TWI812078B - 雙臂機器人組裝系統 - Google Patents

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TWI812078B TW111109784A TW111109784A TWI812078B TW I812078 B TWI812078 B TW I812078B TW 111109784 A TW111109784 A TW 111109784A TW 111109784 A TW111109784 A TW 111109784A TW I812078 B TWI812078 B TW I812078B
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黃柏喬
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Abstract

一種雙臂機器人組裝系統，包括控制單元、圖形使用者介面、第一機械手臂以及第二機械手臂。圖形使用者介面提供圖形程式編輯頁面，圖形程式編輯頁面提供用來編輯組裝系統使用的圖形化程式的多個指令圖塊。第一機械手臂或第二機械手臂上設置有點位教導工具。於控制單元基於圖形化程式控制第一機械手臂及第二機械手臂執行組裝作業前，管理者通過點位教導工具直接牽引第一機械手臂及第二機械手臂以進行點位教導，藉此便於組裝系統利用雙臂的協同運動來進行組裝作業。

Description

雙臂機器人組裝系統
本發明涉及一種利用機器人來實現的組裝系統，尤其涉及一種雙臂機器人組裝系統。
目前的生產線，主要都是以單一隻機械手臂結合產線上的固定治具，實現自動化組裝作業的形態。
如上所述，當生產線需要進行換線時(即，要更換產線所組裝的產品時)，必須先將鎖固在平面上的固定治具拆掉，並且更換成組裝下一個產品時所需使用的治具。如此一來，將會嚴重拖慢生產線的換線時間，無法滿足現今生產線少量多樣的需求。
另外，生產線經過換線後，除了必須依據要組裝的產品而更換固定治具外，還必須重新編輯系統控制機械手臂時執行的控制程式。然而，部分生產線的管理者並不具備程式編輯能力，難以對此類的生產線進行操作與管理。
更甚者，絕大多數的生產線，都是藉由控制按鈕來對機械手臂進行點位的教導，或是必須解除機械手臂的伺服馬達(servo off)後才能進行點位的教導。因此，對於機械手臂的教導較為費力，並且較不直覺。
綜上所述，市場上極需一種新型態的組裝系統，能夠在利用機械手臂來實現自動化生產、組裝的情況下，同時符合生產線快速換線、容易編程以及操作方便的需求。
本發明的主要目的，在於提供一種雙臂機器人組裝系統，係藉由至少兩個機械手臂以及圖形使用者介面來達到快速換線、容易編程以及操作方便的目的。
為了達成上述目的，本發明的雙臂機器人組裝系統包括：一控制單元；一第一機械手臂，與該控制單元通訊連接，並於一端設置有一第一工具；一第二機械手臂，與該控制單元通訊連接，並於一端設置有一第二工具；及一圖形使用者介面，與該控制單元通訊連接，提供一圖形程式編輯頁面，該圖形程式編輯頁面提供複數指令圖塊，該複數指令圖塊用來編輯該控制單元控制該第一機械手臂及該第二機械手臂進行一組裝作業時執行的一圖形化程式，其中各該指令圖塊分別對應至用以控制該第一機械手臂或該第二機械手臂的不同控制指令及交握資料；其中，該第一機械手臂及該第二機械手臂的至少其中之一上設置有一點位教導工具，該點位教導工具接受外力操作，以牽引該第一機械手臂或該第二機械手臂移動並直接進行一點位教導程序。
本發明利用至少兩個機械手臂取代傳統生產線上的固定治具，以滿足在生產線上快速換線的需求。另外，本發明通過圖形使用者介面提供指令圖塊以令使用者編輯圖形化程式，可以實現容易編程的目的。並且，本發明於機械手臂上提供點位教導工具，允許使用者直接牽引機械手臂以進行點位教導，藉此達到操作方便的技術效果。
1:組裝系統
10:控制單元
2:機器人
20:J2臂
21:第一機械手臂
211:第一工具
22:第二機械手臂
221:第二工具
23:點位教導工具
