TWI614103B - 機械手臂定位方法及應用其的系統 - Google Patents

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Abstract

機械手臂定位方法，用以將機械手臂定位至定位點。機械手臂定位方法包含利用設置於機械手臂上的影像擷取模組對定位圖樣進行拍攝，以產生具有定位影像的比對影像，其中定位影像與定位圖樣相對應；接續地，判斷定位影像的中心是否位於比對影像的中心，若否，則平行於定位圖樣所在的平面調整機械手臂的位置，使得定位影像的中心位於比對影像的中心；接續地，判斷定位影像的面積是否與預設面積實質上相等，若否，則垂直於定位圖樣所在的平面調整機械手臂與定位圖樣間的距離，使得定位影像的面積與預設面積實質上相等。

Description

機械手臂定位方法及應用其的系統
本發明是有關於一種機械手臂定位方法，特別是有關於應用在三維自由度或六維自由度的機械手臂定位方法。
隨著科技的進步，可不疲勞且不間斷地工作的機械手臂逐漸被導入需要進行大量重複作動的產線中，以取代產線中的傳統人力。然而，由於機械手臂在不斷的執行作動的過程中，可能會積累空間上的誤差，而逐漸偏離原先設定在各定位點間移動並作動的預設行程。因此，在機械手臂運作一段時間後，會需要操作人員重新對機械手臂的定位進行調整。但此一調整不只耗費人力，且在微調的過程中，需要耗費較長的工作時間，以確保機械手臂定位的精確度，而形成時間上或人力上的浪費。甚或，人力所進行的調整工作仍易有疏漏或產生誤差，影響到機械手臂後續的作動。此外，也無法應付更大量、更快速的生產流水線的機械手臂調整工作。
由此可見，上述現有的架構，顯然仍存在不便與缺陷，而有待加以進一步改進。為了解決上述問題，相關領域莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的方式被發展完成。因此，如何能有效解決上述問題，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前相關領域亟需改進的目標。
本發明之一技術態樣是有關於一種機械手臂定位方法，其利用影像擷取模組攝錄定位圖樣，產生具有定位圖樣的影像的比對影像，並透過比對定位圖樣的影像與比對影像的相對位置與相對面積，判斷機械手臂與定位點之間，在空間上各軸的距離關係，藉此調整機械手臂至定位點。如此一來，可更精準地將機械手臂定位至定位點，並降低調整機械手臂所需的計算量與計算時間，可降低計算裝置的負擔與計算時間的長度。
本發明的一實施方法提供一種機械手臂定位方法，用以將機械手臂定位至定位點。機械手臂定位方法包含：利用設置於機械手臂上的影像擷取模組對定位圖樣進行拍攝，以取得具有定位影像的比對影像，其中定位影像與定位圖樣相對應；接續地，判斷定位影像的中心是否位於比對影像的中心；若定位影像的中心非位於比對影像的中心，則調整機械手臂位於平行於定位圖樣所在的平面的位置，使得定位影像的中心位於比對影像的中心；接續地，判斷定位影像的面積是否與預設面積實質上相等；以及，若定位影像的面積與預設面積 不相等，則調整機械手臂位於垂直於定位圖樣所在的平面的位置，以改變影像擷取模組與定位圖樣間的距離，使得定位影像的面積與預設面積實質上相等。
在本發明一或多個實施方式中，上述之機械手臂定位方法還包含判斷定位影像的邊緣與比對影像的邊緣間所夾的銳角，是否與預設角度相等；以及若銳角與預設角度不相等，則平行定位圖樣所在的平面旋轉機械手臂，使得銳角與預設角度相等。預設角度為機械手臂在定位點時，藉由影像擷取模組擷取定位圖樣所產生的。
在本發明一或多個實施方式中，上述之判斷定位影像的面積是否與預設面積實質上相等的步驟包含判斷定位影像的面積與預設面積之間的大小關係；若定位影像的面積大於預設面積，則調整機械手臂，使得機械手臂沿垂直定位圖樣所在的平面的方向遠離定位圖樣；以及若定位影像的面積小於預設面積，則調整機械手臂，使得機械手臂沿垂直定位圖樣所在的平面的方向靠近定位圖樣。
