電動夾爪系統及其控制方法
【專利摘要】一種電動夾爪系統，包含有馬達、傳感器及控制處理單元，該馬達用以驅動夾爪機構，而傳感器組設于馬達而產生夾爪機構的當前位置，控制處理單元包含有一控制區塊、一傳接區塊、一存取區塊及一驅動區塊，該控制區塊根據傳接區塊的相對位置命令值及存取區塊的絕對累進位置產生一目標位置；該控制區塊基于當前位置及目標位置的差距及馬達的轉速產生一驅動數據；該驅動區塊以驅動數據驅動馬達帶動夾爪機構作動；由相對位置命令值、絕對累進位置、當前位置的計算，使馬達不會有累積位置誤差的問題。
【專利說明】
電動夾爪系統及其控制方法
技術領域
[0001]本發明是有關于一種電動夾爪系統及其控制方法，其應用于電動夾爪，以提升夾爪機構定位的精準度。
【背景技術】
[0002]自動化工業廣泛地使用電動夾爪，用以夾取工件進行組裝。然而，電動夾爪每次在移動過程中，其會產生移動位置的誤差，而無法精準地到達原先預定的目標位置。據此，電動夾爪每次的位移會不斷地累積位置誤差，造成電動夾爪在長久作動后，其實際移動位置與目標移動位置的差距會逐漸變大，而有夾持工件時產生偏心的問題，使被夾持的工件不斷地碰撞欲組裝的工件。
[0003]請參閱美國專利公告第US7863851號，其提供補償電動夾爪在移動時產生的位置誤差。公知技術具有一第一軸，產生一控制命令用以驅動步進馬達，及一第二軸系用以產生正確的位置。其中，該第二軸根據返饋馬達的位置產生速度曲線補償值，再將速度曲線補償值與原第一軸所產生的控制命令經運算產生復合式步進馬達命令值，進而補償步進馬達的位置誤差。
[0004]因此，公知技術能夠以每次返饋步進馬達的當前位置，以提高步進馬達單次移動的精準度，但若步進馬達在每次移動依舊有產生些微的位置誤差時，公知技術僅能以返饋馬達位置所產生的速度曲線補償值無法補償相對累積的誤差。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種電動夾爪系統及其控制方法，讓電動夾爪執行相對位移時，其不會有累積位置誤差的問題，以提升電動夾爪位移至目標位置的精準度。
[0006]為實現上述目的，本發明提供的電動夾爪系統，是用以控制一夾爪機構夾持一工件，該電動夾爪系統包含有:一馬達、一傳感器及一控制處理單元。該馬達用以驅動該夾爪機構夾持工件，而傳感器組設于馬達，該傳感器依據夾爪機構的位置而產生一當前位置。
[0007]控制處理單元包含有一控制區塊、一傳接區塊、一存取區塊及一驅動區塊；該傳接區塊產生一相對位置命令值，令夾爪機構以相對位置移動，而存取區塊儲存一絕對累進位置；控制區塊接收傳接區塊的相對位置命令值，及存取區塊的絕對累進位置，控制區塊基于相對位置命令值及絕對累進位置產生一目標位置；該控制區塊基于當前位置及目標位置的差距，以及馬達的轉速產生一驅動數據。該驅動區塊讀取驅動數據以驅動馬達帶動夾爪機構作動。由此，驅動區塊根據驅動數據驅動馬達以適合的轉速帶動夾爪機構以相對位置命令值位移至目標位置，而消除夾持機構在移動過程中產生的位置誤差。
[0008]另有一電動夾爪系統的控制方法，該方法包含有以下步驟:
[0009]a)該控制區塊接收由傳接區塊所傳送的相對位置命令值，及從存取單元中取得絕對累進位置，該控制區塊基于相對位置命令值及絕對累進位置產生目標位置；
[0010]b)該控制區塊接收傳感器產生的當前位置，并計算當前位置與目標位置之間的距離，該控制區塊基于當前位置與目標位置之間的距離及馬達的轉速而產生驅動數據；
