CN103909524B - 定向式位置控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定向式位置控制方法，其主要是通过定向控制器启动单元启动定向控制，而定向控制的方法是通过座标的转换将机器人的位移作标转换与教导器的座标相同，则当由教导器下达动作指另时，便能使机器人是能依教导器的教导器方向基准产生位移动作，如此，操作者以教导器下达指令时便能以主观的直觉方式进行操控，而不需过度的判断，提高操作的便利性及效率，更能有效提升操作的正确性。

Description

定向式位置控制方法

技术领域

本发明提供一种定向式位置控制方法，其是与控制方法有关。

背景技术

随着科技进步及自动化的需求，通过控制机器人、机器手臂进行自动化的工作已越来越普及，而一般的机器人控制方法如图1、2所示，其主要是由一教导器10下指令，而一机器人20依据该教导器10的指令动作，该机器人20是依据该机器人20的一机器人方向基准F2进行动作，该机器人方向基准F2包含一机器人前方向F21、一机器人后方向F22、一机器人左方向F23以及一机器人右方向F24。

而该教导器10具有一教导器方向基准F1，该教导器方向基准F1包含一教导器前方向F11、一教导器后方向F12、一教导器左方向F13以及一教导器右方向F14，如图2所示，当教导器方向基准F1与该机器人方向基准F2相同时，该教导器方向基准F1与该机器人方向基准F2相同系指教导器前方向F11与机器人前方向F21指向同一方向，教导器后方向F12与机器人后方向F22指向同一方向，教导器左方向F13与机器人左方向F23指向同一方向，教导器右方向F14与机器人右方向F24指向同一方向的状态；则教导器10所下达的指另与该机器人20的动作方向相同。

然而，由于该机器人20会不断地移动，当该机器人20移动至与该教导器10的方向基准不同时，如图2所示，该教导器10的教导器前方向F11已变成与该机器人20的机器人右方向F24相同，于此状态下，由于操作者通常是站在与该教导器10同样的方向基准进行操作，因此操作者于操作该教导器10时会主观认定该机器人20会依照该教导器10的教导器方向基准F1进行动作，但只要教导器方向基准F1与机器人方向基准F2不同时，该机器人20将无法依据教导器方向基准F1动作，而造成使用者必须费心地判断先机器人方向基准F2后再进行教导器10的操作，如此导致操作该教导器10的操作方式无法依照操作者的主观直觉动作，而造成操作上的难度提高及不便性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种定向式位置控制方法，解决普通控制方法对于操作者来说无法直觉控制，而造成的难度高、不便性的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种定向式位置控制方法，

包含：

启动步骤，操作者启动一定向控制启动单元的定向控制功能；

下达动作指令步骤，操作一教导器的一控制单元，并以与该定向控制启动单元讯号连接的该教导器定义出一教导器方向基准，该教导器方向基准包含一教导器前方向、一教导器后方向、一教导器左方向以及一教导器右方向，该教导器方向基准随该教导器位移动作同步改变；

控制及动作步骤，该定向控制启动单元控制與一机器人、該定向控制啟動單元訊號連接的一控制器驱动该机器人依据该教导器方向基准产生动作，其中，以该机器人定义出一机器人方向基准，该机器人方向基准包含一机器人前方向、一机器人后方向、一机器人左方向以及一机器人右方向，当该教导器的教导器方向基准与该机器人方向基准朝向不同方向时，该定向控制启动单元转换该机器人的机器人方向基准，使该机器人方向基准与该教导器方向基准相同，且该机器人由该控制器控制一驱动源驱动动作，且该机器人的一端具有一终端效应器，该驱动源驱动该机器人的终端效应器以该教导器方向基准为控制基准移动。

进一步地，所述控制及动作步骤中，所述定向控制启动单元通过座标转换的方式将该机器人的座标转换为与该教导器的座标相同，使该控制器驱动该机器人依据该教导器方向基准产生动作。

进一步地，所述定向控制启动单元配合该教导器的控制单元提供设定手动定向控制的方向基准。

进一步地，所述教导器具有一方向感测器，该方向感测器感测该教导器的所在方位并判断该教导器的教导器方向基准，该定向控制启动单元配合该方向感测器提供自动定向控制。

进一步地，所述控制单元包含一前方向动作键、一后方向动作键、一左方向动作键以及一右方向动作键。

进一步地，所述控制单元为摇杆。

进一步地，所述方向感测器为电子罗盘、加速度感测器或陀螺仪。

进一步地，所述定向控制驱动单元设置于该教导器上、该控制器上或该机器人上。

本发明所述的定向式位置控制方法，通过所述定向控制启动单元进行定向控制动作，且是控制机器人保持以教导器的教导器方向基准产生动作，藉此提供使用者直觉式的控制，不需过度判断，而能达成操作便利性效及效率高、且正确性也能同步提升的功效。