在本發明一或多個實施方式中，上述之機械手臂定位方法還包含當機械手臂在定位點時，利用影像擷取模組擷取定位圖樣，以產生具有標準定位影像的標準影像；以及根據標準定位影像的面積，產生預設面積。
在本發明一或多個實施方式中，上述之機械手臂進一步包含具有三軸重力加速度數值的三軸重力加速量測模組，設置於機械手臂上。三軸重力加速度數值對應機械手臂的旋轉度。機械手臂定位方法進一步包含判斷該三軸重力加速度 數值是否與一預設三軸重力加速度數值實質上相等；以及，若三軸重力加速度數值與預設三軸重力加速度數值不相等，則旋轉機械手臂，使得三軸重力加速量測模組的三軸重力加速度數值與預設三軸重力加速度數值實質上相等。
在本發明一或多個實施方式中，上述之機械手臂定位方法還包含當機械手臂在定位點時，擷取三軸重力加速量測模組的三軸重力加速度數值，以產生標準重力感測資料；以及根據標準重力感測資料的數值，產生預設三軸重力加速度數值。
本發明之另一技術態樣是有關於一種機械手臂系統，其利用設置在可移動端的影像擷取模組攝錄定位圖樣，產生具有定位圖樣的影像的比對影像，並透過比對定位圖樣的影像與比對影像的相對位置與相對面積，判斷可移動端與定位點之間，在空間上各軸的距離關係，藉此驅動驅動件調整可移動端至定位點。如此一來，可更精準地將機械手臂的可移動端定位至定位點，並降低調整機械手臂所需的計算量與計算時間，可降低計算裝置的負擔與計算時間的長度。同時，也可減少重新定位可移動端至定位點所需的時間。
本發明的另一實施方法提供一種機械手臂系統，包含機械手臂、影像擷取模組以及計算裝置。機械手臂包含可移動端以及至少一驅動件。驅動件可用以移動可移動端至定位點。影像擷取模組固定在可移動端。影像擷取模組可用以在動點擷取定位圖樣，以產生具有定位影像的比對影像。定位影像與定位圖樣相對應。計算裝置可用以判斷定位影像的中心是否 位於比對影像的中心。若否，則驅動驅動件，調整可移動端在平行於定位圖樣所在的平面的位置，使得定位影像的中心位於比對影像的中心。計算裝置可進一步用以判斷定位影像的面積是否與預設面積實質上相等。若否，則驅動驅動件，調整可移動端位於垂直於定位圖樣所在的平面的方向的位置，以改變影像擷取模組與定位圖樣間的距離，使得定位影像的面積與預設面積實質上相等。
在本發明一或多個實施方式中，上述之計算裝置可進一步用以判斷定位影像的面積與預設面積之間的大小關係。若定位影像的面積大於預設面積，則驅動驅動件，使得可移動端在沿垂直定位圖樣所在的平面的方向遠離定位圖樣。若定位影像的面積小於預設面積，則驅動驅動件調整機械手臂，使得可移動端在沿垂直定位圖樣所在的平面的方向靠近定位圖樣。
在本發明一或多個實施方式中，上述之影像擷取模組進一步配置以當機械手臂在定位點時，利用影像擷取模組擷取定位圖樣，以產生具有標準定位影像的標準影像；以及根據標準定位影像，產生預設面積。
在本發明一或多個實施方式中，上述之驅動件進一步可用以旋轉可移動端。計算裝置進一步可用以判斷定位影像的邊緣與比對影像的邊緣間所夾的銳角，是否與預設角度實質上相等。若否，則驅動驅動件，在平行定位圖樣所在的平面旋轉可移動端，使得定位影像的邊緣與比對影像的邊緣間所夾的銳角與預設角度實質上相等。
在本發明一或多個實施方式中，上述之驅動件進一步可用以旋轉可移動端。機械手臂系統更包含三軸重力加速量測模組，設置於機械手臂上。三軸重力加速量測模組可用以量測三軸重力加速度數值，對應機械手臂的可移動端的旋轉度。計算裝置進一步可用以判斷三軸重力加速度數值是否與預設三軸重力加速度數值實質上相等。若否，則驅動驅動件，旋轉可移動端，使得三軸重力加速量測模組的三軸重力加速度數值與預設三軸重力加速度數值實質上相等。
