TWI481488B - 機械手臂操控動作重現方法 - Google Patents

Description

機械手臂操控動作重現方法

本發明提供一種機械手臂操控動作重現方法，其是與機械手臂的控制有關。

隨著產業自動化的趨勢，自動化的機械手臂被廣泛地使用，藉由機械手臂的控制操作完成所設定工作；而一般機械手臂的控制方法如第1圖所示，首先，操作者必須以人工規畫機械手臂的動作行程，接著，操作者必須將規畫後的機械手臂動作行程規畫為控制器能判別控制之三維直角座標的程式碼，再將三維座標的程式碼輸入至控制器內，控制器即能依據程式碼控制機械手臂重現動作；然而，由上述的控制動作可知，由於控制器依據控制之程式碼是由人工依據動作行程而規劃之三維座標程式碼，為簡化動作重現的前置作業，通常會盡可能地簡化機械手臂的動作行程，使機械手臂盡量作簡單的直線位移動作，藉以簡化規劃程式碼所需耗費之工時；如此，若該機械手臂欲完成具有細節動作之工作流程，則程式碼規劃的難度及複雜度將大大提高，若沒有配置高素質的規劃人員，甚至可能無法完成工作；由此可知，習知的機械手臂大多僅能完成簡單的動作；若要完成具有細節動作之動作則需耗費極高的人力成本及時間成本，影響使用該機械手臂的意願，同時也降低了該機械手臂的運用能耐；有鑑於此，本發明人潛心研究並更深入構思，歷經多次研發試作後，終於發明出一種機械手臂操控動作重現方法。

本發明提供一種機械手臂操控動作重現方法，其主要目的是解決習知的控制方法過於耗費人力及時間導致機械手臂的適用性不高之缺失。

為達前述目的，本發明提供一種機械手臂操控動作重現方法，包含：

(A)人工帶動步驟，操作者直接帶動一動作機構執行一次所欲完成之動作流程，該動作機構是直接連接於三個分別具有譯碼器的伺服馬達之動作手臂，該動作手臂是連接於伺服馬達的一轉動軸，各該伺服馬達為不具有減速機構之馬達；

(B)譯碼步驟，於該動作機構作動的同時，該動作機構連動各該動作手臂及各該伺服馬達的轉動軸，各該轉動軸轉動的同時，各該譯碼器讀取各轉動軸轉動的點位，並將動作的點位位置轉換為笛卡爾座標值；

(C)讀取及轉碼步驟，一與該動作單元電性連接之該工作主機讀取該動作單元的各譯碼器所產生之笛卡爾座標值，且透過內部程式計算將笛卡爾座標值轉換為直角三軸座標值；

(D)記錄步驟，該操控單元記錄存取工作主機運算後之直角三軸座標值；以及

(E)重現步驟，一與該工作主機電性連接的操控單元將記錄之直角三軸座標值轉換為笛卡爾座標並使各譯碼器將笛卡爾座標轉換為轉動軸的動作點位，各該伺服馬達再依據動作點位作動以重現動作。

藉使用者首次帶動動作機構完成一次動作之後，工作主機及操控單元即能自動將動作進行點位讀取、運算、記錄及重生，動作確實且精準地被轉碼及記錄，完全不需人工進行座標的量測或規劃，能大幅減低高成本的人力及時間需求，提昇動作規劃及重現之效率及精準度。

為使貴審查委員對本發明之目的、特徵及功效能夠有更進一步之瞭解與認識，以下茲請配合【圖式簡單說明】詳述如后：本發明機械手臂操控動作重現方法主要配合一動作單元10、一工作主機20以及一操控單元30使用，如第2至4圖所示，其中：該動作單元10包含一動作平台11、三伺服馬達12、三譯碼器13、三動作手臂14以及一動作機構15，本案之各該伺服馬達12為不具有減速機構之馬達，各該伺服馬達12固定設置於該動作平台11上，各該伺服馬達12分別具有一轉動軸121，而各該譯碼器13分別配合各伺服馬達12設置，各該譯碼器13可記憶各轉動軸121的動作節點為笛卡爾座標，各該動作手臂14的一端分別連接於各轉動軸121，而各該動作手臂14的另一端則分別連接於該動作機構15；該工作主機20電性連接該動作單元10，該工作主機20能將動作單元10產生之笛卡爾座標轉換為直角三軸座標；以及該操控單元30與該工作主機20電性連接，且該操控單元30記錄該工作主機20轉換後之直角三軸座標，該操控單元30更能依控制對直角三軸座標進行等比放大、縮小、加速或減速之運算。

而本發明機械手臂操控動作重現方法則包含下列步驟：

(A)人工帶動步驟，操作者直接帶動該動作機構15執行一次該動作機構15所欲完成之動作流程；

(B)譯碼步驟，於該動作機構15動作的同時，該動作機構15是連動各該動作手臂14及各該伺服馬達12的轉動軸121，一旦該動作機構15產生動作，各該轉動軸121轉動的同時，各該譯碼器13讀取各轉動軸121轉動的點位，並將動作的點位位置轉換為笛卡爾座標值；

