專利名稱：工作站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工作站，且特別涉及可與自主移動(dòng)裝置進(jìn)行對位連結(jié)的 工作站。
背景技術(shù)：
拜科技飛快地進(jìn)展所賜，工業(yè)朝向自動(dòng)化發(fā)展以將以往反復(fù)、瑣碎又吃 力的勞力密集工作利用自動(dòng)化機(jī)器來完成。
自主移動(dòng)裝置為自動(dòng)化的一個(gè)重要設(shè)備。利用在自主移動(dòng)裝置加裝不同 的配備，便可以成為一種具備特殊職務(wù)功能的自主移動(dòng)裝置，因此使用范圍 極為廣泛。也因?yàn)槿绱?，近年來自主移?dòng)裝置的開發(fā)逐漸受到重視。影響自 主移動(dòng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間最主要的原因即為自主移動(dòng)裝置的電力供應(yīng)來源-電 池。自主移動(dòng)裝置能夠運(yùn)行的時(shí)間正比于電池的電量，而電池的電量多寡又 與電池體積及重量成正比。因此，若要使自主移動(dòng)裝置擁有長時(shí)間的續(xù)航力， 那么自主移動(dòng)裝置就需要承載較重及體積較大的電池，此舉勢必造成自主移 動(dòng)裝置體積的龐大，也會(huì)需要較大的馬力輸出。
目前常見用來解決自主移動(dòng)裝置的電力問題以及增加其續(xù)航力的方法， 大致分為充電式與電池置換式。以自主移動(dòng)裝置采用自動(dòng)進(jìn)工作站進(jìn)行充電 的方式為例說明。自主移動(dòng)裝置在進(jìn)行充電時(shí)是呈現(xiàn)靜止的，且由于自主移 動(dòng)裝置所需的電量高，故需較久的充電時(shí)間。但許多執(zhí)行值勤動(dòng)作的自主移 動(dòng)裝置如執(zhí)行安全巡邏、廠房檢測、工件安裝等用途的自主移動(dòng)裝置，是不 允許其有停滯的情況出現(xiàn)。若要求充電迅速而進(jìn)^f亍快速充電，則會(huì)有縮短電 池壽命的缺點(diǎn)。
以機(jī)器人的電池充電方式為例，可參考?xì)W洲專利號EP1819026 A2名稱 為Charging System for Legged Mobile Robot的專利。圖1A及圖IB為歐洲專 利號EP1819026A2的機(jī)器人充電系統(tǒng)的示意圖。請同時(shí)參考圖1A及圖1B， 工作站20具有定位標(biāo)記27(PositionMark)，機(jī)器人1的雙足可自主移動(dòng)，且 機(jī)器人1透過視覺感應(yīng)器以進(jìn)行與工作站20定位。當(dāng)機(jī)器人1進(jìn)入工作站20后，機(jī)器人l會(huì)轉(zhuǎn)身，而電池2透過電極裝置4與工作站20連接進(jìn)行充 電。支撐裝置23裝設(shè)于工作站20，其具有斜面開口，并可左右滑動(dòng)，藉以 修正機(jī)器人1進(jìn)入工作站20所造成的誤差。待確認(rèn)機(jī)器人1與工作站20配 合正確后，工作站20即開始對機(jī)器人1進(jìn)行充電動(dòng)作。若充電尚未結(jié)束時(shí) 機(jī)器人1接收到工作要求，則將先行針對該工作的工作量及機(jī)器人1的剩余 電量判斷是否足以完成，若判決結(jié)果為無法完成則繼續(xù)進(jìn)行機(jī)器人l的充電 工作，若判斷為可完成，機(jī)器人l立刻前往執(zhí)行任務(wù)。
電池置換式雖可避免上述的自主移動(dòng)裝置停滯的問題，但于置換電池的 動(dòng)作進(jìn)行時(shí)，自主移動(dòng)裝置與工作站的對位十分重要。若自主移動(dòng)裝置與電 池置換裝置偏差量過大，則將會(huì)無法順利完成電池更換。若以外力強(qiáng)制自主 移動(dòng)裝置定位則可能造成自主移動(dòng)裝置或工作站本身的損壞。
以機(jī)器人的電池更換方式為例，可參考國際專利第WO 2004/110806 Al 號，名稱為電池交換裝置的專利內(nèi)容。請參考圖2，將機(jī)器人X定位的方法 為利用左右對稱的拉引臂140，將拉引臂140伸出后鉤住機(jī)器人X兩側(cè)的系 止部A，再利用拉引部130將機(jī)器人X拉向裝置本體120。由于定位部J與 基座部170為錐狀配合，所以在機(jī)器人X被拉引進(jìn)入裝置本體120時(shí)，會(huì)使 裝置本體120沿著定位用滑軌向左或向右滑動(dòng)直到定位部J與基座部170完 全配合，達(dá)到高精度定位的目的。上述的機(jī)器人X的定位方式是以拉引臂拉 動(dòng)機(jī)器人X到達(dá)定位為目的。但是，如果機(jī)器人X的重量過重或是具有煞 車裝置，那么便無法達(dá)成機(jī)器人X定位的目的。此外，若機(jī)器人X到達(dá)電 池更換位置但進(jìn)站角度上具有較大偏差時(shí)，其伸出的拉引臂140有可能無法 同時(shí)鉤住機(jī)器人X,如此亦無法達(dá)成機(jī)器人X定位的目的。