在本發明一或多個實施方式中，上述之三軸重力加速量測模組進一步可用以當可移動端在定位點時，擷取三軸重力加速量測模組的三軸重力加速度數值，以產生標準重力感測資料；以及根據標準重力感測資料，產生預設三軸重力加速度數值。
100‧‧‧機械手臂系統
110‧‧‧機械手臂
112‧‧‧驅動件
114‧‧‧可移動端
116‧‧‧夾取部件
200‧‧‧影像擷取模組
220‧‧‧視野範圍
300‧‧‧計算裝置
320‧‧‧存儲模組
400‧‧‧定位圖樣
500‧‧‧三軸重力加速量測模組
600‧‧‧機械手臂定位方法
700‧‧‧標準影像
702‧‧‧影像中心
704‧‧‧影像邊緣
720‧‧‧標準定位影像
722‧‧‧中心點
724‧‧‧邊緣
800A/800B‧‧‧比對影像
802A/802B‧‧‧影像中心
820A/820B‧‧‧定位影像
822A/822B‧‧‧中心點
900A/900A’/900B/900B’‧‧‧比對影像
920A/920A’/920B/920B’‧‧‧定位影像
1000‧‧‧機械手臂定位方法
1100‧‧‧比對影像
1102‧‧‧影像中心
1104‧‧‧影像邊緣
1120‧‧‧定位影像
1124‧‧‧邊緣
A‧‧‧定位點
D1、D2、D3‧‧‧方向
S601~S605‧‧‧步驟
S1001~S1009‧‧‧步驟
θ1‧‧‧銳角
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖繪示依據本發明一實施方式之機械手臂系統的立體圖。
第2圖繪示依據本發明一實施方式之設置在機械手臂系統的影像擷取模組的立體圖。
第3圖繪示依據本發明一實施方式之機械手臂定位方法的動作流程圖。
第4圖繪示依據本發明一實施方式之標準影像的示意圖。
第5A、5B、6A、6B圖繪示依據本發明多個不同實施方式之比對影像的示意圖。
第7圖繪示依據本發明另一實施方式之機械手臂定位方法的動作流程圖。
第8圖繪示依據本發明一實施方式之比對影像的示意圖。
除非有其他表示，在不同圖式中相同之號碼與符號通常被當作相對應的部件。該些圖示之繪示為清楚表達該些實施方式之相關關聯而非繪示該實際尺寸。
以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與組件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
在本文中，使用第一、第二與第三等等之詞彙，是用於描述各種元件、組件、區域、層與/或區塊是可以被理解的。但是這些元件、組件、區域、層與/或區塊不應該被這些術語所限制。這些詞彙只限於用來辨別單一元件、組件、區域、層與/或區塊。因此，在下文中的一第一元件、組件、區域、層與/或區塊也可被稱為第二元件、組件、區域、層與/或區塊，而不脫離本發明的本意。
第1圖為依據本發明一實施方式繪示之機械手臂系統100的立體圖。第2圖為依據本發明一實施方式繪示之設置在機械手臂系統100的影像擷取模組200的立體圖。如第1圖所示，機械手臂系統100包含機械手臂110、影像擷取模組200以及計算裝置300。機械手臂110包含至少一驅動件112、可移動端114以及夾取部件116。在一實施方式中，驅動件112可用以移動可移動端114至定位點A，以讓夾取部件116在正確的位置、角度作動。在其他實施方式中，驅動件112還可用以旋轉可移動端114。更具體地說，在一實施方式中，驅動件112可分別在X軸、Y軸與Z軸上移動可移動端114，使得可移動端114可在定位點A與其他的位置之間自由地移動。在其他實施方式中，驅動件112還可分別在W軸、V軸與U軸上旋轉可移動端114。其中，W軸對應可移動端114在X軸上的旋轉角度，V軸對應可移動端114在Y軸上的旋轉角度，以及U軸對應可移動端114在Z軸上的旋轉角度。
