TWI668087B - 無人搬運車之隱性定位補正方法 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種無人搬運車之隱性定位補正方法，其係使無人搬運車沿軌道移行至預設之工作站後，藉由頂升無人搬運車之方式形成支點，且於讀取支點與其中二車輪構成之平面的傾斜角度，並讀取無人搬運車預設停車位置座標與實際停車位置座標之偏移值以及實際停車位置平行於軌道之夾角資訊後，運算出補正座標值，使無人搬運車之自動取放裝置依據補正誤差之座標值準確拿取或置放物件，提升生產效率。

Description

無人搬運車之隱性定位補正方法

本發明係關於一種定位補正方法，尤指能透過隱性定位方式運算出補正座標值，使無人搬運車沿軌道自動移行並停車時，自動取放裝置能依補正座標值修正數據以自動拿取或置放物件之方法者。

按，無人搬運車(Automated Guided Vehicle , AGV)係指配置有電磁或光學...等自動導引裝置，使車輛本體能沿預先設定之導引路徑自動行駛，並能配合人員或設置具視覺定位裝置之機械手臂來進行拿取或置放物件的動作，藉以達到節省人力與提升生產效率之目的。

而將機械手臂裝設於車輛本體雖能藉機械手臂完成自動拿取或置放物件之動作，以進一步達成零人力之搬運模式。然而，習知無人搬運車使用上仍具有如下之缺失︰ 1. 習知無人搬運車其車輛本體於行進狀態與停止狀態之間，可能隨使用方式不同而於定位時產生明顯位置誤差，此時，若機械手臂未即時補正誤差值，則無法依預設位置完成拿取或置放物件的動作，更甚者，機械手臂可能與生產設備產生撞擊，造成設備與貨物的損壞，影響自動化生產線的流暢性，甚至需增配人力進行故障排除，造成生產材料與人力成本的浪費。 2. 習知無人搬運車係將視覺定位裝置裝設於機械手臂上，故當機械手臂依照預定位置位移後，必需等待視覺定位裝置辨識預定位置與實際位置之偏移距離，再補正偏移值以移動至正確位置並完成物件取、放動作，因此，事前調整與整體運作流程極為浪費時間。 3. 習知無人搬運車於進行視覺定位時，並無法確保車輛本體停車後，正好平行於行車軌道且位於平坦之地面上，因此，視覺定位裝置並無法提供高精度補正資訊予機械手臂，使機械手臂運作時必需預留緩衝空隙，因而降低作業速度。

而相關之先前技術，請參閱中華民國公告第M510835號專利，即揭示一種「具萬向夾持手臂之自動搬運裝置」，其係於基座設有感測模組、車輪模組及方位控制模組，並於基座上方以連接模組接設關節型機械手臂，使方位控制模組能驅動指令讓機械手臂移動與轉向並夾取欲搬運之貨品，以藉由六軸式機械手臂搭配自走式無人搬運車，來解決傳統四軸式機械手臂之無人搬運車作業高度與範圍限制的問題。

有鑑於現有配置機械手臂之無人搬運車容易於車輛本體之停止狀態產生定位誤差，使機械手臂無法於預設位置拿取或置放物件，破壞自動化生產線之流暢性，故具有待改進之缺失。

是以，本發明之目的乃是透過將視覺辨識裝置設於車輛本體之底部，以藉由隱性定位方法取得無人搬運車之預設停車位置與實際停車位置座標偏移值及夾角資訊，並於運算補正座標值後供自動取放裝置補正誤差座標值，進而達成準確拿取或置放物件之目的。

為達前揭目的，本發明提供一種無人搬運車之隱性定位補正方法，其步驟包含︰無人搬運車於一行進軌道上之工作站停車；將該無人搬運車以一支點頂高至一高度，使無人搬運車之其中兩車輪與該支點構成一平面，並讀取該平面之傾斜角度，同時使一自動取放裝置作動至一取料預設點或拿取位於無人搬運車上之物件；讀取該無人搬運車之實際停車位置座標，並與無人搬運車之預設停車位置座標進行比對，以獲致實際停車位置座標與預設停車位置座標之偏移量，以及實際停車位置平行於軌道之夾角資訊；利用該傾斜角度、偏移量及夾角資訊運算出一補正座標值；該自動取放裝置依據補正座標值修正數據以自動拿取或置放物件；將該無人搬運車之支點高度降低使其車輪接觸地面；以及使該無人搬運車移動發車至下一停車位置。

基於上述，使無人搬運車沿軌道移行至預設之工作站後，藉由頂升無人搬運車之方式形成支點，且於讀取該支點與其中二車輪構成之平面的傾斜角度，並讀取無人搬運車預設停車位置座標與實際停車位置座標之偏移值以及實際停車位置平行於軌道之夾角資訊後，運算出補正座標值，使無人搬運車之自動取放裝置依據補正誤差之座標值準確拿取或置放物件，提升生產效率。

