TWI742990B - 機械手臂系統、其控制方法及其電腦程式產品 - Google Patents

機械手臂系統、其控制方法及其電腦程式產品 Download PDF

Info

Publication number
TWI742990B
TWI742990B TW110101979A TW110101979A TWI742990B TW I742990 B TWI742990 B TW I742990B TW 110101979 A TW110101979 A TW 110101979A TW 110101979 A TW110101979 A TW 110101979A TW I742990 B TWI742990 B TW I742990B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
force vector
force
vector
difference
robotic arm
Prior art date
Application number
TW110101979A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202228954A (zh
Inventor
吳建佑
黎尚昆
黃甦
Original Assignee
財團法人工業技術研究院
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 財團法人工業技術研究院 filed Critical 財團法人工業技術研究院
Priority to TW110101979A priority Critical patent/TWI742990B/zh
Priority to US17/329,297 priority patent/US11951624B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI742990B publication Critical patent/TWI742990B/zh
Publication of TW202228954A publication Critical patent/TW202228954A/zh

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1628Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/1633Programme controls characterised by the control loop compliant, force, torque control, e.g. combined with position control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/08Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/081Touching devices, e.g. pressure-sensitive
    • B25J13/082Grasping-force detectors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/08Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/085Force or torque sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0084Programme-controlled manipulators comprising a plurality of manipulators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/023Cartesian coordinate type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1679Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1682Dual arm manipulator; Coordination of several manipulators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

機械手臂系統包括第一機械手臂、第二機械手臂及主控制器。第一機械手臂及第二機械手臂用以抓取物件。主控制器用以:判斷物件受到第一機械手臂所施加之第一力量的第一力量向量與受到第二機械手臂所施加之一第二力量的第二力量向量是否相等;當第一力量向量與第二力量向量不相等,取得第一力量向量與第二力量向量之差值;及依據此差值,改變第一機械手臂施加物件之第一力量與第二機械手臂施加物件之第二力量中至少一者,使第一力量向量與第二力量向量相等。

