1.一種基於影像校正之模組化機具控制裝置，其包含：一機體，其設有一驅動單元及一作用端，該驅動單元係用以驅動該作用端以執行一運動指令；該作用端具有一承載面，該承載面設有一載體；該機體及作用端之中心處界定有一軸線；一影像擷取單元，其係設置於該載體，並對應設置於該軸線處，且該影像擷取單元係對應擷取該作用端前方之影像；一慣性感測單元，其係設置於該載體，並對應量測該作用端之運動狀態；以及一處理單元，其係耦接於該驅動單元、該影像擷取單元及該慣性感測單元；該載體更設有一組接孔、一容置槽及至少一導槽，該容置槽係分別連通於所述導槽及該組接孔，且所述導槽至少一端係連通至該載體側緣；該容置槽係容置該慣性感測單元、該處理單元及該影像擷取單元，且該影像擷取單元係藉由該組接孔對應擷取該作用端前方之影像；該處理單元係於該影像擷取單元及該作用端分別界定有一初始值，所述初始值包含該影像擷取單元及該作用端分別之角度及位置資訊，且該處理單元係對應接收該運動狀態，並依據該運動狀態與該影像擷取單元之初始值之差值，以對應校正該影像擷取單元所擷取之影像；該處理單元係於該影像中分析一物件特徵，以依據該物件特徵界定一對應於該作用端之初始值之執行路徑，進而依據該執行路徑控制該驅動單元，令該作用端執行該運動指令者。

2.如申請專利範圍第1項所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，該組接孔組更設有一罩體，該罩體設有一可通過該組接孔之容置部，該容置部周緣設有一大於該組接孔之組接部，該組接部係抵頂於該載體於該承載面之一端，該容置部於成型有一容置空間及一穿孔，而該影像擷取單元係容置於該容置空間，並對應位於該穿孔處，以藉由該穿孔對應擷取該作用端前方之影像。

3.如申請專利範圍第2項所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，該載體更設有一容置槽及至少一導槽，該組接孔係設於該容置槽，該罩體之組接部切設有一切槽，該切槽係連通於該容置槽，而該容置槽係分別連通於所述導槽，且所述導槽至少一端係連通至該載體側緣；該容置槽係容置該慣性感測單元及該處理單元。

4.如申請專利範圍第2項所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，該載體於該組接孔之周緣處，更設有至少一貫孔，且所述貫孔係連通於該容置槽，該容置槽容置有至少一發光元件，所述發光元件係耦接於該處理單元，所述發光元件係對應藉由所述貫孔投射光線者。

5.如申請專利範圍第4項所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，所述發光元件係發出可見光、紫外光、紅外光之單一光或其組合光。

6.如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，該載體更設有至少一切口，至少其一所述導槽係連通至所述切口，且所述切口容置有一連接埠，所述連接埠係耦接於該處理單元。

7.如申請專利範圍第6項所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，所述連接埠為USB介面、Mini USB介面、Micro USB或Type C界面。

8.如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，該機體更設有一距離感測單元，該距離感測單元係電性連結於該處理單元，該距離感測單元係感測該作用端前方之一距離值，該處理單元係依據該距離界定有該初始值，且該處理單元係依據該物件特徵及該距離值界定該執行路徑，進而依據該執行路徑控制該驅動單元，令該作用端執行該運動指令者。

9.如申請專利範圍第8項所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，該距離感測單元為超音波感測器、紅外線感測器或雷射感測器。

10.如申請專利範圍第8項所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，該載體更設有至少一通孔，且該距離感測單元係容置於該容置槽，並藉由所述通孔進行測距者。

11.如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，該載體於該承載面一端更設有一片體，且該片體之外輪廓係與該載體相互對應者。

12.如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，該機體為機械手臂，該作用端為機械夾爪。

13.如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，該慣性感測單元為加速計或陀螺儀，而該運動狀態為傾角值。

