TW201722656A - 使用機械手臂進行陣列取放之路徑規劃方法及配合該路徑規劃方法使用之補償器 - Google Patents

Abstract

一種使用機械手臂進行陣列取放之路徑規劃方法，主要是在機械手臂每一次進行取放作業的過程中，利用一X軸位置感測器與一Y軸感測器感測取放點的座標誤差，接著由一控制器根據兩者的座標誤差向量和計算出一位置補償量，並以位置補償量修正機械手臂的取放位置，在取得位置補償量之後再產生下一個取放點的座標，如此不斷地反覆操作即可完成大量陣列的取放任務。

Description

使用機械手臂進行陣列取放之路徑規劃方法及配合該路徑規劃方法使用之補償器

本發明與機械手臂有關，特別是指一種使用機械手臂進行陣列取放之路徑規劃方法及配合該路徑規劃方法使用之補償器。

在操作機械手臂執行陣列取放作業時，由於累積誤差的關係，使得機械手臂僅能在有限的工作範圍內進行操作。就相關的先前技術來說，例如歐洲公告第2190634號專利案是利用一組線性滑軌與一組平行四連桿來達成X-Y平面補償的功能，同時再使用磁簧感測器回授過行程的警示訊號，讓機械手臂停止作動。但是在此專利案中，磁簧感測器無法得知機械手臂在X-Y方向所移動的距離，此外，磁簧感測器所發送的警示訊號會讓機械手臂停止作動而無法繼續完成剩下的陣列取放作業。

另外如美國公告第4745681號專利案是利用夾爪周圍之力量感測器來感測從插銷孔吸入或排出的氣體壓力，若感測到氣體壓力有分佈不均等的狀況時，反覆移動夾爪而使插銷能夠盡量對準插銷孔，直到力量感測器感測到氣體壓力呈現均等時，操作夾爪將插銷插入插銷孔內。然而在此專利案中，等待氣體壓力值呈現平衡的過程太過耗時，再加上一組夾爪要搭配四個力量感測器，對於成本來說過於昂貴，而且也不太適合應用在高精度的產品。

本發明之主要目的在於提供一種使用機械手臂進行陣列取放之路徑規劃方法，其利用訊號回授與位置補償來達成大量陣列取放的任務，並能達到消除累積誤差的效果。

為了達成上述目的，本發明之路徑規劃方法包含有下列幾個步驟。首先操作一機械手臂進行原點校正，接著由一控制器產生下一個取放點的座標位置，然後由該控制器根據下一個取放點的座標位置控制該機械手臂執行取放作業，在執行過程中使用一X軸位置感測器與一Y軸位置感測器感測該機械手臂之一X軸位移量與一Y軸位移量，並將感測結果回授至該控制器，接著該控制器根據該機械手臂之X、Y軸位移量計算出該取放點的座標誤差，再由所得到的座標誤差計算出一位置補償量，在取得該位置補償量之後返回步驟b)。

更佳地，在完成一次取放作業之後，該控制器會判斷是否為最後一個取放點，若是最後一個取放點，該控制器控制該機械手臂停止作動，若不是最後一個取放點，則是繼續執行步驟d)，經過如此不斷地反覆回授與補償即可解決誤差放大的問題，同時可以完成大量陣列的取放任務。

請先參閱第1圖，本發明之路徑規劃方法包含有下列步驟：

步驟a)S1：操作一機械手臂進行原點校正。

步驟b)S2：由一控制器產生下一個取放點的座標位置。

步驟c)S3：控制器根據下一個取放點的座標位置控制機械手臂執行取放作業。

步驟d)S4：如第2圖所示，在執行取放作業的過程中使用一X軸位置感測器12與一Y軸位置感測器14感測機械手臂之一X軸位移量與一Y軸位移量，並將感測結果回授至控制器。

在本實施例中，X軸位置感測器12與Y軸位置感測器14共同設置於機械手臂之一補償器10內。請再參閱第3圖，本發明所提供之補償器10除了包含有X軸位置感測器12與Y軸位置感測器14之外，更包含有一第一部件16、一第二部件18、一X軸線性滑軌20、一Y軸線性滑軌22，以及二相對之復位彈性件24，其中：