此外，以其他自主移動(dòng)裝置為例，可參考美國專利號US5,239,931名稱 為Automotive Truck with Robot and Automatic Batteries Replacement System 的專利內(nèi)容。此件專利在介紹循跡式自動(dòng)搬運(yùn)車(Automatic Guided Vehicle, 以下簡稱AGV)的電池更換機(jī)構(gòu)。當(dāng)AGV電力不足時(shí)，需要進(jìn)入工作站更 換電池。如圖3示，假設(shè)左側(cè)的工作站R1用以裝置蓄電完成的電池，而AGV 進(jìn)站后透過工作站的馬達(dá)、滑軌及螺桿裝置，將裝設(shè)于AGV上電力不足的 電池以及左側(cè)工作站蓄電完成的電池一同向右方移動(dòng)，〗更是將蓄電完成的電 池裝備至AGV，而電力不足的電池將進(jìn)入右側(cè)工作站R2進(jìn)行蓄電。直至下 一次AGV的進(jìn)站。由圖3可知，由于AGV的行進(jìn)路線是固定的，因此雖然可以透過定位溝槽使AGV與工作站達(dá)到較精準(zhǔn)的定位，但是AGV只能 沿著規(guī)劃的路徑行進(jìn)，讓AGV的移動(dòng)功能大幅受限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種與自主移動(dòng)裝置對位連接的工作站，且當(dāng)自主移動(dòng)裝置 進(jìn)入此工作站的進(jìn)站角度及位置有所偏差時(shí)，自主移動(dòng)裝置仍可順利地與工 作站進(jìn)行對位。
本發(fā)明提出一種適于與自主移動(dòng)裝置對位的工作站。此工作站包括工作 站本體、水平全向移動(dòng)載具、感測機(jī)構(gòu)、纟爪取裝置以及控制單元。水平全向 移動(dòng)載具承載工作站本體，而感測機(jī)構(gòu)包括擺動(dòng)件以及多個(gè)電極接點(diǎn)。擺動(dòng)
件樞設(shè)于工作站本體上，當(dāng)自主移動(dòng)裝置進(jìn)入工作站時(shí)，擺動(dòng)件承靠自主移 動(dòng)裝置。電極接點(diǎn)配置于擺動(dòng)件上，以在擺動(dòng)件承靠自主移動(dòng)裝置時(shí)，電連 接至自主移動(dòng)裝置。抓取裝置配置于工作站本體上。控制單元電連接至電極 接點(diǎn)與抓取裝置，其中當(dāng)擺動(dòng)件承靠自主移動(dòng)裝置時(shí)，控制單元適于接收電 極接點(diǎn)所提供的感測信號，并對應(yīng)驅(qū)動(dòng)抓取裝置抓取自主移動(dòng)裝置，使工作 站本體與自主移動(dòng)裝置達(dá)成對位。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的水平全向移動(dòng)栽具包括固定架、滑動(dòng)架 以及承載架。固定架具有支撐滑動(dòng)面，而滑動(dòng)架穿設(shè)并懸吊于支撐滑動(dòng)面。 承載架與滑動(dòng)架連接，并承載工作站本體。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的工作站還包括第一感測器，且此第一感 測器可配置于工作站本體、水平全向移動(dòng)載具及自主移動(dòng)裝置其中之一，以 感測自主移動(dòng)裝置與工作站的相對位置。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的第一感測器為光學(xué)式感測器、機(jī)械式感 測器或超聲感測器。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的感測機(jī)構(gòu)還包括連接于擺動(dòng)件與工作站 本體之間的第一彈性件。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的第一彈性件為彈簧。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的擺動(dòng)件呈條狀，而電極接點(diǎn)分別設(shè)于擺 動(dòng)件的兩端。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的感測機(jī)構(gòu)還包括設(shè)置于擺動(dòng)件的樞軸處 限位件，用以限制擺動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的限位件為螺絲。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的抓取裝置包括第一支架、第二支架、從 動(dòng)塊、多個(gè)滑動(dòng)桿、螺桿、驅(qū)動(dòng)器、多個(gè)抓取臂以及多個(gè)抓取臂回復(fù)件。從 動(dòng)塊配置于第一支架與第二支架之間，而每一滑動(dòng)桿的一端連接第二支架， 且每一滑動(dòng)桿穿過第一支架與從動(dòng)塊，使第一支架與從動(dòng)塊可在滑動(dòng)桿上滑 動(dòng)。螺桿的一端連接第二支架，且螺桿穿過第一支架與從動(dòng)塊，并與從動(dòng)塊 相互從動(dòng)。驅(qū)動(dòng)器用以驅(qū)動(dòng)螺桿，以帶動(dòng)從動(dòng)塊沿滑動(dòng)桿移動(dòng)。每一抓取臂 的一端樞接于第一支架上，且每一抓取臂具有凸輪曲面，而第二支架上具有 多個(gè)滾子，分別承靠抓取臂上的凸輪曲面。