【技術領域】

本發明係提供一種基於影像校正之模組化機具控制裝置，尤指一種藉由模組化之影像擷取單元及慣性感測單元設置於機體之作用端中心，藉可令影像擷取單元擷取作用端之影像，並藉由慣性感測單元校正該影像擷取單元所擷取之影像，進而可利於分析影像中之物件特徵，以依據物件特徵而控制該作用端之運動指令。

【先前技術】

按，隨科技之發展，各技術領域之技術亦持續翻新，而為能解決部分技術瓶頸，故予以參酌並研究生物之結構及原理，以利透過生物特徵，提供新的技術思想及系統架構原理，造就現今仿生機械之發展；舉例而言，機械手臂即係模仿人類手臂之關節運動，期以令技術產品可具有精緻化及一致性之特性，並能予以提升產能及降低人力成本之支出者。

現今機械手臂之種類所在多有，多數者，係僅依據所需加工之特定產品種類，而予以設定其運動指令，然而，當產品規格相異時，則需重新定義其運動指令，此將造成機械手臂之適用性受限。

習知另提供一種結合影像分析之機械手臂，其係藉由於機械手臂設置攝影裝置，以藉由攝影裝置擷取物件影像之影像特徵，以利於依據影像特徵控制機械手臂之作動者；然而，通常攝影裝置與機械手臂之設置位置並不相同，如第1圖所示，當攝影裝置10裝設於機械手臂20一端時，則其影像擷取範圍將於另一端產生拍攝死角，而致對於物件影像之擷取不完整，且攝影裝置10所拍攝之視角將影響影像特徵之產生及分析，其將導致機械手臂20依據影像特徵而作動時具有誤差，此將存有影響機械手臂20工作精度之虞；而若欲克服此誤差則需另進行偏差之影像校正，其將增加影像之幾何運算，並導致增加影像分析之時間，且仍存有無法完全消除誤差之疑慮。

有鑑於此，吾等發明人乃潛心進一步研究機械手臂，並著手進行研發及改良，期以一較佳發明以解決上述問題，且在經過不斷試驗及修改後而有本發明之問世。

【發明內容】

爰是，本發明之目的係為解決習知機械手臂因攝影裝置與機械手臂之設置位置的差異，影響影像特徵之產生及分析，進而導致機械手臂之工作產生誤差等缺失。

為達致以上目的，吾等發明人提供一種基於影像校正之模組化機具控制裝置，其包含：一機體，其設有一驅動單元及一作用端，該驅動單元係用以驅動該作用端以執行一運動指令；該作用端具有一承載面，該承載面設有一載體；該機體及作用端之中心處界定有一軸線；一影像擷取單元，其係設置於該載體，並對應設置於該軸線處，且該影像擷取單元係對應擷取該作用端前方之影像；一慣性感測單元，其係設置於該載體，並對應量測該作用端之運動狀態；以及一處理單元，其係耦接於該驅動單元、該影像擷取單元及該慣性感測單元；該處理單元係於該影像擷取單元及該作用端界定有一初始值，且該處理單元係對應接收該運動狀態，並依據該運動狀態與該初始值之差值，以對應校正該影像擷取單元所擷取之影像；該處理單元係於該影像中分析一物件特徵，以依據該物件特徵界定一對應於該作用端初始值之執行路徑，進而依據該執行路徑控制該驅動單元，令該作用端執行該運動指令者。

據上所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，該載體更設有一組接孔、一容置槽及至少一導槽，該容置槽係分別連通於所述導槽及該組接孔，且所述導槽至少一端係連通至該載體側緣；該容置槽係容置該慣性感測單元、該處理單元及該影像擷取單元，且該影像擷取單元係藉由該組接孔對應擷取該作用端前方之影像。

據上所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，該組接孔組更設有一罩體，該罩體設有一可通過該組接孔之容置部，該容置部周緣設有一大於該組接孔之組接部，該組接部係抵頂於該載體於該承載面之一端，該容置部於成型有一容置空間及一穿孔，而該影像擷取單元係容置於該容置空間，並對應位於該穿孔處，以藉由該穿孔對應擷取該作用端前方之影像。