第一部件16之頂面用來連接於機械手臂。

第二部件18之頂面連接於第一部件16之底面，第二部件18之底面用來連接於一末端工具(圖中未示)。

X軸線性滑軌20設於第二部件18之頂面，使第二部件18能藉由X軸線性滑軌20沿著一X軸方向相對第一部件16移動。

Y軸線性滑軌22設於第二部件18之頂面，使第二部件18能藉由Y軸線性滑軌22沿著一Y軸方向相對第一部件16移動。

X軸復位彈性件24以沿著X軸方向的方式水平設置於第一部件16與第二部件18之間，用以對第二部件18提供復位力量，使第二部件18在不受側向力時能夠回復到初始位置。

Y軸復位彈性件26以沿著Y軸方向的方式水平設置於第一部件16與第二部件18之間，用以對第二部件18提供復位力量，使第二部件18在不受側向力時能夠回復到初始位置。

X軸位置感測器12設於X軸線性滑軌20之一端，用以感測X軸線性滑軌20的移動距離。

Y軸位置感測器14設於Y軸線性滑軌22之一端，用以感測Y軸線性滑軌22的移動距離。

步驟e)S5：控制器根據機械手臂之X、Y軸位移量計算出步驟b)之取放點的座標誤差。

步驟f)S6：控制器根據步驟e)之座標誤差計算出機械手臂之一位置補償量，在取得位置補償量之後再返回步驟b)。

接下來用六個陣列取放點搭配第4圖及表一來幫助說明前述步驟。首先設定原點的座標為P0，控制器所產生之第一個取放點的座標假設為P1，在執行P1的取放作業之後會同時取得P1的座標誤差為，接著控制器會產生第二個取放點，假設第二個取放點的座標為P2，在執行P2的取放作業之後會同時取得P2的座標誤差。之後控制器會產生第三個取放點，假設第三個取放點的座標為P3，在執行P3的取放過程中會根據先前所取得的兩個座標誤差、來計算位置補償量，並以所計算出來的位置補償量將機械手臂的取放位置修正至P3^’ ，同時也取得P3的座標誤差。假設第四個取放點的座標為P4，在執行P4的取放過程中會根據先前所取得的座標誤差計算位置補償量，並以所計算出來的位置補償量將機械手臂的取放位置修正至P4^’ ，同時取得P4的座標誤差。假設第五個取放點的座標為P5，在執行P5的取放過程中會根據先前所取得的兩個座標誤差、計算位置補償量，並以所計算出來的位置補償量將機械手臂的取放位置修正至P5^’ ，同時取得P5的座標誤差，後續過程以此類推。

表一

另一方面，在完成一次取放作業之後，控制器會判斷是否為最後一個取放點，若是最後一個取放點，控制器控制機械手臂停止作動，若不是最後一個取放點，則執行步驟d)。

由上述可知，本發明主要是在機械手臂每一次進行取放作業的過程中，利用X、Y軸位置感測器12、14感測取放點的座標誤差，接著由控制器根據兩者之間的座標誤差計算出位置補償量，並以位置補償量修正機械手臂的取放位置，在如此不斷地反覆操作之下，一方面可以消除誤差放大的問題，另一方面可以完成大量陣列的取放任務，進而達到本發明之目的。

10‧‧‧補償器
12X‧‧‧軸位移感測器
14Y‧‧‧軸位移感測器
16‧‧‧第一部件
18‧‧‧第二部件
20X‧‧‧軸線性滑軌
22Y‧‧‧軸線性滑軌
24X‧‧‧軸復位彈性件
26Y‧‧‧軸復位彈性件
S1~S6‧‧‧步驟

第1圖為本發明之流程圖。          第2圖為本發明所提供之補償器的立體圖。          第3圖為本發明所提供之補償器的局部立體分解圖。          第4圖為本發明之路徑規劃示意圖。

S1~S6‧‧‧步驟

Claims (4)

1. 一種使用機械手臂進行陣列取放之路徑規劃方法，包含有下列步驟： a)  操作一機械手臂進行原點校正； b)  由一控制器產生下一個取放點的座標位置； c)  由該控制器根據下一個取放點的座標位置控制該機械手臂執行取放作業； d)  使用一X軸位置感測器與一Y軸位置感測器感測該機械手臂之一X軸位移量與一Y軸位移量，並將感測結果回授至該控制器； e)  該控制器根據該機械手臂之X、Y軸位移量計算出步驟b)之取放點的座標誤差；以及 f)  該控制器根據步驟e)之座標誤差計算出該機械手臂之一位置補償量，在取得該位置補償量之後返回步驟b)。
2. 如請求項1所述之路徑規劃方法，其中在步驟c)完成一次取放作業之後，該控制器會判斷是否為最後一個取放點，若為是，該控制器控制該機械手臂停止作動，若為否，執行步驟d)。
3. 如請求項1所述之路徑規劃方法，其中該X軸位置感測器與該Y軸感測器共同設置於該機械手臂之一補償器內。
4. 一種如請求項3所述之補償器，包含有： 一第一部件； 一第二部件，連接於該第一部件之底面； 一X軸線性滑軌，設於該第二部件，使該第二部件能藉由該X軸線性滑軌沿著一X軸方向相對該第一部件移動； 一Y軸線性滑軌，設於該第二部件，使該第二部件能藉由該Y軸線性滑軌沿著一Y軸方向相對該第一部件移動； 二相對之X軸復位彈性件，沿著該X軸方向設於該第一部件與該第二部件之間，用以對該第二部件提供復位力量； 二相對之Y軸復位彈性件，沿著該Y軸方向設於該第一部件與該第二部件之間，用以對該第二部件提供復位力量； 一X軸位置感測器，設於該X軸線性滑軌之一端，用以感測該X軸線性滑軌的移動距離；以及 一Y軸位置感測器，設於該Y軸線性滑軌之一端，用以感測該Y軸線性滑軌的移動距離。