申请/专利权人：财团法人资讯工业策进会

申请日：2017-02-15

公开（公告）日：2021-01-05

公开（公告）号：CN108098768B

主分类号：B25J9/16(20060101)

分类号：B25J9/16(20060101)

优先权：["20161124 TW 105138684"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.01.05#授权;2018.06.26#实质审查的生效;2018.06.01#公开

摘要：一种防碰撞系统及防碰撞方法。防碰撞系统用以防止一物件碰撞一机械手臂，机械手臂包含一控制器，防碰撞系统包含：一第一影像感测器、一视觉处理单元及一处理单元。第一影像感测器撷取一第一影像。视觉处理单元接收第一影像，并辨识第一影像中的一物件及估计物件的一物件预估运动路径。处理单元连接控制器以读取机械手臂的一手臂运动路径及估算机械手臂的一手臂预估路径，并分析第一影像以建立一坐标系统，依据机械手臂的手臂预估路径及物件的物件预估运动路径，以判断物件是否将会与机械手臂发生碰撞。借此可达到避免机械手臂与物体产生碰撞的功效。

主权项：1.一种防碰撞系统，用以防止一物件碰撞一机械手臂，其中该机械手臂包含有一控制器，且该防碰撞系统，其特征在于，包含：一第一影像感测器，用以撷取一第一影像；一第二影像感测器，用以撷取一第二影像；一视觉处理单元，用以接收该第一影像，并辨识该第一影像中的一物件及估计该物件的一物件预估运动路径；以及一处理单元，用以连接该控制器以读取该机械手臂的一手臂运动路径及估算该机械手臂的一手臂预估路径，并分析该第一影像以建立一坐标系统，依据该机械手臂的该手臂预估路径及该物件的该物件预估运动路径，以判断该物件是否将会与该机械手臂发生碰撞；其中，当该处理单元判断该物件将会与该机械手臂发生碰撞时，调整该机械手臂的一运作状态，其中，该机械手臂包含于一X-Y平面上转动的一第一臂，和于一Y-Z平面上转动的一第二臂，该第一影像感测器设置于该机械手臂的上方，用以拍摄该机械手臂于该Y-Z平面上的一第一范围，以取得该第一影像，该第二影像感测器设置于该第一臂与该第二臂的交接处，用以拍摄该机械手臂于该X-Y平面上的一第二范围，以取得该第二影像。

全文数据：防碰撞系统及防碰撞方法技术领域[0001]本案是有关于一种防碰撞系统及防碰撞方法。特别是有关于一种应用于机械手臂的防碰撞系统及防碰撞方法。背景技术[0002]一般而言，机械手臂是以刚体及伺服马达所组成的精密机械，一旦发生非预期的碰撞时，会影响机械手臂各轴运作的精密度，甚至可能会损坏伺服马达或是零组件。在机械手臂中各部件的连续结构下，零组件更换往往都是整批汰换，更换伺服马达或零组件后的机械手臂也需要在进行精密测试与校正才可复工，维护成本与时间相对其他精密机械要来的高出许多。[0003]有鉴于此，有效的预防伺服马达损坏，有助于减低机械手臂的维护成本，因此如何在机器手臂运作时可侦测是否有非预期物件进入，且当有非预期物件进入时可即时调整机械手臂的运作状态，以避免伺服马达损坏，已成为本领域相关人员所需解决的问题。发明内容[0004]为解决上述课题，本案的一态样是提供一种防碰撞系统，以防止一物件碰撞一机械手臂，其中机器手臂包含有一控制器，且防碰撞系统包含:一第一影像感测器、一视觉处理单元及一处理单元。第一影像感测器用以擷取一第一影像。视觉处理单元用以接收第一影像，并辨识第一影像中的一物件及估计物件的一物件预估运动路径。处理单元用以连接控制器以读取机械手臂的一手臂运动路径及估算机械手臂的一手臂预估路径，并分析第一影像以建立一座标系统，依据机械手臂的手臂预估路径及物件的物件预估运动路径，以判断物件是否将会与机械手臂发生碰撞。其中，当处理单元判断物件将会与机械手臂发生碰撞时，调整机械手臂的运作状态。[0005]在一实施例中，该机械手臂为一六轴机械手臂，该控制器控制该基座上的一第一马达带动该六轴机械手臂的一第一臂于一X-Y平面上转动，且该控制器控制一第二马达带动该六轴机械手臂的一第二臂于一Y-Z平面上转动。