附图说明

图1为普通教导器控制机器人动作的示意图，且是在方向基础相同的状况。

图2为普通教导器控制机器人动作的示意图，且是在方向基础不同的状况。

图3为本发明定向式位置控制方法的控制***图。

图4A为本发明定向式位置控制方法中机器人未动作的初始状态侧视图。

图4B为本发明定向式位置控制方法中机器人未动作的初始状态俯视图。

图5A为本发明定向式位置控制方法中机器人向左方向位移的动作侧视图。

图5B为本发明定向式位置控制方法中机器人向左方向位移的动作俯视图。

图6A为本发明定向式位置控制方法中机器人向右方向位移的动作侧视图。

图6B为本发明定向式位置控制方法中机器人向右方向位移的动作俯视图。

图7A为本发明定向式位置控制方法中机器人向前方向位移的动作侧视图。

图7B为本发明定向式位置控制方法中机器人向前方向位移的动作俯视图。

图8A为本发明定向式位置控制方法中机器人向后方向位移的动作侧视图。

图8B为本发明定向式位置控制方法中机器人向后方向位移的动作俯视图。

图9为本发明定向式位置控制方法中教导器与机器人的方向基准不同的状态。

图10为本发明定向式位置控制方法中教导器向左并控制机器人朝左方向移动的状态。

图11为本发明定向式位置控制方法中教导器向右并控制机器人朝右方向移动的状态。

图12为本发明定向式位置控制方法中教导器向前并控制机器人朝前方向移动的状态。

图13为本发明定向式位置控制方法中教导器向后并控制机器人朝后方向移动的状态。

图14为本发明定向式位置控制方法中教导器向左后并控制机器人朝左后方向移动的状态。

图15为本发明定向式位置控制方法中教导器向右后并控制机器人朝右后方向移动的状态。

图16为本发明定向式位置控制方法中教导器与机器人的初始状态。

图17为本发明定向式位置控制方法中手动设定教导器的方向基准的状态。

图18为本发明定向式位置控制方法中手动设定教导器为向右的方向基准并控制机器人向右方向移动的状态。

图19为本发明定向式位置控制方法中手动设定教导器为向右的方向基准并控制机器人向左方向移动的状态。

图20为本发明定向式位置控制方法中手动设定教导器为向右的方向基准并控制机器人向前方向移动的状态。

图21为本发明定向式位置控制方法中手动设定教导器为向右的方向基准并控制机器人向后方向移动的状态。

图22为本发明定向式位置控制方法的步骤流程图。

附图标记说明

10是教导器                         20是机器人

F1是教导器方向基准                 F11是教导器前方向

F12是教导器后方向                  F13是教导器左方向

F14是教导器右方向                  F2是机器人方向基准

F21是机器人前方向                  F22是机器人后方向

F23是机器人左方向                  F24是机器人右方向

30是教导器                         31是控制单元

311是前方向动作键                  312是后方向动作键

313是左方向动作键                  314是右方向动作键

32是方向感测器                     40是控制器

50是机器人                         51是驱动源

52是终端效应器                     60是定向控制启动单元

F3是教导器方向基准                 F31是教导器前方向

F32是教导器后方向                  F33是教导器左方向

F34是教导器右方向                  F5是机器人方向基准

F51是机器人前方向                  F52是机器人后方向

F53是机器人左方向                  F54是机器人右方向

A是启动                            B是下达动作指令

C是控制及动作

具体实施方式

本发明一种定向式位置控制方法的较佳实施例如图3至22所示，是通过一教导器30下达指令配合一控制器40控制一机器人50动作，且是由一定向控制启动单元60启动定向控制功能，其中：

所述教导器30可移动并具有一控制单元31及一方向感测器32，本实施例的该控制单元31包含一前方向动作键311、一后方向动作键312、一左方向动作键313以及一右方向动作键314，而该控制单元31也可为摇杆形态，该控制单元31系提供使用者操控该该机器人50的行进及方向；该教导器30本体具有基准向，而本实施例中该教导器30的基准向是以该教导器30定义出一教导器方向基准F3，该教导器方向基准F3包含一教导器前方向F31、一教导器后方向F32、一教导器左方向F33以及一教导器右方向F34，该教导器方向基准F3随该教导器30位移动作同步改变；该方向感测器32可感测该教导器30的所在方位并判断该教导器30的教导器方向基准F3，该方向感测器32可为电子罗盘、加速度感测器或陀螺仪。