[0011 ] c)驅動區塊接收驅動數據，且驅動區塊根據驅動數據以驅動馬達帶動夾爪機構往目標位置移動；
[0012]d)該控制區塊判斷夾爪機構是否進入一定位范圍，當判斷夾爪機構已進入定位范圍，即完成夾爪機構的定位；反之，回到步驟b);
[0013]據此，通過相對位置命令值、對累進位置及當前位置的計算，使馬達依據驅動數據以適當的轉速控制夾爪機構往目標位置移動，以補償夾爪機構所產生的位置誤差，進而提升夾爪機構定位的精準度。
[0014]有關本發明所提供的電動夾爪系統及其控制方法的詳細內容及特點，將于后續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本領域中具有通常知識者應能了解，該些詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅用于說明本發明，并非用以限制本發明的專利申請范圍。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明一較佳實施例所提供的電動夾爪系統的方塊圖；
[0016]圖2是本發明該較佳實施例所提供的電動夾爪系統的傳感器結合于馬達的立體圖；
[0017]圖3是本發明該較佳實施例所提供的控制電動夾爪系統方法的流程圖；
[0018]圖4是圖3的更新絕對累進位置流程步驟的流程圖；
[0019]圖5是本發明該較佳實施例所提供的電動夾爪系統，其驅動該夾爪機構以絕對位置模式移動的示意圖；以及
[0020]圖6是本發明該較佳實施例所提供的電動夾爪系統，其驅動的夾爪機構夾持工件的示意圖。
[0021]附圖中符號說明
[0022]100夾爪機構；200工件；10馬達；20傳感器；30控制處理單元；32傳接區塊；34存取區塊；36控制區塊；38驅動區塊；S10?S18、S20、S32?S36步驟。
【具體實施方式】
[0023]為了詳細說明本發明的技術特征所在，以下舉較佳實施例并配合附圖作詳細說明。其中:
[0024]請參閱圖1及圖2，是本發明一較佳實施例所提供的電動夾爪系統，其用以驅動一夾爪機構100的位置移動，該電動夾爪系統包含有一馬達10、一傳感器20及一控制處理單元30，該馬達10是用以驅動該夾爪機構100進行位置的移動。
[0025]如圖1所示，該傳感器20是安裝于馬達10，且傳感器20依據夾爪機構100的位置產生一夾爪機構100的當前位置。
[0026]該控制處理單元30包含有一傳接區塊32、一存取區塊34、一控制區塊36及一驅動區塊38，該控制區塊36連接傳接區塊32、存取區塊34、驅動區塊38及傳感器20，該傳接區塊32產生一相對位置命令值。存取區塊34儲存一絕對累進位置。該相對位置命令值是令馬達10驅動夾爪機構100以相對位置模式移動。
[0027]該控制區塊36讀取相對位置命令值、絕對累進位置及當前位置，且控制區塊36基于相對位置命令值及絕對累進位置產生一目標位置，該控制區塊36基于計算當前位置及目標位置的距離，以及馬達10的轉速(減速或加速)產生一驅動數據，該驅動數據系速度曲線。
[0028]該驅動區塊38讀取速度曲線，再將加速曲線轉化為電氣訊號(即為電流或電壓)，以驅動馬達10帶動夾爪機構100位移。
[0029]請參閱圖2、圖3，根據上述本發明該較佳實施例所提供的電動夾爪系統說明，進一步說明該系統的控制方法，該方法包含有以下步驟:
[0030]首先執行步驟S10，該控制區塊36接收由傳接區塊32所傳送的相對位置命令值；接著執行步驟S12，控制區塊36再從存取區塊34取得絕對累進位置；再執行步驟S13，該控制區塊36將相對位置命令值及絕對累進位置相加產生一目標位置。該絕對累進位置系夾爪機構100理想狀態下的當前位置。而相對位置命令值是夾爪機構100所需移動的距離。該絕對累進位置是夾爪機構100理想狀態下的當前位置，該絕對累進位置的初始狀態為默認值。
[0031 ] 步驟S20是更新絕對位置，將相對位置命令值加上原先儲存于存取區塊34中的絕對累進位置，以覆寫原先儲存于存取區塊34中的絕對累進位置。由此，當馬達10驅動夾爪機構100后，新的絕對累進位置為該夾爪機構100的理想狀態的當前位置，該理想狀態的當前位置是表示夾爪機構100在位移時沒有產生移動距離誤差的位置。通過更新絕對累進位置的步驟，以消除夾爪機構100于位移后所產生的位置誤差。
[0032]步驟S14是該控制區塊36接收傳感器20所產生的當前位置。接續步驟S15，該控制區塊36計算當前位置與目標位置的差距，及馬達10的轉速而產生驅動數據；通過計算當前位置與目標位置的差距，以補償夾爪機構100的先前位移所產生的位置誤差，使夾爪機構100能夠準確地達目標位置。
[0033]接著執行步驟S16，該控制區塊36傳送驅動數據至驅動區塊38，該驅動區塊38接收驅動數據后，驅動馬達10帶動夾爪機構100開始位移至目標位置。而后執行步驟S17，該控制區塊36判斷馬達10是否進入一定位范圍內，當控制區塊36判斷馬達10進入定位范圍后，即完成馬達10的定位(即步驟S18)。當該控制區塊36判斷馬達10未進入定位范圍時，回到步驟S14，使控制區塊36重新取得馬達10的當前位置，并不斷地重復循環步驟S14至步驟S17，直到馬達10進入定位范圍。其中，該定位范圍是工件的規格公差。
[0034]夾爪機構100在移動的過程中，其可以絕對位置模式移動至目標位置或以夾持模式移動至目標位置，該夾爪機構100是依照需求切換移動模式(切換該夾爪機構100的移動模式，為公知技術并非本發明所要討論的范疇，故在此不加以說明)。該夾爪機構100的移動模式分為兩種，一種是相對位置移動，另一種是絕對位置移動。相對位置移動是命令夾爪機構100移動一固定距離后到達目標位置，而絕對位置移動是命令夾爪機構100移動至目標位置；舉例而言，目標位置是3_，當夾爪機構100當前位置在1_。若夾爪機構100以相對位置移動，其接收的移動命令為往前移動至2_ ;若夾爪機構100以絕對位置移動，其收到的移動命令為移動至3_的位置。
[0035]請參閱圖4，為一更新絕對累進位置的流程，首先執行步驟S32，該控制區塊36先判斷夾爪機構100是否以絕對位置模式移動，若判斷結果為是，執行步驟S33更新絕對累進位置；反之執行步驟S34。請參閱圖5，是夾爪機構100移動的狀態，箭頭是夾爪機構100移動的方向。
[0036]步驟S34是控制區塊36判斷夾爪機構100是否為夾持模式移動，當判斷結果為是，則執行步驟S35更新絕對累進位置；反之進行步驟S33。請參閱圖6，是夾爪機構100為夾持模式移動，該夾爪機構100呈夾持工件200的狀態。
[0037]步驟S35，當控制區塊36判斷夾爪機構100處于出現異常狀態，執行步驟S33更新絕對累進位置；反之，執行步驟S36結束更新絕對累進位置流程。該異常狀況是夾爪機構100在位移的過程中，因碰到異物或在移動過程中無法繼續移動所產生的狀況。