Description

機械手臂系統、其控制方法及其電腦程式產品
本揭露是有關於一種機械手臂系統、其控制方法及其電腦程式產品。
利用雙臂機械手臂協作同動運輸一物件的技術愈來愈常見。然而,若夾持此物件之雙機械手臂在運輸過程中對物件的施力不均等,可能導致物件在運輸過程中發生扭曲、擠壓、拉扯等問題。此些問題造成物件的形變、破壞或甚至掉落。因此,如何提出一種能改善前述雙臂機械手臂對物件施力不均等的技術是本技術領域業者努力的目標之一。
本揭露係有關於一種機械手臂系統、其控制方法及其電腦程式產品,可改善前述習知問題。
本揭露一實施例提出一種機械手臂系統。機械手臂系統包括一第一機械手臂、一第二機械手臂及一主控制器。第一機械手臂及第二機械手臂用以抓取一物件。主控制器用以:判斷物件受到一第一機械手臂之一第一力量的一第一力量向量與受到一第二機械手臂之一第二力量的一第二力量向量是否相等;當第一力量向量與第二力量向量不相等,取得第一力量向量與第二力量向量之一第一差值;及依據第一差值,改變第一機械手臂施加物件之第一力量與第二機械手臂施加物件之第二力量中至少一者,使第一力量向量與第二力量向量相等。
本揭露另一實施例提出一種機械手臂系統的控制方法。控制方法包括以下步驟:判斷一物件受到一第一機械手臂之一第一力量的一第一力量向量與受到一第二機械手臂之一第二力量的一第二力量向量是否相等;當第一力量向量與第二力量向量不相等,取得第一力量向量與第二力量向量之一第一差值;及,依據第一差值,改變第一機械手臂施加物件之第一力量與第二機械手臂施加物件之第二力量中至少一者,使第一力量向量與第二力量向量相等。
本揭露另一實施例提出一種電腦程式產品。電腦程式產品用以載入於一機械手臂系統,以執行一機械手臂系統的控制方法,控制方法包括以下步驟:判斷一物件受到一第一機械手臂之一第一力量的一第一力量向量與受到一第二機械手臂之一第二力量的一第二力量向量是否相等;當第一力量向量與第二力量向量不相等,取得第一力量向量與第二力量向量之一第一差值;及,依據第一差值,改變第一機械手臂施加物件之第一力量與第二機械手臂施加物件之第二力量中至少一者,使第一力量向量與第二力量向量相等。
為了對本揭露之上述及其他方面有更佳的瞭解,下文特舉實施例,並配合所附圖式詳細說明如下:
請參照第1~3圖,第1圖繪示依照本揭露一實施例之機械手臂系統100的示意圖,第2圖繪示第1圖之機械手臂系統100所夾持之物件10的一種受力型態(如,平移)圖,而第3圖繪示第1圖之機械手臂系統100所夾持之物件10的另一種受力型態(如,轉動)圖。
機械手臂系統100包括第一機械手臂110、第二機械手臂120、主控制器130、第一力量感知器140、第二力量感知器150、第一驅動器160、第一手臂控制器165、第二驅動器170及第二手臂控制器175。第一機械手臂110及第二機械手臂120可共同抓取物件10而平移及/或轉動物件10,以運輸物件10。如第2圖所示,物件10受到第一機械手臂110所施加之第一力量Fa與受到第二機械手臂120所施加之第二力量Fb大致同向且平行,此種物件受力型態可平移物件10。如第3圖所示,物件10受到第一機械手臂110之第一力量Fa與受到第二機械手臂120之第二力量Fb反向,此種受力型態可轉動物件10。在一實施例中,視第一力量Fa及第二力量Fb大小及方向而定,物件10可能受到平移與轉動之一者,或同時受到平移及轉動。
此外,如第1~3圖所示,物件10的點a及點b分別是第一機械手臂110及第二機械手臂120施力於物件10之二端的施力點。
主控制器130用以: (1). 判斷物件10受到第一機械手臂110所施加之第一力量Fa的第一力量向量與受到第二機械手臂120所施加之第二力量Fb的第二力量向量是否相等;(2). 當第一力量向量與第二力量向量不相等,取得第一力量向量與第二力量向量之一第一差值;(3). 依據第一差值,改變第一機械手臂110施加物件10之第一力量Fa與第二機械手臂120施加物件10之第二力量Fb中至少一者,使第一力量向量與第二力量向量相等。本文的「差值」指的是相減運算後的結果值。如此,主控制器130可控制機械手臂對物件10的施力,使第一力量向量與第二力量向量相等,以消弭物件10的內力合。當物件10的內力合愈小,物件10內應力及變形量愈小。