[0006]在一实施例中，防碰撞系统，还包含:一第二影像感测器，用以撷取一第二影像;其中，该第一影像感测器设置于该六轴机械手臂的上方，用以拍摄该六轴机械手臂于一Y-Z平面上的一第一范围，以取得该第一影像，该第二影像感测器设置于该第一臂与该第二臂的交接处，用以拍摄该六轴机械手臂于一X-Y平面上的一第二范围，以取得该第二影像。[0007]在一实施例中，该处理单元分析该第一影像以判断一基准物的位置，将该基准物的位置设为该座标系统的一中心点座标，并依据该第二影像以校正该中心点座标。[0008]在一实施例中，该机械手臂为一四轴机械手臂，该处理单元控制该基座上的一马达带动该四轴机械手臂的一第一臂于一X-Y平面上转动。[0009]在一实施例中，该第一影像感测器设置于该四轴机械手臂的上方，用以拍摄该四轴机械手臂于一X-Y平面上的一范围，以取得该第一影像。[0010]在一实施例中，该机械手臂包含一第一臂，该处理单元控制该第一臂执行一手臂最大角度运动，该第一影像感测器于该第一臂执行一手臂最大角度运动时撷取该第一影像，且该处理单兀通过一冋步定位与地图建构（Simultaneouslocalizationandmapping，SLAM技术分析该第一影像，以取得该第一影像中重复的至少一地图特征，依据该至少一地图特征以定位该基座的位置，并建构一空间地形。[0011]在一实施例中，该处理单元依据一运动控制码以估算该机械手臂的该手臂预估路径，该视觉处理单元通过比对不同时间点所拍摄的该第一影像以估算该物件的该物件预估运动路径，并将该物件的该物件预估运动路径传送至该处理单元，该处理单元判断该机械手臂的该手臂预估路径与该物件的该物件预估运动路径是否于一时间点重叠，若该处理单元判断该机械手臂的该手臂预估路径与该物件的该物件预估运动路径于该时间点重叠，则判断该物件将会与该机械手臂发生碰撞。[0012]在一实施例中，当该处理单元判断该机械手臂的该手臂预估路径与该物件的该物件预估运动路径于一时间点重叠时，将该机械手臂的该运作状态调整为一顺应模式、一缓减运动模式、一路径变更模式或一停止运动模式。[0013]在一实施例中，该处理单元判断该机械手臂的该手臂预估路径与该物件的该物件预估运动路径于一时间点重叠时，该处理单元还用以判断一碰撞时间是否大于一安全容许值，若该碰撞时间大于该安全容许值，则该处理单元更改该机械手臂的一当前移动方向，若该碰撞时间不大于该安全容许值，则该处理单元缓减该机械手臂的一当前移动速度。[00M]本案的另一态样是提供一种防碰撞方法，用以防止一物件碰撞一机械手臂，其中机器手臂包含有一控制器，且防碰撞方法包含:通过第一影像感测器撷取一第一影像;通过一视觉处理单元接收第一影像，并辨识第一影像中的一物件及估计物件的一预估运动路径；以及通过一处理单元连接控制器以读取机械手臂的一手臂运动路径及估算机械手臂的一手臂预估路径，并分析第一影像以建立一座标系统，依据机械手臂的手臂预估路径及物件的物件预估运动路径，以判断物件是否将会与机械手臂发生碰撞;其中，当处理单元判断物件将会与机械手臂发生碰撞时，调整机械手臂的运作状态。[0015]在一实施例中，该机械手臂为一六轴机械手臂，该防碰撞方法还包含:通过该控制器控制一基座上的一第一马达带动该六轴机械手臂的一第一臂于一X-Y平面上转动；以及通过该控制器控制一第二马达带动该六轴机械手臂的一第二臂于一Y-Z平面上转动。[0016]在一实施例中，防碰撞方法还包含:通过一第二影像感测器以撷取一第二影像;其中，该第一影像感测器设置于该六轴机械手臂的上方，用以拍摄该六轴机械手臂于一Y-Z平面上的一第一范围，以取得该第一影像，该第二影像感测器设置于该第一臂与该第二臂的交接处，用以拍摄该六轴机械手臂于一X-Y平面上的一第二范围，以取得该第二影像。[0017]在一实施例中，防碰撞方法还包含:通过该处理单元分析该第一影像以判断一基准物的位置，将该基准物的位置设为该座标系统的一中心点座标，并依据该第二影像以校正该中心点座标。[0018]在一实施例中，该机械手臂为一四轴机械手臂，该防碰撞方法还包含:通过该处理单元控制一基座上的一马达带动该四轴机械手臂的一第一臂于一X-Y平面上转动。