TWI587996B - 機械手臂教導裝置 - Google Patents

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陳俊皓
王騰懋
吳忠憲
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Description

機械手臂教導裝置
本揭露主要是關於一種教導裝置，特別是一種針對機械手臂移動路徑之教導裝置。
現今自動化工廠多使用了各式機械手臂，機械手臂雖然提供了穩定之機能與效益，但是在最初導入與規劃新作業時，明顯將遭遇進程緩慢以及不易修正錯誤之困難，因此如何快速地帶領或教導以產生正確之移動路徑或數值程式，將是引進成效之關鍵。
因此一種可快速且輕易完成路徑教導之機械手臂教導裝置便顯得格外重要與迫切。
本揭露提供了一種機械手臂教導裝置，包括：用以固定於機械手臂之固定件；連結固定件之本體，本體包括多數感測器與操作顯示部，感測器裝設於本體接近固定件之一側，用以感測該側之受力、應變或力矩，操作顯示部位於本體之另一側，用以裝設多數功能按鍵與顯示螢幕；以及連結本體之手柄。
10‧‧‧教導裝置
11‧‧‧本體
111‧‧‧感測器
112‧‧‧操作顯示部
12‧‧‧固定件
13‧‧‧手柄
20‧‧‧控制器
21‧‧‧類比數位轉換模組
22‧‧‧訊號處理模組
23‧‧‧儲存模組
24‧‧‧機械邏輯控制模組
25‧‧‧軸卡傳輸介面
B‧‧‧功能按鍵
R‧‧‧機械手臂
S‧‧‧顯示螢幕
S1~S12‧‧‧步驟
T‧‧‧夾持端
圖1為本揭露之機械手臂教導裝置的實施佈置圖。
圖2a、圖2b分別為本揭露之教導裝置的俯視圖與前視圖。
圖3為本揭露之機械手臂教導裝置的教導實施流程圖。
以下之說明提供了許多不同的實施例、或是例子，用來實施本揭露之不同特徵。以下特定例子所描述的元件和排列方式，僅用來精簡的表達本揭露，其僅作為例子，而並非用以限制本揭露。
可理解的是，於下列各實施例之方法中的各步驟中，可於各步驟之前、之後以及其間增加額外的步驟，且於前述的一些步驟可被置換、刪除或是移動。
圖1為本揭露之一機械手臂教導裝置之實施佈置圖，本圖顯示了一教導裝置10被裝設於一機械手臂R之工具夾持端T上，用以預備教導機械手臂R新的加工或組裝之移動路徑，例如焊接或取放物件等，由於機械手臂R包括了數組座標系統，例如基座、各關節與夾持端T之座標系統等，一般現行做法要求教導人員一手握持夾持端T，另一手使用一操作面板，由面板上之按鍵進行各座標系統之切換與致能，因此需要具備經驗之人員方能勝任，但也要耗費相當的時間也甚至發生誤差。
當本揭露之教導裝置10裝設完成如圖1後，將與機械手臂R之控制器20進行電性連接，控制器20舉例包括了 類比數位轉換模組21、訊號處理模組22、儲存模組23、機械邏輯控制模組(MLC)24與軸卡傳輸介面25或多軸運動控制模組等；教導裝置10之訊號與指令將分別交由類比數位轉換模組21與訊號處理模組22進行轉換、處理與驅動機械手臂R在各座標系統之各維度之移動，並且記錄路徑與位置於儲存模組23。
圖2a與圖2b分別為本揭露之教導裝置10的俯視圖與前視圖，此二圖詳細顯示了教導裝置10之結構，舉例包括了固定件12、本體11與手柄13，此三件可為一體或相互鎖固而成，固定件12具有鎖孔以安裝於機械手臂R之夾持端T，固定件12於圖2a中雖顯示為圓盤狀，但可視各式夾持端T之實際型體而改變。本體11連結固定件12，在接近固定件12之位置或一側上裝設多數之感測器111，例如力、應變或力矩感測器，並且採取等角度或等間隔之方式圍繞於本體11，用以感測本體11在該位置或該側於各方向所受到之拉力、壓力、應變或力矩等訊號；本體11另一側則再裝設一操作顯示部112，此操作顯示部112包括了多數功能按鍵B與顯示螢幕S，分別用以提供資料輸入、控制器致能與顯示位置及座標系統等之機能。顯示螢幕S除顯示外尚可以不同顏色或頻率之燈號適時提醒教導人員目前之位置與座標系統。
圖2a與圖2b中也顯示一手柄13被鎖固於本體11，提供教導人員以手握持而推拉機械手臂R，並配合感測器111與功能按鍵B以適時啟動或致能控制器20對各座標系 統之各維度之驅動機能，以減低推拉時教導人員所受到之阻力而能快速且輕易地完成移動路徑之教導。
