本發(fā)明涉及一種動作導(dǎo)引系統(tǒng)及其操作方法，特別是涉及一種適用于機(jī)械手臂的動作導(dǎo)引系統(tǒng)及其操作方法。

背景技術(shù)：

精密鑄造加工程序中，沾漿及淋砂生產(chǎn)制造為鑄模制作過程中極重要的工序，這兩種工序目前大多是仰賴資深人員依照經(jīng)驗(yàn)法則以人工進(jìn)行作業(yè)。然而反復(fù)的沾漿作業(yè)會造成重量的增加，使操作人員無法維持一致的動作，影響產(chǎn)品的品質(zhì)及良率。此外，沾漿、淋砂作業(yè)區(qū)域具有極高的二氧化硅與粉塵污染，屬致癌物質(zhì)而高度危害人員健康。

目前已有廠商導(dǎo)入機(jī)械手臂進(jìn)行自動化作業(yè)，而機(jī)械手臂的路徑導(dǎo)引方式目前大致上可分為遠(yuǎn)端遙控、影像式路徑規(guī)劃，及直接導(dǎo)引式三種。遠(yuǎn)端遙控是讓使用者在遠(yuǎn)端通過操作控制器來教導(dǎo)機(jī)械手臂動作，然而此種方式使用者須先適應(yīng)控制器的操控方式(例如按鈕或操作桿)，耗費(fèi)時(shí)間及人力，且控制器所能下達(dá)的動作指令有所局限，因此無法良好地模擬人體的動作。

影像式路徑規(guī)劃是通過影像擷取模塊將影像資料傳送至人機(jī)控制介面，并借由人機(jī)控制介面進(jìn)行設(shè)置工作路徑或邊界范圍的路徑規(guī)劃工作。然而此種方式的耗費(fèi)成本較高，且當(dāng)作業(yè)環(huán)境復(fù)雜且伴隨光源變化時(shí)，將造成路徑誤判，因此不適用于精密鑄造產(chǎn)業(yè)惡劣的工作環(huán)境。

直接導(dǎo)引式是讓使用者直接以人力帶動機(jī)械手臂運(yùn)作以完成路徑導(dǎo)引。然而此種方式會使動作受到機(jī)械手臂本身結(jié)構(gòu)的局限，因而無法完整地模擬使用者原來的作業(yè)動作，且推移機(jī)械手臂會造成使用者額外的體力負(fù)擔(dān)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種可將使用者動作完整地轉(zhuǎn)換的機(jī)械 手臂動作導(dǎo)引系統(tǒng)。

本發(fā)明機(jī)械手臂動作導(dǎo)引系統(tǒng)，配合一個(gè)操作模塊使用，并包含一個(gè)設(shè)置于該操作模塊上以感測并記錄該操作模塊的移動數(shù)據(jù)的感測模塊、一個(gè)擷取該感測模塊所記錄的數(shù)據(jù)并在分析后擬合出動作路徑的分析模塊，及一個(gè)將該分析模塊輸出的路徑資料傳送至機(jī)械手臂并進(jìn)行轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換模塊。

較佳地，前述機(jī)械手臂動作導(dǎo)引系統(tǒng)，其中該感測模塊為多軸空間感測器。

較佳地，前述機(jī)械手臂動作導(dǎo)引系統(tǒng)，其中該感測模塊包括一個(gè)微控制芯片、一個(gè)整合三軸陀螺儀及三軸加速規(guī)的整合型芯片，及一個(gè)三軸磁力感測芯片。

較佳地，前述機(jī)械手臂動作導(dǎo)引系統(tǒng)，其中該感測模塊是可拆離地設(shè)置于該操作模塊上，且該感測模塊是以通用序列匯流排與該分析模塊連接并傳輸資料。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種前述機(jī)械手臂動作導(dǎo)引系統(tǒng)的操作方法。