231:拖拉手把
232:啟動按鍵
233:設定按鍵
3:圖形使用者介面
30:模擬軟體
300:模擬頁面
301:干涉區
31:圖形程式編輯頁面
32:動作指令區
33:程式編輯區
34:指令圖塊
341:第一圖塊
342:第二圖塊
343:第三圖塊
35:圖形化程式
351:並聯關係
352:串聯關係
4:3D校正平台
5:視覺控制器
6:安全感測模組
7:使用者
81:危險區
82:警告區
83:安全區
9:物體
S10~S20:操作步驟
圖1為本發明的具體實施例的系統方塊圖。
圖2為本發明的具體實施例的系統示意圖。
圖3為本發明的具體實施例的系統操作流程圖。
圖4為本發明的具體實施例的圖控編輯頁面示意圖。
圖5為本發明的具體實施例的圖形化程式示意圖。
圖6為本發明的具體實施例的程式模擬示意圖。
圖7為本發明的具體實施例的手拉式點位教導示意圖。
圖8為本發明的具體實施例的機械手臂示意圖。
圖9為本發明的具體實施例的安全偵測示意圖。
茲就本發明之一較佳實施例，配合圖式，詳細說明如後。
本發明揭露一種應用於生產線上的雙臂機器人組裝系統，係使用至少兩個機械手臂來執行組裝作業，藉此縮短生產線的換線時間，進而達到目前生產線生量多樣的生產、組裝需求。其中機器手臂可為例如但不限於六軸型機器 手臂或選擇順應性裝配機器手臂(Selective Compliance Assembly Robot Arm,SCARA)或其他類型機器手臂。
首先請參閱圖1及圖2，其中圖1為本發明的具體實施例的系統方塊圖，圖2為本發明的具體實施例的系統示意圖。
圖1揭露了本發明的雙臂機器人組裝系統(下面將於說明書中簡稱為組裝系統1)。如圖1所示，所述組裝系統1至少包括控制單元10，以及與控制單元10通訊連接的機器人2及圖形使用者介面3。本發明中，所述控制單元10可例如為工業電腦(IPC)、伺服器、個人電腦、筆記型電腦或平板電腦等具有處理器的電子裝置，但不加以限定。
於一實施例中，機器人2及圖形使用者介面3分別通過有線方式(例如纜線或網路線等)或無線方式(例如Wi-Fi或Ethernet等)與控制單元10進行通訊連接。於另一實施例中，圖形使用者介面3內建於控制單元10中，並由控制單元10直接提供，但不加以限定。
如圖1及圖2所示，所述機器人2可包括第一機械手臂21及第二機械手臂22，其中第一機械手臂21可代表左手，第二機械手臂22可代表右手。具體地，圖1的實施例中是以兩個機械手臂為例，但本發明的組裝系統1並不以兩個機械手臂為限。為便於理解，於下面說明中將以第一機械手臂21與第二機械手臂22為例，進行說明，但並不以此限定本發明請求保護的範圍。
第一機械手臂21的一端設置有第一工具211，第二機械手臂22的一端設置有第二工具221。具體地，第一機械手臂21與第二機械手臂22上分別具有法蘭面(Flange)，所述第一工具211與第二工具221分別設置於第一機 械手臂21與第二機械手臂22的法蘭面上。所述法蘭面為機器人領域的公知常識，於此不再贅述。
於一實施例中，第一工具211與第二工具221可為相同的工具，例如電爪、電鎖、銲槍等，不加以限定。於另一實施例中，第一工具211與第二工具221可為不同的工具，例如第一工具211可為組裝工具，第二工具221可為夾持工具。
於上述實施例中，組裝系統1控制第一機械手臂21及第一工具211來進行主要的組裝動作。並且，組裝系統1以第二機械手臂22及第二工具221取代傳統生產線上使用的固定治具。藉此，在通過一隻輔助手臂(即，第二機械手臂22)協助一隻主要手臂(即，第一機械手臂21)的操作情境下，可以快速且精準地完成組裝作業。並且，藉由僅更換第一工具211及第二工具221而不需要拆除固定治具的方式，可以達到快速換線的需求。
具體來說，當生產線需要更換生產、組裝的產品時，生產線的管理者只需要更換第一工具211及/或第二工具221，並且重新配置控制單元10控制第一機械手臂21與第二機械手臂22時執行的控制程式即可。更換機械手臂上的工具的時間，遠短於以往將鎖固在平台上的固定治具拆除並且重新鎖上更換後的固定治具的時間。藉此，可以節省生產線的換線時間，進而達到快速換線的目的，並且可以符合現今生產線上少量多樣的生產、組裝需求。