藉由前述控制方法,即使機械手臂系統100在運輸物件10過程中物件10發生拉扯、扭轉、擠壓、扭曲等現象,主控制器130可隨時、立即改變機械手臂對物件10的施力,以減小物件10的內力合。此外,只要主控制器130可控制機械手臂對物件10的施力而消弭物件10的內力合即可,本揭露實施例不限定主控制器130控制機械手臂對物件10的施力控制方法及/或過程。
在本實施例中,第一力量感知器140可配置在第一機械手臂110中,且用以感知第一力量Fa。第一力量感知器140所感知的第一力量Fa之資訊可傳輸至主控制器130。第二力量感知器150配置在第二機械手臂120中,且用以感知第二力量Fb。第二力量感知器150所感知的第二力量Fb之資訊可傳輸至主控制器130。
在另一實施例中,第一力量Fa之資訊及第二力量Fb之資訊可由機械手臂的驅動器提供給主控制器130。例如,第一驅動器160連接第一機械手臂110且用以驅動第一機械手臂110運動。第一手臂控制器165電性連接於第一驅動器160且用以:依據第一驅動器160的反饋訊號E1取得第一力量Fa,並將反饋訊號E1及/或第一力量Fa提供給主控制器130。相似地,第二驅動器170連接第二機械手臂120且用以驅動第二機械手臂120運動。第二手臂控制器175電性連接於第二驅動器170且用以:依據第二驅動器170的反饋訊號E2取得第二力量Fb,並將反饋訊號E2及/或第二力量Fb提供給主控制器130。在此例子中,機械手臂系統100可選擇性省略第一力量感知器140及第二力量感知器150。
[ 實施例 : 物件受到平移的情況 ]
請參照第4~6圖所示,第4圖繪示第1圖之第一力量Fa的數個第一力量向量F aX、F aY及F aZ的示意圖,第5圖繪示第1圖之第二力量Fb的數個第二力量向量F bX、F bY及F bZ的示意圖,而第6圖繪示第1圖之第一力量向量F aX、F aY及F aZ及第二力量向量F bX、F bY及F bZ映射在共同座標系X-Y-Z的示意圖。
主控制器130用以:(1). 定義一共同座標系X-Y-Z,其中共同座標系X-Y-Z具有彼此垂直的第一軸向X、第二軸向Y及第三軸向Z;(2). 取得第一力量Fa參考至共同座標系X-Y-Z的數個第一力量向量F aX、F aY及F aZ,其中第一力量向量F aX為第一力量Fa投影於第一軸向X的分量,第一力量向量F aY為第一力量Fa投影於第二軸向Y的分量,而第一力量向量F aZ為第一力量Fa投影於第三軸向Z的分量;(3). 取得第二力量Fb參考至共同座標系X-Y-Z的數個第二力量向量F bX、F bY及F bZ,其中第二力量向量F bX為第二力量Fb投影於第一軸向X的分量,第二力量向量F bY為第二力量Fb投影於第二軸向Y的分量,而第二力量向量F bZ為第二力量Fb投影於第三軸向Z的分量;以及,(4). 將數個第一力量向量F aX、F aY及F aZ及數個第二力量向量F bX、F bY及F bZ映射至共同座標系X-Y-Z,在共同座標系X-Y-Z中,判斷數個第一力量向量F aX、F aY及F aZ與數個第二力量向量F bX、F bY及F bZ是否相等。
如第6圖所示,主控制器130更用以:(1). 判斷第一力量向量F aX、F aY及F aZ與第二力量向量F bX、F bY及F bZ是否同向;(2). 取得第一力量向量F aX、F aY及F aZ與第二力量向量F bX、F bY及F bZ之一第一差值
Figure 02_image001
;(3). 當第一力量向量F aX、F aY及F aZ與該第二力量向量F bX、F bY及F bZ同向,控制第一機械手臂110或第二機械手臂120,使第一力量向量F aX、F aY及F aZ與該第二力量向量F bX、F bY及F bZ兩者中之一較小者與第一差值
Figure 02_image001
的和值等於第一力量向量F aX、F aY及F aZ與第二力量向量F bX、F bY及F bZ兩者中之一較大者。換言之,主控制器130可先取得第一力量向量(F aX、F aY及F aZ)與第二力量向量(F bX、F bY及F bZ)兩者中之一較小者,然後取得(或計算出)此較小者與第一差值
Figure 02_image001
的和值,然後以該和值大致上等於第一力量向量(F aX、F aY及F aZ)與第二力量向量(F bX、F bY及F bZ)兩者中之較大者為目標,控制第一機械手臂110或第二機械手臂120對物件10的施力。在一實施例中,前述第一差值例如是第一力量向量與第二力量向量之差值的絕對值。