參照第1圖、第2圖，影像擷取模組200固定在可移動端114，可隨可移動端114在空間中自由地移動。在其他實施方式中，影像擷取模組200可進一步固定至夾取部件116旁。影像擷取模組200可用以在不同的動點，如定位點A、動點P1、P2、P3等位置，擷取在視野範圍220中的定位圖樣400的影像，並產生具有定位影像的比對影像。舉例來說，像是第5A圖至第6B圖中所繪示之比對影像800A~900B與定位影像820A~920B，但不限於此，將如後詳述。定位影像與定位圖 樣400相對應。在一實施方式中，定位圖樣400可為2維QR碼(QR code)或其他合適的2維圖樣。
第3圖為依據本發明一實施方式繪示之機械手臂定位方法600的動作流程圖。第4圖為依據本發明一種實施方式繪示之標準影像700的示意圖。第5A圖至第6B圖為依據本發明多個不同實施方式繪示之比對影像800A~900B的示意圖。參照第1圖、第4圖，在一實施方式中，當機械手臂110的可移動端114位在定位點A時，可透過影像擷取模組200擷取視野範圍220中的定位圖樣400，以產生具有標準定位影像720的標準影像700。其中，標準定位影像720為定位圖樣400經影像擷取模組200拍攝、擷取後所產生的對應影像。標準影像700可具有複數個像素(圖未繪示)以及影像中心702。標準定位影像720可具有中心點722。中心點722與標準影像700的影像中心702實質上相重疊。在一實施方式中，計算裝置300也可根據標準定位影像720所佔的像素數量，在像素空間中計算預設面積的數值A0，但不限於此。舉例來說，在其他的實施方式中，計算裝置300也可將標準影像700的像素進一步與空間中實質的面積對應，以空間中實質的面積計算標準定位影像720的預設面積的數值A0。在其他實施方式中，計算裝置300可根據標準定位影像720佔據標準影像700之面積的比例，以比例計算標準定位影像720的預設面積的數值A0。計算裝置300可具有存儲模組320，用以紀錄預設面積的數值A0，但不限於此。舉例來說，計算裝置300也可根據標準定位影像720的外緣在標準影像700中產生定位框等，並紀錄於存儲模組320。
參照第3圖、第5A圖，機械手臂定位方法600自步驟S601開始。於步驟S601中，使用影像擷取模組200拍攝視野範圍220中的定位圖樣400，以產生具有定位影像820A的比對影像800A。其中，比對影像800A具有影像中心802A，以及定位影像820A具有中心點822A。定位影像820A可與定位圖樣400相對應。亦即，經等比例縮放的定位影像820A可與定位圖樣400實質上相同。
參照第1圖、第3圖以及第5A圖，接續地，機械手臂定位方法600進行步驟S602。於步驟S602中，判斷定位影像820A的中心點822A是否位於比對影像800A的影像中心802A。若判斷結果為否，亦即，定位影像820A的中心點822A非位於比對影像800A的影像中心802A，則可進一步地進行步驟S603，驅動驅動件112作動機械手臂110，調整可移動端114在平行於定位圖樣400所在的平面的方向X1與方向Y1的位置，使得定位影像820A的中心點822A移動至比對影像800A的影像中心802A。更具體地說，當定位影像與比對影像間的關係，達致如第5B圖中，定位影像820B的中心點822B與比對影像800B的影像中心802B重合的情況時，即可停止調整可移動端114，並接續進行步驟S604。若判斷結果為是，舉例來說，如經影像擷取模組200擷取的定位圖樣400為如第5B圖的比對影像800B，則可在進行步驟S602後直接進行步驟S604。步驟S602、S603可由寫在積體電路或計算裝置300的軟體或韌體來實現。