所述圖形使用者介面3係可提供圖形程式編輯頁面。通過對圖形程式編輯頁面的操作，生產線的管理者可以直接編輯組裝系統1控制第一機械手臂21與第二機械手臂22進行組裝作業時所執行的圖形化程式。
具體地，本發明的圖形程式編輯頁面係可提供預先建立完成的複數指令圖塊，各個指令圖塊分別記錄了用以控制第一機械手臂21或第二機械手臂22的作動的控制指令以及交握資料。通過在圖形程式編輯頁面中對所需的多個指令圖塊進行編輯，即使管理者不具備程式撰寫能力，亦可直接編輯所需的圖形化程式(容後詳述)。藉此，可以實現本發明易於編程的目的。
值得一提的是，所述第一機械手臂21或第二機械手臂22上可設置有一或多個點位教導工具(例如圖7所示的點位教導工具23)。藉由對點位教導工具23進行操作，生產線上的管理者可以在伺服未解除(servo on)的狀態下，直接以手拉方式牽引第一機械手臂21及/或第二機械手臂22，以進行機器人2的點位教導程序。藉由本發明的點位教導工具23，管理者可以在得到機器人2的輔助力道的情況下，更直覺地進行點位教導程序(容後詳述)。
如圖1所示，組裝系統1還可具有與控制單元10通訊連接的3D校正平台4。本發明中，所述3D校正平台4用以對第一機械手臂21與第二機械手臂22的座標位置進行校正與同步。於一實施例中，所述3D校正平台4是以遮光感測器來實現。
於進行校正時，控制單元10分別控制第一機械手臂21與第二機械手臂22移動並遮蔽3D校正平台4發出的光線。當所述光線被遮斷時，3D校正平台4可記錄第一機械手臂21與第二機械手臂22的當前座標，藉此對第一機械手臂21與第二機械手臂22進行定位。於第一機械手臂21及第二機械手臂22皆定位完成後，3D校正平台4即可對第一機械手臂21及第二機械手臂22的位置進行校正與同步。
具體地，本發明通過3D校正平台4對第一機械手臂21與第二機械手臂22進行校正，係可令第一機械手臂21與第二機械手臂22分別得知另一隻機械手臂的相對位置，藉此可以更準確地控制第一機械手臂21與第二機械手臂22的作動。
續請同時參閱圖3，為本發明的具體實施例的系統操作流程圖。要使用本發明的組裝系統1，首先，由生產線的管理者按照所需的組裝動作規劃一組動作程序(步驟S10)，並且按照所規劃的動作程序，利用圖形使用者介面3於所述圖形程式編輯頁面中編輯所述圖形化程式(步驟S12)。
所述動作程序可包括第一機械手臂21及第二機械手臂22於組裝過程中所需執行的一或多個動作，以及執行各個動作時的位置、姿態等資訊。待所述動作程序規劃完成後，管理者即可操作圖形使用者介面3，藉此利用圖形程式編輯頁面中的多個指令圖塊來編輯與動作程序相符的圖形化程式。當控制單元10執行圖形化程式後，即可控制第一機械手臂21以及第二機械手臂22來實現管理者於步驟S10中規劃完成的動作程序，藉此完成組裝作業。
如圖1所示，本發明的控制單元10還可執行模擬軟體30。本發明中，模擬軟體30用以模擬第一機械手臂21與第二機械手臂22執行所述動作程序的結果。
如圖3所示，在所述圖形化程式編輯完成，並且被控制單元10實際執行前，可先由模擬軟體30來基於第一機械手臂21及第二機械手臂22的當前設定值模擬執行圖形化程式。控制單元10可以依據模擬軟體30的模擬結果來預估並記錄執行圖形化程式所需的周期時間(Cycle time)，並且分析並記錄 第一機械手臂21與第二機械手臂22於組裝作業中可能發生的干涉狀況(步驟S14)。
承上，若由模擬結果發現周期時間不符需求(例如時間過長)，或是第一機械手臂21與第二機械手臂22可能發生碰撞，則管理者可以重新規劃所述動作程序，或是重新編輯圖形化程式。
如上所述，管理者於步驟S10中規劃的動作程序包括了第一機械手臂21及第二機械手臂22於執行各個動作時的位置與姿態。在控制單元10實際執行圖形化程式前，管理者可以通過點位教導工具23來對第一機械手臂21及/或第二機械手臂22進行手拉式直覺點位教導(步驟S16)，藉此令第一機械手臂21及第二機械手臂22學習各個動作的正確位置與正確姿態。如此一來，可以有效提高組裝精準度、縮短周期時間，並且解決干涉問題。
