CN107297740A - 机器人的操控系统 - Google Patents

Abstract

一种机器人的操控系统，无线智能装置具有显示屏幕与输入接口，仅作为编辑及显示机器人的控制程序及设定参数，并藉由无线接口连接控制装置，但未设操控功能，无法操控机器人。需由有线操控装置利用连接线连接控制装置，至少设有紧急按钮及致动单元，用以启动及停止控制装置执行控制程序，以提升操控安全。

Description

机器人的操控系统

技术领域

本发明涉及一种机器人，尤其涉及机器人利用有线操控装置及无线操控装置相互搭配组合，操控机器人的系统。

背景技术

随着生产技术的快速发展，工厂自动化利用机器人自动抓取物件进行组装制造，达到提高工厂生产速度及效率。而自动生产中快速移动的机器人，极易造成操作人员的安全问题，因此简单且安全的操作方式，成为确保安全的主要课题。

现有技术在公开的CN104582911中国专利案，利用操作设备以有线或无线连接至机器人的控制部，并经由操作设备的多个列按钮所形成的操作接口及显示屏幕，编辑控制机器人的程序。再藉由操作设备上致动、暂停或停止等按钮执行编辑程序自动控制机器人，或者利用多向操作按钮进行人工操控机器人。由于现有技术操作设备包含显示屏幕及多种操作接口，体积较大且重量笨重，操作者负担大，携带及操控不方便。此外，操作设备有线连结时，因线路长度有限、操作者往往忘情站在机器人面前编辑程序，常常遭误启动的机器人所伤，造成工作安全的问题。而操作设备通过无线操控机器人时，更需装备电池以及繁重的无线收发元件，重量更重，操作者负担更大，操控更不简便。且由于无线可连的距离范围内都可控制机器人移动，当操作者远离机器人而无法注意机器人周边状况，一不小心启动机器人或误触致动按钮，将造成其他操作人员的危险或伤害，甚至撞毁机器人。

另有现有技术利用笔电、平板计算机或手机等轻便的随身型无线操作设备，通过随身型无线操作设备既有的WIFI等无线通信装置，虽可轻便操控机器人。但在无法注意机器人周边状况，一不小心无线启动机器人，同样会造成机器人周边人员或机器人的安全问题。再者，根据安规ISO 10218，无线控制的操作设备需要具备断线停机的安全机制，也就是检测到操作设备无线连线断线时，机器人应该自动停机。因此若将致动按钮设置在无线操作设备上，当操作者致动机器人后，一旦因事携带操作设备离开无线连线的范围，机器人即自动停止运行，导致携带操作设备的操作者无法任意移动或离开，使用上极为不便。

此外，因为无线操作设备的便利性，操作者很可能位在距离机器人较远的地方操作。如操作者编辑错误或选错控制程序，并通过无线操作设备开始致动机器人运行后，而所在位置刚好信号断线或过于微弱，操作者将无法使用无线操作设备上的停止按钮，立即停止机器人继续执行控制程序或移动。且因操作者离机器人较远，不易按到控制部的紧急按钮立即停机，停止机器人的动力，而容易造成机器人碰撞损毁或伤害机器人附近的操作人员。因此，机器人在操控系统上，仍有问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的在提供一种机器人的操控系统，利用随身型无线智能装置作为机器人程序编辑器，而将紧急按钮及致动单元等设在有线操控装置，让编辑设定与操控功能分开设立在有线与无线装置，限制操作者在视线范围操控机器人，以提升安全性。

本发明另一目的在提供一种机器人的操控系统，利用随身型无线智能装置调整控制参数的设定，配合有线操控装置调整单元进行操控，简化有线操控装置的操作接口，缩减有线操控器的尺寸到一手可掌握的程度，以利配置及方便使用。

为了达到前述发明的目的，本发明机器人的操控系统，由控制装置连接至机器人控制机器人。无线智能装置，具有显示屏幕与输入接口，作为编辑及显示机器人的控制程序及设定参数，并藉由无线接口连接控制装置，将编辑的控制程序及设定参数，传输至控制装置存储。有线操控装置为一手掌握操控的尺寸，利用连接线连接控制装置，且至少设有能以单手手指按压到的紧急按钮及致动单元，紧急按钮用以停止机器人的动力，致动单元用以自动启动及停止控制装置执行控制程序。其中无线智能装置仅编辑的控制程序及设定参数，但未设操控功能，无法操控机器人，需由有线操控装置的致动单元启动及停止执行控制程序，致动机器人。