據上所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，該載體更設有一容置槽及至少一導槽，該組接孔係設於該容置槽，該罩體之組接部切設有一切槽，該切槽係連通於該容置槽，而該容置槽係分別連通於所述導槽，且所述導槽至少一端係連通至該載體側緣；該容置槽係容置該慣性感測單元及該處理單元。

據上所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，該載體於該組接孔之周緣處，更設有至少一貫孔，且所述貫孔係連通於該容置槽，該容置槽容置有至少一發光元件，所述發光元件係耦接於該處理單元，所述發光元件係對應藉由所述貫孔投射光線者。

據上所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，所述發光元件係發出可見光、紫外光、紅外光之單一光或其組合光。

據上所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，該載體更設有至少一切口，至少其一所述導槽係連通至所述切口，且所述切口容置有一連接埠，所述連接埠係耦接於該處理單元。

據上所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，所述連接埠為USB介面、Mini USB介面、Micro USB或Type C界面。

據上所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，該機體更設有一距離感測單元，該距離感測單元係電性連結於該處理單元，該距離感測單元係感測該作用端前方之一距離值，該處理單元係依據該距離界定有該初始值，且該處理單元係依據該物件特徵及該距離值界定該執行路徑，進而依據該執行路徑控制該驅動單元，令該作用端執行該運動指令者。

據上所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，該距離感測單元為超音波感測器、紅外線感測器或雷射感測器。

據上所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，該載體更設有至少一通孔，且該距離感測單元係容置於該容置槽，並藉由所述通孔進行測距者。

據上所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，該載體於該承載面一端更設有一片體，且該片體之外輪廓係與該載體相互對應者。

據上所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，該機體為機械手臂，該作用端為機械夾爪。

據上所述之基於影像校正之模組化機具控制裝置，其中，該慣性感測單元為加速計或陀螺儀，而該運動狀態為傾角值。

是由上述說明及設置，顯見本發明主要具有下列數項優點及功效，茲逐一詳述如下：

1.本發明藉由於作用端之承載面設置載體，而載體設有影像擷取單元及慣性感測單元，使機體無論於平移運動或旋轉運動時，影像擷取單元及慣性感測單元將可隨之連動，且影像擷取單元係直接由機體之作用端擷取影像，並藉由慣性感測單元所感測之運動狀態，以校正影像擷取單元所擷取影像，令影像擷取單元所擷取之影像不受作用端之旋轉之影響而偏位，藉以利於影像之分析，進而提升分析物件特徵以及定義執行路徑之精確度，進而可提高作用端執行運動指令之工作精度者。

2.本發明藉由載體之設置，藉可予以容置影像擷取單元、慣性感測單元、處理單元、連接埠及發光元件，並可利於佈設其分別之線路，以利於予以模組化，藉可適用於各式機體之作用端，以提升本發明整體之適用性者。

