本發明涉及一種控制系統，尤其涉及一種機器人裝置及其運動控制方法。

背景技術：

現代化生產線中，由于機器人裝置取件具有效率高、成本低、物件品質穩定等優點，故其已廣泛地用于取代人力生產。

如圖1所示，現有技術中的機器人裝置1系為六軸關節型機械手臂，其藉由六個旋轉軸11、12、13、14、15、16供各機械手臂10、100之關節相對轉動，以控制各機械手臂10、100的位置及狀態，且該機器人裝置1常見的運動控制方法為點對點(泛稱ptp)運動及直線補差(泛稱line)運動。

所述的點對點運動利用當前位置與目標位置的六軸角度進行插補(interpolation)，進而控制機械手臂，且該點對點運動的運行時間較短，但其移動軌跡沒有規律。其中，該當前位置表示機械手臂的末端點的現在位置，且該目標位置表示機械手臂于運動結束時，其末端點的位置，而該插補亦稱插值，表示數控系統依照一定方法確定運動軌跡的過程。

所述的直線補差運動利用當前位置與目標位置的卡氏坐標距離進行插補，且該線性補差運動的移動軌跡為直線，但其運行時間較久。

上述兩種方式皆可令裝置到達相同的位置，故一般在沒有要求軌跡條件的情況下，使用者通常會選擇更加省時的點對點運動。

而在進行點對點運動時，該機器人裝置1會有難以預測運動軌跡的缺點，因而導致該機器人裝置1的末端機械手臂100的運動軌跡s容易超出預設的工作范圍r，如圖1’所示，致使觸發警報器，甚至發生該機器人裝置1碰撞其它機臺的狀況。其中，所述的工作范圍r亦稱軟件行程極限，其表示因工作環境的空間或擺設，限制此機構的工作范圍，以確保工作安全。

再者，為了確保工作安全，亦有部分使用者選用線性補差運動的方法控制各該機械手臂10、100，但該機器人裝置1會因而增加工作時間。

因此，如何解決上述現有技術的種種問題，實為目前業界亟待解決的課題。

技術實現要素：

為解決上述現有技術的種種問題，本發明遂揭露一種機器人裝置及其運動控制方法，該機器人裝置包括：關節型機械手臂；多個旋轉軸，樞接至該機械手臂，以供該機械手臂的關節藉之相對轉動；以及主機，電性連接該旋轉軸以控制該旋轉軸的作動。

本發明還提供一種該主機控制該旋轉軸的運動控制方法，先取得該旋轉軸的當前位置與該旋轉軸的目標位置，再進行點對點運動并即時計算該旋轉軸的位置。該計算該旋轉軸的位置的步驟包含：計算該旋轉軸的插補位置；判斷該旋轉軸的插補位置與該當前位置是否相同，若不同，則將該插補位置傳送至運動控制卡以控制機械手臂動作，并將該插補位置作為當前位置；以及判斷該更新后的當前位置與該目標位置是否相同，若相同時，則結束該點對點運動。

前述的機器人裝置中，該關節型機械手臂具有六個該關節，以對應六個該旋轉軸。

前述的運動控制方法中，該當前位置為軸角度。

前述的運動控制方法中，該目標位置為軸角度。

前述的運動控制方法中，該插補位置為角度插補。

前述的運動控制方法中，該計算該旋轉軸的插補位置的步驟，先求出該插補位置，再以順向運動學求出并判斷是否符合工作范圍。

前述的運動控制方法中，該判斷該旋轉軸的插補位置與該當前位置是否相同的步驟中，若判斷該旋轉軸的插補位置與該當前位置相同時，則該主機會發出警示。

前述的運動控制方法中，該判斷該更新后的當前位置與該目標位置是否相同的步驟中，若判斷該更新后的當前位置與該目標位置不相同時，則重新進行該計算該旋轉軸的位置的流程。

由上可知，本發明的機器人裝置及其運動控制方法，主要借由在點對點運動時，同時計算該旋轉軸的位置，若該機械手臂的運動軌跡可能會超出工作范圍，則該主機予以修正該旋轉軸的運動，以避免該機械手臂的運動軌跡超出工作范圍，故不僅能克服該機器人裝置超出工作范圍的問題，且因能實時修正運動軌跡而不會影響該機器人裝置之工作時間。因此，本發明的機器人裝置及其運動控制方法能兼顧工作安全與工作時間的縮短。