抓取臂回復(fù)件提供彈性預(yù)力，使 抓取臂于初始情況下因彈性預(yù)力而相互遠(yuǎn)離。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)螺桿而帶動(dòng)從動(dòng) 塊沿滑動(dòng)桿移動(dòng)時(shí)，從動(dòng)塊迫使第一支架沿滑動(dòng)桿移動(dòng)，并逐漸抵消彈性預(yù) 力，此時(shí)抓取臂相對于第一 支架轉(zhuǎn)動(dòng)，以抓取自主移動(dòng)裝置。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的抓取裝置還包括配置于第一支架與從動(dòng) 塊之間的緩沖件。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的緩沖件為彈簧。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的抓取裝置還包括配置于第一支架與從動(dòng) 塊之間的第二感測器，且此第二感測器用以感測第一支架與從動(dòng)塊之間的相 對位置。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的第二感測器為光學(xué)式感測器、機(jī)械式感 測器或超聲感測器。
在本發(fā)明的 一 實(shí)施例中，上述的感測機(jī)構(gòu)的電極接點(diǎn)為電源輸出端子， 且電源輸出端子用以在電連接至自主移動(dòng)裝置時(shí)，輸出電源至自主移動(dòng)裝 置。
本發(fā)明的工作站利用可轉(zhuǎn)動(dòng)的感測機(jī)構(gòu)、水平全向移動(dòng)載具以及抓取裝 置，使工作站本體可以相對于自主移動(dòng)裝置移動(dòng)并對位連接。因此，本發(fā)明 的工作站可以容忍自主移動(dòng)裝置的進(jìn)站位置及角度范圍較已知的工作站為 大。
為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例，并 配合附圖，作詳細(xì)說明如下。


圖1A及圖1B為歐洲專利號EP1819026A2的機(jī)器人充電系統(tǒng)的示意圖。
圖2為WO2004/110806 Al的機(jī)器人與電池交換裝置的示意圖。
圖3是US5,239，931的循跡式自動(dòng)搬運(yùn)車的電池更換機(jī)構(gòu)示意圖。
圖4為自主移動(dòng)裝置進(jìn)入本發(fā)明 一 實(shí)施例的工作站的示意圖。
圖5為圖4的感測機(jī)構(gòu)的示意圖。
圖6為圖4的自主移動(dòng)裝置進(jìn)入工作站時(shí)的下視圖。
圖7為抓取裝置的示意圖。
圖8為本實(shí)施例的自主移動(dòng)裝置與工作站的對位過程流程圖。 圖9A 9C依序?yàn)樽灾饕苿?dòng)裝置與工作站對位的步驟流程圖。 附圖標(biāo)記說明
1、 X:機(jī)器人2:電池4:電極裝置20、 Rl、 R2:工作站23:支撐裝置27:定位標(biāo)記120:裝置本體140:拉引臂
170:基座部J:定位部2000:工作站2100:工作站本體
2200:水平全向移動(dòng)載具2210:承載架
2220:滑動(dòng)架2230:固定架
2232:支撐滑動(dòng)面2300:感測才/L構(gòu)
2310:擺動(dòng)件2320:電極接點(diǎn)
2330:第一彈性件2340:限位件
2400:抓取裝置2410:第一支架
2420:第二支架2422:滾子
2430:,人動(dòng)塊2440:滑動(dòng)桿
2450:螺桿2460:驅(qū)動(dòng)器
2470:纟爪取臂2472:凸輪曲面
2480:緩沖件2490:第二感測器
2500:控制單元2600:第一感測器
3000:自主移動(dòng)裝置3050:邏輯運(yùn)算單元
3100:蓄電池3200:電極板
3300:定位導(dǎo)桿
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具體實(shí)施例方式
圖4為自主移動(dòng)裝置進(jìn)入本發(fā)明一實(shí)施例的工作站的示意圖。請參考圖
4,工作站2000適于與自主移動(dòng)裝置3000對位，以-使自主移動(dòng)裝置3000可 于工作站2000進(jìn)行充電或更換電池的動(dòng)作，或是搬運(yùn)貨物至工作站2000或 從工作站2000上卸除貨物等工作。其中，本實(shí)施例的自主移動(dòng)裝置3000以 是執(zhí)行安全巡邏、廠房檢測、工件安裝等用途的自主移動(dòng)機(jī)器人為例。在其 他實(shí)施例中，自主移動(dòng)裝置3000也可以是可自主移動(dòng)的自動(dòng)搬運(yùn)車。