參照第3圖、第6A圖，機械手臂定位方法600接續地進行步驟S604。在步驟S604中，判斷比對影像900A的定位影像920A的面積A1是否與預設面積A0實質上相等。若判斷結果為否，亦即，定位影像920A的面積A1與預設面積A0不相等，則可進行步驟S605，驅動驅動件112作動機械手臂110，沿垂直於定位圖樣400所在的平面的方向Z1調整可移動端114的位置，以改變影像擷取模組200與定位圖樣400間的距離，使得調整後的定位影像920A’的面積A2與預設面積A0實質上相等。步驟S604、S605可由寫在積體電路或計算裝置300的軟體或韌體來實現。
參照第3圖、第6A圖、第6B圖，在一實施方式中，可在步驟S604進一步判斷定位影像920A、920B的面積A1、A3與預設面積A0之間的大小關係。舉例來說，若定位影像920B的面積A3大於預設面積A0，則在步驟S605中，可驅動驅動件112作動機械手臂110，讓可移動端114在沿垂直定位圖樣400所在的平面的方向Z1遠離定位圖樣400，直到調整後的定位影像920B’的面積A4與預設面積A0實質上相等。又舉例來說，若定位影像920A的面積A1小於預設面積A0，則在步驟S605中，可驅動驅動件112作動機械手臂110，讓可移動端114在沿垂直定位圖樣400所在的平面的方向Z1靠近定位圖樣400，直到調整後的定位影像920A’的面積A2與預設面積A0實質上相等。
由於機械手臂定位方法600先調整可移動端114將定位影像的中心點定位至比對影像的影像中心，像是讓定位影像820B的中心點822B與比對影像800B的影像中心802B相 重疊，使得可移動端114在垂直定位圖樣400的平面的方向Z1上與定位點A共線；接續地，再沿方向Z1調整可移動端114讓定位影像的面積與預設面積實質上相等，如讓定位影像920A’的面積A2與預設面積A0實質上相等。如此一來，可透過影像擷取模組200的輔助，將移動端114自空間中的其他動點P1、P2、P3調整至定位點A。甚或，可進一步地讓計算裝置300自動化地執行機械手臂定位方法600，透過判斷影像擷取模組200所擷取的比對影像，對應地作動機械手臂110，以達致機械手臂系統100定位的全自動化。
此外，藉由先將定位圖樣400定位至視野範圍220的中央，可避免比對影像邊緣的影像變形，使得定位影像的面積可較佳地與視野範圍220內的定位圖樣400相對應，進而增加可移動端114定位的精確度。在其他實施方式中，也可將影像擷取模組200所擷取的比對影像進行前處理，如平面像場校正等，以更佳地讓定位影像的面積與視野範圍220內的定位圖樣400相對應。
第7圖為依據本發明另一實施方式繪示之機械手臂定位方法1000的動作流程圖。參照第1圖、第2圖、第7圖，驅動件112可進一步在W軸、V軸、U軸旋轉可移動端114。機械手臂系統100可更包含三軸重力加速量測模組500。三軸重力加速量測模組500設置於機械手臂110的可移動端114上。在部分的實施方式中，三軸重力加速量測模組500可與影像擷取模組200共同設置在夾取部件116上。三軸重力加速量測模組500可用以量測三軸重力加速度數值，與機械手臂110的可移 動端114的旋轉度相對應。更具體地說，三軸重力加速度數值分別對應在X軸、Y軸、Z軸上的重力加速度的分量。可藉由各軸的分量的大小，判斷可移動端114在W軸、V軸的旋轉角度。
在一實施方式中，當機械手臂110的可移動端114位在定位點A時，可透過擷取三軸重力加速量測模組500在W軸、V軸、U軸的重力加速度數值，產生標準重力感測資料。計算裝置300可根據標準重力感測資料，產生預設三軸重力加速度數值gW0、gV0，並存儲在存儲模組320中。在其他實施方式中，預設三軸重力加速度數值gW0、gV0也可具有初始值，存儲在存儲模組320中。