[0038]前述的步驟S33更新絕對累進位置，是儲存傳感器20當下所產生的夾爪機構100的當前位置到存取區塊34中，該當前位置覆寫原先儲存于存取區塊34中的絕對累進位置，即更新絕對累進位置為夾爪機構100的當前位置。
[0039]據此，經由上述步驟更新絕對累進位置，在夾爪機構100移動的過程中能不斷的更新其絕對累進位置，而不影響其作動，通過不斷的更新絕對累進位置，以提升夾爪機構100位移至目標位置的精準度。
[0040]最后，必須再次說明，本發明于前述實施例中所描述的構成組件，僅為舉例說明，并非用來限制本發明的范圍，其他等效組件的替代或變化，亦應為本發明的申請專利范圍所涵蓋。
【主權項】
1.一種電動夾爪系統，是用以控制一夾爪機構夾持一工件，該電動夾爪系統包含有: 一馬達，用以驅動該夾爪機構； 一傳感器，組設于該馬達，該傳感器依據夾爪機構的位置而產生一當前位置；以及 一控制處理單元，包含有一控制區塊、一傳接區塊、一存取區塊及一驅動區塊；該控制區塊連接該傳接區塊、該存取區塊、該驅動區塊及該傳感器，該傳接區塊產生一相對位置命令值，該存取區塊儲存一絕對累進位置；該控制區塊讀取相對位置命令值、絕對累進位置及當前位置，控制區塊基于相對位置命令值及絕對累進位置產生一目標位置，該控制區塊基于當前位置及目標位置的差距，以及馬達的轉速產生一驅動數據；該驅動區塊讀取驅動數據以驅動馬達帶動夾爪機構作動。2.一種如權利要求1所述電動夾爪系統的控制方法，該方法包含有以下步驟: a)該控制區塊接收由傳接區塊所傳送的相對位置命令值，及從存取單元中取得絕對累進位置，該控制區塊基于相對位置命令值及絕對累進位置產生目標位置； b)該控制區塊接收傳感器產生的當前位置，并計算當前位置與目標位置之間的距離，該控制區塊基于當前位置與目標位置之間的距離及馬達的轉速而產生驅動數據； c)驅動區塊接收驅動數據，且驅動區塊根據驅動數據以驅動馬達帶動夾爪機構往目標位置移動； d)該控制區塊判斷夾爪機構是否進入一定位范圍，當判斷夾爪機構已進入定位范圍，即完成夾爪機構的定位；反之，回到步驟b)。3.根據權利要求2所述電動夾爪系統的控制方法，其中，在步驟d)中，當控制區塊判斷夾爪機構未進入定位范圍，再執行一更新絕對位置累進流程，在更新絕對位置累進流程中，當判斷夾爪機構為以一絕對位置模式移動、以一夾持模式移動、出現異常或前述任一種時，將夾爪機構的當前位置儲存至存取單元，以當前位置覆寫原儲存于存取單元中的絕對累進位置，如此更新絕對累進位置為夾爪機構的當前位置。4.根據權利要求3所述電動夾爪系統的控制方法，其中，在執行該更新絕對位置累進流程時，首先判斷夾持機構是否以絕對位置模式移動；當判斷結果為否，接續判斷夾持機構是否為以夾持模式移動；當判斷結果為否，再判夾持機構是否出現異常；當判斷結果為否，則結束該更新絕對位置累進流程。5.根據權利要求2所述電動夾爪系統的控制方法，其中，在步驟a)，當控制區塊取得相對位置命令值及絕對累進位置時，該控制區塊將相對位置命令值及絕對累積位置的總和覆寫存取區塊的絕對累進位置，以更新絕對累進位置為相對位置命令值及絕對累積位置的總和。6.根據權利要求2所述電動夾爪系統的控制方法，其中，該定位范圍為工件的規格公差。7.根據權利要求1或2所述電動夾爪系統的控制方法，其中，該驅動數據為馬達的加速曲線。
【文檔編號】G05B19/40GK106033212SQ201510104221
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月10日
【發明人】陳惟紹, 黃楷翔, 曾義翔
【申請人】上銀科技股份有限公司