圖5為圖4的感測機(jī)構(gòu)的示意圖。請同時(shí)參考圖4及圖5，工作站2000 包括工作站本體2100、水平全向移動(dòng)載具2200、感測機(jī)構(gòu)2300、抓取裝置 2400以及控制單元2500。水平全向移動(dòng)載具2200可承載各種工作類型的工 作站本體2100。圖5的感測機(jī)構(gòu)2300包括擺動(dòng)件2310以及多個(gè)電極接點(diǎn) 2320。擺動(dòng)件2310樞設(shè)于工作站本體2100上，且當(dāng)自主移動(dòng)裝置3000進(jìn) 入工作站2000時(shí)，擺動(dòng)件2310會(huì)承靠自主移動(dòng)裝置3000。電極接點(diǎn)2320 配置于擺動(dòng)件2310上，以在擺動(dòng)件2310承靠自主移動(dòng)裝置3000時(shí)，電連 接至自主移動(dòng)裝置3000。抓取裝置2400配置于工作站本體2100上?？刂茊?元2500電連接至電極接點(diǎn)2320與抓取裝置2400，其中當(dāng)擺動(dòng)件2310承靠 自主移動(dòng)裝置3000時(shí)，控制單元2500適于接收電極接點(diǎn)2320所提供的感 測信號，并對應(yīng)驅(qū)動(dòng)抓取裝置2400抓取自主移動(dòng)裝置3000,使工作站本體 2100與自主移動(dòng)裝置3000達(dá)成對位。
詳細(xì)地來說，水平全向移動(dòng)載具2200包括 K載架2210、滑動(dòng)架2220 以及固定架2230,承載架2210及滑動(dòng)架2220皆配設(shè)于固定架2230內(nèi)，且 滑動(dòng)架2220與承載架2210連接，其中承載架2210用以承載工作站本體 2100。固定架2230具有支撐滑動(dòng)面2232，且滑動(dòng)架2220穿設(shè)過支撐滑動(dòng)面 2232并懸吊于支撐滑動(dòng)面2232，其中位于支撐滑動(dòng)面2232上的滑動(dòng)架2220 可利用滾輪、滾珠等滾動(dòng)元件以滑設(shè)于支撐滑動(dòng)面2232上。
此外，雖然本實(shí)施例的水平全向移動(dòng)載具2200是利用懸吊的方式達(dá)到 水平全向移動(dòng)的效果，但本技術(shù)領(lǐng)域具通常知識(shí)者也能夠利用其他的方式以 達(dá)到使水平全向移動(dòng)載具2200水平全向移動(dòng)的效果。舉例而言，也可以是 在承載架2210的底部設(shè)置多個(gè)活動(dòng)輪，或是利用氣壓、 -磁力或是液體浮力 等其他可想而知的方式。請繼續(xù)參考圖4及圖5，在本實(shí)施例中，擺動(dòng)件2310為條狀，而電極接 點(diǎn)2320分別設(shè)于擺動(dòng)件2310的兩端。此擺動(dòng)件2310樞接于工作站本體2100 之前端，且其適于以旋轉(zhuǎn)軸A為軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，以與自主移動(dòng)裝置3000對位連 接。上述的工作站本體2100之前端是指當(dāng)自主移動(dòng)裝置3000進(jìn)入工作站 2000時(shí)，工作站本體2100與自主移動(dòng)裝置3000較接近的一側(cè)。
詳細(xì)地來說，自主移動(dòng)裝置3000上也會(huì)對應(yīng)設(shè)置能夠與電極接點(diǎn)2320 電連接的電極單元3200。當(dāng)自主移動(dòng)裝置3000與工作站2000對位時(shí)，是通 過電極接點(diǎn)2320以及電極單元3200的電連接所產(chǎn)生的信號使控制單元2500 控制抓取裝置2400開始作動(dòng)。為了避免自主移動(dòng)裝置3000如果只由單一電 池供應(yīng)電源，則在更換電池時(shí)會(huì)造成自主移動(dòng)裝置3000斷電，必須于電池 更換完成后重新啟動(dòng)自主移動(dòng)裝置3000的系統(tǒng)，使得整體的操作流程更形 復(fù)雜。因此，電極接點(diǎn)2320為電源輸出端子，并用以在電連接至電極單元 3200時(shí)，通過電極單元3200將電源輸出至自主移動(dòng)裝置3000。如此，便可 以避免自主移動(dòng)裝置3000在更換電池的過程中斷電。
此外，感測機(jī)構(gòu)2300還包括多個(gè)第 一彈性件2330,其中第一彈性件2330 連接于擺動(dòng)件2310與工作站本體2100之間。本實(shí)施例的第一彈性件2330 為彈簧，且可以在鄰近擺動(dòng)件2310的樞軸處兩旁分別設(shè)置第一彈性件2330。 通過兩個(gè)第一彈性件2330的彈力，可使擺動(dòng)件2310在未承靠自主移動(dòng)裝置 3000的情況下，擺動(dòng)件2310回復(fù)至原位。
另夕卜，感測機(jī)構(gòu)2300還包括多個(gè)限位件2340，且限位件2340配設(shè)于擺 動(dòng)件2310上，用以限制擺動(dòng)件2310的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。本實(shí)施例的限位件2340 可為螺絲。但本技術(shù)領(lǐng)域具通常知識(shí)者，應(yīng)能可想而知地應(yīng)用其他的結(jié)構(gòu)， 如凸塊、凸軸，或其他元件以達(dá)到限制擺動(dòng)件2310的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的目的。