圖3為本揭露以教導裝置10配合機械手臂控制器20之教導實施流程圖，當一教導模式開始，如步驟S1，本體11上之多數感測器111感測到教導人員經手柄13而對本體11所造成之受力回授訊號，如步驟S2，並將此訊號傳輸至控制器20之類比數位轉換模組21轉換成數位訊號而再到訊號處理模組22，如步驟S3；由於受力回授訊號代表了教導人員以機械手臂R夾持端T之座標系統進行各維度之移動，但是一完整之機械手臂作業路徑必須再包括各關節與基座在其座標系統之各維度之移動，因此教導人員此時可從操作顯示部112之功能按鍵B，切換至不同座標系統以啟動或致能控制器20對該系統之各維度之驅動，以使教導人員能輕易地推拉機械手臂R，此些切換、啟動或致能之命令是由操作顯示部112直接傳至訊號處理模組22與數位受力回授訊號一併進行處理，如步驟S4與圖1。
當訊號處理模組22接收到受力回授訊號與功能按鍵B之切換指令後，如步驟S4，將進行位置與各座標系統於各維度之轉換，並計算所需移動之方向與距離，此時若再處於自動模式而且目前位置仍在移動範圍之內時，如步驟S5與步驟S7，訊號處理模組22便將計算結果與控制指令傳至機械邏輯控制模組24經軸卡傳輸介面25至機械手臂R之各驅動馬達(未圖示)，以啟動或致能控制器20對各馬達之驅動而移動機械手臂R，如步驟S9與步驟S11，並同時 儲存該移動路徑與位置到儲存模組23而結束教導模式，如步驟S10與步驟S12。
但若當時已切換到手動模式，便須由教導人員以手動按壓功能按鍵B或在顯示螢幕S上輸入移動方向與距離，如步驟S6，且又若目前位置已落在移動範圍外時，顯示螢幕S便將顯示一範圍外之訊息提醒教導人員，如步驟S8，並回到重新讀取受力回授訊號之步驟S2而進行新一輪之教導。
本揭露之教導裝置10整合了感測器111、操作顯示部112之功能按鍵B與顯示螢幕S於一體，除了具備完整之對機械手臂R之教導機能外，更能使教導人員單手即能快速及輕易地帶領與操作以完成機械手臂之教導程序，免除了繁複且費時之動作。
綜上所述，本揭露之機械手臂教導裝置，不僅整合了教導時所需要之所有控制機能於一體外，也具備顯示與警示之功能而能適時提醒教導人員，達到快速且輕易地完成操作之要求。
本揭露雖以各種實施例揭露如上，然而其僅為範例參考而非用以限定本揭露的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾。因此上述實施例並非用以限定本揭露之範圍，本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧教導裝置
20‧‧‧控制器
21‧‧‧類比數位轉換模組
22‧‧‧訊號處理模組
23‧‧‧儲存模組
24‧‧‧機械邏輯控制模組
25‧‧‧軸卡傳輸介面
R‧‧‧機械手臂
T‧‧‧夾持端

Claims (5)

  1. 一種機械手臂教導裝置，適用於機械手臂，該裝置包括：固定件，用以固定於該機械手臂；本體，連結該固定件，該本體包括多數感測器與操作顯示部，其中，該些感測器裝設於該本體接近該固定件之一側，用以感測該本體之受力、應變或力矩，該操作顯示部位於該本體之另一側，用以裝設多數功能按鍵與顯示螢幕，其中該些感測器是以等角度或等間隔方式圍繞於該本體；以及手柄，連結該本體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之機械手臂教導裝置，其中該些感測器與該操作顯示部是分別電性連接該機械手臂之控制器。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之機械手臂教導裝置，其中該些功能按鍵至少是用以輸入資料，與用以啟動或致能該控制器。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之機械手臂教導裝置，其中該顯示螢幕至少是用以顯示位置與座標系統。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之機械手臂教導裝置，其中該顯示螢幕是以不同顏色或頻率顯示該位置與座標系統。
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