參照第1圖、第7圖，機械手臂定位方法1000自步驟S1001開始。於步驟S1001中，擷取三軸重力加速量測模組500的三軸重力加速度數值gW1、gV1，並判斷三軸重力加速度數值gW1、gV1是否與預設三軸重力加速度數值gW0、gV0實質上相等。若判斷結果為否，亦即，三軸重力加速度數值gW1、gV1與預設三軸重力加速度數值gW0、gV0不相等，則可進一步地進行步驟S1002，驅動驅動件112旋轉可移動端114，直到經調整後的三軸重力加速量測模組500的三軸重力加速度數值gW1’、gV1’與預設三軸重力加速度數值gW0、gV0實質上相等，以接續進行步驟S1003。步驟S1001、S1002可由寫在積體電路或計算裝置300的軟體或韌體來實現。
如第7圖所示，機械手臂定位方法1000接續地進行步驟S1003~S1007，讓定位圖樣400的中心與視野範圍220的中心相重合。同時，也可讓根據定位圖樣400所產生的定位 影像的面積A5與預設面積A0實質上相等。其中，機械手臂定位方法1000的步驟S1003~S1007可與機械手臂定位方法600的步驟S601~S605相對應。
參照第3圖，在一實施方式中，標準影像700可進一步具有沿方向D1延伸的影像邊緣704。標準定位影像720可進一步具有沿方向D2延伸的邊緣724。計算裝置300可根據方向D1以及方向D2間的夾角，產生預設角度的數值θ0，並紀錄在存儲模組320中。在其他實施方式中，預設角度的數值θ0也可具有初始值，存儲在存儲模組320中。在本實施方式中，預設角度的數值θ0可為0或180，但不限於此。在其他實施方式中，預設角度的數值θ0也可為30、45、75等，但不限於此。
參照第7圖、第8圖，在一實施方式中，機械手臂定位方法1000接續地進行步驟S1008。在步驟S1008中，判斷定位影像1120的邊緣1124與比對影像1100的邊緣1104間所夾的銳角θ1，是否與預設角度θ0實質上相等。若判斷結果為否，亦即，銳角θ1的數值與預設角度θ0的數值不同，則可進行步驟S1009，驅動驅動件112，在平行定位圖樣400所在的平面旋轉可移動端114，讓調整後的定位影像1120的邊緣1124與比對影像1100的邊緣1104間所夾的銳角θ1’與預設角度θ0實質上相等。步驟S1008、S1009可由寫在積體電路或計算裝置300的軟體或韌體來實現。
由於機械手臂定位方法1000先調整可移動端114的W軸與V軸的旋轉角度，使得可移動端114的Z軸可與定位圖樣400的Z1軸實質上平行；接續地，平行定位圖樣400的X1軸 與Y1軸所構成之平面，將定位影像的中心點定位至比對影像的影像中心，讓可移動端114在垂直定位圖樣400的平面的方向Z1上與定位點A共線；接續地，再沿方向Z1調整可移動端114讓定位影像的面積與預設面積實質上相等；以及，沿著U軸旋轉調整可移動端114，讓可移動端114的X軸與Y軸與定位圖樣400的X1軸與Y1軸相平行。如此一來，可透過影像擷取模組200的輔助，將移動端114自空間中的其他動點P1、P2、P3，以預設的旋轉角度調整至定位點A。甚或，可進一步地讓計算裝置300自動化地執行機械手臂定位方法1000，透過判斷三軸重力加速量測模組500的三軸重力加速度數值以及影像擷取模組200所擷取的比對影像，對應地作動具有六個自由度的機械手臂110，以達致機械手臂系統100定位的全自動化，減少人力的使用。
值得注意的是，本揭露中所述關於面積A2與預設面積A0、三軸重力加速度數值gW1’、gV1’與預設三軸重力加速度數值gW0、gV0以及銳角θ1’與預設角度θ0等數值實質上相等的內容，其並非用以限制本發明。舉例來說，面積A2可能為像素空間中的面積，需要透過單位轉換才能與以實際空間的面積作為數值的預設面積A0相對應。舉例來說，面積A2與預設面積A0間可在容許的誤差範圍，如±1%的誤差內，仍視作實質上相等，但不限於此。應瞭解到，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，應視實際需要，在不脫離本發明的精神與範圍下，彈性選擇之，只要能夠藉由面積、三軸重力加速度數值以及預設角度，將機械手臂110精準的定位至定位點A即可。
