TWI661914B - 機器人點位調節方法與系統 - Google Patents

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TWI661914B TW105102071A TW105102071A TWI661914B TW I661914 B TWI661914 B TW I661914B TW 105102071 A TW105102071 A TW 105102071A TW 105102071 A TW105102071 A TW 105102071A TW I661914 B TWI661914 B TW I661914B
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張希喆
林育男
楊煒達
蘇柏霖
陳黎
曹悅凱
寧博
梁廣臣
鄭江濤
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Abstract

機器人點位調節方法包括步驟：基於放置目標物件的承載平臺構建一空間直角座標系，該空間直角座標系包括X、Y、Z軸，其中，X與Y軸所在的平面與所述承載平臺所在的平面平行；在所述空間直角座標系構建後，生成一提示資訊，響應該提示資訊在所述承載平臺的目標物件的放置位置處固定一個導向規及在機器人的手爪上設置一與該導向規相配套使用的固定座；根據預設的規則調整所述固定座相對所述導向規的位置；及當所述固定座相對所述導向規的位置調整到正確位置時，根據該固定座調整後的位置確定機器人手爪的點位座標值。

Description

機器人點位調節方法與系統
本發明涉及機器人控制領域，具體涉及一種機器人取放物件時的點位調節方法與系統。
近年來，機器人被廣泛應用於電腦輔助製造(computer manufacture CAM)中，用於加工製造各種零件。機器人因在工業生產中能夠代替人實現零件的加工作業而得到了廣泛使用，例如運用於衝壓、壓鑄、熱處理、焊接、裝配等。
然而，機器人在使用中的一個常見任務就是利用手爪去取放物體。在這其中所涉及到的必須解決的技術問題是：機器人的手爪是否可以準確地取放到物體。
有鑑於此，有必要提供一種機器人取放目標物件的點位調節方法與點位調節系統，以使機器人的操作手能準確地取放到目標物件。
為達到上述目的，本發明所提供的機器人點位調節方法，包括以下步驟： 基於放置目標物件的承載平臺構建一空間直角座標系，該空間直角座標系包括X、Y、Z軸，其中，X與Y軸所在的平面與所述承載平臺所在的平面平行；在所述空間直角座標系構建後，生成一提示資訊，響應該提示資訊在所述承載平臺的目標物件的放置位置處固定一個導向規及在機器人的手爪上設置一與該導向規相配套使用的固定座；根據預設的規則調整所述固定座相對所述導向規的位置；及當所述固定座相對所述導向規的位置調整到正確位置時，根據該固定座調整後的位置確定機器人手爪的點位座標值。
本發明所提供的機器人點位調節系統，該機器人包括用於從承載平臺上取放目標物件的手爪。該點位調節系統包括：一構建模組，用於基於放置目標物件的承載平臺構建一空間直角座標系，該空間直角座標系包括X、Y、Z軸，其中，X與Y軸所在的平面與所述承載平臺所在的平面平行；一交互模組，用於在所述空間直角座標系構建後生成一提示資訊及響應該提示資訊在所述承載平臺的目標物件的放置位置處固定一個導向規及在機器人的手爪上設置一與該導向規相配套使用的固定座；一調整模組，用於根據預設的規則調整所述固定座相對所述導向規的位置；及一獲取模組，用於當所述固定座相對所述導向規的位置調整到正確位置時，根據該固定座調整後的位置確定機器人手爪的點位座標值。
相對於現有技術，本發明所提供的機器人點位調節方法與系統，通過借助固定座與導向規的相互配合可實現機器人點位調節的自動化，提高生成效率。
10‧‧‧機器人點位調節系統
11‧‧‧構建模組
12‧‧‧交互模組
13‧‧‧調整模組
14‧‧‧判斷模組
15‧‧‧獲取模組
20‧‧‧機器人
21‧‧‧輸入輸出單元
22‧‧‧記憶體
23‧‧‧控制器
24‧‧‧手爪
30‧‧‧承載平臺
40‧‧‧目標物件
60‧‧‧定位模具
61‧‧‧固定部
611‧‧‧通軌
62‧‧‧移動部
621，721‧‧‧水準感應器
622，722‧‧‧高度感應器