進一步以第一力量向量F aX大於第二力量向量F bX舉例來說,主控制器130可採用下式(a)、(b)決定第一機械手臂110及/或第二機械手臂120對物件10的第一差值(可視為調整施力)
Figure 02_image001
。如下式(b),由於第二力量向量F bX小於第一力量向量F aX,因此在控制上係控制第二機械手臂120對物件10施加調整後之第二力量向量
Figure 02_image003
,其中第二力量向量
Figure 02_image003
為第二力量向量F bX與第一差值
Figure 02_image001
的和值。
Figure 02_image005
…(a)
Figure 02_image007
…(b)
在另一實施例中,主控制器130用以:(1).控制第一機械手臂110或第二機械手臂120,使第一力量向量F aX、F aY及F aZ與該第二力量向量F bX、F bY及F bZ兩者中之一較大者與第一差值
Figure 02_image001
的一第二差值等於第一力量向量F aX、F aY及F aZ與第二力量向量F bX、F bY及F bZ兩者中之一較小者。本文的「差值」指的是相減運算後的結果值。換言之,主控制器130可先取得第一力量向量(F aX、F aY及F aZ)與第二力量向量(F bX、F bY及F bZ)兩者中之一較大者,然後取得(或計算出)此較大者與第一差值
Figure 02_image001
的差值(即,第二差值),然後以第二差值大致上等於前述較小者為目標,控制第一機械手臂110或第二機械手臂120對物件10的施力。
進一步以第一力量向量F aX大於第二力量向量F bX舉例來說,主控制器130可採用前式(a)決定第一機械手臂110及/或第二機械手臂120對物件10的第一差值
Figure 02_image001
。如下式(c),由於第一力量向量F aX大於第二力量向量F bX,因此在控制上係控制第一機械手臂110對物件10施加調整後之第一力量向量
Figure 02_image009
,其中第一力量向量
Figure 02_image011
為第一力量向量F aX與第一差值的第二差值。
Figure 02_image012
…(c)
主控制器130可依據前述原則決定對第一機械手臂110及/或第二機械手臂120的調整施力(如,第一差值),使相同軸向之第一力量向量與第二力量向量相等,進而使第一力量Fa與第二力量Fb相等。如此,第一機械手臂110與第二機械手臂120可等速地平移物件10,減少物件10的壓縮及/或拉伸變形量,或甚至不發生壓縮及/或拉伸變形量。
綜上,在物件10受到平移的情況時,可增加或減少第一機械手臂110及/或第二機械手臂120對物件10的施力,使第一力量Fa與第二力量Fb相等。如此,第一機械手臂110與第二機械手臂120可等速地平移物件10,減少物件10的壓縮及/或拉伸變形量,或甚至不發生壓縮及/或拉伸變形量。
[ 實施例 : 物件受到轉動的情況 ]
請參照第7~9圖所示,第7圖繪示第3圖之第一力量Fa的數個第一力量向量F aX、F aY及F aZ的示意圖,第8圖繪示第3圖之第二力量Fb的數個第二力量向量F bX、F bY及F bZ的示意圖,而第9圖繪示第7圖之第一力量向量F aX、F aY及F aZ及第二力量向量F bX、F bY及F bZ映射在共同座標系X-Y-Z的示意圖。
主控制器130用以:(1). 定義共同座標系X-Y-Z,其中共同座標系X-Y-Z具有彼此垂直的第一軸向X、第二軸向Y及第三軸向Z;(2). 取得第一力量Fa參考至共同座標系X-Y-Z的數個第一力量向量F aX、F aY及F aZ,其中第一力量向量F aX為第一力量Fa投影於第一軸向X的分量,第一力量向量F aY為第一力量Fa投影於第二軸向Y的分量,而第一力量向量F aZ為第一力量Fa投影於第三軸向Z的分量;(3). 取得第二力量Fb參考至共同座標系X-Y-Z的數個第二力量向量F bX、F bY及F bZ,其中第二力量向量F bX為第二力量Fb投影於第一軸向X的分量,第二力量向量F bY為第二力量Fb投影於第二軸向Y的分量,而第二力量向量F bZ為第二力量Fb投影於第三軸向Z的分量;(4). 將數個第一力量向量F aX、F aY及F aZ及數個第二力量向量F bX、F bY及F bZ映射至共同座標系X-Y-Z,在共同座標系X-Y-Z中,判斷數個第一力量向量F aX、F aY及F aZ與數個第二力量向量F bX、F bY及F bZ是否相等。