綜上所述，本發明提供一種機械手臂定位方法，其利用影像擷取模組攝錄定位圖樣，產生具有定位圖樣的影像的比對影像，並透過比對定位圖樣的影像與比對影像的相對位置與相對面積，判斷機械手臂與定位點之間，在空間上各軸的距離關係，藉此調整機械手臂至定位點。如此一來，可更精準地將機械手臂定位至定位點，並降低調整機械手臂所需的計算量與計算時間，可降低計算裝置的負擔與計算時間的長度。
本發明另外還提供一種機械手臂系統，其利用設置在機械手臂的可移動端的影像擷取模組攝錄定位圖樣，產生具有定位圖樣的影像的比對影像，並透過比對定位圖樣的影像與比對影像的相對位置與相對面積，判斷可移動端與定位點之間，在空間上各軸的距離關係，藉此驅動驅動件調整可移動端至定位點。如此一來，可更精準地將機械手臂的可移動端定位至定位點，並降低調整機械手臂所需的計算量與計算時間，可降低計算裝置的負擔與計算時間的長度，同時減少重新定位所需的時間。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
600‧‧‧機械手臂定位方法
S601~S605‧‧‧步驟

Claims (12)

  1. 一種機械手臂定位方法，用以將一機械手臂定位至一定位點，該機械手臂定位方法包含：利用設置於該機械手臂上的一影像擷取模組對一定位圖樣進行拍攝，以取得具有一定位影像的一比對影像，其中該定位影像與該定位圖樣相對應；判斷該定位影像的中心是否位於該比對影像的中心；若該定位影像的中心非位於該比對影像的中心，則調整該機械手臂位於平行於該定位圖樣所在的一平面的位置，使得該定位影像的中心位於該比對影像的中心；判斷該定位影像的面積是否與一預設面積實質上相等；以及若該定位影像的面積與該預設面積不相等，則調整該機械手臂位於垂直於該定位圖樣所在的該平面的位置，以改變該影像擷取模組與該定位圖樣間的距離，使得該定位影像的面積與該預設面積實質上相等。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之機械手臂定位方法，更包含：判斷該定位影像的一邊緣與該比對影像的一邊緣間所夾的一銳角，是否與一預設角度實質上相等；以及若該銳角與該預設角度不相等，則平行該定位圖樣所在的該平面旋轉該機械手臂，使得該銳角與該預設角度實質上 相等，其中該預設角度為該機械手臂在該定位點時，藉由該影像擷取模組擷取該定位圖樣所產生的。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之機械手臂定位方法，其中該判斷該定位影像的面積是否與該預設面積實質上相等的步驟包含：判斷該定位影像的面積與該預設面積之間的大小關係；若該定位影像的面積大於該預設面積，則調整該機械手臂，使得該機械手臂沿垂直該定位圖樣所在的該平面的方向遠離該定位圖樣；以及若該定位影像的面積小於該預設面積，則調整該機械手臂，使得該機械手臂沿垂直該定位圖樣所在的該平面的方向靠近該定位圖樣。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之機械手臂定位方法，更包含：當該機械手臂在該定位點時，利用該影像擷取模組擷取該定位圖樣，以產生具有一標準定位影像的一標準影像；以及根據該標準定位影像的面積，產生該預設面積。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之機械手臂定位方法，其中該機械手臂進一步包含具有一三軸重力加速度數值的一三軸重力加速量測模組，設置於該機械手臂上，其中 該三軸重力加速度數值對應該機械手臂的旋轉度，該機械手臂定位方法進一步包含：判斷該三軸重力加速度數值是否與一預設三軸重力加速度數值實質上相等；以及若該三軸重力加速度數值與該預設三軸重力加速度數值不相等，則旋轉該機械手臂，使得該三軸重力加速量測模組的該三軸重力加速度數值與該預設三軸重力加速度數值實質上相等。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之機械手臂定位方法，更包含：當該機械手臂在該定位點時，擷取該三軸重力加速量測模組的該三軸重力加速度數值，以產生該標準重力感測資料；以及根據該標準重力感測資料的數值，產生該預設三軸重力加速度數值。