623，723‧‧‧探針
71‧‧‧導向規
711‧‧‧定位孔
712‧‧‧底板
713‧‧‧凸台
72‧‧‧固定座
51~55‧‧‧步驟
圖1為本發明一實施方式中的機器人工作環境的示意圖。
圖2為圖1中的Ⅱ部的放大示意圖。
圖3為本發明一實施方式中的機器人點位調節系統所應用的硬體環境的示意圖。
圖4為本發明一實施方式中的機器人點位調節系統功能模組的示意圖。
圖5為本發明一實施方式中機器人點位調節方法的步驟流程圖。
圖6為本發明一實施方式中構建一空間直角座標系的定位模具的示意圖。
圖7為圖6的分解圖。
圖8為本發明一實施方式中導向規及與該導向規配套使用的固定座的示意圖。
圖9為圖8的分解圖。
如圖1與圖2所示，其示出了本發明一實施方式中的機器人取放物件時工作環境的示意圖。機器人20包括用於抓取物件的手爪24。該手爪24受機器人20的控制而執行相應的操作，如從特定的位置抓取目標物件或放置目標物件於特定的位置等。在本實施方式中，該手爪24為兩個。在實際生產中，該機器人需要將目標物件40搬運到承載平臺30上，或者從承載平臺30抓取目標物件40。為了讓機器人能準確地抓取/放置目標物件40，需要預先給機器人構建一個空間座標系，並告知機器人在準確取放目標物件40時，其手爪24所在的位置(在下文中將機器人20的手爪24所在的位置簡稱為機器人的點位。)因此， 機器人的點位對於機器人能否正常工作具有重要的價值。為此，本發明提供了一種機器人點位調節方法與系統。
具體請參見圖3，其示出了本發明一實施方式中的機器人點位調節系統所應用的硬體環境的示意圖。在本實施方式中，該機器人點位調節系統10安裝並運行在一機器人中。該機器人包括，但不限於，輸入輸出單元21、記憶體22以及控制器23。所述輸入輸出單元21用於供使用者輸入對應的命令並顯示相應的資訊內容給使用者。在本實施方式中，所述輸入輸出單元21為一具有輸入輸出功能的觸控式螢幕。在另一實施方式中，所述輸入輸出單元21包括鍵盤、觸控板等輸入裝置及顯示幕等輸出設備。所述記憶體22可以是機器人20本身的記憶體，也可以是安全數位卡、智慧媒體卡、快閃記憶體卡等外部存放裝置，用於存儲所述機器人點位調節系統10的程式碼及其他資料。所述控制器23用於控制所述機器人20工作。所述控制器23可為中央處理器、單片機、數位訊號處理器等。
該機器人點位調節系統10可基於放置目標物件40的承載平臺30構建一空間直角座標系。該空間直角座標系包括X、Y、Z軸，其中，X與Y軸所在的平面與該承載平臺30所在的平面平行。在所述空間直角座標系構建後，該機器人點位調節系統10生成一提示資訊，響應該提示資訊在承載平臺30的目標物件40的放置位置處固定一個導向規71(如圖8所示)及在機器人20的手爪24上設置一與該導向規71相配套使用的固定座72(如圖8所示)；根據預設的規則調整所述固定座72相對所述導向規71的位置；當所述固定座72相對所述導向規71的位置調整到正確位置時，根據該固定座72調整後的位置確定機器人20的手爪24的位置。如此，機器人點位調節系統10通過調整固定座72相對導向規71的位置確定機器人20準確抓取/放置物件時機器人20的手爪24所在的位置。
請參見圖4，其示出了本發明一實施方式中的機器人點位調節系統10的功能模組示意圖。該機器人點位調節系統10包括構建模組11、交互模組12、調整模組13、判斷模組14及獲取模組15。本發明所稱的模組是指一種能夠被機器人20的控制器23所執行並且能夠完成特定功能的一系列程式命令段或固化於控制器23中的固件。關於各模組的功能將在圖5所示的流程圖中具體描述。
請參見圖5，其示出了本發明一實施方式中的機器人點位調節方法的步驟流程圖。根據具體的情況，該流程圖的步驟順序可以改變，某些步驟可以省略。
步驟51：構建模組11基於放置目標物件40的承載平臺30構建一空間直角座標系，該空間直角座標系包括X、Y、Z軸，其中，X與Y軸所在的平面與所述承載平臺30所在的平面平行。
在本實施方式中，構建模組11是基於放置在所述承載平臺30上的一定位模具60(如圖6所示)構建該空間直角座標系。