如第7圖所示,主控制器130更用以:(1). 判斷第一力量向量F aX、F aY及F aZ與第二力量向量F bX、F bY及F bZ是否反向;(2). 取得第一力量向量F aX、F aY及F aZ與第二力量向量F bX、F bY及F bZ之一第一差值
Figure 02_image001
;(3). 當第一力量向量F aX、F aY及F aZ與該第二力量向量F bX、F bY及F bZ反向,控制第一機械手臂110或第二機械手臂120,使第一力量向量F aX、F aY及F aZ與該第二力量向量F bX、F bY及F bZ兩者中之一較小者與第一差值
Figure 02_image001
的和值等於第一力量向量F aX、F aY及F aZ與第二力量向量F bX、F bY及F bZ兩者中之一較大者。換言之,主控制器130可先取得第一力量向量(F aX、F aY及F aZ)與第二力量向量(F bX、F bY及F bZ)兩者中之較小者,然後取得(或計算出)此較小者與第一差值
Figure 02_image001
的和值,然後以該和值大致上等於第一力量向量(F aX、F aY及F aZ)與第二力量向量(F bX、F bY及F bZ)兩者中之較大者為目標,控制第一機械手臂110或第二機械手臂120對物件10的施力。在一實施例中,前述第一差值例如是第一力量向量與第二力量向量之差值的絕對值。
進一步以第一力量向量F aX大於第二力量向量F bX舉例來說,主控制器130採用下式(d)、(e)決定第一機械手臂110及/或第二機械手臂120對物件10的第一差值
Figure 02_image001
。如下式(e),由於第二力量向量F bX小於第一力量向量F aX,因此在控制上係控制第二機械手臂120對物件10施加調整後之第二力量向量
Figure 02_image003
,其中第二力量向量
Figure 02_image003
為第二力量向量F bX與第一差值
Figure 02_image001
的和值。
Figure 02_image005
…(d)
Figure 02_image007
…(e)
由於第一力量向量F aX與調整後之第二力量向量
Figure 02_image003
相等,因此第一力量向量F aX與物件10之點a與點b之間的距離R1的第一力矩T1(即,
Figure 02_image014
)等於第二力量向量F bX與距離R1的第二力矩(即,
Figure 02_image016
)相等。
在另一實施例中,主控制器130用以:(1).控制第一機械手臂110或第二機械手臂120,使第一力量向量F aX、F aY及F aZ與該第二力量向量F bX、F bY及F bZ兩者中之一較大者與第一差值的一第二差值等於第一力量向量F aX、F aY及F aZ與第二力量向量F bX、F bY及F bZ兩者中之一較小者。換言之,主控制器130可先取得第一力量向量(F aX、F aY及F aZ)與第二力量向量(F bX、F bY及F bZ)兩者中之一較大者,然後取得(或計算出)此較大者與第一差值
Figure 02_image001
的差值(即,第二差值),然後以第二差值大致上等於前述較小者為目標,控制第一機械手臂110或第二機械手臂120對物件10的施力。
進一步以第一力量向量F aX大於第二力量向量F bX舉例來說,主控制器130可採用前式(d)決定第一機械手臂110及/或第二機械手臂120對物件10的第一差值
Figure 02_image001
。如下式(f),由於第一力量向量F aX大於第二力量向量F bX,因此在控制上係控制第一機械手臂110對物件10施加調整後之第一力量向量
Figure 02_image009
,其中第一力量向量
Figure 02_image011
為第一力量向量F aX與第一差值的第二差值。
Figure 02_image012
…(f)
綜上,在物件10受到轉動的情況時,主控制器130可依據前述原則決定對第一機械手臂110及/或第二機械手臂120的調整施力,使相同軸向之第一力量向量與第二力量向量所產生的力矩相等。如此,第一機械手臂110與第二機械手臂120可等速地轉動物件10,可減少物件10的扭曲變形量或甚至不發生扭曲變形。