圖6為圖4的自主移動(dòng)裝置進(jìn)入工作站時(shí)的下視圖。請參考圖6，同樣 配置于工作站本體2100的抓取裝置2400,是用以抓取進(jìn)入工作站2000的自 主移動(dòng)裝置3000，使自主移動(dòng)裝置3000與工作站2000精確地對位以進(jìn)行所 指派的工作。圖7為抓取裝置的示意圖。請參考圖7，進(jìn)一步而言，抓取裝 置2400包括第一支架2410、第二支架2420、從動(dòng)塊2430、多個(gè)滑動(dòng)桿2440、 螺桿2450、驅(qū)動(dòng)器2460、多個(gè)具鉤爪特征的抓取臂2470及抓取臂回復(fù)件(未 標(biāo)示)。從動(dòng)塊2430配置于第一支架2410與第二支架2420之間。每一滑動(dòng) 桿2440的一端連接至第二支架2420，且每一滑動(dòng)桿2440穿過第一支架2410與從動(dòng)塊2430，使第一支架2410與從動(dòng)塊2430可在滑動(dòng)桿2440上滑動(dòng)。 螺桿2450的一端連接第二支架2420，且螺桿2450穿過第一支架2410與從 動(dòng)塊2430，并與從動(dòng)塊2430相互乂人動(dòng)。
請繼續(xù)參考圖7，驅(qū)動(dòng)器2460用以驅(qū)動(dòng)螺桿2450,以帶動(dòng)從動(dòng)塊2430 沿滑動(dòng)桿2440移動(dòng)。每一抓取臂2470的一端樞接于第一支架2410上，而 另一端為自由端。此外，每一抓取臂2470具有凸輪曲面2472,且此凸輪曲 面2472鄰近抓取臂2470樞接于第一支架2410的樞軸，而第二支架2420上 具有多個(gè)滾子2422,且這些滾子2422分別承靠抓取臂2470上的凸輪曲面 2472。抓取臂回復(fù)件則提供彈性預(yù)力，使每一抓取臂2470于初始情況下因 彈性預(yù)力而相對遠(yuǎn)離。
此外，4爪取裝置2400還包括配置于第一支架2410及/人動(dòng)塊2430之間 的緩沖件2480,其用以緩沖從動(dòng)塊2430與第一支架2410的接觸，避免從動(dòng) 塊2430與第一支架2410接觸時(shí)的應(yīng)力過大。此緩沖件2480可為具有彈性 的彈簧、泡綿塊或其他可具緩沖效果的其他可想而知的元件。
另夕卜，^爪取裝置2400還包括第二感測器2490，且第二感測器2490可配 置于第一支架2410與從動(dòng)塊2430之間，用以感測從動(dòng)塊2430與第一支架 2410之間的相對位置，以在從動(dòng)塊2430與第一支架2410之間的距離達(dá)到預(yù) 定值后，將感測信號傳遞至控制單元2500,讓控制單元2500控制工作站2000 進(jìn)行后續(xù)的指派工作。在本實(shí)施例中，第二感測器2490可以是光學(xué)式感測 器、機(jī)械式感測器或超聲感測器，依照實(shí)際需求來使用。
請繼續(xù)參考圖4,為了讓工作站2000可以得知自主移動(dòng)裝置3000進(jìn)站 并進(jìn)行所指配的工作，可在自主移動(dòng)裝置3000、工作站本體2100或水平全 向移動(dòng)載具2200上設(shè)置第一感測器2600,且第一感測器2600并與控制單元 2500電連接。此第一感測器2600會(huì)感測自主移動(dòng)裝置3000與工作站2000 的相對位置，以確認(rèn)自主移動(dòng)裝置3000是否進(jìn)站，并將確認(rèn)信號傳至控制 單元2500。圖4中的第一感測器2600是設(shè)置于固定架2230上，且其可以是 光學(xué)式感測器、機(jī)械式感測器或是超聲感測器。以光學(xué)式感測器而言，通過 自主移動(dòng)裝置3000進(jìn)站時(shí)遮蔽光線，第一感測器2600產(chǎn)生信號并傳至控制 單元2500?；蛘?，在其他實(shí)施例中，第一感測器2600也可以是信號發(fā)射器， 而控制單元2500具有信號接受器，當(dāng)自主移動(dòng)裝置3000欲進(jìn)入工作站2000 時(shí)，信號發(fā)射器發(fā)射信號至信號接受器，控制單元2500控制感測機(jī)構(gòu)2300及抓取裝置2400作動(dòng)。
以下將以圖示搭配對位流程來說明本實(shí)施例的工作站2000與自主移動(dòng) 裝置3000的對位過程。
請先參考圖4及圖6,本實(shí)施例的自主移動(dòng)裝置3000具有邏輯運(yùn)算單元 3050以及可更換的電池3100。邏輯運(yùn)算單元3050用以控制自主移動(dòng)裝置 3000執(zhí)行任務(wù)，并且偵測電池3100的電量。當(dāng)邏輯運(yùn)算單元3050偵測到電 池3100的電量過低而需要更換電池時(shí)，邏輯運(yùn)算單元3050控制自主移動(dòng)裝 置3000進(jìn)入工作站2000進(jìn)行電池更換。
圖8為本實(shí)施例的自主移動(dòng)裝置與工作站的對位過程流程圖。首先如步 驟SIOOO,開啟工作站2000以及自主移動(dòng)裝置3000的電源，此時(shí)自主移動(dòng) 裝置3000會(huì)進(jìn)行所指配的工作如搬運(yùn)、修理、拆裝或巡邏等工作。
接著請同時(shí)參考圖4及圖8,并如步驟SllOO,第一感測器2600感測是 否有物體進(jìn)站。當(dāng)?shù)谝桓袦y器2600未感測到有物體進(jìn)入工作站2000時(shí)，第 一感測器2600持續(xù)感測。當(dāng)?shù)谝桓袦y器2600感測到有物體進(jìn)入工作站2000 時(shí)，將感測信號回傳至控制單元2500。