本發(fā)明機(jī)械手臂動作導(dǎo)引系統(tǒng)的操作方法，包含一個(gè)導(dǎo)引步驟、一個(gè)計(jì)算步驟，及一個(gè)轉(zhuǎn)換步驟，在該導(dǎo)引步驟中，使用者手持該操作模塊進(jìn)行作業(yè)程序，該感測模塊是用以記錄該操作模塊在該作業(yè)程序中的移動數(shù)據(jù)，在該計(jì)算步驟中，將該感測模塊記錄的移動數(shù)據(jù)輸入該分析模塊中，該分析模塊對該移動數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)分析，并擬合出動作路徑，在該轉(zhuǎn)換步驟中，該分析模塊將擬合出的動作路徑輸入該轉(zhuǎn)換模塊中，該轉(zhuǎn)換模塊將該動作路徑的資料輸入機(jī)械手臂的控制系統(tǒng)，并將該動作路徑轉(zhuǎn)換成機(jī)械手臂移動軌跡的路徑資料。

較佳地，前述機(jī)械手臂動作導(dǎo)引系統(tǒng)的操作方法，其中該作業(yè)程序?yàn)檎礉{作業(yè)，該感測模塊所記錄的移動數(shù)據(jù)包括浸漿角度、浸漿旋轉(zhuǎn)圈數(shù)、浸漿旋轉(zhuǎn)速度、回漿角度、回漿轉(zhuǎn)圈數(shù)，及回漿轉(zhuǎn)圈速度。

較佳地，前述機(jī)械手臂動作導(dǎo)引系統(tǒng)的操作方法，其中該作業(yè)程序?yàn)榱苌白鳂I(yè)，該感測模塊所記錄的移動數(shù)據(jù)包括淋砂角度、翻 砂旋轉(zhuǎn)圈數(shù)、翻砂旋轉(zhuǎn)速度、回砂角度、回砂轉(zhuǎn)圈數(shù)，及回砂轉(zhuǎn)圈速度。

較佳地，前述機(jī)械手臂動作導(dǎo)引系統(tǒng)的操作方法，其中在該導(dǎo)引步驟中，該操作模塊是呈桿狀，且前端夾持有待沾漿的臘膜。

較佳地，前述機(jī)械手臂動作導(dǎo)引系統(tǒng)的操作方法，其中在該導(dǎo)引步驟中，該操作模塊是呈桿狀，且前端夾持有待淋砂的臘膜。

較佳地，前述機(jī)械手臂動作導(dǎo)引系統(tǒng)的操作方法，其中在該計(jì)算步驟中，該分析模塊是先對移動數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)訊號特征分析，接著利用動態(tài)因果推論模型進(jìn)行位置積分，以擬合出該動作路徑。

較佳地，前述機(jī)械手臂動作導(dǎo)引系統(tǒng)的操作方法，其中在該導(dǎo)引步驟中，是以一個(gè)控制器啟閉該感測模塊以記錄特定動作的移動數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的有益的效果在于：該操作模塊可選用使用者于作業(yè)時(shí)所用的工具，并將該感測模塊設(shè)置于其上，讓使用者可平常地進(jìn)行作業(yè)程序，并可完整地記錄及模擬使用者的作業(yè)動作。使用者不需另外學(xué)習(xí)機(jī)械手臂的操作方式，亦不需費(fèi)力地推移機(jī)械手臂，故可提高操作簡便性，并能節(jié)省人力及成本。

附圖說明

圖1是一個(gè)系統(tǒng)方塊圖，說明本發(fā)明機(jī)械手臂動作導(dǎo)引系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例；

圖2是一個(gè)示意圖，說明該機(jī)械手臂動作導(dǎo)引系統(tǒng)的一個(gè)感測模塊；

圖3是一個(gè)流程圖，說明該機(jī)械手臂動作導(dǎo)引系統(tǒng)的操作方法。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

參閱圖1及圖2，本發(fā)明機(jī)械手臂動作導(dǎo)引系統(tǒng)1的一個(gè)實(shí)施例，是配合一個(gè)操作模塊2使用，并包含一個(gè)可拆離地設(shè)置于該操作模塊2上的感測模塊3、一個(gè)分析模塊4，及一個(gè)轉(zhuǎn)換模塊5。

該感測模塊3為一個(gè)多軸空間感測器，在本實(shí)施例中，該感測模塊3是包含一個(gè)微控制芯片31(mcu)、一個(gè)整合三軸陀螺儀及三軸加 速規(guī)的整合型芯片32，及一個(gè)三軸磁力感測芯片33。該感測模塊3可偵測九軸的移動數(shù)據(jù)，包含x、y、z方向的加速度值、角速度值，及旋轉(zhuǎn)(roll、pitch、yaw)。