為使 貴審查委員瞭解本發明欲達成目的所運用之技術、手段及功效，餘下，茲列舉一較佳實施例並配合圖式，詳細說明如后︰

首先，請參閱第1~2圖所示，本發明之無人搬運車１包含一車輛本體１０、一頂高裝置１１、一視覺辨識裝置１２、一控制模組１３以及一自動取放裝置１４。其中，車輛本體１０設有一自動導引裝置１０１以及一車輪模組１０２，而自動導引裝置１０１係於接收路徑指令後，驅動車輪模組１０２使車輛本體１０沿一軌道２（圖中未顯示）移行。該頂高裝置１１設於車輛本體１０之底部以形成一支點且包含一角度感測器１１１，並能透過氣壓缸、油壓缸或電動缸其中之一驅動頂升，且於頂升時與車輪模組１０２之其中二車輪構成一平面Ａ（圖中未顯示），以利用角度感測器１１１讀取平面Ａ之傾斜角度；於本發明之一實施例中，平面Ａ是由支點與車輪模組１０２內間距最長之二車輪所構成，且角度感測器１１１為水平儀。該視覺辨識裝置１２設於車輛本體１０之底部，且儲存有預設停車位置座標，並能於車輛本體１０停車時，取得實際停車位置座標，以獲知預設停車位置座標與實際停車位置座標之偏移量及實際停車位置座標平行於軌道２之夾角資訊；於本發明之一實施例中，視覺辨識裝置１２為感光耦合元件(Charge-coupled Device；CCD)。控制模組１３係於接收平面Ａ之傾斜角度、預設停車位置座標與實際停車位置座標之偏移量以及夾角資訊後，運算出一補正座標值。自動取放裝置１４設於車輛本體１０上方，並於接收補正座標值後，依已補正誤差之座標值自動拿取或置放物件；於本發明之一實施例中，自動取放裝置１４為六軸式機械手臂。

其次，請仍然參閱第1~2圖並配合第3~4圖所示，本發明無人搬運車１隱性定位補正方法之運作步驟，係先使車輛本體１０依自動導引裝置１０１所接收之路徑指令驅動車輪模組１０２，使車輛本體１０沿軌道２移行至第一工作站３停車（步驟Ｓ１）（如第5圖所示），此時，頂高裝置１１會形成一支點並將車輛本體１０頂升（如第6圖所示），直至車輪模組１０２之二前輪１０２１與頂高裝置１１形成一平面Ａ（配合參閱第7~8圖），假設該頂升高度為H _A，則平面Ａ的傾斜角度為θ _hax及θ _hay，並利用角度感測器１１１來讀取傾斜角度θ _hax及θ _hay，同時使自動取放裝置１４作動至預定取料之設定位置（步驟Ｓ２）。

接著，請參閱第9圖所示，視覺辨識裝置１２讀取辨識當前畫面所產生之實際停車位置座標Mark _A，且與預先定義之預設停車位置Mark _stdA比對計算出偏移量X _ma、Y _ma（步驟Ｓ３），並計算實際停車位置座標Mark _A與軌道２平行之夾角角度θ _ma，使控制模組１３於接收傾斜角度θ _hax及θ _hay、偏移量X _ma、Y _ma以及夾角角度θ _ma資訊後，帶入以sin/cos和角度關係式所組成之函數公式集進行運算，進而得出一補正座標值並傳送予自動取放裝置１４（步驟Ｓ４），使自動取放裝置１４於接收上述補正座標值後，依據已補正誤差之座標值準確拿取第一工作站３所堆放之物件４（步驟Ｓ５）（如第10圖所示），並放置於車輛本體１０上（如第11圖所示）。待無人搬運車１之自動取放裝置１４取得物件４後，則使頂高裝置１１降低直至車輪模組１０２之所有車輪接觸地面Ｂ（步驟Ｓ６），以供車輛本體１０繼續沿軌道２移行（步驟Ｓ７）。

當車輛本體１０抵達第二工作站５停車時（返回步驟Ｓ１）（如第12圖所示），頂高裝置１１同樣頂升以便與車輪模組１０２之二前輪１０２１形成平面Ａ＇（請回顧第8圖），假設該頂升高度為H _A’，則平面Ａ＇的傾斜角度為θ _ha’x及θ _ha’y，並利用角度感測器１１１來讀取平面Ａ＇的傾斜角度θ _ha’x及θ _ha’y，同時使自動取放裝置１４作動以拿取位於車輛本體１０上之物件４（返回步驟Ｓ２），且藉視覺辨識裝置１２讀取辨識當前畫面所產生之實際停車位置座標Mark _{A ’}（請回顧第9圖），且與預先定義之預設停車位置Mark _{stdA ’}比對計算出偏移量X _{ma ’}、Y _{ma ’}（返回步驟Ｓ３），並計算實際停車位置座標Mark _{A ’}與軌道２平行之夾角角度θ _{ma ’}，使控制模組１３於接收平面Ａ的傾斜角度θ _ha’x及θ _ha’y、偏移量X _{ma ’}、Y _{ma ’}以及夾角角度θ _{ma ’}資訊後，帶入以sin/cos和角度關係式所組成之函數公式集進行運算，進而得出一補正座標值並傳送予自動取放裝置１４（返回步驟Ｓ４），使自動取放裝置１４於接收補正座標值後，依據已補正誤差之座標值準確將物件４放置於第二工作站５（返回步驟Ｓ５），且於完成作業後，使頂高裝置１１降低高度（返回步驟Ｓ６），以便無人搬運車１循環運作回第一工作站３（返回步驟Ｓ７），並持續移行以進行物件４之取、放作業。