請參照第10圖所示,其繪示第1圖之機械手臂系統100的其中一種控制方法流程圖。
在步驟S110中,主控制器130取得物件10受到第一機械手臂110所施加的第一力量Fa。取得第一力量Fa的資訊可透過前述感知器之偵測訊號取得,或依據驅動器的反饋訊號取得。
在步驟S120中,主控制器130取得物件10受到第二機械手臂120所施加的第二力量Fb。取得第二力量Fb的資訊可透過前述感知器之偵測訊號取得,或依據驅動器的反饋訊號取得。
在步驟S130中,主控制器130判斷第一力量Fa的數個第一力量向量F aX, F aY及F aZ與第二力量Fb的數個第二力量向量F bX, F bY及F bZ是否相等。若第一力量向量F aX與第二力量向量F bX,第一力量向量F aY與第二力量向量F bY且第一力量向量F aZ與第二力量向量F bZ相等,表示機械手臂系統100可等速地平移或等速地轉動,可維持目前的力量控制。若第一力量向量F aX與第二力量向量F bX,第一力量向量F aY與第二力量向量F bY且/或第一力量向量F aZ與第二力量向量F bZ不相等,流程進入步驟S140。
在步驟S140中,主控制器130取得第一力量向量F aX與第二力量向量F bX之第一差值,第一力量向量F aY與第二力量向量F bY之第一差值以及第一力量向量F aZ與第二力量向量F bZ之第一差值。
在步驟S150中,主控制器130依據第一差值,改變第一機械手臂110施加物件10之第一力量Fa與第二機械手臂120施加物件10之第二力量Fb中至少一者,使第一力量向量F aX, F aY及F aZ與第二力量向量F bX, F bY及F bZ大致上相等。
本揭露實施例之機械手臂系統100的其它控制方法已於前述,容此不再贅述。
綜上,本揭露實施例提供一種機械手臂系統,其包含第一機械手臂、第二機械手臂及主控制器。主控制器取得第一機械手臂及第二機械手臂對物件的第一力量及第二力量,並據以調整第一力量及/或第二力量,使第一機械手臂及第二機械手臂對物件等速地平移及/或轉動,如此可避免物件在運輸過程中發生拉扯、扭轉、擠壓、扭曲等各種內力合不均等的現象。
綜上所述,雖然本揭露已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本揭露。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本揭露之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾。因此,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。
100:機械手臂系統 10:物件 110:第一機械手臂 120:第二機械手臂 130:主控制器 140:第一力量感知器 150:第二力量感知器 160:第一驅動器 165:第一手臂控制器 170:第二驅動器 175:第二手臂控制器 Fa:第一力量 Fb:第二力量 F aX,F aY,F aZ:第一力量向量
Figure 02_image009
:調整後之第一力量向量
Figure 02_image003
:調整後之第二力量向量 F bX,F bY,F bZ:第二力量向量
Figure 02_image001
:第一差值
第1圖繪示依照本揭露一實施例之機械手臂系統的示意圖。 第2圖繪示第1圖之機械手臂系統所夾持之物件的一種受力型態圖。 第3圖繪示第1圖之機械手臂系統所夾持之物件的另一種受力型態圖。 第4圖繪示第1圖之第一力量的力量向量於XYZ三軸之數個分量的示意圖。 第5圖繪示第1圖之第二力量的力量向量於XYZ三軸之數個分量的示意圖。 第6圖繪示第1圖之第一力量向量及第二力量向量映射在共同座標系的示意圖。 第7圖繪示第3圖之第一力量的力量向量於XYZ三軸之數個分量的示意圖。 第8圖繪示第3圖之第二力量的力量向量於XYZ三軸之數個分量的示意圖。 第9圖繪示第7圖之第一力量向量及第二力量向量映射在共同座標系的示意圖。 第10圖繪示第1圖之機械手臂系統的其中一種控制方法流程圖。
100:機械手臂系統
10:物件
110:第一機械手臂
120:第二機械手臂
130:主控制器
140:第一力量感知器
150:第二力量感知器
160:第一驅動器
165:第一手臂控制器
170:第二驅動器
175:第二手臂控制器
Fa:第一力量
Fb:第二力量