進一步，管理者還可對第一機械手臂21及第二機械手臂22進行參數的設定(步驟S18)。例如，若所述第一工具211或第二工具221為電鎖，管理者可於步驟S18中設定電鎖所需的各項參數(例如轉數、鎖固時間長度、鎖固力道等)。
於上述步驟S10至步驟S18皆執行完成後，管理者即可令控制單元10實際執行所述圖形化程式。當控制單元10實際執行了圖形化程式後，即可基於圖形化程式的內容對第一機械手臂21(及第一工具211)及第二機械手臂22(及第二工具221)進行控制，以藉由第一機械手臂21及第二機手臂22來於生產線上實現組裝作業(步驟S20)。
如圖1所示，組裝系統1還可包括與控制單元10通訊連接的視覺控制器5(Vision controller)。本發明中，控制單元10可在組裝過程中控制 視覺控制器5擷取所需位置的影像，並且對影像執行影像辨識程序以獲得所需資訊。藉此，可以進一步確保組裝作業的品質。
於一實施例中，管理者所規劃的動作程序可以同時包含第一機械手臂21、第二機械手臂22及視覺控制器5的動作。舉例來說，所述動作程序可如下表所示：
Figure 111109784-A0305-02-0011-1
如上表所示，管理者可以按照組裝作業所需的順序，同時規劃第一機械手臂21、第二機械手臂22及視覺控制器5的動作程序。於本實施例中，圖形程式編輯頁面所提供的多個指令圖塊中，亦包含了可對應至控制視覺控制器5執行影像擷取動作的指令的一或多個指令圖塊。如此一來，若管理者依據所規劃的動作程序編輯了圖形化程式，則當控制單元10執行圖形化程式時，可以同時對第一機械手臂21、第二機械手臂22以及視覺控制器5進行控制，以實現組裝作業。
於一實施例中，所述視覺控制器5包括至少一相機，但並不以此為限。
續請同時參閱圖4，為本發明的具體實施例的圖控編輯頁面示意圖。本發明的組裝系統1可通過圖形使用者介面3提供圖形程式編輯頁面31， 如圖4所示，所述圖形程式編輯頁面31中包括有動作指令區32及程式編輯區33。
所述動作指令區32用以提供預先建立的複數指令圖塊34。於圖4的實施例中，複數指令圖塊34以第一圖塊341、第二圖塊342及第三圖塊343為例，但並不以此為限。
各個指令圖塊34分別記錄了用以控制第一機械手臂21、第二機械手臂22或是視覺控制器5的指令以及對應位置。例如，各個指令圖塊34可分別對應至「第一機械手臂移動至初始點位」、「第二機械手臂移動至P1點」、「第一機械手臂下降」、「第二機械手臂汽缸夾抓開」、「第一機械手臂旋轉180度」、「視覺控制器辨識P2點的影像」等指令。惟，上述僅為本發明的部分具體實施範例，但並不以此為限。
所述程式編輯區33供管理者進行操作，以將複數指令圖塊34編輯成所需的圖形化程式35。
具體地，管理者可以從動作指令區32中查找並選擇所需的多個指令所對應的指令圖塊34，並且將這些指令圖塊34從動作指令區32中拖拉至程式編輯區33內。並且，管理者可參考所規劃的動作程序來於程式編輯區33中編輯這些指令圖塊34彼此間的串聯關係或並聯關係，藉此依據程式編輯區33內的多個指令圖塊34生成所需的圖形化程式35。換句話說，程式編輯區33可以基於具有至少一個串聯關係或至少一個並聯關係的多個指令圖塊34來產生所述圖形化程式35。
如圖4所示，所述程式編輯區33還可提供複數頁面(例如第一頁、第二頁等)，管理者可於不同頁面中編輯不同的圖形化程式35。當生產線換線時， 控制單元10可以取得對應的圖形化程式35來控制第一機械手臂21、第二機械手臂22以及視覺控制器5，藉此進行換線後的組裝作業。據此，可以達到本發明對於快速換線的目的。
續請同時參閱圖5，為本發明的具體實施例的圖形化程式示意圖。圖5用以對上述圖形化程式35做更進一步的說明。