是以，使用本發明之方法顯然能達成如下之功效︰ 1. 本發明係將視覺辨識裝置設於車輛本體底部，解決習知無人搬運車需將視覺辨識裝置裝設於自動取放裝置上，而增加自動取放裝置負載之缺失，提升自動取放裝置作動之精密度與穩定度。 2. 本發明之無人搬運車底部設有頂高裝置，使無人搬運車於停車後，能藉頂高裝置頂升並與無人搬運車之車輪構成一穩定平面，避免視覺辨識裝置之辨識結果受到地面不平坦影響，並能降低自動取放裝置教導工作點之複雜度。 3. 本發明之無人搬運車係將頂高裝置及視覺辨識裝置設於車輛本體底部，以藉由隱性定位補正方式來簡化自動取放裝置之動作，並能於視覺定位之同時進行自動取放裝置之預備動作，提升物件取放速度，增進生產效率，同時降低人力成本。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之實施範圍，凡未脫離本發明技術精神所為之變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

綜上所述，本發明確實已突破傳統並具有改良及創新之創作內容且能具體實施，理應符合發明專利之法定要件，爰依法提出專利申請，懇請　鈞局審查委員授予合法專利權，以勵創作，至感德便。

本發明︰

1‧‧‧無人搬運車

10‧‧‧車輛本體

101‧‧‧自動導引裝置

102‧‧‧車輪模組

1021‧‧‧前輪

111‧‧‧角度感測器

12‧‧‧視覺辨識裝置

13‧‧‧控制模組

14‧‧‧自動取放裝置

2‧‧‧軌道

3‧‧‧第一工作站

4‧‧‧物件

5‧‧‧第二工作站

A‧‧‧平面

B‧‧‧地面

S1~S7‧‧‧步驟

第1圖係本發明之前視圖。 第2圖係本發明之俯視圖。 第3圖係本發明之流程圖。 第4~14圖係本發明之使用示意圖。

Claims (9)

1. 一種無人搬運車之隱性定位補正方法，其步驟包含︰ 無人搬運車於一行進軌道上之工作站停車； 將該無人搬運車以一支點頂高至一高度，使該無人搬運車之其中兩車輪與該支點構成一平面，並讀取該平面之傾斜角度，同時使一自動取放裝置作動至一取料預設點或拿取位於該無人搬運車上之物件； 讀取該無人搬運車之實際停車位置座標，並與該無人搬運車之預設停車位置座標進行比對，以獲致該實際停車位置座標與該預設停車位置座標之偏移量，以及該實際停車位置平行於該軌道之夾角資訊； 利用該傾斜角度、該偏移量及該夾角資訊運算出一補正座標值； 該自動取放裝置依據該補正座標值修正數據以自動拿取或置放物件； 將該無人搬運車之支點高度降低使其車輪接觸地面；以及 使該無人搬運車移動發車至下一停車位置。
2. 如請求項1所述之無人搬運車之隱性定位補正方法，其中，該支點係與該無人搬運車之二前輪構成該平面。
3. 如請求項1所述之無人搬運車之隱性定位補正方法，其中，該支點係透過氣壓缸、油壓缸或電動缸其中之一進行驅動並構成一頂高裝置。
4. 如請求項1所述之無人搬運車之隱性定位補正方法，其中，該角度係透過一角度感測器進行感測。
5. 如請求項4所述之無人搬運車之隱性定位補正方法，其中，該角度感測器為水平儀。
6. 如請求項1所述之無人搬運車之隱性定位補正方法，其中，該位置座標及該夾角資訊係透過一視覺辨識裝置進行讀取。
7. 如請求項6所述之無人搬運車之隱性定位補正方法，其中，該視覺辨識裝置為感光耦合元件(Charge-coupled Device；CCD)。
8. 如請求項1所述之無人搬運車之隱性定位補正方法，其中，該補正座標值係透過一控制模組進行運算。
9. 如請求項1所述之無人搬運車之隱性定位補正方法，其中，該自動取放裝置為六軸式機械手臂。