[0019]在一实施例中，该第一影像感测器设置于该四轴机械手臂的上方，用以拍摄该四轴机械手臂于一X-Y平面上的一范围，以取得该第一影像。[0020]在一实施例中，该机械手臂包含一第一臂，该防碰撞方法还包含:通过该处理单元控制该第一臂执行一手臂最大角度运动，该第一影像感测器于该第一臂执行一手臂最大角度运动时撷取该第一影像；以及通过该处理单元一同步定位与地图建构技术分析该第一影像，以取得该第一影像中重复的至少一地图特征，依据该至少一地图特征以定位一基座的位置，并建构一空间地形。[0021]在一实施例中，防碰撞方法还包含:通过该处理单元依据一运动控制码以估算该机械手臂的该手臂预估路径;通过该视觉处理单元比对不同时间点所拍摄的该第一影像以估算该物件的该物件预估运动路径，并将该物件的该物件预估运动路径传送至该处理单元；以及通过该处理单元判断该机械手臂的该手臂预估路径与该物件的该物件预估运动路径是否于一时间点重叠，若该处理单元判断该机械手臂的该手臂预估路径与该物件的该物件运动路径于该时间点重叠，则判断该物件将会与该机械手臂发生碰撞。[0022]在一实施例中，当该处理单元判断该机械手臂的该手臂预估路径与该物件的该物件预估运动路径于一时间点重叠时，该处理单元将该机械手臂的该运作状态调整为一顺应模式、一缓减运动模式、一路径变更模式或一停止运动模式。[0023]在一实施例中，该处理单元判断该机械手臂的该手臂预估路径与该物件的该物件预估运动路径于一时间点重叠时，该处理单元还用以判断一碰撞时间是否大于一安全容许值，若该碰撞时间大于该安全容许值，则该处理单元更改该机械手臂的一当前移动方向，若该碰撞时间不大于该安全容许值，则该处理单元缓减该机械手臂的一当前移动速度。[0024]综上，本案通过视觉处理单元辨识影像中是否有非预期进入的物件，若有则处理单元可即时估计物件的物件预估运动路径，再依据机械手臂的手臂预估路径及物件的物件预估运动路径，以判断物件是否将会与机械手臂发生碰撞。此外，在机械手臂运作中，若处理单元判断有非预期物件进入时，可即时令机器手臂停止动作或修改为顺应模式，顺应模式为伺服马达处在无内部电力驱动下，外在力改变马达的旋转角（即手臂受到力或力矩所反映的位移），使得外在力不会造成马达的损坏。防止机械手臂在逆向反作用力状态下受力，借此可避免机械手臂与物体产生碰撞而让伺服马达损伤，并达到避免伺服马达损坏的功效。附图说明[0025]为让本揭示内容的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：[0026]图1为根据本案一实施例绘不的一种防碰撞系统的不意图；[0027]图2为根据本案一实施例绘示的一种嵌入式系统的示意图；[0028]图3为根据本案一实施例绘示的一种防碰撞系统的示意图；[0029]图4为根据本案一实施例绘示的一种防碰撞方法的流程图；以及[0030]图5A〜图5C为根据本案一实施例绘示的一种第一影像的示意图。具体实施方式_[0031]请参阅图1〜2，图1为根据本案一实施例绘示的一种防碰撞系统100的不意图。图2为根据本案一实施例绘示的一种嵌入式系统130的示意图。于一实施例中，防碰撞系统100用以防止一物件碰撞一机械手臂A1，其中机器手械A1包含有一控制器140,控制器140可以连接外部计算机，透过外部计算机中的应用软件让使用者设定机械手臂A1的运作方式，且此应用软件可将运作方式转换成控制器140可读取的运动控制码，使得控制器140可依据运动控制码控制机械手臂A1的运作。于一实施例中，机器手臂A1还包含电源控制器。[0032]于一实施例中，防碰撞系统100包一影像感测器120及嵌入式系统130。于一实施例中，嵌入式系统130可以是外挂式嵌入式系统，可外挂于机械手臂A1的任一部件上。于一实施例中，嵌入式系统130可以放置于机械手臂A1上。于一实施例中，嵌入式系统130通过一有线无线通讯连结与机器手械A1的控制器140连结，并通过一有线无线通讯连结与影像感测器120连接。[0033]于一实施例中，如图2所示，嵌入式系统130包含一处理单元131及一视觉处理单元VisionProcessingUnit132,处理单元131親接于视觉处理单兀132。