[发明专利]机械手臂的控制装置及其教导系统与方法

说明书

一种机械手臂的控制装置，包括一压力感测模块以及一控制模块。压力感测模块设置于一机械手臂的一操作部上，压力感测模块具有一触碰感应表面，用以侦测施加于触碰感应表面上的一操作指令。控制模块用以接收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机械手臂，以响应操作指令。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，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，且控制模块根据操作指令的触碰位置，控制机械手臂平移或旋转运动。

技术领域

本发明是有关于一种机械手臂，且特别是有关于一种机械手臂的控制装置及其教导系统与方法。

背景技术

在传统的制造或装配自动化工厂中，机器人或机械手臂由关节马达控制器控制，以进行相对应的关节马达的运动。同时各关节马达也会传输坐标信号至机械手臂控制模块以进行坐标整合并运算成一绝对坐标信息，且绝对坐标信息会被同步显示于用户接口，以供用户判断机械手臂的运行状态是否符合预期。然而，当机械手臂的运行状态不符合预期时，使用者通常只能从程序语言或应用程序上修改指令，并根据指令一而再、再而三的修改机械手臂的动作路径。如此繁杂的工作不仅耗时，且缺少直觉式的编程能力。亦即，机械手臂与使用者之间缺少直觉式的输入接口，且以往的编程系统无法让用户根据直觉式的操作来修改或训练机械手臂的动作路径，是目前机械手臂设计及制造生产上仍需要去克服的问题。

发明内容

本发明有关于一种机械手臂的控制装置及其教导系统与方法，可供操作人员根据直觉式的操作来修改或训练机械手臂的动作路径，以达到直觉式控制。

本发明有关于一种机械手臂的控制装置及其教导系统与方法，可供操作人员弹性地调整机械手臂的顺应程度，并可徒手直接教导机械手臂以进行关节姿态控制(粗定位教导)及/或机械手臂端部位置控制(细定位教导)。

根据本发明的一方面，提出一种机械手臂的控制装置，包括一压力感测模块以及一控制模块。压力感测模块设置于一机械手臂的一操作部上，压力感测模块具有一触碰感应表面，用以侦测施加于触碰感应表面上的一操作指令。控制模块用以接收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机械手臂，以响应操作指令。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，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，且控制模块根据操作指令的触碰位置，控制机械手臂平移或旋转运动。

根据本发明的一方面，提出一种机械手臂的教导系统，包括一压力感测模块以及一控制模块。压力感测模块设置于一机械手臂的一操作部上，压力感测模块具有一触碰感应表面，用以侦测施加于触碰感应表面上的一操作指令。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，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。控制模块用以接收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机械手臂，以响应操作指令，其中控制模块包括一关节马达控制器、一模式切换模块以及多个关节马达编码器。关节马达控制器根据操作指令产生一组使机械手臂的端部平移运动或旋转运动的马达扭力信号，且控制模块根据操作指令的触碰位置，控制机械手臂平移或旋转运动。模式切换模块用以切换机械手臂的操作模式，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。关节马达编码器设置于机械手臂的关节处，此些关节马达编码器于顺应教导模式下根据机械手臂的移动轨迹产生一组关节角度信号。