請同時(shí)參考圖5及圖8,之后如步驟S1200，在第一感測器2600感測有 物體進(jìn)入工作站2000后，在預(yù)定時(shí)間to內(nèi)，利用擺動(dòng)件2310上的電極接點(diǎn) 2320是否與物體電連接以產(chǎn)生信號并傳遞至控制單元2500來判斷擺動(dòng)件 2310是否與自主移動(dòng)裝置3000承靠連接。
若否，則有可能是自主移動(dòng)裝置3000與工作站2000的相對距離太大， 或是自主移動(dòng)裝置3000的進(jìn)站角度過大，讓擺動(dòng)件2310無法確切地與自主 移動(dòng)裝置3000承靠，因此電極接點(diǎn)2320無法與自主移動(dòng)裝置3000電連接。 因此如步驟S1220,控制單元2500發(fā)送信號至自主移動(dòng)裝置3000。之后如 步驟S1240,自主移動(dòng)裝置3000確認(rèn)進(jìn)站命令。再來如步驟S1242,自主移 動(dòng)裝置3000重新調(diào)整角度進(jìn)入工作站2000。此外，若控制單元2500確認(rèn)自 主移動(dòng)裝置3000并未回傳進(jìn)入工作站2000的信號，則控制單元2500會(huì)啟 動(dòng)表示錯(cuò)誤的警報(bào)以通知現(xiàn)場人員來察看。
請同時(shí)參考圖4及圖8，電極接點(diǎn)2320與電極單元3200電連接后，會(huì) 產(chǎn)生信號并傳遞至控制單元2500，此時(shí)如步驟S1210,控制單元2500會(huì)控 制抓取裝置2400抓取自主移動(dòng)裝置3000,且工作站本體2100通過水平全向 移動(dòng)載具2200與自主移動(dòng)裝置3000浮動(dòng)對位。圖9A-9C依序?yàn)樽灾饕苿?dòng)裝置與工作站對位的步驟流程圖。請先參考 圖9A，詳細(xì)地來說，當(dāng)自主移動(dòng)裝置3000進(jìn)入工作站2000,并且承靠感測 機(jī)構(gòu)2300的擺動(dòng)件2310時(shí)，因?yàn)樽灾饕苿?dòng)裝置3000進(jìn)入工作站2000的位 置及角度并不能預(yù)期，所以感測機(jī)構(gòu)2400在第一時(shí)間內(nèi)可能無法直接與自 主移動(dòng)裝置3000的電極單元3200對位并電連接。
接著請參考圖4、圖5及圖9B，控制單元2500會(huì)控制擺動(dòng)件2310以旋 轉(zhuǎn)軸A為軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，以使設(shè)置于擺動(dòng)件2310上的電極接點(diǎn)2320與自主移動(dòng) 裝置3000的電極單元3200能夠?qū)ξ徊㈦娺B接，并于電連接后傳遞信號至控 制單元2500。
接著請同時(shí)參考圖4、圖7及圖9C,信號傳遞至控制單元2500后，控 制單元2500控制驅(qū)動(dòng)器24.60帶動(dòng)螺桿2450轉(zhuǎn)動(dòng)，以帶動(dòng)從動(dòng)塊2430沿著 滑動(dòng)桿2440往朝向驅(qū)動(dòng)器2460的方向直線移動(dòng)。從動(dòng)塊2430會(huì)相對靠近 第一支架2410,從而使第一支架2410也沿著朝向驅(qū)動(dòng)器2460的方向直線移 動(dòng)。由于抓取臂2470的一端樞接于第一支架2410上，因此抓取臂2470會(huì) 逐漸抵消彈性預(yù)力，并以樞軸B為軸心轉(zhuǎn)動(dòng)。在此同時(shí)，也因?yàn)?爪取臂2470 的凸輪曲面2472與第二支架2420上的滾子2422的互相配合，抓取臂2470 的自由端會(huì)以樞接于第一支架2410的樞軸為軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，并且勾取自主移動(dòng) 裝置3000。
值得留意的是，為了讓抓取臂2470能夠順利地4爪取自主移動(dòng)裝置3000， 因此可以在自主移動(dòng)裝置3000上設(shè)置利于抓取臂2470勾或拉的結(jié)構(gòu)或元 件。在本實(shí)施例中，是在自主移動(dòng)裝置3000的底部裝設(shè)定位導(dǎo)桿3300。當(dāng) 至少其中一抓取臂2470勾到定位導(dǎo)桿3300后，抓取臂2470可穩(wěn)固地勾住 定位導(dǎo)桿3300。
特別的是，在抓取臂2470抓取自主移動(dòng)裝置3000的同時(shí)，為了避免自 主移動(dòng)裝置3000的煞車裝置或是自鎖式驅(qū)動(dòng)馬達(dá)因?yàn)閺?qiáng)制移動(dòng)而故障，因 此在自主移動(dòng)裝置3000與工作站2000對位時(shí)，自主移動(dòng)裝置3000是不會(huì) 移動(dòng)的，而是通過水平全向移動(dòng)載具2200的全向性移動(dòng)，使工作站本體2100 轉(zhuǎn)動(dòng)及移動(dòng)以與自主移動(dòng)裝置3000達(dá)到對位。