所述控制器40与该机器人50讯号连接，该机器人50如图4所示为一种具有多轴的多轴机器人，且该机器人50的各轴由该控制器40控制一驱动源51旋转产生驱动动作，且该机器人50的一端具有一终端效应器52，而以该机器人50定义出一机器人方向基准F5，该机器人方向基准F5包含一机器人前方向F51、一机器人后方向F52、一机器人左方向F53以及一机器人右方向F54，该驱动源51系驱动该机器人50动作，且是使该终端效应器52于空间中移动，同时是朝向该机器人前方向F51、该机器人后方向F52、该机器人左方向F53以及该机器人右方向F54移动；而如图5至8为该机器人50朝各方向移动的动作状态，图5为该机器人50向该机器人左方向F53动作的状态；图6为该机器人50向该机器人右方向F54动作的状态；图7为该机器人50向该机器人前方向F51动作的状态；图8为该机器人50向该机器人后方向F52动作的状态。

所述定向控制启动单元60可供使用者改变设定为手动定向控制或自动定向控制，且该定向控制启动单元60与该教导器30、控制器40讯号连接，且该定向控制驱动单元60是可设置于该教导器30上、该控制器40上或该机器人50上。

当定向功能启动时，该教导器30本体的基准向相对于该控制单元31输入的方向，与基准向相对于该终端效应器52移动的方向，两者相同。

而本实施例中，当设定为手动定向控制时，所述定向控制启动单元60配合该教导器30的控制单元31设定该机器人50的动作方向基准，且该定向控制启动单元60与该教导器30的方向感测器32讯号连接。

当所述定向控制启动单元60设定为自动定向控制时接收判断该教导器30所在方位及其方向基准以进行该机器人50的定向控制，而该定向控制的方法是通过座标转换的方式将该机器人50的座标转换为与该教导器30的座标相同的方式进行控置。

而本发明的控制方法如图22所示，包含：

启动A，操作者于该定向控制启动单元60设定为自动定向控制或手动定向控制并启动定向控制功能；

下达动作指令B，操作该教导器30的控制单元31；

控制及动作C，该定向控制启动单元60通过座标转换的方式将该机器人50的座标转换为与该教导器30的座标相同，使该控制器40驱动该机器人50依据该教导器方向基准F3产生动作。

以下针对各种控制状况详细说明之，当设定该定向控制启动单元60为自动定向控制时，且如图9所示为该教导器方向基准F3与该机器人方向基准F5不一致时的控制动作状况，本发明所指方向基准不一致的状况系定义为教导器前方向F31与机器人前方向F51的方向不同的状况，反之，当教导器前方向F31与机器人前方向F51的方向相同时则定义为方向基准一致；而上述仅以前方向作为说明，其他方向的定义相同。

当设定为自动定向控制时为依据该方向感测器32所感测判断该教导器30的教导器方向基准F3进行控制；而当设定为手动定向控制时则是配合该教导器30的控制单元31以手动设定该教导器30的方向基准。

而如图10所示为该教导器30的教导器前方向F31面向该机器人左方向F53时，该定向控制启动单元60接收该教导器30的方向感测器32感测该教导器方向基准F3，该定向控制启动单元60并转换该机器人50的机器人方向基准F5与该教导器方向基准F3相同，于此状态下，当操作者按压操作该教导器30的前方向动作键311，则该机器人50便依照该教导器方向基准F3的教导器前方向F31动作，且是朝向该机器人左方向F53动作。

再如图11所示为该教导器30的教导器前方向F31面向该机器人右方向F54时，此状态下，当操作者按压操作该教导器30的前方向动作键311，则该机器人50便依照该教导器方向基准F3的教导器前方向F31动作，且是朝向该机器人右方向F54动作。

图12所示为该教导器30的教导器前方向F31与该机器人前方向F51相同，亦即为教导器方向基准F3与该机器人方向基准F51一致的状态，于此状态下，当操作者按压操作该教导器30的前方向动作键311，则该机器人依照该教导器方向基准F3的教导器前方向F31动作，同时亦是朝该机器人前方向F51动作。

图13所示为该教导器30的教导器前方向F31面向该机器人后方向F52时，此状态下，当操作者按压操作该教导器30的前方向动作键311，则该机器人50便依照该教导器方向基准F3的教导器前方向F31动作，且是朝向该机器人后方向F52动作。

图14所示为该教导器30的教导器前方向F31面向该机器人左方向F53与机器人后方向F52之间的左后方向时，此状态下，当操作者按压操作该教导器30的前方向动作键311，则该机器人50便依照该教导器方向基准F3的教导器前方向F31动作，且是朝向该机器人左方向F53与机器人后方向F52之间的左后方动作。