  7. 一種機械手臂系統，包含：一機械手臂，包含一可移動端以及至少一驅動件，移動該可移動端至一定位點；一影像擷取模組，固定在該可移動端，該影像擷取模組配置以在一動點擷取一定位圖樣，以產生具有一定位影像的一比對影像，其中該定位影像與該定位圖樣相對應；以及一計算裝置，配置以判斷該定位影像的中心是否位於該比對影像的中心，若否，則驅動該驅動件，調整該可移動端 在平行於該定位圖樣所在的一平面的位置，使得該定位影像的中心位於該比對影像的中心；以及判斷該定位影像的面積是否與一預設面積實質上相等，若否，則驅動該驅動件，調整該可移動端位於垂直於該定位圖樣所在的該平面的方向的位置，以改變該影像擷取模組與該定位圖樣間的距離，使得該定位影像的面積與該預設面積實質上相等。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之機械手臂系統，其中該計算裝置進一步配置以判斷該定位影像的面積與該預設面積之間的大小關係，若該定位影像的面積大於該預設面積，則驅動該驅動件，使得該可移動端在沿垂直該定位圖樣所在的該平面的方向遠離該定位圖樣，若該定位影像的面積小於該預設面積，則驅動該驅動件，使得該可移動端在沿垂直該定位圖樣所在的平面的方向靠近該定位圖樣。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之機械手臂系統，其中該影像擷取模組進一步配置以當該機械手臂的該可移動端在該定位點時，利用該影像擷取模組擷取該定位圖樣，以產生具有一標準定位影像的一標準影像；以及根據該標準定位影像，產生該預設面積。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之機械手臂系統，其中該驅動件進一步配置以旋轉該可移動端，其中該計算裝置進一步判斷該定位影像的一邊緣與該比對影像的一邊緣間所夾的一銳角，是否與一預設角度實質上相等，若否， 則驅動該驅動件，在平行該定位圖樣所在的平面旋轉該可移動端，使得該定位影像的該邊緣與該比對影像的該邊緣間所夾的該銳角與該預設角度實質上相等。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之機械手臂系統，其中該驅動件進一步配置以旋轉該可移動端，其中該機械手臂系統更包含一三軸重力加速量測模組，設置於該機械手臂上，該三軸重力加速量測模組配置以量測一三軸重力加速度數值，對應該機械手臂的該可移動端的旋轉度，該計算裝置進一步配置以判斷該三軸重力加速度數值是否與一預設三軸重力加速度數值實質上相等，若否，則驅動該驅動件，旋轉該可移動端，使得該三軸重力加速量測模組的該三軸重力加速度數值與該預設三軸重力加速度數值實質上相等。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之機械手臂系統，其中該三軸重力加速量測模組進一步配置以當該機械手臂的該可移動端在該定位點時，擷取該三軸重力加速量測模組的該三軸重力加速度數值，以產生該標準重力感測資料；以及根據該標準重力感測資料，產生該預設三軸重力加速度數值。
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