[发明专利]机械手臂的控制装置及其教导系统与方法

权利要求书

1.一种机械手臂的控制装置，其特征在于，包括：

一压力感测模块，设置于一机械手臂的一操作部上，该压力感测模块具有一触碰感应表面，用以侦测施加于该触碰感应表面上的一操作指令，其中该触碰感应表面包括一第一触碰感应区以及一第二触碰感应区，该第一触碰感应区用以定义满足一平移运动模式的第一参考坐标系，而该第二触碰感应区用以定义满足一旋转运动模式的第二参考坐标系；以及

一控制模块，用以接收该压力感测模块输出的至少一压力感测信号，并输出一马达驱动信号至该机械手臂，以响应该操作指令，其中该控制模块根据该操作指令的触碰位置，控制该机械手臂平移或旋转运动。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其中该压力感测模块包括多个以阵列排列并且相互连接的压力感测元件，每一压力感测元件具有一上电极层、一压力感测层以及一下电极层，且该压力感测层位于该上电极层与该下电极层之间。

3.根据权利要求1所述的控制装置，其中该触碰感应表面弯曲为一曲面，且该操作部具有一端部，该触碰感应表面位于该端部的表面上。

4.根据权利要求3所述的控制装置，其中该端部为一圆柱体，该第一触碰感应区与该第二触碰感应区环绕在该圆柱体的圆周表面。

5.根据权利要求4所述的控制装置，其中该机械手臂的该端部根据施加于该第一触碰感应区上的单一触碰点的坐标，产生相对于该圆柱体的轴线垂直的一维或二维的平移运动，或根据施加于该第一触碰感应区上的至少两个触碰点各自形成的拖曳轨迹，产生沿着该圆柱体的轴线的平移运动。

6.根据权利要求4所述的控制装置，其中该机械手臂的该端部根据施加于该第二触碰感应区上的单一触碰点的坐标，产生相对于垂直该圆柱体的轴线的一维或二维坐标轴旋转的旋转运动，或根据施加于该第二触碰感应区上的至少两个触碰点各自形成的拖曳轨迹，产生相对于该圆柱体的轴线旋转的旋转运动。

7.根据权利要求1所述的控制装置，其中该控制模块包括一关节马达控制器以及一模式切换模块，该模式切换模块用以切换该机械手臂的操作模式，该机械手臂的操作模式包括一顺应教导模式以及一触碰操作模式，在该触碰操作模式下，该关节马达控制器根据该操作指令产生一组使该机械手臂平移运动或旋转运动的马达扭力信号。

8.根据权利要求7所述的控制装置，其中该控制模块包括至少一关节马达编码器，设置于该机械手臂的关节处，该关节马达编码器于该顺应教导模式下根据该机械手臂的移动轨迹产生一组关节角度信号。

9.根据权利要求8所述的控制装置，其中该控制模块包括一教导控制器，该教导控制器于该顺应教导模式中储存该关节马达编码器产生的该组关节角度信号，且该教导控制器可将该组关节角度信号及该组马达扭力信号转换成使该机械手臂的移动轨迹重现的该马达驱动信号。

10.根据权利要求7所述的控制装置，其中该关节马达控制器还包括一重力补偿器，该重力补偿器根据该机械手臂上每个关节的角度、每个手臂的重心到每个关节的重心的距离以及每个手臂的质量计算作用于每个手臂上的重力补偿力矩。

11.根据权利要求7所述的控制装置，其中该关节马达控制器还包括一摩擦力补偿器，该摩擦力补偿器根据该机械手臂上每个关节的转动速度计算作用于每个关节上的摩擦力补偿力矩。