本發(fā)明涉及機(jī)械手領(lǐng)域，特別是涉及一種以反電動(dòng)勢(shì)為監(jiān)控依據(jù)的夾持裝置及控制方法。

背景技術(shù)：

隨著自動(dòng)化生產(chǎn)于各領(lǐng)域的廣泛利用，具有體積小、重量輕、外型逼真及靈活度高特點(diǎn)的電動(dòng)夾爪的重要性與日俱增，為確保夾持工作的穩(wěn)定性，電動(dòng)夾爪就必須在夾持工作進(jìn)行中被實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)或控制。

而監(jiān)測(cè)或控制電動(dòng)夾爪的方式眾多，已知其中一種控制方式是依據(jù)步進(jìn)馬達(dá)的特性進(jìn)行控制控制，其控制基礎(chǔ)在于步進(jìn)馬達(dá)具有輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比的特性，通過控制切換步進(jìn)馬達(dá)的速度來控制由步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的夾爪的夾持力；然而，此種控制方式仍會(huì)產(chǎn)生運(yùn)作中不樂見的缺陷，由于步進(jìn)馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比，因此在步進(jìn)馬達(dá)速度急遽變化，例如急遽加速時(shí)，此時(shí)，轉(zhuǎn)矩下降而無法負(fù)荷外界負(fù)載，而造成小幅度的滑脫，造成失步，而此失步現(xiàn)象將影響夾持的穩(wěn)定性而有被改善的必要；

另有一種已知的控制方式則是另外設(shè)置傳感器偵測(cè)馬達(dá)失步，當(dāng)馬達(dá)失步時(shí)即切斷馬達(dá)的電源，改以另外的保持機(jī)構(gòu)保持夾持力；而此種控制方式是在馬達(dá)失步時(shí)才做保持夾持力的應(yīng)對(duì)手段，因此完全無法避免馬達(dá)失步的狀況發(fā)生，因此夾持力量無法被穩(wěn)定的控制；況且，這種控制方式還必須配置獨(dú)立的保持機(jī)構(gòu)保持夾持力，因此將會(huì)使整體機(jī)構(gòu)復(fù)雜化并提高整體機(jī)構(gòu)成本，并因此提高制造端成本上的負(fù)擔(dān)而有待改善；

有鑒于此，本發(fā)明人潛心研究并更深入構(gòu)思，歷經(jīng)多次研發(fā)試作后，終于發(fā)明出一種以反電動(dòng)勢(shì)為監(jiān)控依據(jù)的夾持裝置及控制方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種以反電動(dòng)勢(shì)為監(jiān)控依據(jù)的夾持裝置及控制方法，其主要目的是改善一般夾爪控制方式仍有夾持力無法穩(wěn)定控制、機(jī)構(gòu)復(fù)雜的缺陷。

為達(dá)前述目的，本發(fā)明提供一種以反電動(dòng)勢(shì)為監(jiān)控依據(jù)的夾持裝置，包含：

夾持裝置；

步進(jìn)馬達(dá)，鏈接夾持裝置并可驅(qū)動(dòng)夾持裝置夾持或松釋；

控制器，與步進(jìn)馬達(dá)電性連接，且控制器包含電性連接的驅(qū)動(dòng)單元、控制單元、指令接 收單元以及存取單元，其中：

驅(qū)動(dòng)單元電性連接步進(jìn)馬達(dá)而能驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)并回饋步進(jìn)馬達(dá)的實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)值；

控制單元與驅(qū)動(dòng)單元電性連接；

指令接收單元與控制單元電性連接，且指令接收單元能接受對(duì)夾持裝置的夾持狀態(tài)、夾持速度及夾持力的控制指令；以及

存取單元與控制單元電性連接，且存取單元內(nèi)存置控制參數(shù)矩陣，控制參數(shù)矩陣中的每一位置具有對(duì)應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)閥值；控制單元能依據(jù)指令接收單元的控制指令控制步進(jìn)馬達(dá)運(yùn)作，且控制單元更能以控制指令比對(duì)控制參數(shù)矩陣取得對(duì)應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)閥值并實(shí)時(shí)比對(duì)實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)值，最后依據(jù)比對(duì)結(jié)果選擇控制步進(jìn)馬達(dá)。

同樣為達(dá)前述目的，本發(fā)明更提供一種以反電動(dòng)勢(shì)為監(jiān)控依據(jù)的夾持裝置控制方法，包含依序進(jìn)行：

驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)步驟，控制器依照控制指令通過驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)，且步進(jìn)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)值；

比對(duì)控制參數(shù)矩陣步驟，控制器依據(jù)控制指令比對(duì)存取單元中的控制參數(shù)矩陣，控制參數(shù)矩陣中的每一位置具有對(duì)應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)閥值；