Claims (17)

  1. 一種機械手臂系統,包括: 一第一機械手臂,用以抓取一物件; 一第二機械手臂,用以抓取該物件;以及 一主控制器,用以: 判斷該第一機械手臂施加在該物件之一第一力量的一第一力量向量與該第二機械手臂施加在該物件之一第二力量的一第二力量向量是否相等; 當該第一力量向量與該第二力量向量不相等,取得該第一力量向量與該第二力量向量之一第一差值;及 依據該第一差值,改變該第一機械手臂施加該物件之該第一力量與該第二機械手臂施加該物件之該第二力量中至少一者,使該第一力量向量與該第二力量向量相等。
  2. 如請求項1所述之機械手臂系統,更包括: 一力量感知器,配置在該第一機械手臂中,且用以感知該第一力量。
  3. 如請求項1所述之機械手臂系統,更包括: 一驅動器,連接該第一機械手臂,且用以驅動該第一機械手臂運動;以及 一第一手臂控制器,電性連接於該驅動器且用以: 依據該驅動器的反饋訊號取得該第一力量。
  4. 如請求項1所述之機械手臂系統,其中該主控制器更用以: 將該第一力量向量及該第二力量向量映射至一共同座標系; 其中,該主控制更用以: 在該共同座標系中,判斷該第一力量向量與該第二力量向量是否相等。
  5. 如請求項1所述之機械手臂系統,其中該主控制器更用以: 判斷該第一力量向量與該第二力量向量是否同向; 取得該第一力量向量與該第二力量向量之一第一差值;以及 當該第一力量向量與該第二力量向量同向,控制該第一機械手臂或該第二機械手臂,使該第一力量向量與該第二力量向量兩者中之一較小者,與該第一差值的和值,等於該第一力量向量與該第二力量向量兩者中之一較大者。
  6. 如請求項1所述之機械手臂系統,其中該主控制器更用以: 判斷該第一力量向量與該第二力量向量是否同向; 取得該第一力量向量與該第二力量向量之一第一差值;以及 當該第一力量向量與該第二力量向量同向,控制該第一機械手臂或該第二機械手臂,使該第一力量向量與該第二力量向量兩者中之一較大者,與該第一差值的一第二差值,等於該第一力量向量與該第二力量向量兩者中之一較小者。
  7. 如請求項1所述之機械手臂系統,其中該主控制器更用以: 判斷該第一力量向量與該第二力量向量是否反向; 取得該第一力量向量與該第二力量向量之一第一差值;以及 當該第一力量向量與該第二力量向量反向,控制該第一機械手臂或該第二機械手臂,使該第一力量向量與該第二力量向量兩者中之一較小者,與該第一差值的和值,等於該第一力量向量與該第二力量向量兩者中之一較大者。
  8. 如請求項1所述之機械手臂系統,其中該主控制器更用以: 判斷該第一力量向量與該第二力量向量是否反向; 取得該第一力量向量與該第二力量向量之一第一差值;以及 當該第一力量向量與該第二力量向量反向,控制該第一機械手臂或該第二機械手臂,使該第一力量向量與該第二力量向量兩者中之一較大者,與該第一差值的一第二差值,等於該第一力量向量與該第二力量向量兩者中之一較小者。
  9. 一種機械手臂系統的控制方法,包括: 判斷一第一機械手臂施加在一物件之一第一力量的一第一力量向量與一第二機械手臂施加在該物件之一第二力量的一第二力量向量是否相等; 當該第一力量向量與該第二力量向量不相等,取得該第一力量向量與該第二力量向量之一第一差值;及 依據該第一差值,改變該第一機械手臂施加該物件之該第一力量與該第二機械手臂施加該物件之該第二力量中至少一者,使該第一力量向量與該第二力量向量相等。
  10. 如請求項9所述之控制方法,更包括: 感知該第一力量。
  11. 如請求項9所述之控制方法,更包括: 依據一驅動器的反饋訊號取得該第一力量。
  12. 如請求項9所述之控制方法,更包括: 將該第一力量向量及該第二力量向量映射至一共同座標系;以及 在該共同座標系中,判斷該第一力量向量與該第二力量向量是否相等。
  13. 如請求項9所述之控制方法,更包括: 判斷該第一力量向量與該第二力量向量是否同向; 取得該第一力量向量與該第二力量向量之一第一差值;以及 當該第一力量向量與該第二力量向量同向,控制該第一機械手臂或該第二機械手臂,使該第一力量向量與該第二力量向量兩者中之一較小者,與該第一差值的和值,等於該第一力量向量與該第二力量向量兩者中之一較大者。
  14. 如請求項9所述之控制方法,更包括: 判斷該第一力量向量與該第二力量向量是否同向; 取得該第一力量向量與該第二力量向量之一第一差值;以及 當該第一力量向量與該第二力量向量同向,控制該第一機械手臂或該第二機械手臂,使該第一力量向量與該第二力量向量兩者中之一較大者,與該第一差值的一第二差值,等於該第一力量向量與該第二力量向量兩者中之一較小者。
  15. 如請求項9所述之控制方法,更包括: 判斷該第一力量向量與該第二力量向量是否反向; 取得該第一力量向量與該第二力量向量之一第一差值;以及 當該第一力量向量與該第二力量向量反向,控制該第一機械手臂或該第二機械手臂,使該第一力量向量與該第二力量向量兩者中之一較小者,與該第一差值的和值,等於該第一力量向量與該第二力量向量兩者中之一較大者。
  16. 如請求項9所述之控制方法,更包括: 判斷該第一力量向量與該第二力量向量是否反向; 取得該第一力量向量與該第二力量向量之一第一差值;以及 當該第一力量向量與該第二力量向量反向,控制該第一機械手臂或該第二機械手臂,使該第一力量向量與該第二力量向量兩者中之一較大者,與該第一差值的一第二差值,等於該第一力量向量與該第二力量向量兩者中之一較小者。
  17. 一種電腦程式產品,用以載入於一機械手臂系統,以執行一機械手臂系統的控制方法,該控制方法包括: 判斷一第一機械手臂施加在一物件之一第一力量的一第一力量向量與一第二機械手臂施加在該物件之一第二力量的一第二力量向量是否相等; 當該第一力量向量與該第二力量向量不相等,取得該第一力量向量與該第二力量向量之一第一差值;以及 依據該第一差值,改變該第一機械手臂施加該物件之該第一力量與該第二機械手臂施加該物件之該第二力量中至少一者,使該第一力量向量與該第二力量向量相等。
TW110101979A 2021-01-19 2021-01-19 機械手臂系統、其控制方法及其電腦程式產品 TWI742990B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110101979A TWI742990B (zh) 2021-01-19 2021-01-19 機械手臂系統、其控制方法及其電腦程式產品
US17/329,297 US11951624B2 (en) 2021-01-19 2021-05-25 Robotic arm system, control method thereof and computer program product thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110101979A TWI742990B (zh) 2021-01-19 2021-01-19 機械手臂系統、其控制方法及其電腦程式產品