其中无线智能装置为随身型无线装置，具有蓝牙或WIFI无线接口。在机器人发生紧急状况时，按压紧急按钮经由控制装置控制机器人立即停机，停止机器人的动力。而致动单元包含致动/暂停按钮与停止按钮。致动/暂停按钮第一次按压时，用以控制其控制装置启动执行选定的控制程序，第二次按压则暂停执行选定的控制程序，停止在中断的控制程序，第三次的按压则让控制装置由控制程序中断点，继续执行未完的控制程序，第四次以上的按压则重复第二次的暂停执行及第三次的继续执行作业。停止按钮在启动执行选定的控制程序后，一旦按压停止按钮，将控制其控制装置完全停止执行选定的控制程序，并让致动/暂停按钮恢复至未按压的状态。

本发明机器人的操控系统的有线操控装置包含人工/自动切换键，人工/自动切换键可选择由控制装置执行控制程序自动控制机器人或由人工控制机器人，并由切换灯号显示人工或自动控制的切换状态。有线操控装置还包含调整单元，当人工/自动切换键选择由人工控制机器人时，由调整单元包含的调增钮及调减钮，下达致动命令，操控机器人。致动命令包括但不限于单步执行、即时调整运行中的速度、吋动等。

人工操控机器人在选择单步执行模式时，无线智能装置上未设单步执行致动功能，而在有线装置上设置机器人单步执行的致动按钮，并具有按下即走、放开即停的功能。并以调增钮及调减钮作为选择执行由机器人原停留位置至目标移位点再向下执行一移位点或再向上执行一移位点的单步控制程序。

人工控制机器人在选择试跑模式时，利用调增钮及调减钮即时调整试跑速度，而无线智能装置上未设即时调整试跑速度的功能。按压致动单元的致动/暂停按钮致动机器人以预设速度试跑控制程序。试跑控制程序时，按压人工/自动切换键切回自动控制模式，以试跑速度继续执行控该工艺序，同时将试跑速度设定为控制程序的执行速度。人工控制机器人在选择吋动模式时，调增钮及调减钮作为机器人吋动执行的致动按键，并具有按下即走、放开即停的功能设计，同时无线智能装置上未设吋动致动功能。

本发明机器人的操控系统的有线操控装置包含喇叭用以发出警告声，通知机器人的检测状况。有线操控装置设置磁铁、嵌合结构或锁固结构，可固定在控制装置或机器人上，作为控制面板。

附图说明

图1为本发明机器人的操控系统示意图。

图2为本发明机器人的操控系统的功能图。

图3为为本发明有线操控装置的示意图。

图4为本发明机器人的操控系统在自动控制模式的示意图。

图5为本发明机器人的操控系统在单步执行模式的示意图。

图6为本发明机器人的操控系统在吋动模式的示意图。

图7为本发明有线操控装置的固定示意图。

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，现在举优选实施例，并配合附图加以说明如下。

请同时参阅图1、图2及图3，图1为本发明机器人的操控系统示意图，图2为本发明机器人的操控系统的功能图，图3为本发明有线操控装置的示意图。本发明机器人的操控系统1，机器人2与控制装置3利用线路4有线连接，而随身型无线智能装置5则与控制装置3无线连接。另一有线操控装置6则经由连接线7与控制装置2连接。让操控系统1可利用无线智能装置5搭配有线操控装置6控制机器人2。

其中无线智能装置5，可为例如手机或平板等随身型装置，具有显示屏幕8与例如实体或隐藏式触控键盘等输入接口9，作为编辑及显示机器人2的控制程序与设定参数。无线智能装置5并藉由蓝牙或WIFI等无线接口10与控制装置3的无线单元11无线连接，将完成编辑的控制程序与设定参数，传输至控制装置3存储，由控制装置3执行控制程序自动控制机器人2，而无线智能装置5未设操控功能，无法操控机器人2。