接著請繼續(xù)參考圖4及圖8，如步驟S1230,確認(rèn)自主移動(dòng)裝置3000是 否與工作站2000對位完成。
請同時(shí)參考圖5及圖8，若是為其他的物體而非自主移動(dòng)裝置3000入侵工作站2000內(nèi)，電極接點(diǎn)2320無對應(yīng)的電極單元可電連接，控制單元2500 可傳送信號通知系統(tǒng)發(fā)出表示錯(cuò)誤的聲響，使現(xiàn)場人員可以前來察看，如步 驟S1244。
請繼續(xù)參考固8,當(dāng)確認(rèn)自主移動(dòng)裝置3000與工作站2000對位完成之 后，接著如步驟S1300,選擇自主移動(dòng)裝置3000的進(jìn)站工作項(xiàng)目。自主移 動(dòng)裝置3000的工作項(xiàng)目如物品傳送、造型更換、定點(diǎn)充電、功能變更或擴(kuò) 充等。
若工作項(xiàng)目如物品傳送、造型更換、或功能變更或擴(kuò)充等，如步驟S1320， 啟動(dòng)工作站2000相對應(yīng)的功能裝置。
若工作項(xiàng)目為更換自主移動(dòng)裝置3000的電池時(shí)，則如步驟S1330，可 啟動(dòng)工作站2000的不斷電系統(tǒng)。詳細(xì)地來說，請參考圖5及圖9B,此不斷 電系統(tǒng)是利用電極接點(diǎn)2320將電源通過電極單元3200以輸至自主移動(dòng)裝置 3000,以避免工作站2000在更換自主移動(dòng)裝置3000的電池3100時(shí)，自主 移動(dòng)裝置3000會(huì)因?yàn)閿嚯姸沟脭?shù)據(jù)損毀或遺失。此外，還可以避免電流 的突波對自主移動(dòng)裝置3000內(nèi)部的電子零件造成損壞，進(jìn)而延長自主移動(dòng) 裝置3000的使用壽命。
另外，通過電招」接點(diǎn)2320與電4l單元3200的電導(dǎo)通，還可將自主移動(dòng) 裝置3000的數(shù)據(jù)傳遞至工作站2000備份。
在維持自主移動(dòng)裝置3000持續(xù)有電的情況下，如步驟S1350,進(jìn)行自 主移動(dòng)裝置3000的電池的更換。
請繼續(xù)參考圖7、 8及9C,電池更換完畢之后，如步驟S1400，使抓取 裝置2400的抓取臂2470脫離自主移動(dòng)裝置3000。其中，可以是利用馬達(dá) 2460驅(qū)使螺桿2450反向轉(zhuǎn)動(dòng)，讓從動(dòng)塊2430沿著螺桿2450的軸向往遠(yuǎn)離 驅(qū)動(dòng)器2460的方向移動(dòng)。隨著從動(dòng)塊2430與第一支架2410的移動(dòng)使彈性 預(yù)力逐漸回復(fù)，因此兩抓取臂2470相對遠(yuǎn)離以放開自主移動(dòng)裝置3000。之 后，工作站本體2100回復(fù)至原本的位置。
最后如步驟S1500,自主移動(dòng)裝置3000離開工作站2000。
綜上所述，本發(fā)明的工作站利用浮設(shè)的工作站本體，讓工作站本體可以 相對靠近自主移動(dòng)裝置，因此本發(fā)明對于自主移動(dòng)裝置進(jìn)入工作站時(shí)的角度 及位置的可容忍偏差范圍較大。且自主移動(dòng)裝置進(jìn)入工作站時(shí)可進(jìn)行充電及 更換電池，因此增加自主移動(dòng)裝置的運(yùn)作時(shí)間及增進(jìn)其工作效率。又通過感測機(jī)構(gòu)上的感測導(dǎo)體與自主移動(dòng)裝置的電極單元的電導(dǎo)通，可以避免自主移 動(dòng)裝置因斷電而造成數(shù)據(jù)毀損或遺失，同時(shí)避免電流的突波造成自主移動(dòng)裝 置內(nèi)部零件的損壞，延長自主移動(dòng)裝置的使用壽命。而通過感測機(jī)構(gòu)上的感 測導(dǎo)體與自主移動(dòng)裝置的電極單元的電導(dǎo)通，還可將自主移動(dòng)裝置的數(shù)據(jù)傳 輸至工作站。
雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何 所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更 動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種工作站，適于與自主移動(dòng)裝置對位，該工作站包括工作站本體；水平全向移動(dòng)載具，承載該工作站本體；感測機(jī)構(gòu)，包括擺動(dòng)件，樞設(shè)于該工作站本體上，當(dāng)該自主移動(dòng)裝置進(jìn)入該工作站時(shí)，該擺動(dòng)件自轉(zhuǎn)以承靠該自主移動(dòng)裝置；多個(gè)電極接點(diǎn)，配置于該擺動(dòng)件上，以在該擺動(dòng)件承靠該自主移動(dòng)裝置時(shí)，電連接至該自主移動(dòng)裝置；抓取裝置，配置于該工作站本體上；以及控制單元，電連接至該電極接點(diǎn)與該抓取裝置，其中當(dāng)該擺動(dòng)件承靠該自主移動(dòng)裝置時(shí)，該控制單元適于接收該電極接點(diǎn)所提供的感測信號，并對應(yīng)驅(qū)動(dòng)該抓取裝置抓取該自主移動(dòng)裝置，使該工作站本體與該自主移動(dòng)裝置達(dá)成對位。