如圖5所示，管理者可以連接對應至「第一機械手臂執行動作一」、「第一機械手臂執行動作二」及「第一機械手臂執行動作三」等三個指令的三個指令圖塊34，以建立流程一。並且，管理者可以連接對應至「第二機械手臂執行動作一」及「第二機械手臂執行動作二」等兩個指令的兩個指令圖塊34，以建立流程二。並且，管理者可以設定流程一中的多個指令圖塊34與流程二中的多個指令圖塊34為並聯關係351。換句話說，控制單元10會同時控制第一機械手臂21以及第二機械手臂22進行作動，以同時執行流程一以及流程二。
接著，管理者可以設定在流程一以及流程二皆執行完畢後，開始執行流程三。並且，管理者可以連接對應至「第一機械手臂執行動作四」以及「第二機械手臂執行動作三」等兩個指令的兩個指令圖塊34，以建立流程三。於圖5的實施例中，管理者可以設定流程三中的多個指令圖塊34為串聯關係352。換句話說，控制單元10於執行流程三時，會先控制第一機械手臂21執行動作四，接著再控制第二機械手臂22執行動作三，藉此完成流程三。
本發明中的多個指令圖塊34，主要是由組裝系統1的提供者基於可支援的程式語言來預先撰寫並儲存，其中各個指令圖塊34分別記錄了機械手臂所能執行的動作、各個動作的對應位置，以及多個機械手臂彼此間的交握資訊等資料。通過指令圖塊34的使用，管理者可以在不具備程式撰寫能力的前提下， 直接選擇所需的動作、執行動作的機械手臂、動作的執行位置等等需求，進而直接編輯圖形化程式35。
另外，由於指令圖塊34中已包含了多個機械手臂間的交握資訊，因此管理者只需要選擇所需的多個指令圖塊34以編輯圖形化程式35即可，不需要再額外編寫交握指令。並且，如前文所述，管理者在完成圖形化程式35的編輯後，可以先通過模擬軟體30來模擬執行，藉此判斷圖形化程式35是否符合需求。
請同時參閱圖6，為本發明的具體實施例的程式模擬示意圖。當所述圖形化程式5編輯完成後，控制單元10可先執行模擬軟體30，並且將第一機械手臂21、第二機械手臂22及視覺控制器5等元件的當前設定值匯入模擬軟體30中。藉此，模擬軟體30可基於第一機械手臂21、第二機械手臂22及視覺控制器5的當前設定值來模擬執行圖形化程式5。於一實施例中，所述當前設定值可例如為型號、初始點位置、移動速度等，但不以此為限。
如圖6所示，模擬軟體30可提供模擬頁面300，並顯示於控制單元10的顯示螢幕上。於一實施例中，模擬軟體30基於所述當前設定值來生成第一機械手臂21、第二機械手臂22及視覺控制器5的模擬影像，並且顯示在模擬頁面300中。當模擬軟體30模擬執行圖形化程式5時，即按照圖形化程式5的內容來對應修正所述模擬影像，藉此在模擬頁面300上顯示第一機械手臂21、第二機械手臂22及視覺控制器5按照圖形化程式35的指示實際作動時的模擬影像。所述模擬影像可為靜態圖片或動態影片，而不加以限定。
本發明中，模擬軟體30是依據第一機械手臂21、第二機械手臂22及/或視覺控制器5的當前設定值來模擬執行圖形化程式35，並且當前設定 值包含了這些元件的移動速度。因此，控制單元10可以依據模擬執行的結果來分析並記錄執行圖形化程式35的周期時間(Cycle time)。
通過模擬軟體30的模擬執行，管理者可以確認當前使用的圖形化程式35是否符合需求(例如周期時間是否太長)，進而可決定是否要調整第一機械手臂21、第二機械手臂22及/或視覺控制器5的參數(例如移動速度)、重新編輯圖形化程式35，或是重新規劃動作程序(例如減少組裝步驟)。藉此，可以通過離線模擬的方式來預先對所編輯的圖形化程式35(及所規劃的動作程序)進行驗證。
更進一步，所述當前設定值包含了第一機械手臂21、第二機械手臂22及/或視覺控制器5的型號、初始點位置及移動速度等資訊。因此，模擬軟體30可以在模擬執行圖形化程式35的過程中，分析第一機械手臂21、第二機械手臂22及/或視覺控制器5是否發生干涉狀況。
具體地，所述干涉狀況指的是第一機械手臂21、第二機械手臂22及/或視覺控制器5是否會在依據圖形化程式35的內容進行作動時發生碰撞。並且，如圖6所示，當模擬軟體30於模擬執行的過程中判斷第一機械手臂21、第二機械手臂22及/或視覺控制器5在特定時間點會在特定區域(下稱干涉區域301)互相干涉時，即可對干涉區域301進行標示。於一實施例中，模擬軟體30可以不同顏色(例如紅色)來標示所述干涉區域301，並且將干涉區域301顯示於控制單元的顯示螢幕上(例如，顯示於模擬頁面300中的模擬影像上)。
