CN106476035B - 机器手臂及其教导方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种机器手臂及其教导方法，其方法包括：在机器手臂工作环境中的手臂本体或控制装置设置提示装置，控制装置控制臂上视觉装置撷取设置工件表面的自动教导图样的影像，在完成辨识图样，启动自动教导前，控制提示装置发出警告，以确保人员安全。

Description

机器手臂及其教导方法

技术领域

本发明涉及一种机器手臂，尤其是涉及机器手臂在教导动作过程中，通过视觉装置撷取图样影像进行辨识，并依图样指示自动完成教导动作的方法。

背景技术

随着生产技术的快速发展，工厂自动化利用视觉装置定位物件，引导机器手臂自动抓取物件进行组装制造，以提高工厂生产速度及效率。而影响机器手臂自动生产效率的主要课题，在于简单且安全的教导方式，以让机器手臂迅速进入生产行列提高生产效率。

现有技术教导机器手臂动作，一般利用连接在机器手臂的输入界面，编辑机器手臂的移动程序，并在显示装置先行模拟机器手臂的移动路径。再依编辑的移动程序实际控制机器手臂移动，进行确认编辑机器手臂移动路径的可行性。通常需经过多回的编辑确认才能完成教导，使用上颇为费时不便。

另有现有技术直接牵引机器手臂沿着需要的路径移动，利用机器手臂各轴致动装置的编码器记录移动路径，达到教导机器手臂动作的目的。但机器手臂具有惯性及移动阻力，在施力牵引机器手臂移动时，难以同时遵行需要的路径移动。而且在教导动作过程中，操作人员需要全程直接接触机器手臂，容易危害操作人员的安全。

因此有现有技术让机器手臂自动学习动作，以减少操作人员直接接触机器手臂。例如美国专利案US8315455，在工件附近设置参考记号，利用机器手臂的臂上视觉装置(EYE-IN-HAND)，撷取工件及参考记号的影像，经计算单元分离及辨识参考记号的影像，获得工件的位置资讯，再驱动机器手臂自动移向工件，抓取工件进行输送或组装，以完成自动教导动作。

然而，前述现有技术利用机器手臂的臂上视觉装置自动教导动作，虽可减少操作人员直接接触机器手臂，但操作人员仍需在工件附近设置参考记号，并移动机器手臂，使参考记号进入臂上视觉装置的视野，才能启动机器手臂自动教导动作。由于现有技术机器手臂撷取及辨识影像，均在内部的计算单元快速进行，一旦完成辨识，随即展开自动教导动作。操作人员并无法得知机器手臂何时启动自动教导动作，稍迟脱离机器手臂的工作范围，就有可能被移动中的机器手臂撞击，导致操作人员的损伤，造成工作安全的问题。因此，机器手臂在教导上，仍有问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器手臂，在机器手臂设置提示装置，使机器手臂在启动自动教导动作前，通过提示装置发出警告，让操作人员脱离机器手臂的工作范围，以确保人员安全。

本发明另一目的在于提供一种机器手臂的教导方法，设定提示装置发出预先设定时间的警告，机器手臂再启动自动教导动作，以利操作人员脱离机器手臂的工作范围。

本发明再一目的在于提供一种机器手臂的教导方法，设定提示装置发出完成辨识影像的警告，等待操作人员按下启动钮，机器手臂才启动自动教导动作，以保障操作人员脱离机器手臂的工作范围。

为了达到前述发明的目的，本发明第一实施例的机器手臂，将手臂本体一端固定在基座，并具有参考坐标，另一端为活动部装设臂上视觉装置。控制装置连接及控制手臂本体移动活动部，并控制及辨识臂上视觉装置撷取影像。提示装置设置在机器手臂工作环境中的手臂本体或控制装置，以发出光或声的警告。工件置放在手臂本体工作环境中，表面利用粘贴或画设设置自动教导的图样，图样以黑色椭圆形基底，中间标示白底黑字的英文字母，作为自动教导夹取的动作代码。其中控制装置控制臂上视觉装置撷取图样的影像，在完成辨识图样，启动自动教导前，控制提示装置发出警告。