請參見圖6與圖7，其示出了定位模具60的示意圖。該定位模具60包括一固定部61與一移動部62。該固定部61通過螺絲等固定在承載平臺30上，其上開設有一個L形的通軌611。該移動部62安裝在手爪24上。移動部62上設一水準感應器621及一高度感應器622。該水準感應器621在機器人手爪24的帶動下在該固定部61的L形的通軌611內滑動。水準感應器621上安裝有探針623。當水準感應器621在L形的通軌611內滑動時，水準感應器621的滑動會帶動探針623讀取與該L形的通軌611的兩條邊所對應的資料，構建模組11根據水準感應器621上的探針623所讀取到的資料構建一X與Y軸所在的平面。同時，高度感應器622上也安裝有探針623。構建模組11根據高度感應器622上的探針623所讀取到的資料構建該空間直角座標系的Z軸。
步驟52：交互模組12在構建模組11構建完所述空間直角座標系時生成一提示資訊，並將該提示資訊顯示在輸入輸出單元21上；使用者響應該提示資訊在承載平臺30上目標物件40的放置位置處固定一個導向規71，及在機器人20的手爪24上設置一與該導向規71相配套使用的固定座72。交互模組12還接收使用者在完成該提示資訊所要求的操作後通過輸入輸出單元21所輸入的該提示資訊已完成的回饋指令。
請參見圖8與圖9，其示出了導向規71及與其配套使用的固定座72的示意圖。
該導向規71可通過螺絲或定位銷等(圖未示)固定在承載平臺30上目標物件40的放置位置處。該導向規71設置有至少一定位孔711。在本實施方式中，定位孔711為兩個。導向規71包括一底板712及位於底板712上的一凸台713。定位孔711設置在凸台713上。為了更好地確定手爪24取放目標物件40時手爪24所在的位置，該導向規71的形狀與尺寸均與目標物件40相同。
固定座72與導向規71的定位孔711的對應位置處設有水準感應器721。在本實施方式中，固定座72上設有兩個水準感應器721。固定座72上還設有一高度感應器722。其中，該兩個水準感應器721對稱地設置在高度感應器722的兩側。水準感應器721與高度感應器722上均安裝有探針723。在本實施方式中，水準感應器721安裝有三個探針723。該三個探針723位於同一圓周上。每一探針723與機器人的一信號輸入/輸出單元(圖未示)進行通訊連接。當探針723與導向規71相接觸時，與該探針723相連接的信號輸入/輸出單元控制在輸入輸出單元21顯示一第一信號，例如1；當探針723與導向規71不接觸時，與該探針723相連接的信號輸入/輸出單元控制在輸入輸出單元21顯示一第二信號，例如0。
在本實施方式中，定位孔711直徑為第一預設值如6.2cm，水準感應器721上的三個探針723圍合而成的圓周的直徑為第二預設值如6.0cm。該第二預設值小於第一預設值。
步驟53：調整模組13在交互模組12接收到使用者已完成上述提示資訊所要求的操作後根據預設的規則調整固定座72相對導向規71的位置。
具體的，調整模組13根據與探針723相連接的信號輸入/輸出單元所輸出的信號調整固定座72相對導向規71的位置。當信號輸入/輸出單元所輸出的信號為第一信號時，調整模組13根據一預設的規定調整固定座72相對導向規71的位置，使該信號輸入/輸出單元所輸出的信號變為第二信號。其中，該預設的規則為沿X軸、Y軸、Z軸移動一行程，或繞Z軸旋轉一個行程。每一行程為固定座72相對導向規71的位置改變一預設值，如0.05mm。
當只有一與水準感應器721上的探針723進行通訊連接的信號輸入/輸出單元所輸出的信號為第一信號時，調整模組13在X軸或Y軸上調整固定座72相對導向規71的位置，使該信號輸入/輸出單元所輸出的信號為第二信號。當同時有兩個與水準感應器721上的探針723進行通訊連接的信號輸入/輸出單元所輸出的信號為第一信號時，調整模組13繞Z軸旋轉固定座72，以調節固定座72相對導向規71的位置，使信號輸入/輸出單元所輸出的信號為第二信號。當與高度感應器722上的探針723進行通訊連接的信號輸入/輸出單元所輸出的信號為第二信號時，調整模組13在Z軸上調整固定座72相對導向規71的位置，使該信號輸入/輸出單元所輸出的信號為第一信號。
步驟54：判斷模組14判斷固定座72相對導向規71的位置是否調整到位？若是，則執行步驟55；若否，則返回步驟53。
在本實施方式中，當固定座72上的水準感應器721上的探針723均與導向規71不接觸，且固定座72上的高度感應器722上的探針723與導向規 71相接觸到時，即與水準感應器721相連接的信號輸入/輸出單元所輸出的信號均為第二信號，且與高度感應器722相連接的信號輸入/輸出單元所輸出的信號為第一信號時，判斷模組14判斷固定座72相對導向規71的位置調整到位。此時，當機器人20的手爪24能準確地抓取到目標物件40。