通過對干涉區域301的分析與標示，管理者可以重新調整第一機械手臂21、第二機械手臂22及/或視覺控制器5的參數、重新編輯圖形化程式35，或是重新規劃動作程序。藉此，可以避免控制單元10實際控制第一機械手 臂21、第二機械手臂22及視覺控制器5執行組裝作業時，第一機械手臂21、第二機械手臂22或視覺控制器5發生碰撞而造成的毀損的問題。
如上所述，本發明的圖形化程式35是由多個指令圖塊34通過並聯關係351及/或串聯關係352所生成的。其中，各個指令圖塊34除了記錄用來控制第一機械手臂21、第二機械手臂22或視覺控制器5執行特定動作的指令外，還可包括動作的執行位置。
舉例來說，第一指令圖塊可對應至「第一機械手臂21取料」的指令，第二指令圖塊可對應至「第二機械手臂22移動至P1點」的指令。於此實施例中，管理者可以操作第一機械手臂21與第二機械手臂22上的點位教導工具23，並以手拉方式來直覺地教導第一機械手臂21取料區的位置，並且教導第二機械手臂22所述P1點的位置。
請同時參閱圖7及圖8，其中圖7為本發明的具體實施例的手拉式點位教導示意圖，圖8為本發明的具體實施例的機械手臂示意圖。其中圖7及圖8的機器手臂係以SCARA作為舉例及說明，但並不限於SCARA。於其他實施例中，亦可採用六軸型機器手臂或其他類型的機器手臂。如圖7所示，本發明的機器人2上設置有點位教導工具23。於一實施例中，所述點位教導工具23可設置在第一機械手臂21或第二機械手臂22上。於另一實施例中，第一機械手臂21與第二機械手臂22可分別設置有一組點位教導工具23。
所述點位教導工具23至少包括設置在第一機械手臂21及/或第二機械手臂22上的把手231，並且把手231上具有啟動按鍵232。所述把手231可供管理者用手握持，並且啟動按鍵232設置於管理者的手的拇指位置。
當管理者以手握持把手231並以拇指按壓啟動按鍵232後，即可拉動把手231，進而牽引第一機械手臂21或第二機械手臂22移動以改變其在平面空間中的X軸及Y軸上的位置，並且記錄移動後的座標位置。
舉例來說，管理者可通過把手231直接將第一機械手臂21牽引到取料區的位置，並且將第一機械手臂21的座標記錄為取料區的位置，藉此完成所述第一指令圖塊的點位教導程序。當控制單元10基於圖形化程式35控制第一機械手臂21執行取料動作時，第一機械手臂21可以準確地移動至取料區以進行取料。
再例如，管理者可通過把手231直接將第二機械手臂22牽引到P1點的位置，並且將第二機械手臂22的座標記錄為P1點的位置(P1點可例如為一個零件的組裝位置)，藉此完成所述第二指令圖塊的點位教導程序。當控制單元10基於圖形化程式35而控制第二機械手臂22進行移動時，第二機械手臂22可以準確地移動至P1點的位置。
如圖7所示，所述點位教導工具23還可包括設置在第一機械手臂21及/或第二機械手臂22上的設定按鍵233。當管理者通過把手231牽引第一機械手臂21或第二機械手臂22移動時，可以同時操作設定按鍵233，以對第一機械手臂21、第二機械手臂22的各關節軸進行細微控制及調整。
如圖8所示，機器人2(即，第一機械手臂21及第二機械手臂22)上可具有J1軸、J2軸、J3軸及J4軸，其中，J1軸與J2軸用以控制機器人2於平面空間中的X軸位置與Y軸位置，J3軸用以控制機器人2於三維空間中的Z軸位置，J4軸用以控制機器人2的旋轉(即，RZ軸)。本實施例中，管理者可 操作設定按鍵233，以調整並記錄第一機械手臂21或第二機械手臂22的J3軸(即，Z軸)及J4軸(即，RZ軸)的位置。
上述J1軸、J2軸、J3軸及J4軸為機器人領域的公知技術，於此不再贅述。
值得一提的是，所述J2軸上的手臂可被稱為J2臂20。於一實施例中，把手231及設定按鍵233可被設置於第一機械手臂21及/或第二機械手臂22的J2臂20上。藉由將點位教導工具23設置在J2臂20上，可以令管理者在牽引機械手臂時更為省力。
