机器手臂的编程方法与流程

本发明涉及一种机器手臂，尤其涉及机器手臂建立操作程序，控制机器手臂进行移动的编程方法。

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检测及定位物件，引导机器手臂自动抓取物件进行组装制造，提高工厂的生产效率。而增加机器手臂自动生产效率的首要课题，在于简化编程的困难度，使操作者迅速且容易安装机器手臂进入生产行列。

现有技术在教导机器手臂操作时，虽然有现有技术tw20160075专利文件教导进行编程前，在机器手臂的末端装设量测器，检测机器手臂与基准面上距离，先确认基准面。然后现有技术一般利用操作面板等连接在机器手臂作为输入界面，根据基准面编辑机器手臂的移动程序，并显示在操作面板的屏幕，先行模拟及修正机器手臂的移动轨迹。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轨迹的可行性。通常须经过多回的编辑修正确认才能完成教导操作，不仅使用上颇为费时不便且需要专业的编程技术。

另外，现有技术在机器手臂的活动末端设6维的末端感测器，以检测施加在机器手臂末端的外力的3维力量及3维旋转扭力。当操作者直接牵引机器手臂末端进行教导时，机器手臂的末端感测器检测操作者的施力，并产生顺应操作者施力的辅助动力，沿着操作者施力方向移动或取放工件。机器手臂再利用各轴致动装置的编码器，自动记录教导时移动的轨迹，自动编程建立控制程序，以快速达到教导机器手臂操作的目的。虽然不需专业的编程技术，但移动轨迹不够精确且需操作者专业的牵引力量。

因此，现有技术在机器手臂装设视觉装置，根据预设的操作程序自动控制机器手臂移动视觉装置，撷取工作环境的影像，并对撷取影像进行影像处理。然后进行识别比对，以搜寻工作目标，再自动控制机器手臂移动至工作 目标的位置，对工作目标进行例如夹取、置放、移动、组合或喷涂等预设的操作，以降低操作的困难度。

然而，前述各现有技术，只要机器手臂的工作条件改变，例如基准面、工件、工具及操作程序等操作属性一改变，因一般操作者不具编程专业能力，无法轻易确认机器手臂与基准面、工件、工具的相对关系，必须等待编程人员修改设定，或重新进行编程教导机器手臂操作，不仅不具有随时改变操作的弹性，且需一一检视错综复杂的操作程序才能进行修改，无法立即查知需要配合更动的数据进行校正。因此，机器手臂在编程的方法上，仍有问题亟待解决。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种机器手臂的编程方法，利用在屏幕显示的机器手臂预设操作程序的操作点位图标及操作属性附标，以利立即修改及校正。

本发明另一目的在于提供一种机器手臂的编程方法，在编程机器手臂操作程序时，藉由选用预存的操作点位图标，套用操作子程序，修改操作属性，以快速进行编程。

本发明再一目的在于提供一种机器手臂的编程方法，在编程变更机器手臂操作程序时，藉由套用即存机器手臂的操作程序，增减操作点位图标及修改操作属性，以增加操作弹性。

为了达到前述发明的目的，本发明机器手臂的编程方法，首先设定及存储机器手臂的操作属性，建立机器手臂的操作程序，选用预存的操作点位图标，套用操作子程序，在机器手臂的操作面板的屏幕显示选用的操作点位图标及操作属性附标，修改显示的附标操作属性，完成编程机器手臂的操作程序。

本发明机器手臂的操作子程序针对预设的操作属性，编程多个标准操作子程序，以操作名称或代码存储为操作点位图标。操作属性附标相邻操作点位图标，修改附标的操作属性同时修改相对操作子程序中的属性设定。操作属性包含工件重量、工具中心点或基准面等。机器手臂预先对使用的工具进行检测工具中心点，并存储为该工具的工具中心点数据文件，提供机器手臂与该工具的相对位置关系及该工具的重量数据，供机器手臂修正移动状态。

本发明机器手臂的操作子程序针对预设的操作属性，编程多个标准操作子程序，以操作名称或代码存储为操作点位图标。操作属性附标相邻操作点位图标，修改附标的操作属性同时修改相对操作子程序中的属性设定。操作属性包含工件重量、工具中心点或基准面等。机器手臂预先对使用的工具进行检测工具中心点，并存储为该工具的工具中心点数据文件，提供机器手臂与该工具的相对位置关系及该工具的重量数据，供机器手臂修正移动状态。

本发明基准面建立方式包含三点式及视觉式两种。三点式基准面建立方式，在机器手臂设置量测器，检测基准面不同线三点的坐标，以建立及存储基准面。视觉式基准面的建立方式，在基准面贴上校正板，牵引机器手臂至校正板上方，机器手臂自动进行斜度校正，再以预设焦距维持平行校正板游走检测基准面，以建立及存储基准面。