步驟55：獲取模組15獲取固定座72相對導向規71的位置調整到位時機器人手爪24的點位座標值並存儲所獲取的機器人手爪24的點位座標值。
在本實施方式中，該位置是機器人手爪24在該空間直角座標系中的座標值。
本發明所提供的機器人點位調節系統與方法，通過基於放置目標物件的承載平臺構建一空間直角座標系，並在該空間直角座標系構建後，提示使用者在承載平臺的目標物件的放置位置處固定一個導向規及在機器人的手爪上設置一與該導向規相配套使用的固定座。之後，再根據預設的規則調整固定座相對導向規的位置；當固定座相對所述導向規的位置調整到正確位置時，根據該固定座調整後的位置確定機器人手爪的位置。如此，機器人點位調節系統與方法可實現機器人抓取或置放目標物件的點位調節的自動化，提高生成效率。
本技術領域的普通技術人員應當認識到，以上的實施方式僅是用來說明本發明，而並非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍之內，對以上實施例所作的適當改變和變化都落在本發明要求保護的範圍之內。

Claims (15)

  1. 一種機器人的點位調節方法，所述機器人包括抓取目標物件用的手爪，其改良在於，所述方法包括步驟：基於放置所述目標物件的承載平臺構建一空間直角座標系，所述空間直角座標系包括X、Y、Z軸，其中，X與Y軸所在的平面與所述承載平臺所在的平面平行，其中基於放置在所述承載平臺上的一定位模具構建所述空間直角座標系，其中，所述定位模具包括一固定部與一移動部，所述固定部固定在所述平臺上，其上設有一個L形的通軌；所述移動部安裝在所述手爪上，其上設有一水準感應器及一高度感應器，所述水準感應器在所述手爪的帶動下在所述固定部的L形的通軌內滑動，根據所述水準感應器在L形的通軌內滑動所讀取到的資料構建所述空間直角座標系的X與Y軸所在的平面，根據所述高度感應器所讀取到的資料構建所述空間直角座標系的Z軸；在所述空間直角座標系構建後，生成一提示資訊，響應所述提示資訊在所述承載平臺的目標物件的放置位置處固定一個導向規及在所述手爪上設置一與所述導向規相配套使用的固定座；根據預設的規則調整所述固定座相對所述導向規的位置；及當所述固定座相對所述導向規的位置調整到正確位置時，根據所述固定座調整後的位置確定所述手爪的點位座標值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之點位調節方法，其中，所述導向規上設置有至少一定位孔，所述固定座上與所述定位孔的對應位置處設有所述水準感應器，所述水準感應器與所述高度感應器上均至少設有一探針，每一探針均與機器人的一信號輸入/輸出端進行通訊連接，當所述探針與所述導向規相接觸時，與所述探針相連接的信號輸入/輸出端輸出一第一信號，當所述探針不與所述導向規接觸時，與所述探針相連接的信號輸入/輸出端輸出一第二信號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之點位調節方法，其中，所述預設的規則為根據與所述探針相連接的信號輸入/輸出單元所輸出的信號調整所述固定座相對所述導向規的位置。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之點位調節方法，其中，當與所述水準感應器上的探針進行通訊連接的信號輸入/輸出單元所輸出的信號為第一信號時，在X軸、Y軸上調整所述固定座相對所述導向規的位置，使所述信號輸入/輸出單元所輸出的信號為第二信號。
  5. 申請專利範圍第3項所述之點位調節方法，其中，當與所述高度感應器上的探針進行通訊連接的信號輸入/輸出單元所輸出的信號為第二信號時，在Z軸上調整所述固定座相對所述導向規的位置，使所述信號輸入/輸出單元所輸出的信號為第一信號。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之點位調節方法，其中，所述水準感應器上有三個探針，所述三個探針位於同一圓周上，所述定位孔的直徑為第一預設值，所述三個探針所在的圓周的直徑為第二預設值，其中，所述第二預設值小於所述第一預設值。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之點位調節方法，其中，當同時有兩個與所述水準感應器上的探針進行通訊連接的信號輸入/輸出單元所輸出的信號為第一信號時，繞Z軸旋所述固定座以調節所述固定座相對所述導向規的位置，使所述信號輸入/輸出單元所輸出的信號為第二信號。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之點位調節方法，其中，所述導向規的形狀與所述目標物件的形狀相同。