求對(duì)應(yīng)反電動(dòng)勢(shì)閥值步驟，控制器比對(duì)實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)于控制參數(shù)矩陣的位置以求得對(duì)應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)閥值；

監(jiān)控實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)步驟，控制器持續(xù)監(jiān)控實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)值；

比對(duì)并控制步驟，控制器比對(duì)監(jiān)控的實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)值及求得的反電動(dòng)勢(shì)閥值，當(dāng)實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)值小于反電動(dòng)勢(shì)閥值時(shí)，維持步進(jìn)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)；而當(dāng)實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)值達(dá)反電動(dòng)勢(shì)閥值時(shí)，停止繼續(xù)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)以維持夾持。

本發(fā)明通過實(shí)時(shí)監(jiān)控于正常運(yùn)作狀態(tài)下所事先量測(cè)制成的控制參數(shù)矩陣與與實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)值，據(jù)以在異常發(fā)生前進(jìn)行穩(wěn)定的夾持，并確保夾持工作都能在正常狀況下運(yùn)作，提高夾持穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的以反電動(dòng)勢(shì)為監(jiān)控依據(jù)的夾持裝置的系統(tǒng)配置圖。

圖2為本發(fā)明的以反電動(dòng)勢(shì)為監(jiān)控依據(jù)的夾持裝置控制方法的步驟流程圖。

圖3為本發(fā)明的以中控制參數(shù)矩陣的示意圖。

附圖中符號(hào)標(biāo)記說明：

10為夾持裝置；20為步進(jìn)馬達(dá)；30為控制器；31為驅(qū)動(dòng)單元；32為控制單元；33為指令接收單元；34為存取單元；(i)為接收控制指令步驟；(ii)為驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)步驟；(iii)為比對(duì)控制參數(shù)矩陣步驟；(iv)為求對(duì)應(yīng)反電動(dòng)勢(shì)閥值步驟；(v)為監(jiān)控實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)步驟；(vi)為比對(duì)并控制步驟。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種以反電動(dòng)勢(shì)為監(jiān)控依據(jù)的夾持裝置，請(qǐng)配合參閱圖1至圖3所示，包含：

夾持裝置10；

步進(jìn)馬達(dá)20，鏈接夾持裝置10并可驅(qū)動(dòng)夾持裝置10夾持或松釋；

控制器30，與步進(jìn)馬達(dá)20電性連接，且控制器30包含電性連接的驅(qū)動(dòng)單元31、控制單元32、指令接收單元33以及存取單元34，其中：

驅(qū)動(dòng)單元31電性連接步進(jìn)馬達(dá)20而能驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)20運(yùn)轉(zhuǎn)并回饋步進(jìn)馬達(dá)20的實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)值；

控制單元32與驅(qū)動(dòng)單元31電性連接；

指令接收單元33與控制單元32電性連接，且指令接收單元33能接受對(duì)夾持裝置10的夾持狀態(tài)、夾持速度及夾持力的控制指令；以及

存取單元34與控制單元32電性連接，且存取單元34內(nèi)存置控制參數(shù)矩陣，控制參數(shù)矩陣為以夾持裝置的夾持狀態(tài)(夾持、松釋)、夾持速度及夾持力為參數(shù)制成的三維矩陣，且于控制參數(shù)矩陣中的每一位置均有對(duì)應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)閥值，且上述參數(shù)均為在步進(jìn)馬達(dá)正常運(yùn)作無失步的狀態(tài)下實(shí)際量測(cè)；控制單元32能依據(jù)指令接收單元33的控制指令控制步進(jìn)馬達(dá)20運(yùn)作，且控制單元30更能以控制指令比對(duì)控制參數(shù)矩陣取得對(duì)應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)閥值并實(shí)時(shí)比對(duì)實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)值，最后依據(jù)比對(duì)結(jié)果選擇控制步進(jìn)馬達(dá)20。

以上為本發(fā)明以反電動(dòng)勢(shì)為監(jiān)控依據(jù)的夾持裝置的結(jié)構(gòu)組態(tài)及特征，而其控制方法依序包含：

接收控制指令步驟(i)，通過指令接收單元33下達(dá)控制指令，指令接收單元接收對(duì)夾持裝置10的夾持狀態(tài)、夾持速度及夾持力的控制指令；

驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)步驟(ii)，控制器30的指令接收單元33接收控制指令后，控制單元32存取并依據(jù)指令接收單元32所接收的控制指令驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)20運(yùn)轉(zhuǎn)，且步進(jìn)馬達(dá)20運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)值；

比對(duì)控制參數(shù)矩陣步驟(iii)，控制器30的控制單元32依據(jù)指令接收單元32所接收的控制指令的參數(shù)比對(duì)存取單元34中的控制參數(shù)矩陣，控制參數(shù)矩陣中的每一位置具有對(duì)應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)閥值；