【圖式簡單說明】

第1圖係習知機械手臂裝設攝影裝置之示意圖。

第2圖係本發明之結構示意圖。

第3圖係本發明之立體示意圖。

第4圖係本發明之立體分解示意圖。

第5圖係本發明載體之後視示意圖。

第6圖係本發明於載體設置處理單元、影像擷取單元、慣性感測單元、連接埠、發光元件及距離感測單元之示意圖。

【實施方式】

關於吾等發明人之技術手段，茲舉數種較佳實施例配合圖式於下文進行詳細說明，俾供 鈞上深入了解並認同本發明。

請先參閱第2圖至第6圖所示，本發明係一種基於影像校正之模組化機具控制裝置，其包含：一機體1，其設有一驅動單元11及一作用端12，該驅動單元11係用以驅動該作用端12以執行一運動指令；該作用端12具有一承載面13，該承載面13設有一載體2；在一具體之實施例中，該機體1為機械手臂，該作用端12為機械夾爪；一影像擷取單元3，其係設置於該載體2，且該影像擷取單元3係對應擷取該作用端12前方之影像；一慣性感測單元4，其係設置於該載體2，並對應量測該作用端12之運動狀態；其中，慣性感測單元4包含加速度計、角加速度感測器(陀螺儀)之其一或其組合，是以，運動狀態係為一傾角值；以及一處理單元5，其係耦接於該驅動單元11、該影像擷取單元3及該慣性感測單元4；對於影像擷取單元3之設置，因影像擷取單元3之體積及外型受限於其鏡頭之需求，且影像擷取單元3之方向及位置須妥善定位，故在一實施例中，如第4圖至第6圖所示，該載體2設有一組接孔21，該組接孔21組設有一罩體22，該罩體22設有一可通過該組接孔21之容置部221，使容置部221可凸伸於該載體2，該容置部221周緣設有一大於該組接孔21之組接部222，該組接部222係抵頂於該載體2於該承載面13之一端，該容置部221於成型有一容置空間223及一穿孔224，而該影像擷取單元3係容置於該容置空間223中，並對應位於該穿孔224處，以藉由該穿孔224對應擷取該作用端12前方之影像。

而對處理單元5及慣性感測單元4之設置，在一實施例中，如第5圖所示，係於該載體2更設有一容置槽23及至少一導槽24，該容置槽23係分別連通於所述導槽24，且所述導槽24至少一端係連通至該載體2側緣；而該容置槽23係容置該慣性感測單元4及該處理單元5；導槽24之設置，則係利於慣性感測單元4及處理單元5間，電性線路之佈設，並使電性線路經匯集後，得由載體2側緣伸出，以連接外部裝置或電源。

在一較佳之實施例中，為利於影像擷取單元3、慣性感測單元4及處理單元5間之電性線路之佈設，如第4圖至第6圖所示，故該組接孔21係設於該容置槽23，該罩體22之組接部222切設有一切槽225，該切槽225係連通於該容置槽23，藉以如前所述，影像擷取單元3之電性線路得藉由切槽225匯集於容置槽23，而與處理單元5電性連結。

而為更進一步利於模組化設置，以及影像擷取單元3、處理單元5及慣性感測單元4之穩固定位，較佳者，係如第4圖至第6圖所示，該載體2於該承載面13一端更設有一片體6，且該片體6之外輪廓係與該載體2相互對應，藉使影像擷取單元3、處理單元5及慣性感測單元4可確實固設於載體2及片體6之間，亦可利於影像擷取單元3、處理單元5及慣性感測單元4與作用端12間之組設。

在另一較佳之實施例中，為利於元件或功能之擴充，或對於處理單元5軟體之更新，因此，該載體2設有至少一切口25，於本實施例中，係設有相異形式之切口25、25’，所述導槽24係連通至所述切口25、25’，且所述切口25、25’分別容置有一連接埠51、51’，且所述連接埠51、51’係耦接於該處理單元5，所述連接埠51、51’可同時或分別為USB介面、Mini USB介面、Micro USB或Type C界面。

在另一較佳之實施例中，為利於適用各式光源環境下使影像擷取單元3可進行影像之擷取，故係於該載體2組接孔21之周緣處更設有至少一貫孔26，而貫孔26係連通於該容置槽23，容置槽23容置有至少一對應於所述貫孔26之發光元件7，所述發光元件7係耦接於該處理單元5，並藉由所述貫孔26投射光線，所述發光元件7係可依據所需適用影像擷取之場合，而予以選用可發出可見光、紫外光或紅外光之單一光或其組合光；且較佳者，該載體2係設置複數貫孔26及複數發光元件7，並環形陣列於組接孔21周緣，藉可予以提供均勻之光源。