本发明第一实施例的机器手臂的教导方法，在工件上设置可辨识的自动教导图样；牵引手臂本体移动，使图样出现在臂上视觉装置的视野；利用臂上视觉装置撷取图样影像；进行辨识图样；可辨识图样时，发出完成辨识的预设时间的提示警告后，关闭提示警告；无法辨识图样，回到继续牵引手臂本体移动；根据辨识图样的教导动作，开始自动教导动作。

本发明第二实施例的机器手臂，另在第一实施例的机器手臂控制装置连接荧幕，撷取图样影像时，用以确认图样出现在臂上视觉装置的视野。并在控制装置设定启动钮，在提示装置发出完成辨识的警告后，由操作人员按压启动钮，启动自动教导。

本发明第二实施例的机器手臂的教导方法，在工件上设置可辨识的自动教导图样；牵引手臂本体移动，使图样出现在臂上视觉装置的视野；利用臂上视觉装置撷取图样影像；进行辨识图样；发出完成辨识的提示警告；人工启动自动教导动作；根据辨识图样的教导动作，开始自动教导动作；由臂上视觉装置撷取工件影像；辨识工件的位置及形状；依图样的教导动作，自动驱动及记录机器手臂的动作路径；完成自动教导动作。

本发明第二实施例的机器手臂的教导方法可选择在侦测到人工启动自动教导动作，关闭提示警告，或者在自动教导动作完成后，才关闭提示警告。

附图说明

图1为本发明第一实施例机器手臂的示意图；

图2为本发明在工件上设置图样的上视图；

图3为本发明第一实施例机器手臂的教导方法的流程图；

图4为本发明第二实施例机器手臂的示意图；

图5为第二实施例机器手臂的教导方法的流程图。

符号说明

10 第一实施例的机器手臂

11 手臂本体

12 控制装置

13 基座

14 提示装置

15 活动部

16 臂上视觉装置

17 夹爪

18 机台

19 工件

20 图样

30 第二实施例的机器手臂

31 手臂本体

32 控制装置

33 基座

34 提示装置

35 活动部

36 臂上视觉装置

37 夹爪

38 荧幕

39 启动钮

40 机台

41 工件

42 图样

具体实施方式

有关本发明为达成上述目的，所采用的技术手段及其功效，现举优选实施例，并配合附图加以说明如下。

请同时参阅图1及图2，图1为本发明第一实施例机器手臂的示意图，图2为本发明在工件上设置图样的上视图。图1中本发明第一实施例的机器手臂10包含手臂本体11及控制装置12，手臂本体11一端固定在不动的基座13，并具有参考坐标M。机器手臂10工作环境中设置提示装置14，例如在手臂本体11上设置一提示装置14，提示装置14可为一发出光或声的警告装置。手臂本体11另一端的活动部15，装设臂上视觉装置16及用以夹取工件的夹爪17。手臂本体11连接控制装置12，控制装置12设有另一提示装置14，该提示装置14可为一发出光或声的警告装置。控制装置12控制手臂本体11移动活动部15承载的臂上视觉装置16及夹爪17。让臂上视觉装置16对置放在手臂本体11工作环境中的机台18上的工件19撷取影像，并根据控制装置12对撷取影像的处理及分析，确认工件19在参考坐标M的位置，驱动手臂本体11的活动部15接近工件19，并利用夹爪17夹取工件19，以进行组装或输送工件19等教导动作。

本发明第一实施例的机器手臂10在教导时，由操作人员在机台18上选择教导处理的工件19，并在工件19上设置图样20。图2中，在机台18上的工件19表面，可利用粘贴或画设等方式设置图样20。以本实施例的图样20举例说明，图样20以黑色椭圆形基底为自动教导的启动图样20，中间标示白底黑字的英文字母G，为自动教导夹取的动作代码，以利臂上视觉装置16撷取影像，且易于辨识为启动自动教导动作的图样20。本实施例的图样20为举例说明，但本发明包含且不限于前述图样20实施例，图样20也可为可辨识的图案、文字、标签或条码等。