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI742990B true TWI742990B (zh) 2021-10-11
TW202228954A TW202228954A (zh) 2022-08-01

Family

ID=80782642

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110101979A TWI742990B (zh) 2021-01-19 2021-01-19 機械手臂系統、其控制方法及其電腦程式產品

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11951624B2 (zh)
TW (1) TWI742990B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11638995B2 (en) * 2021-07-06 2023-05-02 GM Global Technology Operations LLC Compliant payload presentation using robotic system with coordinated serial and parallel robots

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9586321B2 (en) * 2014-06-02 2017-03-07 Seiko Epson Corporation Robot, control method of robot, and control device of robot
CN108381559A (zh) * 2018-04-02 2018-08-10 顺丰科技有限公司 理件机械臂、理件机器人及其控制方法
TW201830184A (zh) * 2017-02-06 2018-08-16 日商精工愛普生股份有限公司 控制裝置、機器人及機器人系統
CN112123341A (zh) * 2020-11-24 2020-12-25 季华实验室 机器人双臂协调运动控制方法、装置和电子设备

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4974210A (en) * 1989-05-01 1990-11-27 General Electric Company Multiple arm robot with force control and inter-arm position accommodation
EP1531749A2 (en) 2002-08-13 2005-05-25 Microbotics Corporation Microsurgical robot system
JP4481291B2 (ja) * 2006-12-01 2010-06-16 本田技研工業株式会社 ロボット、ならびにその制御方法および制御プログラム
JP5962020B2 (ja) * 2012-01-17 2016-08-03 セイコーエプソン株式会社 ロボット制御装置、ロボットシステム、ロボット及びロボット制御方法
JP6083145B2 (ja) 2012-07-31 2017-02-22 セイコーエプソン株式会社 ロボットの制御装置、およびロボット
DE102013100605A1 (de) * 2013-01-22 2014-07-24 Rg Mechatronics Gmbh Robotersystem und Verfahren zum Steuern eines Robotersystems für die minimal invasive Chirurgie
TW201509615A (zh) 2013-09-14 2015-03-16 Nat Univ Chung Hsing 機械手臂旋轉軸量測系統及應用彼之量測方法
JP6248544B2 (ja) 2013-10-30 2017-12-20 セイコーエプソン株式会社 ロボット、制御装置、ロボットシステム
JP6648469B2 (ja) * 2015-10-07 2020-02-14 セイコーエプソン株式会社 ロボットシステム、及びロボット制御装置
US9878751B1 (en) * 2015-10-08 2018-01-30 Boston Dynamics, Inc. Three-piston ankle mechanism of a legged robot and associated control system
JP6174654B2 (ja) 2015-10-15 2017-08-02 ファナック株式会社 センサの位置と向きを算出する機能を備えたロボットシステム
CN107717981B (zh) * 2016-08-12 2021-01-05 财团法人工业技术研究院 机械手臂的控制装置及其教导系统与方法
TWI614100B (zh) 2016-09-06 2018-02-11 國立臺北科技大學 機械手臂的教導系統及其控制方法
CN208215339U (zh) 2018-02-06 2018-12-11 湖南财经工业职业技术学院 一种新型工业机器人抓手
JP7124439B2 (ja) * 2018-05-22 2022-08-24 セイコーエプソン株式会社 制御装置及びロボットシステム
JP7275488B2 (ja) 2018-07-24 2023-05-18 セイコーエプソン株式会社 ロボットシステム
KR102182345B1 (ko) * 2019-05-03 2020-11-24 재단법인대구경북과학기술원 그리퍼 시스템
WO2021097166A1 (en) * 2019-11-15 2021-05-20 Massachusetts Institute Of Technology Tactile dexterity and control

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9586321B2 (en) * 2014-06-02 2017-03-07 Seiko Epson Corporation Robot, control method of robot, and control device of robot
TW201830184A (zh) * 2017-02-06 2018-08-16 日商精工愛普生股份有限公司 控制裝置、機器人及機器人系統
CN108381559A (zh) * 2018-04-02 2018-08-10 顺丰科技有限公司 理件机械臂、理件机器人及其控制方法
CN112123341A (zh) * 2020-11-24 2020-12-25 季华实验室 机器人双臂协调运动控制方法、装置和电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
TW202228954A (zh) 2022-08-01
US11951624B2 (en) 2024-04-09
US20220226990A1 (en) 2022-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102469258B1 (ko) 엔드 이펙터 위치 추정을 위한 로봇의 적응형 배치 시스템
WO2021238049A1 (zh) 机械臂的多负载自适应重力补偿方法、装置及控制设备
JP6692854B2 (ja) ロボットアームのための負荷推定及び重力補償方法、並びにそのシステム
CN108058188B (zh) 机器人健康监测和故障诊断系统的控制方法
CN102189550B (zh) 具有学习控制功能的机器人
TWI742990B (zh) 機械手臂系統、其控制方法及其電腦程式產品
WO2017064851A1 (ja) ロボット教示方法及びロボットアーム制御装置
KR102269710B1 (ko) 파지력 설정 시스템, 파지력 설정 방법, 및 파지력 추정 시스템
WO2022068408A1 (zh) 机械臂、机器人、机械臂的控制方法、处理设备及介质
US20210114211A1 (en) Collaborative robot system
US11597083B2 (en) Robot apparatus, robot system, control method of robot apparatus, product manufacturing method using robot apparatus, and storage medium
US9844872B1 (en) Determining sensor parameters and model parameters of a robot
WO2021141039A1 (ja) ワーク搬送システム
WO2022247169A1 (zh) 机器人的导纳控制方法、导纳控制系统和机器人
US9876448B2 (en) Position control apparatus
CN111203880A (zh) 基于数据驱动的图像视觉伺服控制系统及方法
US11123872B2 (en) Control apparatus that controls arm for gripping object
JP2003245881A (ja) ロボットの制御装置および制御方法
CN108242906B (zh) 电机控制系统
US11691293B2 (en) Robot
US8670869B2 (en) Robot controller
CN111823222B (zh) 单目相机多视场视觉引导装置及引导方法
JP2713702B2 (ja) ロボットの制御方法および装置
CN113246125B (zh) 机器人控制方法、装置、计算机可读存储介质及机器人
WO2024128119A1 (ja) シミュレーションシステムおよびシミュレーション方法