本发明操控系统1的有线操控装置6，利用连接线7与控制装置3的连接端口12形成有线连接，让有线操控装置6不受无线连线距离的限制，且在连接线7有限长度的拘束，使操作者在视线可及机器人2的工作环境下，始终维持在有效的操控功能范围。同时为了有效缩减有线操控装置6的尺寸，按钮的布置在单手掌握时都能以同手手指按压到，从而让有线操控装置6易于一手掌握操控，因此尽量将操控元件设在控制装置3，而减少在有线操控装置6设置操控元件。但设在控制装置3的操控元件，因无移动操控的优点，容易造成操作者视线死角，因此有线操控装置6至少设有紧急按钮13及致动单元14等操控元件，以利移动操控。

有线操控装置6的紧急按钮13，用于机器人2发生紧急状况时，按压紧急按钮13经由控制装置3控制机器人2立即停机，停止机器人2的动力。而有线操控装置6的致动单元14，包含致动/暂停按钮15与停止按钮16，用以启动及停止执行控制程序。其中致动/暂停按钮15第一次按压时，用以启动控制装置3执行选定的控制程序，第二次按压则暂停执行选定的控制程序，停止在中断的控制程序，第三次的按压则让控制装置3由控制程序中断点，继续执行未完的控制程序，第四次以上的按压则重复第二次的暂停执行及第三次的继续执行作业。而启动执行选定的控制程序后，一旦按压停止按钮16，控制装置3立即停止执行选定的控制程序，并让致动/暂停按钮15恢复至未按压的状态。

有线操控装置6在单手掌握尺寸的容许范围内，可选择性具备更多控制机器人2的操控元件，本实施例进一步举例设置例如电源键17、人工/自动切换键18、调整单元19或警告装置20等。其中电源键17用以开启或停止提供机器人2的电力。人工/自动切换键18则可选择自动控制模式或人工操控状态，自动控制模式由控制装置3执行控制程序自动控制机器人2，人工操控状态则由操控系统1利用无线智能装置5搭配有线操控装置6人工控制机器人2，而由切换灯号21显示人工操控或自动控制的切换状态。而调整单元19包含调增钮22及调减钮23，用以下达配合无线智能装置5显示屏幕8所设置机器人不同状态下有方向性的致动命令，例如在单步执行模式下致动机器人往下一位置或上一位置运行的单步执行致动命令、试跑模式下即时增减机器人运行中速度的致动命令、或吋动模式下机器人在末端某轴向或关节某轴号的正负方向致动命令。其中例如蜂鸣器、闪光或喇叭等警告装置20用以发出声光的警告，就近通知操作者机器人2的传感器检测到的异常状况。

如图4所示，为本发明机器人的操控系统在自动控制模式的示意图。本发明机器人的操控系统1，可利用无线智能装置5编辑机器人2的各种动作的控制程序，以无线传输至控制装置3预先加以存储。需要自动控制模式控制机器人2作业时，首先按压电源键17开启电力，并按压人工/自动切换键18，切换至切换灯号21显示自动控制状态，进入自动控制模式。利用无线智能装置5无线连接至控制装置3，取得存储控制程序的目录，并显示在无线智能装置5的显示屏幕8。由操作者利用无线智能装置5选定控制程序，且设定控制装置3要执行的选定控制程序，但无线智能装置5并无启动执行控制程序的操控功能，防止操作者视线外远距离操控机器人2，以避免造成危害。

执行控制程序需由有线连接在控制装置3的有线操控装置6启动，以限制操作者在视线内操控机器人2。利用按压有线操控装置6上致动单元14的致动/暂停按钮15，启动控制装置3执行选定的控制程序，自动移动机器人2。执行选定的控制程序中，一旦发现执行错误程序或误启动，可按压紧急按钮13立即停机，以确保人员及机器的安全。自动控制模式也可阶段性按压致动/暂停按钮15，重复暂停或继续执行选定的控制程序，暂停时停止机器人2移动，进行检查机器人2动作状况，无问题后再次按压致动/暂停按钮15以继续执行中断的控制程序。只要检查发现机器人2动作异常或警告装置20发出警告，就可按压停止按钮16，使控制装置3完全停止执行选定的控制程序，以便进行修正控制程序。