本发明在图样20设置完成后，由操作人员牵引手臂本体11粗略移动，使图样20出现在臂上视觉装置16的视野。通过手臂本体11的臂上视觉装置16撷取图样20影像，再由控制装置12对撷取影像进行处理分析，如无法辨识图样20，操作人员需再牵引手臂本体11调整位置，直到控制装置12可辨识臂上视觉装置16撷取的图样20影像，并在机器手臂10启动自动教导动作前，由控制装置12控制手臂本体11或控制装置12上的提示装置14发出完成辨识的声或光警告，并以提示装置14发出的警告延续预设时间，让操作人员得以脱离机器手臂10的工作范围，以确保操作人员的安全。然后在过了提示装置14警告的预设时间，提示装置14关闭提示警告后，机器手臂10就根据控制装置12辨识图样20的教导动作，自动启动机器手臂10教导动作的行程。

如图3所示，为本发明第一实施例机器手臂教导方法的流程图。本发明机器手臂教导的详细步骤说明如下:首先步骤R1，在工件上设置可辨识的自动教导图样；步骤R2，牵引手臂本体移动，使图样出现在臂上视觉装置的视野；在步骤R3，利用臂上视觉装置撷取图样影像；步骤R4，检查是否可辨识图样？假如无法辨识图样，回到步骤R2继续牵引手臂本体移动，假如可辨识图样，则进入步骤R5，在启动自动教导动作前，发出完成辨识的预设时间的提示警告；最后在步骤R6，根据辨识图样的教导动作，开始自动教导动作。

因此，本发明第一实施例机器手臂的教导方法，就可在机器手臂设置提示装置，使机器手臂在启动自动教导动作前，通过提示装置发出完成识别图样的预设时间的警告，让操作人员获知机器手臂即将启动自动教导，以便及时脱离机器手臂的工作范围，然后机器手臂再启动自动教导动作，以达到确保操作人员安全的目的。

如图4所示，为本发明第二实施例机器手臂的示意图。本发明第二实施例的机器手臂30包含手臂本体31及控制装置32，手臂本体31一端固定在不动的基座33，并具有参考坐标M。而在手臂本体31上设置一提示装置34以发出声或光等警告。手臂本体31另一端的活动部35，装设臂上视觉装置36及用以夹取工件的夹爪37。手臂本体31连接控制装置32，控制装置32设有荧幕38、启动钮39及另一提示装置34。控制装置32控制手臂本体31移动活动部35承载的臂上视觉装置36及夹爪37。让臂上视觉装置36对置放在机台40上的工件41撷取影像，并根据控制装置32对撷取影像的处理及分析，确认工件41在参考坐标M的位置，驱动手臂本体31的活动部35接近工件41，并利用夹爪37夹取工件41，以进行组装或输送工件41等教导动作。

本发明第二实施例的机器手臂30在教导时，由操作人员在在工件41上设置图样42。由操作人员牵引手臂本体31粗略移动，并利用荧幕38确认图样42出现在臂上视觉装置36的视野。通过臂上视觉装置36撷取图样42影像，再由控制装置32对撷取影像进行处理分析辨识图样42，并在机器手臂30启动自动教导动作前，由控制装置32控制手臂本体31或控制装置32上的提示装置34发出完成辨识的警告，让操作人员脱离机器手臂30的工作范围，然后由操作人员人工按压控制装置32上的启动钮39，机器手臂30侦测到启动钮39动作启动自动教导，就关闭提示装置34的提示警告，并根据控制装置32辨识图样42的教导动作，自动启动机器手臂30教导动作的行程，以确保操作人员安全。机器手臂30启动教导动作，由臂上视觉装置36撷取工件41影像，辨识工件41的位置及形状，由控制装置32依图样42的教导动作，自动控制驱动及记录手臂本体31的活动部35接近及处理工件41的动作路径，以完成自动教导动作。提示装置34也可在启动钮39动作后，暂时不关闭，等整个自动教导动作完成后，才关闭提示装置34，提醒操作人员在自动教导动作过程中不要进入机器手臂30的工作范围。

