[发明专利]机械手臂的控制装置及操作方法

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，设置于一机械手臂上，该压力感测模块用以侦测一物体是否触碰该机械手臂，藉以切换该机械手臂的操作模式；

一工作范围界定模块，包括一感应区，布置于该机械手臂的周围区域上，该工作范围界定模块根据该物体在该感应区的位置，判断该物体是否进入一预定的工作区域，并根据该物体进入的该工作区域设定该机械手臂的工作范围以及工作模式；以及

一控制模块，连接该机械手臂、该压力感测模块以及该工作范围界定模块，其中该控制模块用以切换该机械手臂的操作模式，并根据该机械手臂的工作模式输出一马达驱动信号至该机械手臂，

该控制模块包括一关节马达控制器，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来计算出作用于每个关节上的摩擦力补偿力矩。

2.如权利要求1所述的机械手臂的控制装置，其中该工作范围界定模块内预先设有该感应区的工作区域与该机械手臂的速度或扭力之间的一关系表，当该物体进入的该工作区域相对于该机械手臂相隔一距离时，该工作范围界定模块根据该距离，选择该关系表中进入的该工作区域与该机械手臂的速度或扭力之间的一对应值，且该控制模块根据该对应值控制该机械手臂的最大移动速度或最大输出扭力。

3.如权利要求1所述的机械手臂的控制装置，其中该控制模块判断该物体与该机械手臂上的该压力感测模块发生触碰时，该控制模块发出一停止信号至该机械手臂，以控制该机械手臂停止。

4.如权利要求3所述的机械手臂的控制装置，其中该控制模块包括一模式切换模块，该模式切换模块用以切换该机械手臂的操作模式，以选择进入一手持操作模式或解除停止状态，在该手持操作模式下，该压力感测模块于该机械手臂的端部设有一触碰感应表面，用以侦测施加于该触碰感应表面上的一操作指令，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移动的马达扭力信号。

5.如权利要求4所述的机械手臂的控制装置，其中该控制模块包括多个关节马达编码器，设置于该机械手臂的关节处，该些关节马达编码器于该手持操作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。

6.如权利要求5所述的机械手臂的控制装置，其中该控制模块包括一手持操作控制器，该手持操作控制器于该手持操作模式下记录并存储该些关节马达编码器产生的该组关节角度信号，且该手持操作控制器可将该组关节角度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。

7.如权利要求4所述的机械手臂的控制装置，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来计算出作用于每个手臂上的重力补偿力矩。

8.一种机械手臂的操作方法，其特征在于，包括：

经由布置一感应区于一机械手臂的周围区域上，以侦测一物体在该感应区的位置，并判断该物体是否进入一预定的工作区域；

根据该物体进入的该工作区域设定该机械手臂的工作范围以及工作模式，并根据该机械手臂的工作模式，输出一马达驱动信号至该机械手臂；

经由设置一压力感测模块于该机械手臂上，以侦测该物体是否触碰该机械手臂；

当该机械手臂产生一组马达扭力信号时，根据该机械手臂上每个关节的转动速度来计算出作用于每个关节上的摩擦力补偿力矩；以及

当侦测到该物体触碰该机械手臂时，发出一停止信号至该机械手臂，以控制该机械手臂停止。

9.如权利要求8所述的机械手臂的操作方法，还包括：

当机械手臂停止时，切换该机械手臂的操作模式，以选择进入一手持操作模式或解除停止状态。