于一实施例中，处理单元131耦接于控制器140,视觉处理单元132耦接于影像感测器120。[0034]于一实施例中，防碰撞系统100包含多个影像感测器120、121，机器手臂A1包含有多个马达M1、M2并耦接于控制器140,视觉处理单元132耦接于多个影像感测器120、121。[0035]于一实施例中，影像感测器120可以挂载于机械手臂A1上，亦可以独立设置于座标系统中可拍摄到机械手臂A1的任一位置。[0036]于一实施例中，影像感测器120、121可以是会是由至少一电荷耦合元件（ChargeCoupledDevice;CCD或一互补式金氧半导体（ComplementaryMetal-OxideSemiconductonCMOS感测器所组成。影像感测器120、121可以挂载于机械手臂A1上，亦可以分别设置在独立设置于座标系统中的其他位置。于一实施例中，处理单元131及控制器140分别可以被实施为微控制单元microcontroller、微处理器microprocessor、数字信号处理器（digitalsignalprocessor、特殊应用集成电路（applicationspecificintegratedcircuit,ASIC或一逻辑电路。于一实施例中，视觉处理单兀132用以处理影像分析，例如，应用于图像识别、追踪动态物件、实物测距及测量环境深度。一实施例中，影像感测器120实现为三维摄影机、红外线摄影机或其他可用于取得影像深度信息的深度摄影机。于一实施例中，视觉处理单元132可以由多个精简指令集处理器、硬件加速器单元、高性能影像信号处理器以及高速外围接口以实现之。[0037]接着，请一并参阅图1、3〜4,图3为根据本案一实施例绘示的一种防碰撞系统3〇〇的示意图。图4为根据本案一实施例绘示的一种防碰撞方法400的流程图。须注意的是，本发明可应用于各种机械手臂，下述以图1的四轴机械手臂及图3的六轴机械手臂作为说明，其各自具有不同的影像感测器的配置方式，然，本领域具通常知识者应可理解，本发明并不仅限于四轴机械手臂及六轴机械手臂，亦依据机械手臂的类型以调整影像感测器的数量及位置，以拍摄机械手臂的操作情形。[0038]于一实施例中，如图1所示，机械手臂A1为一四轴机械手臂。四轴机械手臂A1以基座101的位置视为座标系的原点，处理单元131通过控制器140控制基座101上的马达Ml带动四轴机械手臂A1的一第一臂11〇于一X-Y平面上转动。[0039]于一实施例中，如图1所示，影像感测器120设置于四轴机械手臂A1的上方，朝向四轴机械手臂A1及X-Y平面进行拍摄。例如，影像感测器120设置于与X轴为_2垂直且平行于Z轴的轴线L1上，其位置座标对应于X，Y，Z约略为_2，0，6。其中，轴线L1为一虚拟轴线，用以表述影像感测器120的设置位置，然，本领域具通常知识者应可理解，影像感测器120可W置于座标系统中的任何位置，只要是能够拍摄到四轴机械手臂A1于X-Y平面上的影像即可。[0040]于另一实施例中，如图3所示，图3中的机械手臂A2为一六轴机械手臂。于此例中，控制器140控制基座101上的马达Ml带动六轴机械手臂A2的第一臂110于一X-Y平面上转动，且控制器140控制马达M2带动六轴机械手臂A2的第二臂111于一Y-Z平面上转动。[0041]于一实施例中，如图3所示，影像感测器120设置于六轴机械手臂A2的上方，朝向六轴机械手臂A2及Y-Z平面拍摄。例如，影像感测器120设置于与X轴为-3垂直且平行于Z轴的轴线L2上，其位置座标对应于X，Y，Z约略为-3,0,7。其中，轴线L2为一虚拟轴线，仅用以表述影像感测器120的设置位置，然，本领域具通常知识者应可理解，影像感测器120可设置于座标系统中的任何位置，只要是能够拍摄到六轴机械手臂A2于Y-Z平面上的影像即可。此夕卜，防碰撞系统300还包含影像感测器121，用以撷取一第二影像。影像感测器121设置于第一臂110与第二臂111的交接处，朝向X-Y平面进行拍摄，用以拍摄六轴机械手臂A2于一X-Y平面上的影像。[0042]接着，以下叙述防碰撞方法400的实施步骤，本领域具通常知识者应可理解下述步骤可依实际情形，调整个步骤的先后次序。