更具體地，通過點位教導工具23的設置，本發明的組裝系統1可以提供管理者在伺服啟動(servo on)的狀態下，以手拉方式對第一機械手臂21、第二機械手臂22進行點位教導程序。由於在進行點位教導時，管理者可以直覺地對第一機械手臂21與第二機械手臂22進行拖拉，並且在拖拉時可由機械手臂提供輔助力道，因此可以有效降低操作與教導的門檻。
如圖1所示，本發明的組裝系統1還可包括與控制單元10通訊連接的安全感測模組6。通過安全感測模組6的設置，控制單元10可以在控制第一機械手臂21與第二機械手臂22執行組裝作業時，防止第一機械手臂21、第二機械手臂22與外部物體發生碰撞，藉此確保組裝作業的安全性。
請同時參閱圖9，為本發明的具體實施例的安全偵測示意圖。如圖9所示，第一機械手臂21與第二機械手臂22上可分別設置有安全感測模組6。於一實施例中，所述安全感測模組6可設置於所述J2臂20上，但不加以限定。
於一實施例中，所述安全感測模組6可包括3D立體視覺感測器、光學感測器、超音波感測器或其他可感測物體的感測器，用以感測一定距離內的物體9的靠近。惟，上述僅為本發明的部分具體實施範例，但不以此為限。
於一實施例中，控制單元10可以在控制第一機械手臂21與第二機械手臂22執行組裝作業時，通過安全感測模組6來感應周圍是否有物體9接近。具體地，安全感測模組6例如可對外發出光線或光波，並且藉由反射光或反射波來判斷是否有物體9接近，並且計算所述物體9與第一機械手臂21、第二機械手臂22間的距離。於其他實施例中，安全感測模組6亦可例如利用視覺的偵測方式來判斷一定範圍內是否有物體9接近。
於一實施例中，控制單元10可以在安全感測模組6感應到有物體9接近時，控制第一機械手臂21及/或第二機械手臂22執行減速動作或停止動作。如此一來，可以避免工作中的第一機械手臂21或第二機械手臂22和所述物體9發生碰撞。
更具體地，所述安全感測模組6可以經過設定，並依據第一機械手臂21及第二機械手臂22的臂長及移動範圍等手臂資訊，將組裝系統1周圍不等距離內的區域劃分為危險區81、警告區82及安全區83。於一實施例中，控制單元10可於所述物體9進入安全區83、警告區82及危險區81時，分別控制第一機械手臂21與第二機械手臂22執行不同程度的減速動作或停止動作。
例如，當物體9進入安全區83時，與第一機械手臂21、第二機械手臂22間的距離尚遠，因此控制單元10可不對第一機械手臂21與第二機 械手臂22進行任何控制，或是僅小幅調降第一機械手臂21與第二機械手臂22的移動速度。
當物體9進入警告區82時，已有與第一機械手臂21、第二機械手臂22碰撞的可能性，因此控制單元10可大幅調降第一機械手臂21與第二機械手臂22的移動速度。當物體9進入危險區83時，則因為物體隨時都可能與第一機械手臂21、第二機械手臂22產生碰撞，因此控制單元10可立即控制第一機械手臂21與第二機械手臂22停止移動。
惟，上述皆僅為本發明的具體實施範例，但並不以此限制本發明請求保護的範圍。
如前文所述，本發明的組裝系統1通過至少兩個機械手臂21、22的使用，可滿足生產線上快速換線的需求。並且，本發明的組裝系統1提供圖形程式編輯頁面31，可令管理者在不具備程式編寫能力的情況下編輯圖形化程式。更甚者，本發明的組裝系統1於機械手臂21、22上提供點位教導工具23，可允許管理者以手拉方式直覺地對機械手臂進行點位教導，藉此達到操作方便的技術效果。
以上所述僅為本發明之較佳具體實例，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明內容所為之等效變化，均同理皆包含於本發明之範圍內，合予陳明。
1:組裝系統
10:控制單元
2:機器人
21:第一機械手臂
211:第一工具
22:第二機械手臂
221:第二工具
3:圖形使用者介面
30:模擬軟體
4:3D校正平台
5:視覺控制器
6:安全感測模組

Claims (12)