2. 如權(quán)利要求1所述的工作站，其中該水平全向移動(dòng)載具包括固定架，具有支撐滑動(dòng)面；滑動(dòng)架，懸吊于該支撐滑動(dòng)面；以及承載架，與該滑動(dòng)架連接，并承載該工作站本體。
3. 如權(quán)利要求1所述的工作站，還包括第一感測器，配置于該工作站本體、該水平全向移動(dòng)載具及該自主移動(dòng)裝置其中之一，用以感測該自主移動(dòng)裝置與該工作站的相對位置。
4. 如權(quán)利要求3所述的工作站，其中該第一感測器為光學(xué)式感測器、機(jī)械式感測器或超聲感測器。
5. 如權(quán)利要求1所述的工作站，其中該感測機(jī)構(gòu)還包括第一彈性件，連接于該擺動(dòng)件與該工作站本體之間。
6. 如權(quán)利要求5所述的工作站，其中該第一彈性件為彈簧。
7. 如權(quán)利要求1所述的工作站，其中該擺動(dòng)件呈條狀，而該電極接點(diǎn)分別設(shè)于該擺動(dòng)件的兩端。
8. 如權(quán)利要求1所述的工作站，其中該感測機(jī)構(gòu)還包括限位件，設(shè)置于該擺動(dòng)件，用以限制該擺動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
9. 如權(quán)利要求8所述的工作站，其中該限位件為螺絲。
10. 如權(quán)利要求1所述的工作站，其中該抓取裝置包括 第一支架；第二支架；從動(dòng)塊，配置于該第一支架與該第二支架之間；多個(gè)滑動(dòng)桿，每一滑動(dòng)桿的一端連接該第二支架，且每一滑動(dòng)桿穿過該 第一支架與該從動(dòng)塊，使該第一支架與該從動(dòng)塊在該滑動(dòng)桿上滑動(dòng)；螺桿，該螺桿的一端連接該第二支架，且該螺桿穿過該第一支架與該從 動(dòng)塊，并與該/人動(dòng)塊相互乂人動(dòng)；驅(qū)動(dòng)器，用以驅(qū)動(dòng)該螺桿，以帶動(dòng)該從動(dòng)塊沿該滑動(dòng)桿移動(dòng)；多個(gè)抓取臂，每一抓取臂的一端樞接于該第一支架上，且每一抓取臂具 有凸輪曲面，而該第二支架上具有多個(gè)滾子，分別承靠該抓取臂上的凸輪曲 面；以及多個(gè)抓取臂回復(fù)件，提供彈性預(yù)力，使該抓取臂于初始情況下因該彈性 預(yù)力而相互遠(yuǎn)離，其中當(dāng)該驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)該螺桿而帶動(dòng)該從動(dòng)塊沿該滑動(dòng)桿移動(dòng)時(shí)，該從動(dòng) 塊迫使該第一支架沿該滑動(dòng)桿移動(dòng)，并逐漸抵消該彈性預(yù)力，此時(shí)該抓取臂 相對于該第一支架轉(zhuǎn)動(dòng)并且從動(dòng)于該第二支架，以抓取該自主移動(dòng)裝置。
11. 如權(quán)利要求IO所述的工作站，其中該抓取裝置還包括緩沖件，配置 于該第 一支架與該>&動(dòng)塊之間。
12. 如權(quán)利要求11所述的工作站，其中該緩沖件為彈簧。
13. 如權(quán)利要求IO所述的工作站，其中該抓取裝置還包括第二感測器， 配置于該第一支架與該從動(dòng)塊之間，用以感測該第一支架與該從動(dòng)塊之間的 相對位置。
14. 如權(quán)利要求13所述的工作站，其中該第二感測器為光學(xué)式感測器、 機(jī)械式感測器或超聲感測器。
15. 如權(quán)利要求1所述的工作站，其中該感測機(jī)構(gòu)的電極接點(diǎn)為電源輸出 端子，用以在電連接至該自主移動(dòng)裝置時(shí)，輸出電源至該自主移動(dòng)裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可與自主移動(dòng)裝置對位的工作站。該工作站包括工作站本體、水平全向移動(dòng)載具、感測機(jī)構(gòu)、抓取裝置以及控制單元。水平全向移動(dòng)載具承載工作站本體，而感測機(jī)構(gòu)包括擺動(dòng)件以及電極接點(diǎn)。擺動(dòng)件樞設(shè)于工作站本體，當(dāng)自主移動(dòng)裝置進(jìn)入工作站時(shí)，擺動(dòng)件承靠自主移動(dòng)裝置。電極接點(diǎn)配置于擺動(dòng)件上，以在擺動(dòng)件承靠自主移動(dòng)裝置時(shí)，電連接至自主移動(dòng)裝置。抓取裝置配置于工作站本體。控制單元電連接至電極接點(diǎn)與抓取裝置，其中當(dāng)擺動(dòng)件承靠自主移動(dòng)裝置時(shí)，控制單元接收電極接點(diǎn)提供的感測信號，并驅(qū)動(dòng)抓取裝置抓取自主移動(dòng)裝置，使工作站本體與自主移動(dòng)裝置對位。
文檔編號B25J19/00GK101491901SQ200810003819
公開日2009年7月29日 申請日期2008年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月24日
發(fā)明者吳一正, 鄧明昌, 龍萬德 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院