[0043]于步骤410中，影像感测器120撷取第一影像。[0044]于一实施例中，如图1所示，影像感测器120用以拍摄四轴机械手臂A1于一X-Y平面上的一范围Ral，以取得第一影像。[0045]需注意的是，为便于说明，于后续叙述中，影像感测器120于不同时点所拍摄到的影像皆统称为第一影像。[0046]于一实施例中，如图3所示，影像感测器120用以拍摄六轴机械手臂于一Y-Z平面上的第一范围Ral，以取得第一影像，影像感测器121用以拍摄六轴机械手臂于一X-Y平面上的第二范围Ra2,以取得第二影像。[0047]需注意的是，为便于说明，于后续叙述中，影像感测器121于不同时点所拍摄到的影像皆统称为第二影像。[0048]由上述可知，当机械手臂A2为一六轴机械手臂时，由于其具有第一臂110与第二臂111，故可将影像感测器121挂载于第一臂110与第二臂111的交接处，使得影像感测器121针对第二臂111拍摄其运作情形，可更清楚的拍摄出第二臂111是否有可能发生碰撞。此外，影像感测器120、121可分别取得第一影像及第二影像，并将影像传送到视觉处理单元132。[0049]于步骤420中，视觉处理单元132接收第一影像，并辨识第一影像中的一物件OBJ及估计物件OBJ的一物件预估运动路径a。[0050]请参照图1及图5A〜图5C，图5A〜图5C为根据本案一实施例绘示的一种第一影像的示意图。于一实施例中，第一影像例如为图5A所示，视觉处理单元132可通过已知的影像辨识演算法例如:视觉处理单元132可拍摄多张第一影像，以判断影像中正在移动的部分，或是透过辨识第一影像的各区块的颜色、形状或深度等信息），以辨识出物件OBJ。[0051]于一实施例中，视觉处理单元132可通过光流法Opticalfloworopticflow以估计物件的一物件预估运动路径a。例如，视觉处理单元132比对先后拍摄的第一张第一影像先拍摄及第二张拍摄影像后拍摄），若物件0BJ在第二张第一影像中的位置为在第一张第一影像中的位置的右边，则可估算出物件预估运动路径为往右移动。[0052]_借此，视觉处理单元132比对不同时间点所拍摄的第一影像以估算物件0BJ的物件预估运动路径a，并将物件OBJ的物件预估运动路径a传送至处理单元131。[0053]于一实施例中，当处理单元1：31具有较佳的运算能力时，视觉处理单元132亦可将辨识出的物件OBJ的信息传送至处理单元131，使处理单元131依据物件OBJ在多个时间点于座标系统中的位置，以预估此物件预估运动路径a。[0054]于一实施例中，当机械手臂A2为一六轴机械手臂时如图3所示），若视觉处理单元132辨识先后拍摄的第一影像及第二影像中皆具有一物件0Bj，则可依据物件0BJ于第一影像及第二影像中的位置以估计物件OBJ的一物件预估运动路径a。[0055]于步骤43〇中，处理单元131读取机械手臂A1的一手臂运动路径及估算机械手臂A1的一手臂预估路径b，并分析第一影像以建立一座标系统。[0056]于一实施例中，处理单元131依据一运动控制码以估算机械手臂A1的手臂预估路径b如图5B所示）。[0057]于一实施例中，防碰撞系统1〇〇包含一储存装置，用以储存运动控制码，此运动控制码可以由使用者事先定义，用以控制机械手臂A1于各时点的运作方向、速度及操作功能如夹放或转动一目标物件），因此，处理单元131可通过读取储存装置中的运动控制码，以估算机械手臂A1的手臂预估路径b。[0058]于一实施例中，影像感测器120可连续拍摄多张第一影像，处理单元131分析其中一张第一影像以判断一基准物的位置，将基准物的位置设为座标系统的一中心点座标，并依据另一张第一影像以校正中心点座标。换言之，处理单元131可通过不同时点所拍摄的多张第一影像以校正中心点座标。如图1所示，处理单元131分析一第一影像，并判断此第一影像中的基座101的位置，于一实施例中，处理单元131分析影像感测器120所拍摄的第一影像中的深度信息，以判断基座101与影像感测器120的相对距离及相对方向，以判断出第一影像中的基座101与影像感测器120的相对位置，再依据此相对位置的信息，将基座101的位置设为中心点座标为绝对位置），其座标为0,0,0。