程中，利用X、Y轴位置传感器12、14感测取放点的坐标误差，接着由控制器根据两者之间的坐标误差计算出位置补偿量，并以位置补偿量修正机械手臂的取放位置，在如此不断地反复操作之下，一方面可以消除误差放大的问题，另一方面可以完成大量阵列的取放任务，进而达到本发明的目的。

【符号说明】

10 补偿器 12 X轴位移传感器

14 Y轴位移传感器 16 第一部件

18 第二部件 20 X轴线性滑轨

22 Y轴线性滑轨 24 X轴复位弹性件

26 Y轴复位弹性件 S1～S6 步骤

Claims (2)

1.一种使用机械手臂进行阵列取放的路径规划方法，包含有下列步骤：

a)操作一机械手臂进行原点校正；

b)由一控制器产生下一个取放点的坐标位置；

c)由该控制器根据下一个取放点的坐标位置控制该机械手臂执行取放作业；

d)使用一X轴位置传感器与一Y轴位置传感器感测该机械手臂的一X轴位移量与一Y轴位移量，并将感测结果反馈至该控制器；

e)该控制器根据该机械手臂的X、Y轴位移量计算出步骤b)的取放点的坐标误差；以及

f)该控制器根据步骤e)的坐标误差计算出该机械手臂的一位置补偿量，在取得该位置补偿量之后返回步骤b)；

其中，该X轴位置传感器与该Y轴位置传感器共同设置于该机械手臂的一补偿器内；

其中，该补偿器包含有：

一第一部件；

一第二部件，连接于该第一部件的底面；

一X轴线性滑轨，设于该第二部件，使该第二部件能藉由该X轴线性滑轨沿着一X轴方向相对该第一部件移动；

一Y轴线性滑轨，设于该第二部件，使该第二部件能藉由该Y轴线性滑轨沿着一Y轴方向相对该第一部件移动；

二相对的X轴复位弹性件，沿着该X轴方向设于该第一部件与该第二部件之间，用以对该第二部件提供复位力；

二相对的Y轴复位弹性件，沿着该Y轴方向设于该第一部件与该第二部件之间，用以对该第二部件提供复位力；

一X轴位置传感器，设于该X轴线性滑轨的一端，用以感测该X轴线性滑轨的移动距离；以及

一Y轴位置传感器，设于该Y轴线性滑轨的一端，用以感测该Y轴线性滑轨的移动距离。

2.如权利要求1所述的路径规划方法，其中在步骤c)完成一次取放作业之后，该控制器会判断是否为最后一个取放点，若为是，该控制器控制该机械手臂停止动作，若为否，执行步骤d)。

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