  1. 一種雙臂機器人組裝系統，應用於一生產線，包括：一控制單元；一第一機械手臂，與該控制單元通訊連接，並於一端設置有一第一工具；一第二機械手臂，與該控制單元通訊連接，並於一端設置有一第二工具；及一圖形使用者介面，與該控制單元通訊連接，提供一圖形程式編輯頁面，該圖形程式編輯頁面提供複數指令圖塊，該複數指令圖塊用來基於至少一串聯關係或至少一並聯關係編輯該控制單元控制該第一機械手臂及該第二機械手臂進行一組裝作業時執行的一圖形化程式，該圖形化程式指示控制單元同時控制該第一機械手臂執行一第一流程以及控制該第二機械手臂執行一第二流程；且該控制單元依序控制該第一機械手臂執行一第三流程的一第一動作，接著再控制該第二機械手臂執行該第三流程的一第二動作；其中各該指令圖塊分別記錄該第一機械手臂或該第二機械手臂所能執行的動作、各個動作的對應位置，以及該第一機械手臂與該第二機械手臂彼此間的交握資訊，該串聯關係表示多個該指令圖塊的動作先後執行，並且該並聯關係表示多個該指令圖塊的動作同時執行；其中，該第一機械手臂及該第二機械手臂的至少其中之一上設置有一點位教導工具，該點位教導工具接受外力操作，以牽引該第一機械手臂或該第二機械手臂移動並直接進行一點位教導程序。
  2. 如請求項1所述的雙臂機器人組裝系統，其中該第一工具為一組裝工具，該第二工具為一夾持工具。
  3. 如請求項1所述的雙臂機器人組裝系統，其中該圖形程式編輯頁面包括一動作指令區及一程式編輯區，該動作指令區提供預先建立的該複數指令圖塊，該程式編輯區依據該複數指令圖塊編輯該圖形化程式。
  4. 如請求項3所述的雙臂機器人組裝系統，其中該複數指令圖塊中的多者從該動作指令區中被拖拉至該程式編輯區以建立該第一流程、該第二流程及該第三流程，該第一流程並聯該第二流程接著再串聯該第三流程以產生該圖形化程式。
  5. 如請求項1所述的雙臂機器人組裝系統，其中該點位教導工具至少包括設置於該第一機械手臂或該第二機械手臂上的一把手，該把手上具有一啟動按鍵，該啟動按鍵被按壓後，該把手牽引該第一機械手臂或該第二機械手臂移動，並且改變並記錄該第一機械手臂或該第二機械手臂於一平面空間中的一X軸及一Y軸上的位置。
  6. 如請求項5所述的雙臂機器人組裝系統，其中該點位教導工具至少包括設置於該第一機械手臂或該第二機械手臂上的一設定按鍵，該設定按鍵對該第一機械手臂或該第二機械手臂的各關節軸進行細微控制並調整該第一機械手臂或該第二機械手臂於該平面空間中的位置。
  7. 如請求項1所述的雙臂機器人組裝系統，其中該控制單元執行一模擬軟體，該模擬軟體基於該第一機械手臂及該第二機械手臂的一當前設定值模擬執行該圖形化程式，並且記錄該圖形化程式的一周期時間，並分析該第一機械手臂與該第二機械手臂於該圖形化程式執行期間的一干涉狀況。
  8. 如請求項7所述的雙臂機器人組裝系統，其中該模擬軟體於該第一機械手臂及該第二機械手臂互相干涉時，以不同顏色顯示一干涉區域於該控制單元的一顯示螢幕上。
  9. 如請求項1所述的雙臂機器人組裝系統，其中該第一機械手臂或該第二機械手臂上設置有一安全感測模組，當該控制單元控制該第一機械手臂及該第二機械手臂作動並且該安全感測模組感應到一物體接近時，該控制單元控制該第一機械手臂及該第二機械手臂執行一減速動作或一停止動作。
  10. 如請求項9所述的雙臂機器人組裝系統，其中該安全感測模組依據該第一機械手臂及該第二機械手臂的一手臂資訊將該雙臂機器人組裝系統周圍不等距離內的區域劃分為一安全區、一警告區及一危險區，並且該控制單元於該物體進入該安全區、警告區及該危險區時分別控制該第一機械手臂及該第二機械手臂執行不同程度的該減速動作或該停止動作。
  11. 如請求項1所述的雙臂機器人組裝系統，其中更包括一3D校正平台，與該控制單元通訊連接，對該第一機械手臂及該第二機械手臂的座標位置進行校正與同步。
  12. 如請求項1所述的雙臂機器人組裝系統，其中更包括一視覺控制器，與該控制單元通訊連接，該控制單元控制該視覺控制器擷取所需位置的影像並執行一影像辨識程序，其中該圖形程式編輯頁面提供對應至用來控制該視覺控制器執行一影像擷取動作的一或多個指令的該指令圖塊。
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