[0059]借此，处理单元131可分析第一影像以建立一座标系统，此座标系统可作为判断第一影像中各个物体如机械手臂A1或物件OBJ之间相对位置的依据。[0060]于一实施例中，于建立座标系统后，处理单元131可接收控制器140的即时信号，以得知目前第一臂110的座标位置，依据目前第一臂110的座标位置和运动控制码，以预估此手臂预估路径b。[0061]于一实施例中，如图1所示机械手臂A1包含一第一臂110,处理单元131通过控制器140控制第一臂110执行一手臂最大角度运动，影像感测器120于第一臂110执行一手臂最大角度运动时撤取第一影像，且处理单元131通过一同步定位与地图建构（Simultaneouslocalizationandmapping，SLAM技术分析第一影像，以取得第一影像中重复的至少一地图特征，依据至少一地图特征以定位基座101的位置，并建构一空间地形。其中，同步定位与地图建构技术为一已知技术，用以评估机械手臂A1自身位置并连结其与第一影像中各元件的关系。[0062]于一实施例中，如图3所示，当机械手臂A2为一六轴机械手臂时，处理单元131分析第一影像以判断一基准物的位置，将基准物的位置设为座标系统的一中心点座标，并依据第二影像以校正中心点座标。于此步骤中，图3的机械手臂A2的其他操作方式与图1的机械手臂A1相似，故此处不再赘述。[0063]于一实施例中，步骤420与步骤430的先后次序可以对调。[0064]于步骤440中，处理单元131依据机械手臂A1的手臂预估路径b及物件OBJ的物件预估运动路径a，以判断物件OBJ是否将会与机械手臂A1发生碰撞。若处理单元131判断物件OBJ将会与机械手臂A1发生碰撞，则进入步骤450,若处理单元131判断物件OBJ不会与机械手臂A1发生碰撞，则进入步骤410。[0065]于一实施例中，处理单元131判断机械手臂A1的手臂预估路径b与物件OBJ的物件预估运动路径a是否于一时间点重叠，若处理单元131判断机械手臂A1的手臂预估路径b与物件0BJ的物件预估运动路径a于此时间点重叠，则判断物件0BJ将会与机械手臂A1发生碰撞。[0066]例如，处理单元131依据手臂预估路径b以预估在10:00时，机械手臂A1的第一臂110的位置为座标（10，20，30，并依据物件预估运动路径a以预估在10:00时，物件0BJ的位置同样为座标（10，20，30;据此，处理单元可判断此机械手臂A1与物件0BJ的路径将会于10:00时重叠，即判断为此两者将发生碰撞。[0067]于一实施例中，当机械手臂A2为一六轴机械手臂时（如图3所示），处理单元131依据机械手臂A2的手臂预估路径b及物件OBJ的物件预估运动路径a，以判断物件0BJ是否将会与机械手臂A2发生碰撞。若处理单元131判断物件OBJ将会与机械手臂A2发生碰撞，则进入步骤450，若处理单元131判断物件OBJ不会与机械手臂A2发生碰撞，则进入步骤410。于此步骤中，图3的机械手臂A2的其他操作方式与图1的机械手臂A1相似，故此处不再赘述。[0068]于步骤450中，处理单元131调整机械手臂A1的运作状态。[0069]于一实施例中，当处理单元131判断机械手臂A1的手臂预估路径b与物件0BJ的物件预估运动路a径于一时间点重叠或交会时，将机械手臂A1的运作状态调整为一顺应模式如图5C所示，处理单元131通过控制器140控制机械手臂A顺应物件OBJ的运动方向移动，即，机械手臂A1改为沿着手臂预估路径c移动）、一缓减运动模式、一路径变更模式或一停止运动模式。这些运作状态的调整可以依据实际情形以设定之。[0070]于一实施例中，当处理单元131判断机械手臂A1的手臂预估路径b与物件0BJ的物件预估运动路径a于一时间点重叠时，处理单元131还用以判断一碰撞时间是否大于一安全容许值例如判断碰撞时间是否大于2秒），若碰撞时间大于安全容许值，则处理单元131更改机械手臂A1的一当前移动方向（例如处理单元131指示控制器140控制机械手臂A1往反方向移动），若碰撞时间不大于安全容许值，则处理单元131指示控制器140控制机械手臂A1缓减一当前移动速度。