藉此，由於影像擷取單元3及慣性感測單元4係設置於位於作用端12承載面13之載體2，故當作用端12移動時影像擷取單元3及慣性感測單元4亦將同步移動；故對於運動狀態之感測而言，作用端12之運動狀態即等同於影像擷取單元3之運動狀態；另對於影像之擷取，係藉由影像擷取單元3擷取作用端12前方之影像，此處所指之作用端12前方，於本實施例中，係指作用端12進行工作所朝向之方向，惟並不以此作為限定；而為能令影像可確實配合作用端12之位置及方向，以提升作用端12工作時之精確度，故較佳者，該機體1及作用端12之中心處界定有一軸線，而該影像擷取單元3係對應設置於該軸線處，藉以令影像及作用端12之坐標系相等，藉可減少幾何誤差及校正之人力研發及時間成本；而於影像擷取單元3擷取影像後，該處理單元5係於該影像擷取單元3及該作用端12分別界定有一初始值，初始值可被定義為一特定之角度值，如0度位置，且處理單元5同時應接收該運動狀態，故處理單元5將可予以依據該運動狀態與該影像擷取單元3之初始值之差值，以對應依據該差值角度而對應旋轉校正該影像擷取單元3之影像，而後，該處理單元5即於該影像中分析一物件特徵，而對於物件特徵之界定，在一實施例中，可為物件之外輪廓，其係可藉由邊緣檢測方法以測得；故處理單元5即可依據物件特徵界定一對應於該作用端12初始值之執行路徑，如於作用端12之位置界定作用端12可予以碰觸或夾取於物件外輪廓之路徑，進而依據該執行路徑控制該驅動單元11，令該作用端12執行該運動指令。

值得注意的是，因作用端12為機械手臂或機械夾爪時，其各別之手指及夾爪皆具有傾角及方向性，故透過旋轉校正該影像擷取單元3所擷取之影像，藉可於界定執行路徑時，忽視作用端12經旋轉後之座標，以簡化處理單元5對於執行路徑界定之幾何運算，進而可大幅提升運算及操作速度者。

而在另一較佳的實施例中，因對於影像擷取單元3所擷取之影像而言，其僅係平面者，為更進一步精確界定執行路徑，故係於該機體1設有一距離感測單元8，距離感測單元8可為超音波感測器、紅外線感測器或雷射感測器，該距離感測單元8係電性連結於該處理單元5，該距離感測單元8係感測該作用端12前方之一距離值，可明確知悉者，該距離值為作用端12與該物件間之距離，是以，該處理單元5係依據該距離界定有該初始值，且該處理單元5係依據該物件特徵及該距離值界定該執行路徑，進而依據該執行路徑控制該驅動單元，令該作用端12執行該運動指令，藉使該作用端12可確實作用或夾取物件。

在一實施例中，距離感測單元8係可裝設於機體1之任一處，然如前述，為能達致精確量測作用端12與該物件間之距離值，並可予以達成模組化之目的，故於一較佳之實施例中，該載體1更設有至少一通孔27，而所述通孔27係連通於該容置槽23，且該距離感測單元8係容置於該容置槽23，故該距離感測單元8係得以藉由所述通孔27進行測距。

綜上所述，本發明所揭露之技術手段確能有效解決習知等問題，並達致預期之目的與功效，且申請前未見諸於刊物、未曾公開使用且具長遠進步性，誠屬專利法所稱之發明無誤，爰依法提出申請，懇祈 鈞上惠予詳審並賜准發明專利，至感德馨。

惟以上所述者，僅為本發明之數種較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

〔習知〕

10‧‧‧攝影裝置

20‧‧‧機械手臂

〔本發明〕

1‧‧‧機體

11‧‧‧驅動單元

12‧‧‧作用端

13‧‧‧承載面

2‧‧‧載體

21‧‧‧組接孔

22‧‧‧罩體

221‧‧‧容置部

222‧‧‧組接部

223‧‧‧容置空間

224‧‧‧穿孔

225‧‧‧切槽

23‧‧‧容置槽

24‧‧‧導槽

25、25’‧‧‧切口

26‧‧‧貫孔

27‧‧‧通孔

3‧‧‧影像擷取單元

4‧‧‧慣性感測單元

5‧‧‧處理單元

51、51’‧‧‧連接埠

6‧‧‧片體

7‧‧‧發光元件

8‧‧‧距離感測單元