在本實(shí)施例中，該分析模塊4及該轉(zhuǎn)換模塊5是內(nèi)建于一個(gè)電腦7內(nèi)的程式。該分析模塊4是以c#程式語言開發(fā)的空間路徑擬合邏輯程式，且該分析模塊4是以通用序列匯流排(usb)與該感測模塊3相連接，當(dāng)然也可以是以wifi或其他傳輸方式傳送資料，并不以此為限。該轉(zhuǎn)換模塊5是通過c#所撰寫的通訊界面。

參閱圖1、圖2，及圖3，該機(jī)械手臂動作導(dǎo)引系統(tǒng)1的操作方法包含一個(gè)導(dǎo)引步驟、一個(gè)計(jì)算步驟，及一個(gè)轉(zhuǎn)換步驟。

在該導(dǎo)引步驟中，使用者手持該操作模塊2進(jìn)行作業(yè)程序，該感測模塊3則記錄該操作模塊2在該作業(yè)程序中的移動數(shù)據(jù)。而在作業(yè)程序中，使用者或其他輔助人員可通過一個(gè)控制器6來啟閉該感測模塊3，以擷取并記錄特定動作的移動數(shù)據(jù)，該控制器6可以是踏板式機(jī)構(gòu)，當(dāng)使用者進(jìn)行第一次踩踏時(shí)，該感測模塊3開始記錄動作，在使用者進(jìn)行第二次踩踏后，該感測模塊3停止記錄。

在本實(shí)施例中，該作業(yè)程序?yàn)檎礉{及淋砂作業(yè)，該操作模塊2是如圖2所示地呈桿狀，并分別對應(yīng)沾漿或淋砂作業(yè)，而在前端夾持有待沾漿或待淋砂的蠟?zāi)?。當(dāng)然，該操作模塊2也可以是其他作業(yè)工具，或是直接將該感測模塊3以貼附或配戴等方式設(shè)置于人體上，不以此為限。

該感測模塊3所記錄的移動數(shù)據(jù)包括浸漿/淋砂角度、浸漿/翻砂旋轉(zhuǎn)圈數(shù)、浸漿/翻砂旋轉(zhuǎn)速度、回漿/回砂角度、回漿/回砂轉(zhuǎn)圈數(shù)，及回漿/回砂轉(zhuǎn)圈速度。

在該計(jì)算步驟中，該感測模塊3將感測到的訊號測量值初始化，并通過usb連接埠將封包訊號傳送至該分析模塊4。該分析模塊4在將移動數(shù)據(jù)初始化校正后，便進(jìn)行動態(tài)訊號特征分析，并利用動態(tài)因果推論模型(dcm)修正模型以積分量測路徑，最后通過實(shí)際系統(tǒng)狀態(tài)預(yù)測及建立卡爾曼濾波器來擬合出動作路徑，并顯示于顯示介面上。需要特別說明的是，當(dāng)初始化校正失敗時(shí)，則重置該感測模塊3的初始值。在動態(tài)因果推論模型為靜止時(shí)，將該狀態(tài)設(shè)置為靜止?fàn)顟B(tài)。

在該轉(zhuǎn)換步驟中，該分析模塊4將擬合出的動作路徑輸入該轉(zhuǎn)換模塊5中，該轉(zhuǎn)換模塊5將該動作路徑資料輸入一個(gè)機(jī)械手臂9的控制系統(tǒng)中，并將機(jī)械手臂函數(shù)(robotfunction)程式資料轉(zhuǎn)換成機(jī)械手臂移動軌跡的路徑資料，完成機(jī)械手臂9的動作導(dǎo)引及學(xué)習(xí)。

本發(fā)明將該感測模塊3設(shè)置于該操作模塊2上，且該操作模塊2可為平時(shí)進(jìn)行作業(yè)程序的器具，讓使用者可如平時(shí)進(jìn)行作業(yè)般動作，使該感測模塊3可完整地轉(zhuǎn)換使用者的動作，大幅提高動作模擬的完整性，而配合該控制器6還可提升動作擷取的精確度。

綜上所述，本發(fā)明讓使用者不需重新學(xué)習(xí)機(jī)械手臂9的操作方式，亦不需出力推移機(jī)械手臂9，提高泛用性及方便性，且可避免機(jī)械手臂9構(gòu)造的局限，以較自然的方式進(jìn)行作業(yè)，提高擬合完整度，故確實(shí)能達(dá)成本發(fā)明的目的。