[0071]于此步骤中，图3的机械手臂A2的其他操作方式与图1的机械手臂A1相似，故此处不再赘述。[0072]综上，本案通过视觉处理单元辨识影像中的物件并估计物件的物件预估运动路径，处理单元可依据机械手臂的手臂预估路径及物件的物件预估运动路径，以判断物件是否将会与机械手臂发生碰撞。此外，在机械手臂运作中，若处理单元判断有非预期物件进入时，可即时令手臂停止动作或改顺应模式，防止机械手臂在逆向反作用力状态下受力，借此可避免机械手臂与物体产生碰撞，并达到避免伺服马达损坏的功效。[0073]虽然本案己以实施例揭露如上，然其并非用以限定本案，任何熟悉此技艺者，在不脱离本案的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本案的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

权利要求：1.一种防碰撞系统，用以防止一物件碰撞一机械手臂，其中该机器手臂包含有一控制器，且该防碰撞系统，其特征在于，包含：一第一影像感测器，用以撷取一第一影像；一视觉处理单元，用以接收该第一影像，并辨识该第一影像中的一物件及估计该物件的一物件预估运动路径；以及一处理单元，用以连接该控制器以读取该机械手臂的一手臂运动路径及估算该机械手臂的一手臂预估路径，并分析该第一影像以建立一座标系统，依据该机械手臂的该手臂预估路径及该物件的该物件预估运动路径，以判断该物件是否将会与该机械手臂发生碰撞；其中，当该处理单元判断该物件将会与该机械手臂发生碰撞时，调整该机械手臂的该运作状态。2.根据权利要求1所述的防碰撞系统，其特征在于，该机械手臂为一六轴机械手臂，该控制器控制该基座上的一第一马达带动该六轴机械手臂的一第一臂于一X-Y平面上转动，且该控制器控制一第二马达带动该六轴机械手臂的一第二臂于一Y-Z平面上转动。3.根据权利要求2所述的防碰撞系统，其特征在于，还包含：一第二影像感测器，用以撷取一第二影像；其中，该第一影像感测器设置于该六轴机械手臂的上方，用以拍摄该六轴机械手臂于一Y-Z平面上的一第一范围，以取得该第一影像，该第二影像感测器设置于该第一臂与该第二臂的交接处，用以拍摄该六轴机械手臂于一X-Y平面上的一第二范围，以取得该第二影像。4.根据权利要求3所述的防碰撞系统，其特征在于，该处理单元分析该第一影像以判断一基准物的位置，将该基准物的位置设为该座标系统的一中心点座标，并依据该第二影像以校正该中心点座标。5.根据权利要求1所述的防碰撞系统，其特征在于，该机械手臂为一四轴机械手臂，该处理单元控制该基座上的一马达带动该四轴机械手臂的一第一臂于一X-Y平面上转动。6.根据权利要求5所述的防碰撞系统，其特征在于，该第一影像感测器设置于该四轴机械手臂的上方，用以拍摄该四轴机械手臂于一X-Y平面上的一范围，以取得该第一影像。7.根据权利要求1所述的防碰撞系统，其特征在于，该机械手臂包含一第一臂，该处理单元控制该第一臂执行一手臂最大角度运动，该第一影像感测器于该第一臂执行一手臂最大角度运动时擷取该第一影像，且该处理单元通过一同步定位与地图建构技术分析该第一影像，以取得该第一影像中重复的至少一地图特征，依据该至少一地图特征以定位该基座的位置，并建构一空间地形。8.根据权利要求7所述的防碰撞系统，其特征在于，该处理单元依据一运动控制码以估算该机械手臂的该手臂预估路径，该视觉处理单元通过比对不同时间点所拍摄的该第一影像以估算该物件的该物件预估运动路径，并将该物件的该物件预估运动路径传送至该处理单元，该处理单元判断该机械手臂的该手臂预估路径与该物件的该物件预估运动路径是否于一时间点重叠，若该处理单元判断该机械手臂的该手臂预估路径与该物件的该物件预估运动路径于该时间点重叠，则判断该物件将会与该机械手臂发生碰撞。9.根据权利要求1所述的防碰撞系统，其特征在于，当该处理单元判断该机械手臂的该手臂预估路径与该物件的该物件预估运动路径于一时间点重叠时，将该机械手臂的该运作状态调整为一顺应模式、一缓减运动模式、一路径变更模式或一停止运动模式。10.