本发明机器手臂对不变更机器手臂的操作程序的编程，直接套用即存的机器手臂的操作程序，以套用操作子程序。当机器手臂的操作程序，套用相近即存的机器手臂的操作程序，需增减选用预存的操作点位图标，以套用操作子程序。

附图说明

图1为本发明机器手臂的操作示意图。

图2为本发明的工具中心点管理画面图。

图3为标示夹取工件副操作程序的示意图。

图4为建立基准面的画面图。

图5为三点式建立基准面的示意图。

图6为视觉式建立基准面的示意图。

图7为基准面的选择画面图。

图8为本发明机器手臂的操作实施例编程的画面图。

图9为本发明机器手臂的编程方法的流程图。

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，兹举较佳实施例，并配合附图加以说明如下。

请同时参阅图1至图3，图1为本发明机器手臂的操作示意图，图2为 本发明的工具中心点管理画面图，图3为标示夹取工件副操作程序的示意图。图1中本发明机器手臂1的一端固定在不动的控制装置2的上表面，控制装置2上表面形成机器手臂1坐标的机器基准面(robotbase)rb。控制装置2有线或无线连接一具有屏幕3的操作面板4，用以编辑操作程序或操控机器手臂1。机器手臂1的另一端为活动的端末部5，端末部5上装设臂上视觉装置(eyeinhand，简称eih)6，端末部5的端点则设有工具7，工具7可更换为例如夹爪或焊枪等各类操作器具。不同的工具7因不同的形状大小，具有不同的工具中心点(toolcenterpoint，简称tcp)8。机器手臂1藉由工具7特定的工具中心点8，机器手臂1通常预先对使用的工具7进行检测工具中心点8，然后形成工具7的工具中心点的数据文件，以图2中的工具名称或代码存储，并在屏幕3的工具中心点管理画面列表工具供选用。当机器手臂1选用其一工具时，可提供机器手臂1的端末部5与工具7的相对位置关系及工具7的重量等数据，以供机器手臂1修正移动状态。

本发明利用送料输送带9传送大工件10及小工件11提供机器手臂1的操作用料，送料输送带9具有送料基准面(base1)b1。机器手臂1下方摆放对工件进行操作的工作台12，工作台12具有工作基准面(base2)b2。机器手臂1并利用成品输送带13输运成品14，成品输送带13具有成品基准面(base3)b3。本发明机器手臂1的操作实施例，是利用操作面板4进行编程，控制机器手臂1夹取送料输送带9的大工件10及小工件11，至工作台12完成组合，然后夹取组合后的成品14至成品输送带13运走。

本发明机器手臂1在编程前，控制装置2针对预设基准面、工具及重量等操作属性，预先编程及存储例如移动、归位、夹取工件、放置工件、组合工件及更换工具等多个种标准操作子程序。图3中，以编程夹取工件的操作子程序为例，根据工件11置于工作台12的工作基准面b2的点位(position)，将机器手臂1的工具7装上夹爪工具tcp1，空夹移动至工作基准面b2的适当位置，利用臂上视觉装置6撷取工作基准面b2上的工件11影像，经过影像处理识别工件11所处方位，自动引导机器手臂1，并考量夹爪工具tcp1的工具中心点，避免碰撞工件，然后接近至夹取工件11的点位，夹取预定重量2.5kg的工件11，停留在距离工作基准面b2预定高度，将操作过程形成夹取工件操作的操作子程序，以操作名称或代码形成操作点位图标15表示，并将重要的属性例如工件的重量、工具中心点及工作基准面b2，形成 相邻操作点位图标15的操作属性附标16表示，供操作程序各点位选用操作方式。此外修改操作属性附标16即可同时修改相对操作子程序中的属性设定。

请同时参考图4至图7，图4为建立基准面的画面图，图5为三点式建立基准面的示意图，图6为视觉式建立基准面的示意图，图7为基准面的选择画面图。由于每个标准操作子程序都根据设定的基准面进行操作，但实际操作并非仅限于同一设定的基准面，错误的基准面设定，将使机器人无法获得正确相对位置关系，极易造成碰撞损伤。因此本发明机器手臂1的操作实施例在编程时，首先点选图4中的屏幕3进入建立基准面的画面，进行建立机器基准面、送料基准面、工作基准面及成品基准面。由于建立基准面的过程相同，以建立送料基准面b1为例，首先在基准面名称栏20自由选择键入送料基准面或以代码为基准面名称，本实施例以代码base1为基准面名称举例，接着参考现存的基准面坐标栏21，如果送料基准面b1与现存基准面坐标相符，则可按下相同设定按钮22，直接套用现存基准面坐标，简化建立基准面操作。如果送料基准面b1与现存基准面坐标不相符，则需在基准面修正栏位23选择建立的方式。