求對(duì)應(yīng)反電動(dòng)勢(shì)閥值步驟(iv)，控制器30比對(duì)實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)于控制參數(shù)矩陣的位置以求得對(duì)應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)閥值；進(jìn)一步地，請(qǐng)配合參閱如圖3所示為控制參數(shù)矩陣的示意圖，控制參數(shù)矩陣是由夾持裝置10的夾持狀態(tài)、夾持速度以及夾持力建立的三維矩陣，當(dāng)然，控制參數(shù)矩陣中各維度中的元素可依控制需求改變，而以此例來說，用第一維度表示夾持狀態(tài)，夾持狀態(tài)具有2個(gè)元素分別代表夾掣(1)與松釋(0)；用第二維度表示夾持速度，其具有20個(gè)元素，代表1mm/s到20mm/s；用第三維度代表夾持力，其具有11個(gè)元素，代表50％到100％的力量。當(dāng)控制器30由指令接收單元33接收外部的控制指令后，控制單元32即會(huì)存取存取單元34中的控制參數(shù)矩陣并求得對(duì)應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)閥值；例如，當(dāng)外部命令為“松釋、5mm/s、50％”時(shí)，控制單元32會(huì)對(duì)應(yīng)參數(shù)值并尋址到[0][4][0]的矩陣位置讀取該位置的反電動(dòng)勢(shì)閥值；

監(jiān)控實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)步驟(v)，控制器30的控制單元32持續(xù)監(jiān)控由驅(qū)動(dòng)單元31反饋的實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)值；

比對(duì)并控制步驟(vi)，控制器30的控制單元32比對(duì)監(jiān)控的實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)值及求得的反電動(dòng)勢(shì)閥值，當(dāng)實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)值小于反電動(dòng)勢(shì)閥值時(shí)，維持步進(jìn)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)；而當(dāng)實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)值達(dá)反電動(dòng)勢(shì)閥值時(shí)，代表夾持裝置10已夾持到對(duì)象，則停止繼續(xù)驅(qū)動(dòng)該步進(jìn)馬達(dá)20，使夾持裝置10維持于此夾持狀態(tài)。

綜上，本發(fā)明實(shí)施例主要通過事先量測(cè)非失步狀態(tài)時(shí)的運(yùn)作參數(shù)并制成控制參數(shù)矩陣，并在控制夾持裝置10夾持時(shí)實(shí)時(shí)回饋實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)值、實(shí)時(shí)比對(duì)控制參數(shù)矩陣，據(jù)此而能在比對(duì)后實(shí)時(shí)依據(jù)比對(duì)結(jié)果進(jìn)行監(jiān)控，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控、穩(wěn)定夾持參數(shù)的目的；

而由于本發(fā)明實(shí)施例是以反電動(dòng)勢(shì)值做為實(shí)時(shí)監(jiān)控的基礎(chǔ)，配合本發(fā)明實(shí)施例中控制參數(shù)矩陣的參考，因此本發(fā)明實(shí)施例能確實(shí)防止失步現(xiàn)象的發(fā)生，確保每個(gè)夾持動(dòng)作保持在最佳夾持狀態(tài)，提高夾持力的穩(wěn)定性，并能完全避免發(fā)生工件松脫的狀況發(fā)生，提高產(chǎn)品良率。

此外，由于本發(fā)明實(shí)施例是通過監(jiān)控步進(jìn)馬達(dá)20運(yùn)作產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)值，整個(gè)監(jiān)控過程中不需獨(dú)立設(shè)置扭力傳感器，因此又具有結(jié)構(gòu)組態(tài)簡(jiǎn)單、裝配使用自由度高的優(yōu)異性，當(dāng)然 也據(jù)此提高整體產(chǎn)品的附加價(jià)值。

還有，由于本發(fā)明實(shí)施例的控制參數(shù)矩陣是結(jié)合夾持狀態(tài)、夾持速度以及夾持力制成的三維矩陣，如此意謂本發(fā)明實(shí)施例能在不同的夾持狀態(tài)、不同的夾持速度以及不同的夾持力條件下均能得到相應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)閥值，因此又顯示本發(fā)明實(shí)施例的運(yùn)用具有極佳的動(dòng)態(tài)性，適用度高，而具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值；基于此，又可進(jìn)一步推論，當(dāng)夾持裝置的控制參數(shù)不同時(shí)，控制參數(shù)矩陣的參數(shù)值是能被增減及改變的，控制參數(shù)矩陣并不限于如圖3的參數(shù)才是。

綜上所述，上述各實(shí)施例及附圖僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，皆應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。