图15所示为该教导器30的教导器前方向F31面向该机器人右方向F54与机器人后方向F52之间的右后方向时，此状态下，当操作者按压操作该教导器30的前方向动作键311，则该机器人50便依照该教导器方向基准F3的教导器前方向F31动作，且是朝向该机器人右方向F54与机器人后方向F52之间的右后方动作。

而再如图16至21所示为设定为手动定向控制的实施态样，如图16为该教导器30与该机器人50的初始状态，而使用者可由该定向控制启动单元60选择手动定向控制，接着再操作该教导器30的控制单元31，本实施例是操作按压该控制单元31的该右方向动作键314设定该教导器30以该教导器右方向F34为基础方向，如图17所示，亦即，于此状况下，该教导器30不需装置该方向感测器32，而是由手动定义该教导器30相对于该机器人50的方向基准，当手动设定教导器右方向F34为基础方向时，就等同于将教导器30的教导器前方向F31面向该机器人右方向F54的状态，如图18所示；则操作者使用时就能将该教导器30面向该机器人右方向F54，于此状态下，当按压控制该教导器30的前方向动作键311，则该机器人50便会依循该教导器方向基准F3动作，且是朝向该教导器前方向F31、机器人右方向F54移动，如图18所示；而如图19所示则为于此状态下，按压控制该教导器30的后方向动作键312，则该机器人50便会依循该教导器方向基准F3动作，且是朝向该教导器后方向F32、机器人左方向F53移动；如图20所示则为于此状态下，按压控制该教导器30的左方向动作键313，则该机器人50便会依循该教导器方向基准F3动作，且是朝向该教导器左方向F33、机器人前方向F51移动；而如图21所示则为于此状态下，按压控制该教导器30的右方向动作键314，则该机器人50便会依循该教导器方向基准F3动作，且是朝向该教导器右方向F34、机器人后方向F52移动。

由上述可知，本发明是可通过手动或自动定义该机器人50的位移方向基准，使该机器人50保持以教导器30的教导器方向基准F3为位移基础，藉此提供操作者能直觉而不需过度判断的状况下进行操作，降低操作控制的难度及错误率，提高操作控的效率及精准度；且由于操作控制者是可以位于与教导器30相同方位进行控置，不需接近机器人50判断机器人方位，而能与机器人50保持安全距离，提高使用安全性。

Claims (8)

1.一种定向式位置控制方法，其特征在于包含：

启动步骤，操作者启动一定向控制启动单元的定向控制功能；

下达动作指令步骤，操作一教导器的一控制单元，并以与该定向控制启动单元讯号连接的该教导器定义出一教导器方向基准，该教导器方向基准包含一教导器前方向、一教导器后方向、一教导器左方向以及一教导器右方向，该教导器方向基准随该教导器位移动作同步改变；

控制及动作步骤，该定向控制启动单元控制与一机器人、该定向控制启动单元讯号连接的一控制器驱动该机器人依据该教导器方向基准产生动作，其中，以该机器人定义出一机器人方向基准，该机器人方向基准包含一机器人前方向、一机器人后方向、一机器人左方向以及一机器人右方向，当该教导器的教导器方向基准与该机器人方向基准朝向不同方向时，该定向控制启动单元转换该机器人的机器人方向基准，使该机器人方向基准与该教导器方向基准相同，且该机器人由该控制器控制一驱动源驱动动作，且该机器人的一端具有一终端效应器，该驱动源驱动该机器人的终端效应器以该教导器方向基准为控制基准移动。

2.如权利要求1所述的定向式位置控制方法，其特征在于：所述控制及动作步骤中，所述定向控制启动单元通过座标转换的方式将该机器人的座标转换为与该教导器的座标相同，使该控制器驱动该机器人依据该教导器方向基准产生动作。

3.如权利要求1所述的定向式位置控制方法，其特征在于：所述定向控制启动单元配合该教导器的控制单元提供设定手动定向控制的方向基准。

4.如权利要求1所述的定向式位置控制方法，其特征在于：所述教导器具有一方向感测器，该方向感测器感测该教导器的所在方位并判断该教导器的教导器方向基准，该定向控制启动单元配合该方向感测器提供自动定向控制。

5.如权利要求1所述的定向式位置控制方法，其特征在于：所述控制单元包含一前方向动作键、一后方向动作键、一左方向动作键以及一右方向动作键。

6.如权利要求1所述的定向式位置控制方法，其特征在于：所述控制单元为摇杆。

7.如权利要求1所述的定向式位置控制方法，其特征在于：所述方向感测器为电子罗盘、加速度感测器或陀螺仪。

8.如权利要求1所述的定向式位置控制方法，其特征在于：所述定向控制驱动单元设置于该教导器上、该控制器上或该机器人上。