如图5所示，为本发明机器人的操控系统在单步执行模式的示意图。本发明机器人的操控系统1，首先按压电源键17开启电力，并按压人工/自动切换键18，切换至切换灯号21显示人工操控状态。利用无线智能装置5无线连接至控制装置3，选择人工操控状态的多种操作模式，由无线智能装置5选择设定机器人2进入单步执行模式，单步执行模式为将选定的控制程序，针对控制机器人2移动路径设定多个移位点，以利分段检修机器人2。无线智能装置5并在显示屏幕8，图示控制程序例如P1至P4各移位点的移位顺序，且对选择的例如P3移位点以高亮标示为目标移位点24。但无线智能装置5并无单步执行致动机器人2的操控功能，需由操作者利用有线操控装置6致动机器人2。当按压有线操控装置6的调增钮22或调减钮23时，代表选择执行由机器人2原停留位置，至目标移位点24再向下执行一移位点P4或再向上执行一移位点P2的单步控制程序。

以调增钮22为例，按压调增钮22即开始致动机器人2，控制机器人2执行由机器人2原停留位置至目标移位点24再向下执行一移位点P4的单步控制程序，使机器人2由原停留位置向目标移位点24的下一移位点P4移动，持续按压调增钮22则使机器人2执行完该单步控制程序到达移位点P4，如在到达移位点P4途中放开按钮即暂停机器人2动作，重新按压即继续执行该单步控制程序。执行完该单步控制程序到达移位点P4，无线智能装置5在显示屏幕8高亮显示移位点P4，再按压调增钮22或调减钮23才可选择往上/下一移位点执行，保持优良的操控性以确保人员及机器的安全。

本发明机器人的操控系统为了利于编辑控制程序的试跑，在人工操控状态亦设有试跑模式。本发明机器人的操控系统1，首先按压电源键17开启电力，并按压人工/自动切换键18，切换至切换灯号21显示人工操控状态。当本发明机器人的操控系统1由无线智能装置设定机器人2进入试跑模式时，并选定控制程序进行试跑，利用有线操控装置6按压致动/暂停按钮15执行选定的控制程序，致动机器人2开始试跑。此时控制装置3设定控制程序的试跑速度为预设速度，但无线智能装置5并无即时调整机器人2的试跑速度的操控功能，需由操作者利用有线操控装置6，藉调整单元19的调增钮22及调减钮23，即时调整增加或减低机器人2的试跑速度，以利观察机器人2运行状况，并决定控制程序最佳的试跑速度。最后，使用者按压人工/自动切换键18切换至自动控制模式，控制装置3将以该决定的试跑速度继续执行控制程序，同时将该决定试跑速度设定为控制程序的执行速度。尔后重新执行该控制程序时，在自动控制模式下按压致动/暂停按钮15，控制装置3将以前述设定的执行速度执行控制程序。如需重新设定执行速度时，可再次进入试跑模式，重复前述速度设定流程，以重新设定控制程序的执行速度。

如图6所示，为本发明机器人的操控系统吋动模式的示意图。本发明机器人的操控系统1，首先按压电源键17开启电力，并按压人工/自动切换键18，切换至切换灯号21显示人工操控状态。再由无线智能装置设定机器人2进入吋动模式。利用无线智能装置5无线连接至控制装置3，由无线智能装置5设定机器人2移动轴向(例如X、Y、Z轴)、移动方向或速度等参数，并显示在无线智能装置5的显示屏幕8，标出轴向的选择及按钮增减方向的提示。但无线智能装置5并无执行设定参数致动机器人2的操控功能。需由操作者利用有线操控装置6，利用调整单元19的调增钮22及调减钮23，人工调整设定参数的大小，以致动机器人2及移动量。同时，调增钮22及调减钮23具备按压即走、放开即停的功能设计，方便使用者确保操控安全。

如图7所示，为本发明有线操控装置的固定示意图。本发明的有线操控装置6背面设置磁铁、嵌合结构或锁固结构，可固定在控制装置3或机器人2上作为控制面板使用，也可避免操作者需要同时掌握无线智能装置5及有线操控装置6的麻烦，以增加使用的便利性。

因此，本发明机器人的操控系统，利用随身型无线智能装置单纯作为机器人程序编辑器，而将紧急按钮及致动单元等操控元件设在有线操控装置，让程序的编辑设定与操控功能分开设立在有线操控装置与无线智能装置，限制操作者在视线范围操控机器人，可达到提升机器人操控安全性的目的。此外，本发明机器人的操控系统，利用无线智能装置调整控制参数的设定，配合有线操控装置的调整单元进行操控，简化有线操控装置的操作接口，缩减有线操控器的尺寸，可达到配置简化及方便使用的发明目的。