本实施例提供三点式及视觉式两种基准面建立方式供选择。其中三点式建立基准面方式，如图5利用在机器手臂1的端末部5设置量测器17，并在送料基准面b1检测不同线三点a、b、c的坐标，以建立及存储送料基准面b1。图6中视觉式建立基准面方式，是在送料基准面b1贴上例如黑白相间方格的校正板18，将机器手臂1牵引至校正板18上方，机器手臂1自动利用臂上视觉装置6与校正板18进行斜度校正(tiltcalibration)，让端末部5对正校正板18的法线方向，再以预设焦距维持平行校正板18游走检测送料基准面b1，然后建立及存储送料基准面b1。本实施例仅是举例三点式及视觉式建立基准面方式，但包含且不限于前述两种建立方式。同理，其余基准面可比照送料基准面b1建立基准面，并存储如图7屏幕3列表机器基准面(robotbase)、送料基准面(base1)、工作基准面(base2)及成品基准面基准面(base3)供选用。

请同时参考图1及图8，图8为本发明机器手臂的操作实施例在编程的画面图。本发明在屏幕3进入编程画面，首先在程序名称栏24设定操作程序名称，利用预存的操作子程序图标，以点选开始图标开始进行编程，建立 机器手臂1的操作程序。选用归位点位图标p1，套用预存归位操作子程序，修改属性附标，让机器手臂1以夹爪工具tcp1及无夹取负重0kg，控制机器手臂1回至以机器基准面rb设定的起始点。选用夹取工件点位图标p2，套用预存夹取工件操作子程序，并修改属性附标，让机器手臂1至送料输送带9的送料基准面b1，控制夹爪工具tcp1夹取重量2.5kg的大工件11。再选用放置工件点位图标p3，套用预存放置工件操作子程序，修改属性附标，让机器手臂1至工作台12的工作基准面b2，控制夹爪工具tcp1放置重量2.5kg的大工件11。

接着选用夹取工件点位图标p2，套用预存夹取工件操作子程序，并修改属性附标，让机器手臂1至送料基准面b1，控制夹爪工具tcp1夹取重量0.5kg的小工件10。选用组合工件点位图标p4，套用预存组合工件操作子程序，修改属性附标，让机器手臂1至工作基准面b2，控制夹爪工具tcp1将重量0.5kg的小工件10，与已置于工作基准面b2的大工件11组合为成品14。然后选用夹取工件点位图标p2，套用预存夹取工件操作子程序，并修改属性附标，让机器手臂1至工作基准面b2，控制夹爪工具tcp1夹取组合后重量3.0kg的成品14。最后选用放置工件点位p3图标，套用预存放置工件操作子程序，修改属性附标，让机器手臂1至成品输送带13的成品基准面b3，控制夹爪工具tcp1放置重量3.0kg的成品14，让成品输送带13运走组合后的成品14。以套用预存的操作子程序及修改属性附标，快速完成机器手臂的操作程序的编程。

如图9所示，为本发明机器手臂的编程方法的流程图。本发明机器手臂的编程方法的详细步骤说明如下：在步骤s1，开始编程机器手臂的操作程序；步骤s2，设定及存储机器手臂操作属性；步骤s3，建立机器手臂的操作程序；步骤s4，根据操作程序，选用预存的操作点位图标，套用预存的操作子程序；步骤s5，屏幕显示选用的操作点位图标及操作属性附标；步骤s6，屏幕修改附标的操作属性；步骤s7，完成编程机器手臂的操作程序。

本发明机器手臂的编程方法对于仅变更基准面、工件重量或更换工具等操作属性，而不变更机器手臂的操作程序的编程，可简单设定及存储变更的操作属性，直接套用即存的机器手臂的操作程序，并修改附标的操作属性，即可完成编程。纵使对于变更机器手臂的操作程序的编程，亦可简单设定及存储变更的操作属性，直接套用相近即存的机器手臂的操作程序，再增减选 用预存的操作点位图标，套用预存的操作子程序，并修改附标的操作属性，快速完成编程。此外，由于本发明机器手臂的编程的操作属性附标，直接标示在各点位图标，因此不需试行侦错，就可检视，发现错误立即修改操作点位及属性，迅速进行校正。

因此本发明机器手臂的编程方法，在编程机器手臂操作程序时，就可藉由套用即存的机器手臂的操作程序及预存的操作点位图标，利用在屏幕显示的操作点位图标及附标的操作属性，达到立即修改及校正的发明目的，同时利用增删操作点位图标及修改附标的操作属性，快速改变机器手臂操作程序，以达到增加操作弹性的发明目的。

以上所述者，仅为用以方便说明本发明的较佳实施例，本发明的范围不限于该等较佳实施例，凡依本发明所做的任何变更，于不脱离本发明的精神下，皆属本发明申请专利的范围。