根据权利要求1所述的防碰撞系统，其特征在于，该处理单元判断该机械手臂的该手臂预估路径与该物件的该物件预估运动路径于一时间点重叠时，该处理单元还用以判断一碰撞时间是否大于一安全容许值，若该碰撞时间大于该安全容许值，则该处理单元更改该机械手臂的一当前移动方向，若该碰撞时间不大于该安全容许值，则该处理单元缓减该机械手臂的一当前移动速度。11.一种防碰撞方法，用以防止一物件碰撞一机械手臂，其中该机器手臂包含有一控制器，且该防碰撞方法，其特征在于，包含：通过第一影像感测器撷取一第一影像；通过一视觉处理单元接收该第一影像，并辨识该第一影像中的一物件及估计该物件的一预估运动路径;以及通过一处理单元连接该控制器以读取该机械手臂的一手臂运动路径及估算该机械手臂的一手臂预估路径，并分析该第一影像以建立一座标系统，依据该机械手臂的该手臂预估路径及该物件的该物件预估运动路径，以判断该物件是否将会与该机械手臂发生碰撞；其中，当该处理单元判断该物件将会与该机械手臂发生碰撞时，调整该机械手臂的该运作状态。12.根据权利要求11所述的防碰撞方法，其特征在于，该机械手臂为一六轴机械手臂，该防碰撞方法还包含：通过该控制器控制一基座上的一第一马达带动该六轴机械手臂的一第一臂于一X-Y平面上转动；以及通过该控制器控制一第二马达带动该六轴机械手臂的一第二臂于一Y-Z平面上转动。13.根据权利要求12所述的防碰撞方法，其特征在于，还包含：通过一第二影像感测器以擷取一第二影像；其中，该第一影像感测器设置于该六轴机械手臂的上方，用以拍摄该六轴机械手臂于一Y-Z平面上的一第一范围，以取得该第一影像，该第二影像感测器设置于该第一臂与该第二臂的交接处，用以拍摄该六轴机械手臂于一X-Y平面上的一第二范围，以取得该第二影像。14.根据权利要求13所述的防碰撞方法，其特征在于，还包含：通过该处理单元分析该第一影像以判断一基准物的位置，将该基准物的位置设为该座标系统的一中心点座标，并依据该第二影像以校正该中心点座标。15.根据权利要求11所述的防碰撞方法，其特征在于，该机械手臂为一四轴机械手臂，该防碰撞方法还包含：通过该处理单元控制一基座上的一马达带动该四轴机械手臂的一第一臂于一X-Y平面上转动。ie•根据权利要求15所述的防碰撞方法，其特征在于，该第一影像感测器设置于该四轴机械手臂的上方，用以拍摄该四轴机械手臂于一X-Y平面上的一范围，以取得该第一影像。17.根据权利要求11所述的防碰撞方法，其特征在于，该机械手臂包含一第一臂，该防碰撞方法还包含：通过该处理单元控制该第一臂执行一手臂最大角度运动，该第一影像感测器于该第一臂执行一手臂最大角度运动时擷取该第一影像;以及通过该处理单元一同步定位与地图建构技术分析该第一影像，以取得该第一影像中重复的至少一地图特征，依据该至少一地图特征以定位一基座的位置，并建构一空间地形。18.根据权利要求I7所述的防碰撞方法，其特征在于，还包含：通过该处理单元依据一运动控制码以估算该机械手臂的该手臂预估路径；通过该视觉处理单元比对不同时间点所拍摄的该第一影像以估算该物件的该物件预估运动路径，并将该物件的该物件预估运动路径传送至该处理单元；以及通过该处理单元判断该机械手臂的该手臂预估路径与该物件的该物件预估运动路径是否于一时间点重叠，若该处理单元判断该机械手臂的该手臂预估路径与该物件的该物件运动路径于该时间点重叠，则判断该物件将会与该机械手臂发生碰撞。19.根据权利要求11所述的防碰撞方法，其特征在于，当该处理单元判断该机械手臂的该手臂预估路径与该物件的该物件预估运动路径于一时间点重叠时，该处理单元将该机械手臂的该运作状态调整为一顺应模式、一缓减运动模式、一路径变更模式或一停止运动模式。20.根据权利要求11所述的防碰撞方法，其特征在于，该处理单元判断该机械手臂的该手臂预估路径与该物件的该物件预估运动路径于一时间点重叠时，该处理单元还用以判断一碰撞时间是否大于一安全容许值，若该碰撞时间大于该安全容许值，则该处理单元更改该机械手臂的一当前移动方向，若该碰撞时间不大于该安全容许值，则该处理单元缓减该机械手臂的一当前移动速度。

百度查询： 财团法人资讯工业策进会 防碰撞系统及防碰撞方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD