TWI508832B - 定向式位置控制方法 - Google Patents
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Description
本發明提供一種定向式位置控制方法，其是與控制方法有關。
隨著科技進步及自動化的需求，透過控制機器人、機器手臂進行自動化的工作已越來越普及，而一般的機器人控制方法如第1圖、2所示，其主要是由一教導器10下指令，而一機器人20依據該教導器10的指令動作，該機器人20是依據該機器人20的一機器人方向基準F2進行動作，該機器人方向基準F2包含一機器人前方向F21、一機器人後方向F22、一機器人左方向F23以及一機器人右方向F24；而該教導器10具有一教導器方向基準F1，該教導器方向基準F1包含一教導器前方向F11、一教導器後方向F12、一教導器左方向F13以及一教導器右方向F14，如第1圖所示，當教導器方向基準F1與該機器人方向基準F2相同時，該教導器方向基準F1與該機器人方向基準F2相同係指教導器前方向F11與機器人前方向F21指向同一方向，教導器後方向F12與機器人後方向F22指向同一方向，教導器左方向F13與機器人左方向F23指向同一方向，教導器右方向F14與機器人右方向F24指向同一方向之狀態；則教導器10所下達之指另與該機器人20的動作方向相同；然，由於該機器人20會不斷地移動，當該機器人20移動至
與該教導器10的方向基準不同時，如第2圖所示，該教導器10的教導器前方向F11已變成與該機器人20的機器人右方向F24相同，於此狀態下，由於操作者通常是站在與該教導器10同樣的方向基準進行操作，因此操作者於操作該教導器10時會主觀認定該機器人20會依照該教導器10的教導器方向基準F1進行動作，但只要教導器方向基準F1與機器人方向基準F2不同時，該機器人20將無法依據教導器方向基準F1動作，而造成使用者必須費心地判斷先機器人方向基準F2後再進行教導器10的操作，如此導致操作該教導器10的操作方式無法依照操作者的主觀直覺動作，而造成操作上的難度提高及不便性；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，終於發明出一種定向式位置控制方法。
本發明提供一種定向式位置控制方法，其主要目的是解決習知控制方法對於操作者來說無法直覺控制，而造成的難度高、不便性之問題。
為達前述目的，本發明提供一種定向式位置控制方法，包含：啟動步驟，操作者啟動一定向控制啟動單元的定向控制功能；下達動作指令步驟，操作一教導器的一控制單元，並以與該定向控制啟動單元訊號連接的該教導器定義出一教導器方向基準，該教導器方向基準包含一教導器前方向、一教導器後方向、
一教導器左方向以及一教導器右方向，該教導器方向基準隨該教導器位移動作同步改變；控制及動作步驟，該定向控制啟動單元控制與一機器人、該定向控制啟動單元訊號連接的一控制器驅動該機器人依據該教導器方向基準產生動作，其中，以該機器人定義出一機器人方向基準，該機器人方向基準包含一機器人前方向、一機器人後方向、一機器人左方向以及一機器人右方向，當該教導器的教導器方向基準與該機器人方向基準朝向不同方向時，該定向控制啟動單元轉換該機器人的機器人方向基準，使該機器人方向基準與該教導器方向基準相同，且該機器人由該控制器控制一驅動源驅動動作，且該機器人的一端具有一終端效應器，該驅動源驅動該機器人的終端效應器以該教導器方向基準為控制基準移動。
透過該定向控制啟動單元進行定向控制動作，且是控制機器人保持以教導器的教導器方向基準產生動作，藉此提供使用者直覺式的控制，不需過度判斷，而能達成操作便利性效及效率高、且正確性也能同步提昇之功效。
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：本發明一種定向式位置控制方法之較佳實施例如第3至22圖所示，係透過一教導器30下達指令配合一控制器40控制一機器人50動作，且係由一定向控制啟動單元60啟動定向控制功能，
其中：該教導器30可移動並具有一控制單元31及一方向感測器32，本實施例之該控制單元31包含一前方向動作鍵311、一後方向動作鍵312、一左方向動作鍵313以及一右方向動作鍵314，而該控制單元31也可為搖桿形態，該控制單元31係提供使用者操控該該機器人50的行進及方向；該教導器30本體具有基準向，而本實施例中該教導器30的基準向是以該教導器30定義出一教導器方向基準F3，該教導器方向基準F3包含一教導器前方向F31、一教導器後方向F32、一教導器左方向F33以及一教導器右方向F34，該教導器方向基準F3隨該教導器30位移動作同步改變；該方向感測器32可感測該教導器30的所在方位並判斷該教導器30的教導器方向基準F3，該方向感測器32可為電子羅盤、加速度感測器或陀螺儀；該控制器40與該機器人50訊號連接，該機器人50如第4圖所示為一種具有多軸的多軸機器人，且該機器人50的各軸由該控制器40控制一驅動源51旋轉產生驅動動作，且該機器人50的一端具有一終端效應器52，而以該機器人50定義出一機器人方向基準F5，該機器人方向基準F5包含一機器人前方向F51、一機器人後方向F52、一機器人左方向F53以及一機器人右方向F54，該驅動源51係驅動該機器人50動作，且係使該終端效應器52於空間中移動，同時是朝向該機器人前方向F51、該機器人後方向F52、該機器人左方向F53以及該機器人右方向F54移動；而如第5至8
圖為該機器人50朝各方向移動之動作狀態，第5圖為該機器人50向該機器人左方向F53動作之狀態；第6圖為該機器人50向該機器人右方向F54動作之狀態；第7圖為該機器人50向該機器人前方向F51動作之狀態；第8圖為該機器人50向該機器人後方向F52動作之狀態；該定向控制啟動單元60可供使用者改變設定為手動定向控制或自動定向控制，且該定向控制啟動單元60與該教導器30、控制器40訊號連接，且該定向控制驅動單元60是可設置於該教導器30上、該控制器40上或該機器人50上；當定向功能啟動時，該教導器30本體的基準向相對於該控制單元31輸入之方向，與基準向相對於該終端效應器52移動之方向，兩者相同；而本實施例中，當設定為手動定向控制時，該定向控制啟動單元60配合該教導器30的控制單元31設定該機器人50的動作方向基準，且該定向控制啟動單元60與該教導器30的方向感測器32訊號連接；當該定向控制啟動單元60設定為自動定向控制時接收判斷該教導器30所在方位及其方向基準以進行該機器人50的定向控制，而該定向控制的方法是透過座標轉換的方式將該機器人50的座標轉換為與該教導器30的座標相同之方式進行控置。
而本發明之控制方法如第23圖所示，包含：啟動步驟A，操作者於該定向控制啟動單元60設定為自動定
向控制或手動定向控制並啟動定向控制功能；下達動作指令步驟B，操作該教導器30的控制單元31；控制及動作步驟C，該定向控制啟動單元60透過座標轉換的方式將該機器人50的座標轉換為與該教導器30的座標相同，使該控制器40驅動該機器人50依據該教導器方向基準F3產生動作；以下針對各種控制狀況詳細說明之，當設定該定向控制啟動單元60為自動定向控制時，且如第9圖所示為該教導器方向基準F3與該機器人方向基準F5不一致時的控制動作狀況，本發明所指方向基準不一致的狀況係定義為教導器前方向F31與機器人前方向F51之方向不同之狀況，反之，當教導器前方向F31與機器人前方向F51之方向相同時則定義為方向基準一致；而上述僅以前方向作為說明，其他方向之定義相同；當設定為自動定向控制時為依據該方向感測器32所感測判斷該教導器30的教導器方向基準F3進行控制；而當設定為手動定向控制時則是配合該教導器30的控制單元31以手動設定該教導器30的方向基準；而如第10圖所示為該教導器30的教導器前方向F31面向該機器人左方向F53時，該定向控制啟動單元60接收該教導器30的方向感測器32感測該教導器方向基準F3，該定向控制啟動單元60並轉換該機器人50的機器人方向基準F5與該教導器方向基準F3相同，於此狀態下，當操作者按壓操作該教導器30的前方向動作鍵311，則該機器人50便依照該教導器方向基準F3的教導器前
方向F31動作，且是朝向該機器人左方向F53動作；再如第11圖所示為該教導器30的教導器前方向F31面向該機器人右方向F54時，此狀態下，當操作者按壓操作該教導器30的前方向動作鍵311，則該機器人50便依照該教導器方向基準F3的教導器前方向F31動作，且是朝向該機器人右方向F54動作；第12圖所示為該教導器30的教導器前方向F31與該機器人前方向F51相同，亦即為教導器方向基準F3與該機器人方向基準F51一致之狀態，於此狀態下，當操作者按壓操作該教導器30的前方向動作鍵311，則該機器人依照該教導器方向基準F3的教導器前方向F31動作，同時亦是朝該機器人前方向F51動作；第13圖所示為該教導器30的教導器前方向F31面向該機器人後方向F52時，此狀態下，當操作者按壓操作該教導器30的前方向動作鍵311，則該機器人50便依照該教導器方向基準F3的教導器前方向F31動作，且是朝向該機器人後方向F52動作；第14圖所示為該教導器30的教導器前方向F31面向該機器人左方向F53與機器人後方向F52之間的左後方向時，此狀態下，當操作者按壓操作該教導器30的前方向動作鍵311，則該機器人50便依照該教導器方向基準F3的教導器前方向F31動作，且是朝向該機器人左方向F53與機器人後方向F52之間的左後方動作；第15圖所示為該教導器30的教導器前方向F31面向該機器人右方向F54與機器人後方向F52之間的右後方向時，此狀態下，當操作者按壓操作該教導器30的前方向動作鍵311，則該機器人
50便依照該教導器方向基準F3的教導器前方向F31動作，且是朝向該機器人右方向F54與機器人後方向F52之間的右後方動作；而再如第16至21圖所示為設定為手動定向控制之實施態樣，如第16圖為該教導器30與該機器人50的初始狀態，而使用者可由該定向控制啟動單元60選擇手動定向控制，接著再操作該教導器30的控制單元31，本實施例是操作按壓該控制單元31的該右方向動作鍵314設定該教導器30以該教導器右方向F34為基礎方向，如第17圖所示，亦即，於此狀況下，該教導器30不需裝置該方向感測器32，而是由手動定義該教導器30相對於該機器人50的方向基準，當手動設定教導器右方向F34為基礎方向時，就等同於將教導器30的教導器前方向F31面向該機器人右方向F54的狀態，如第18圖所示；則操作者使用時就能將該教導器30面向該機器人右方向F54，於此狀態下，當按壓控制該教導器30的前方向動作鍵311，則該機器人50便會依循該教導器方向基準F3動作，且是朝向該教導器前方向F31、機器人右方向F54移動，如第18圖所示；而如第19圖所示則為於此狀態下，按壓控制該教導器30的後方向動作鍵312，則該機器人50便會依循該教導器方向基準F3動作，且是朝向該教導器後方向F32、機器人左方向F53移動；如第20圖所示則為於此狀態下，按壓控制該教導器30的左方向動作鍵313，則該機器人50便會依循該教導器方向基準F3動作，且是朝向該教導器左方向F33、機器人前方向F51移動；而如第21圖所示則為於此狀態下，按壓控制該教導器30的右方
向動作鍵314，則該機器人50便會依循該教導器方向基準F3動作，且是朝向該教導器右方向F34、機器人後方向F52移動。
由上述可知，本發明是可透過手動或自動定義該機器人50的位移方向基準，使該機器人50保持以教導器30的教導器方向基準F3為位移基礎，藉此提供操作者能直覺而不需過度判斷的狀況下進行操作，降低操作控制的難度及錯誤率，提高操作控的效率及精準度；且由於操作控制者是可以位於與教導器30相同方位進行控置，不需接近機器人50判斷機器人方位，而能與機器人50保持安全距離，提高使用安全性。
《習知技術》
10‧‧‧教導器
20‧‧‧機器人
F1‧‧‧教導器方向基準
F11‧‧‧教導器前方向
F12‧‧‧教導器後方向
F13‧‧‧教導器左方向
F14‧‧‧教導器右方向
F2‧‧‧機器人方向基準
F21‧‧‧機器人前方向
F22‧‧‧機器人後方向
F23‧‧‧機器人左方向
F24‧‧‧機器人右方向
《本發明》
30‧‧‧教導器
31‧‧‧控制單元
311‧‧‧前方向動作鍵
312‧‧‧後方向動作鍵
313‧‧‧左方向動作鍵
314‧‧‧右方向動作鍵
32‧‧‧方向感測器
40‧‧‧控制器
50‧‧‧機器人
51‧‧‧驅動源
52‧‧‧終端效應器
60‧‧‧定向控制啟動單元
F3‧‧‧教導器方向基準
F31‧‧‧教導器前方向
F32‧‧‧教導器後方向
F33‧‧‧教導器左方向
F34‧‧‧教導器右方向
F5‧‧‧機器人方向基準
F51‧‧‧機器人前方向
F52‧‧‧機器人後方向
F53‧‧‧機器人左方向
F54‧‧‧機器人右方向
A‧‧‧啟動步驟
B‧‧‧下達動作指令步驟
C‧‧‧控制及動作步驟
第1圖 為習知教導器控制機器人動作的示意圖，且是在方向基礎相同的狀況。
第2圖 為習知教導器控制機器人動作的示意圖，且是在方向基礎不同的狀況。
第3圖 為本發明定向式位置控制方法之控制系統圖。
第4A圖 為本發明定向式位置控制方法中機器人未動作之初始狀態側視圖。
第4B圖 為本發明定向式位置控制方法中機器人未動作之初始狀態俯視圖。
第5A圖 為本發明定向式位置控制方法中機器人向左方向位移之動作側視圖。
第5B圖 為本發明定向式位置控制方法中機器人向左方向位移之動作俯視圖。
第6A圖 為本發明定向式位置控制方法中機器人向右方向位移之動作側視圖。
第6B圖 為本發明定向式位置控制方法中機器人向右方向位移之動作俯視圖。
第7A圖 為本發明定向式位置控制方法中機器人向前方向位移之動作側視圖。
第7B圖 為本發明定向式位置控制方法中機器人向前方向位移之動作俯視圖。
第8A圖 為本發明定向式位置控制方法中機器人向後方向位移之動作側視圖。
第8B圖 為本發明定向式位置控制方法中機器人向後方向位移之動作俯視圖。
第9圖 為本發明定向式位置控制方法中教導器與機器人的方向基準不同之狀態。
第10圖 為本發明定向式位置控制方法中教導器向左並控制機器人朝左方向移動之狀態。
第11圖 為本發明定向式位置控制方法中教導器向右並控制機器人朝右方向移動之狀態。
第12圖 為本發明定向式位置控制方法中教導器向前並控制機器人朝前方向移動之狀態。
第13圖 為本發明定向式位置控制方法中教導器向後並控制機器人朝後方向移動之狀態。
第14圖 為本發明定向式位置控制方法中教導器向左後並控制機器人朝左後方向移動之狀態。
第15圖 為本發明定向式位置控制方法中教導器向右後並控制機器人朝右後方向移動之狀態。
第16圖 為本發明定向式位置控制方法中教導器與機器人的初始狀態。
第17圖 為本發明定向式位置控制方法中手動設定教導器的方向基準之狀態。
第18圖 為本發明定向式位置控制方法中手動設定教導器為向右的方向基準並控制機器人向右方向移動之狀態。
第19圖 為本發明定向式位置控制方法中手動設定教導器為向右的方向基準並控制機器人向左方向移動之狀態。
第20圖 為本發明定向式位置控制方法中手動設定教導器為向右的方向基準並控制機器人向前方向移動之狀態。
第21圖 為本發明定向式位置控制方法中手動設定教導器為向右的方向基準並控制機器人向後方向移動之狀態。
第22圖 為本發明定向式位置控制方法之步驟流程圖。
30‧‧‧教導器
311‧‧‧前方向動作鍵
50‧‧‧機器人
52‧‧‧終端效應器
F3‧‧‧教導器方向基準
F31‧‧‧教導器前方向
F32‧‧‧教導器後方向
F33‧‧‧教導器左方向
F34‧‧‧教導器右方向
F5‧‧‧機器人方向基準
F51‧‧‧機器人前方向
F52‧‧‧機器人後方向
F53‧‧‧機器人左方向
F54‧‧‧機器人右方向
Claims (8)
- 一種定向式位置控制方法，包含：啟動步驟，操作者啟動一定向控制啟動單元的定向控制功能；下達動作指令步驟，操作一教導器的一控制單元，並以與該定向控制啟動單元訊號連接的該教導器定義出一教導器方向基準，該教導器方向基準包含一教導器前方向、一教導器後方向、一教導器左方向以及一教導器右方向，該教導器方向基準隨該教導器位移動作同步改變；控制及動作步驟，該定向控制啟動單元控制與一機器人、該定向控制啟動單元訊號連接的一控制器驅動該機器人依據該教導器方向基準產生動作，其中，以該機器人定義出一機器人方向基準，該機器人方向基準包含一機器人前方向、一機器人後方向、一機器人左方向以及一機器人右方向，當該教導器的教導器方向基準與該機器人方向基準朝向不同方向時，該定向控制啟動單元轉換該機器人的機器人方向基準，使該機器人方向基準與該教導器方向基準相同，且該機器人由該控制器控制一驅動源驅動動作，且該機器人的一端具有一終端效應器，該驅動源驅動該機器人的終端效應器以該教導器方向基準為控制基準移動。
- 如申請專利範圍第1項所述的定向式位置控制方法，其中，該控制及動作步驟中，該定向控制啟動單元透過座標轉換的方式將該機器人的座標轉換為與該教導器的座標相同，使該控制器驅動該機器人依據該教導器方向基準產生動作。
- 如申請專利範圍第1項所述的定向式位置控制方法，其中，該定向控制啟動單元配合該教導器的控制單元提供設定手動定向控制之方向基準。
- 如申請專利範圍第1項所述的定向式位置控制方法，其中，該教導器具有一方向感測器，該方向感測器感測該教導器的所在方位並判斷該教導器的教導器方向基準，該定向控制啟動單元配合該方向感測器提供自動定向控制。
- 如申請專利範圍第1項所述的定向式位置控制方法，其中，該控制單元包含一前方向動作鍵、一後方向動作鍵、一左方向動作鍵以及一右方向動作鍵。
- 如申請專利範圍第1項所述的定向式位置控制方法，其中，該控制單元為搖桿。
- 如申請專利範圍第1項所述的定向式位置控制方法，其中，該方向感測器為電子羅盤、加速度感測器或陀螺儀。
- 如申請專利範圍第1項所述的定向式位置控制方法，其中，該定向控制驅動單元設置於該教導器上、該控制器上或該機器人上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW101150851A TWI508832B (zh) | 2012-12-28 | 2012-12-28 | 定向式位置控制方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201424960A TW201424960A (zh) | 2014-07-01 |
| TWI508832B true TWI508832B (zh) | 2015-11-21 |
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ID=51725129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW101150851A TWI508832B (zh) | 2012-12-28 | 2012-12-28 | 定向式位置控制方法 |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5617515A (en) * | 1994-07-11 | 1997-04-01 | Dynetics, Inc. | Method and apparatus for controlling and programming a robot or other moveable object |
| JP2011240418A (ja) * | 2010-05-14 | 2011-12-01 | Yaskawa Electric Corp | マニピュレータの制御装置 |
| CN102360222A (zh) * | 2011-07-14 | 2012-02-22 | 长沙中联重工科技发展股份有限公司 | 控制工程机械的机械臂的方法、装置和遥控器 |
| CN102360221A (zh) * | 2011-07-14 | 2012-02-22 | 长沙中联重工科技发展股份有限公司 | 工程机械以及控制工程机械的机械臂的方法、装置和系统 |
-
2012
- 2012-12-28 TW TW101150851A patent/TWI508832B/zh active
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201424960A (zh) | 2014-07-01 |
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