如图5所示，为本发明第二实施例机器手臂教导方法的流程图。本发明机器手臂教导的详细步骤说明如下:首先步骤S1，在工件上设置可辨识的自动教导图样；步骤S2，牵引手臂本体移动，由荧幕确认图样出现在臂上视觉装置的视野；在步骤S3，利用臂上视觉装置撷取图样影像；步骤S4，进行辨识图样；步骤S5，在启动自动教导动作前，发出完成辨识的提示警告；在步骤S6，人工启动自动教导动作；步骤S7，由臂上视觉装置撷取工件影像；步骤S8，辨识工件的位置及形状；步骤S9，依图样的教导动作，自动驱动及记录机器手臂的动作路径；最后在步骤S10完成自动教导动作。

因此，本发明第二实施例机器手臂的教导方法机器手臂的教导方法，就可在机器手臂设置提示装置及启动钮，使机器手臂在启动自动教导动作前，通过提示装置发出完成识别图样的预设时间的警告，让操作人员先脱离机器手臂的工作范围，然后再按压启动钮启动自动教导动作，以达到确保操作人员安全的目的。

以上所述者，仅为用以方便说明本发明的优选实施例，本发明的范围不限于该等优选实施例，凡依本发明所做的任何变更，在不脱离本发明的精神下，都属本发明申请专利的范围。

Claims (14)

1.一种机器手臂，包含：

手臂本体，一端固定在基座，并具有参考坐标，另一端为活动部装设臂上视觉装置；

控制装置，连接及控制手臂本体移动活动部，并控制及辨识臂上视觉装置撷取影像；

提示装置，设置在机器手臂工作环境中，以发出光或声的警告；

工件，置放在手臂本体工作环境中，表面设置自动教导的图样；

其中，控制装置控制臂上视觉装置撷取图样的影像，在完成辨识图样，启动自动教导前，控制提示装置发出警告。

2.如权利要求1所述的机器手臂，其中该提示装置设置在手臂本体或控制装置。

3.如权利要求1所述的机器手臂，其中图样利用粘贴或画设设置在工件上。

4.如权利要求1所述的机器手臂，其中该控制装置连接荧幕，撷取图样影像时，以确认图样出现在臂上视觉装置的视野。

5.如权利要求1所述的机器手臂，其中该控制装置设定启动钮，在提示装置发出完成辨识的警告后，由操作人员按压启动钮，启动自动教导。

6.如权利要求1所述的机器手臂，其中该图样以黑色椭圆形基底，中间标示白底黑字的英文字母，作为自动教导夹取的动作代码。

7.一种机器手臂的教导方法，其步骤包含：

在工件上设置可辨识的自动教导图样；

牵引手臂本体移动，使图样出现在臂上视觉装置的视野；

利用臂上视觉装置撷取图样影像；

辨识图样；

发出完成辨识的提示警告；

根据辨识图样的教导动作，开始自动教导动作。

8.如权利要求7所述的机器手臂的教导方法，其中无法辨识图样，继续牵引手臂本体移动，使图样出现在臂上视觉装置的视野。

9.如权利要求7所述的机器手臂的教导方法，其中完成辨识的提示警告发出预设时间后，开始自动教导动作。

10.如权利要求7所述的机器手臂的教导方法，其中提示警告发出预设时间后，关闭提示警告。

11.一种机器手臂的教导方法，其步骤包含：

在工件上设置可辨识的自动教导图样；

牵引手臂本体移动，使图样出现在臂上视觉装置的视野；

利用臂上视觉装置撷取图样影像；

辨识图样；

发出完成辨识的提示警告；

人工启动自动教导动作；

根据辨识图样的教导动作，开始自动教导动作。

12.如权利要求11所述的机器手臂的教导方法，其中该自动教导动作的步骤包含:

由臂上视觉装置撷取工件影像；

辨识工件的位置及形状；

依图样的教导动作，自动驱动及记录机器手臂的动作路径；

完成自动教导动作。

13.如权利要求11所述的机器手臂的教导方法，其中侦测到人工启动自动教导动作，关闭提示警告。

14.如权利要求11所述的机器手臂的教导方法，其中在自动教导动作完成后，才关闭提示警告。

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