以上所述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，皆属本发明申请专利的范围。

Claims (17)

1.一种机器人的操控系统，包含：

机器人；

控制装置，连接至机器人以控制机器人；

无线智能装置，具有显示屏幕与输入接口，作为编辑及显示机器人的控制程序及设定参数，并藉由无线接口连接控制装置，将编辑的控制程序及设定参数，传输至控制装置存储；

有线操控装置，为一手掌握操控的尺寸，利用连接线连接控制装置，且至少设有能以单手手指按压到的紧急按钮及致动单元，该紧急按钮用以停止机器人的动力，该致动单元用以自动启动及停止控制装置执行控制程序。

其中，无线智能装置仅用以编辑的控制程序及设定参数，需由有线操控装置启动及停止控制装置执行控制程序，致动机器人。

2.如权利要求1所述的机器人的操控系统，其中该无线智能装置为随身型无线装置。

3.如权利要求1所述的机器人的操控系统，其中该无线接口为蓝牙或WIFI。

4.如权利要求1所述的机器人的操控系统，其中该致动单元包含致动/暂停按钮与停止按钮。

5.如权利要求4所述的机器人的操控系统，其中该致动/暂停按钮第一次按压时，用以控制其控制装置启动执行选定的控制程序，第二次按压则暂停执行选定的控制程序，停止在中断的控制程序，第三次的按压则让控制装置由控制程序中断点，继续执行未完的控制程序，第四次以上的按压则重复第二次的暂停执行及第三次的继续执行作业。

6.如权利要求4所述的机器人的操控系统，其中该停止按钮在启动执行选定的控制程序后，一旦按压停止按钮，将控制其控制装置完全停止执行选定的控制程序，并让致动/暂停按钮恢复至未按压的状态。

7.如权利要求1所述的机器人的操控系统，其中该有线操控装置包含人工/自动切换键，该人工/自动切换键可选择自动控制模式由控制装置执行控制程序自动控制机器人或由人工操控机器人。

8.如权利要求7所述的机器人的操控系统，其中该人工/自动切换键选择由人工控制机器人时，该有线操控装置包含调整单元，由调整单元的调增钮及调减钮，作为机器人具有方向性的致动命令按钮，操控机器人。

9.如权利要求8所述的机器人的操控系统，其中该人工操控机器人在选择单步执行模式时，无线智能装置上未设单步执行致动功能，而在有线装置上设置机器人单步执行的致动按钮，并具有按下即走、放开即停的功能。

10.如权利要求9所述的机器人的操控系统，其中该单步执行模式，以该调增钮及调减钮作为选择执行由机器人原停留位置至目标移位点再向下执行一移位点或再向上执行一移位点的单步控制程序。

11.如权利要求8所述的机器人的操控系统，其中该人工控制机器人在选择试跑模式时，利用调增钮及调减钮即时调整试跑速度，而无线智能装置上未设即时调整试跑速度的功能。

12.如权利要求11所述的机器人的操控系统，其中按压致动单元的致动/暂停按钮致动机器人以预设速度试跑控制程序。

13.如权利要求12所述的机器人的操控系统，其中试跑控制程序时，按压人工/自动切换键切回自动控制模式，以该试跑速度继续执行控该工艺序，同时将该试跑速度设定为该控制程序的执行速度。

14.如权利要求8所述的机器人的操控系统，其中该人工控制机器人在选择吋动模式时，调增钮及调减钮作为机器人吋动执行的致动按键，并具有按下即走、放开即停的功能设计，同时无线智能装置上未设吋动致动功能。吋

15.如权利要求1所述的机器人的操控系统，其中该有线操控装置包含切换灯号显示人工或自动控制的切换状态。

16.如权利要求1所述的机器人的操控系统，其中该有线操控装置包含警告装置用以发出声光警告，通知检测异常的状况。

17.如权利要求1所述的机器人的操控系统，其中该有线操控装置设置磁铁、嵌合结构或锁固结构，可固定在控制装置或机器人上，作为控制面板。