附圖說明

圖1為現有技術的機器人裝置的側面示意圖；

圖1’為現有技術的機器人裝置的末端手臂的運動軌跡與工作范圍的平面示意圖；

圖2為本發明的運動控制方法的流程圖；以及

圖3為應用圖2的運動控制方法的機器人裝置的運動軌跡與工作范圍的平面示意圖。

附圖標記：

1機器人裝置

10、100機械手臂

11、12、13、14、15、16旋轉軸

20主機

r工作范圍

s、l運動軌跡

具體實施方式

以下借由特定的具體實施例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發明的其他優點及功效。

圖2為本發明的運動控制方法的流程圖。于本實施例中，該運動控制方法應用于如圖1所示的機器人裝置1，即安裝配載于控制器的主機20，故以下說明請一并參閱圖1及圖2。

如圖2所示，該機器人裝置1(其具有六軸關節型機械手臂10、100以及主機20)于進行點對點運動時，該主機20用以計算該旋轉軸11、12、13、14、15、16的角度，其先取得六個旋轉軸11、12、13、14、15、16的當前位置的軸角度及六個旋轉軸11、12、13、14、15、16的目標位置的軸角度，再進行點對點運動，且實時計算六個旋轉軸11、12、13、14、15、16的位置。具體地，該計算六個旋轉軸11、12、13、14、15、16的位置的步驟如下所述。

首先，進行步驟200的作業，依機械手臂10、100的移動速度規劃，以計算各該旋轉軸11、12、13、14、15、16的插補位置(如角度插補)，其作為該次的各旋轉軸的角度。例如，于求出該第一個旋轉軸11的角度后，以順向運動學求出并判斷是否符合工作范圍，其中，該順向運動學為一種以各軸的角度推算出末端點的卡氏坐標位置的算法。

因此，若判斷第一個旋轉軸11的角度不符合工作范圍時，則取消第一個旋轉軸11此次的角度插補，而保留原始的角度，之后依序執行第二旋轉軸12到第六個旋轉軸16的角度插補；若判斷第一個旋轉軸11的角度符合工作范圍時，則依序繼續執行第二個旋轉軸12到第六個旋轉軸16的角度插補，其運算過程與該第一個旋轉軸11相同。

于該第一至第六旋轉軸11、12、13、14、15、16的角度插補結束后，進行步驟201的作業，判斷各該旋轉軸11、12、13、14、15、16的角度插補(即插補后的軸角度)與該當前位置的軸角度是否相同。

若判斷各該旋轉軸11、12、13、14、15、16插補后的軸角度與該當前位置的軸角度相同時，則進行步驟202的警示作業，即當無法借由該角度插補的修正來避開超出工作范圍的狀況時，該主機20會立即發出警示。

若判斷各該旋轉軸11、12、13、14、15、16插補后的軸角度與該當前位置的軸角度不相同時，則表示六個旋轉軸11、12、13、14、15、16的插補結果屬于正常，故進行步驟203的作業，將插補后的軸角度傳送至運動控制卡，并以插補后的軸角度作為當前位置的軸角度。具體地，將插補后的角度數據傳送至運動控制卡，以于該機器人裝置1運作時，用此插補后的角度數據控制各該機械手臂10、100動作。

最后，在步驟203的作業之后，進行步驟204的作業，判斷該更新后的當前位置的軸角度與該目標位置的軸角度是否相同。若該更新后的當前位置的軸角度與該目標位置的軸角度不相同時，則表示點對點運動尚未結束，需重復上述步驟200至步驟203的作業；若該更新后的當前位置的軸角度與該目標位置的軸角度相同時，則表示該點對點運動已結束。

因此，本發明的運動控制方法系借由在計算六軸角度時，一并配合六個旋轉軸11、12、13、14、15、16的工作范圍的判斷，故當各該旋轉軸11、12、13、14、15、16的動作會超出工作范圍時，則這次計算先取消該旋轉軸插補后的軸角度，維持該旋轉軸當前位置的軸角度，再開始各該機械手臂10、100之動作。藉此，能避免該機器人裝置1的機械手臂10、100的運動軌跡超出預設的工作范圍，故當該機器人裝置1在作動時，新的插補位置能令原本超出工作范圍的動作變成正常執行。

具體地，如第3圖所示，當末端機械手臂100的運動軌跡可能會超出該工作范圍r時，其運動軌跡l經該運動控制方法修正后，將沿著該工作范圍r的邊緣，使該末端機械手臂100的運動軌跡l位于該工作范圍r內。

綜上所述，本發明的運動控制方法在點對點運動時，同時計算目前各旋轉軸轉動所推導而出的卡氏坐標，若有任何一機械手臂的運動軌跡超出工作范圍的情況，則予以修正，藉此克服機械手臂的運動軌跡超出工作范圍的問題，故能有效解決機器人裝置超出工作范圍的問題，且因能實時修正運動軌跡而不會影響機器人裝置的工作時間。

再者，本發明的運動控制方法只有在該機器人裝置可能超出工作范圍時，才會進行運動軌跡之修正，故該機器人裝置于未修正運動軌跡時，其工作時間并不會增加。

因此，本發明的運動控制方法能減少機械手臂超出工作范圍的情況發生，且不會導致工作時間增長，故能兼顧工作安全與工作時間之縮短。

上述實施例用以例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何本領域技術人員均可在不違背本發明之精神及范疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明的權利保護范圍，應如后述的權利要求書所列。