  9. 一種機器人的點位調節系統，應用於一機器人，所述機器人包括用於從承載平臺上取放目標物件的手爪，其改良在於，所述點位調節系統包括：一構建模組，用於基於放置所述目標物件的承載平臺構建一空間直角座標系，所述空間直角座標系包括X、Y、Z軸，其中，X與Y軸所在的平面與所述承載平臺所在的平面平行，其中所述構建模組基於放置在所述承載平臺上的一定位模具構建所述空間直角座標系，其中，所述定位模具包括一固定部與一移動部，所述固定部固定在所述平臺上，其上設有一個L形的通軌；所述移動部安裝在所述手爪上，其上設有一水準感應器及一高度感應器，所述水準感應器在所述手爪的帶動下在所述固定部的L形的通軌內滑動，所述構建模組根據所述水準感應器在L形的通軌內滑動所讀取到的資料構建所述空間直角座標系的X與Y軸所在的平面，根據高度感應器所讀取到的資料構建所述空間直角座標系的Z軸；一交互模組，用於在所述空間直角座標系構建後生成一提示資訊及響應所述提示資訊在所述承載平臺的目標物件的放置位置處固定一個導向規及在所述手爪上設置一與所述導向規相配套使用的固定座；一調整模組，用於根據預設的規則調整所述固定座相對所述導向規的位置；及一獲取模組，用於當所述固定座相對所述導向規的位置調整到正確位置時，根據所述固定座調整後的正確位置確定機器人手爪的點位座標值。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之點位調節系統，其中，所述導向規上設置有至少一定位孔，所述固定座上與所述定位孔的對應位置處設有所述水準感應器，所述水準感應器與所述高度感應器上均至少設有一探針，每一探針均與機器人的一信號輸入/輸出端進行通訊連接，當所述探針與所述導向規相接觸時，與所述探針相連接的信號輸入/輸出端輸出一第一信號，當所述探針不與所述導向規接觸時，與所述探針相連接的信號輸入/輸出端輸出一第二信號。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之點位調節系統，其中，所述預設的規則為根據與所述探針相連接的信號輸入/輸出單元所輸出的信號調整所述固定座相對所述導向規的位置。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之點位調節系統，其中，當與所述水準感應器上的探針進行通訊連接的信號輸入/輸出單元所輸出的信號為第一信號時，所述調整模組在X軸、Y軸上調整所述固定座相對所述導向規的位置，使所述信號輸入單元所輸入的信號為第二信號。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之點位調節系統，其中，當與所述高度感應器上的探針進行通訊連接的信號輸入/輸出單元所輸出的信號為第二信號時，所述調整模組在Z軸上調整所述固定座相對所述導向規的位置，使所述信號輸入/輸出單元所輸出的信號為第一信號。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之點位調節系統，其中，所述水準感應器上有三個探針，所述三個探針位於同一圓周上，所述定位孔的直徑為第一預設值，所述三個探針所在的圓周的直徑為第二預設值，其中，所述第二預設值小於所述第一預設值。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之點位調節系統，其中，當同時有兩個與所述水準感應器上的探針進行通訊連接的信號輸入/輸出單元所輸出的信號為第一信號時，所述調整模組繞Z軸旋所述固定座以調節所述固定座相對所述導向規的位置，使所述信號輸入/輸出單元所輸出的信號為第二信號。
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