(C)讀取及轉碼步驟，該工作主機20讀取該動作單元10的各譯碼器13所產生之笛卡爾座標值，且透過內部程式計算將笛卡爾座標值轉換為直角三軸座標值；且該工作主機20可視不同的動作需求控制各譯碼器13讀取動作點位的解析度，亦即，控制各譯碼器13於單位時間內讀取點位之數量多寡，當於單位時間內讀取點位數量越多則解析度越高；反之，當於單位時間內讀取點位數量越少則解析度越低；

(D)記錄步驟，該操控單元30直接存取工作主機20運算後之直角三軸座標值；

(E)重現步驟，該操控單元30將記錄之直角三軸座標值轉換為笛卡爾座標並使各譯碼器13將笛卡爾座標轉換為轉動軸121的動作點位，再依據動作點位控制各伺服馬達12作動以重現動作；且該重現步驟更可包含一操控步驟(E1)，該操控步驟(E1)是使用者於操控單元30選擇所儲存之動作，並可依需求選擇再現該動作時為等比放大、縮小、加速或減速，當使用者選擇等比改變該動作後，該操控單元30先依選擇編輯動作後再作轉碼及控制重現的動作。

由上述說明可知，本發明除了於首次的人工帶動步驟(A)中必須藉由操作人員帶動該動作機構15執行動作之外，其餘的訊號轉換及重現的動作都能藉由自動化的機構完成，除了具有精準記錄及重現的特性之外，更能依據已記錄之動作進行等比的縮放，重現的品質及精準度極高，能適用於各種動作之重生；同時，本發明於記錄動作的過程是藉由各伺服馬達12的譯碼器13進行點位的讀取、工作主機20的記錄及轉換，最後再由操控單元30儲存及重現，於工作路徑的記錄過程中，不需人工編輯程式碼，不僅能大幅降低高成本的人力需求，亦能大幅提昇動作的精細程度，只要改變工作主機20控制譯碼器13讀取點位的精細度即能達成，完全不需人工重新編輯規劃，能大幅提昇工作流程的規劃重現效率及精細程度。

《本發明》

(A)．．．人工帶動步驟

(B)．．．譯碼步驟

(C)．．．讀取及轉碼步驟

(D)．．．記錄步驟

(E)．．．重現步驟

(E1)．．．操控步驟

10．．．動作單元

11．．．動作平台

12．．．伺服馬達

21．．．轉動軸1

13．．．譯碼器

14．．．動作手臂

15．．．動作機構

20．．．工作主機

30．．．操控單元

第1圖　為習知機械手臂的控制方法流程圖。

第2圖　為本發明機械手臂操控動作重現方法配合使用之動作單元示意圖。

第3圖　為本發明機械手臂操控動作重現方法配合使用裝置的系統圖。

第4圖　為本發明機械手臂操控動作重現方法的流程圖。

(A)．．．人工帶動步驟

(B)．．．譯碼步驟

(C)．．．讀取及運算步驟

(D)．．．記錄步驟

(E)．．．重現步驟

(E1)．．．操控步驟

Claims (3)

1. 一種機械手臂操控動作重現方法，包含下列步驟：人工帶動步驟，操作者直接帶動一動作機構執行一次所欲完成之動作流程，該動作機構是直接連接於三個分別具有譯碼器的伺服馬達之動作手臂，該動作手臂是連接於伺服馬達的一轉動軸，各該伺服馬達為不具有減速機構之馬達；譯碼步驟，於該動作機構作動的同時，該動作機構連動各該動作手臂及各該伺服馬達的轉動軸，各該轉動軸轉動的同時，各該譯碼器讀取各轉動軸轉動的點位，並將動作的點位位置轉換為笛卡爾座標值；讀取及轉碼步驟，一與該動作單元電性連接之該工作主機讀取該動作單元的各譯碼器所產生之笛卡爾座標值，且透過內部程式計算將笛卡爾座標值轉換為直角三軸座標值；記錄步驟，該操控單元記錄存取工作主機運算後之直角三軸座標值；以及重現步驟，一與該工作主機電性連接的操控單元將記錄之直角三軸座標值轉換為笛卡爾座標並使各譯碼器將笛卡爾座標轉換為轉動軸的動作點位，各該伺服馬達再依據動作點位作動以重現動作。
2. 如申請專利範圍第1項所述的機械手臂操控動作重現方法，其中，各譯碼器可改變讀取動作點位的解析度，使譯碼器於單位時間內讀取點位數量越多則解析度越高；使譯碼器於單位時間內讀取點位數量越少則解析度越低。
3. 如申請專利範圍第1項所述的機械手臂操控動作重現方法，其中，該重現步驟更可包含一操控步驟，該操控步驟是使用者於操控單元選擇所儲存之動作，並可依需求選擇再現該動作等比縮放，當使用者選擇等比改變該動作後，該操控單元依選擇編輯動作後再作重現的動作。