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研究生： 林禮涵
Li-Han Lin
論文名稱： 三鏈六自由度並聯式機器人之設計及分析
Design and Analysis of 3-chain 6-D.O.F. Isotropic Parallel Manipulator
指導教授： 蔡高岳
Kao-Yueh Tsai
口試委員: 曾垂拱
Chwei-Goong Tseng
徐正會
Jenq-Huey Shyu
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年： 2008
畢業學年度： 96
語文別： 中文
論文頁數： 64
中文關鍵詞： 等向性 、三鏈 、六自由度 、芳儀
外文關鍵詞： Isotropic, 3-chains, 6-D.O.F., Fung-Yi
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    • 一般而言，等向性機構為公認操控性最佳之機器人。近幾年之研究發現，利用等向性產生器可以輕易的設計出許多串連式，多餘軸或並聯式等向性機器人。然而，現有之大部分等向性產生器無法應用在設計運動鏈少於六條以下之六自由度等向性並聯式機器人。首先，本文提出設計三鏈六自由度等向性並聯式機器人之方法，利用所提出之等向性產生器來設計不同之三鏈六自由度等向性機構。其次，其中一些等向性機構由於其連桿參數過於複雜而致使其實用性較低，因此本文亦提出簡化聯桿參數使其實用性較高之等向性機構設計方法。文末並提供數值範例以供參考。

    Isotropic manipulators are generally considered as manipulators with optimum dexterity. Currently, many serial, redundant, or parallel isotropic manipulators can be easily developed from so-called isotropic generators. Most existing isotropic generators, however, cannot be employed to develop 6-DOF isotropic parallel manipulators with less kinematic chains. This thesis presents methods to develop 3-chain isotropic 6-DOF parallel manipulators. Some special isotropic generators are proposed and then employed to obtain different types of 3-chain isotropic designs. Some obtained isotropic designs might not be feasible due to complex link parameters. The second part of this thesis proposes different approaches for developing practical isotropic designs with desired link parameters. Several numerical examples are provided for illustration.

    中文摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 V 圖表目錄 VIII 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 文獻回顧 2 1.3 本文架構 3 第二章 理論基礎 4 2.1 自由度之計算 4 2.2 座標轉換 6 2.3做功為零之條件 8 2.4 靜力平衡關係式 11 2.5 等向性指數 13 2.6 等向性產生器 14 2.7 最佳化搜尋法 16 2.8 基因演算法 (Genetic Algorithm，GA) 18 第三章 三鏈六自由度等向性機器人之設計方法 22 3.1 正四面體等向性產生器 22 3.2 三鏈六自由度等向性構形設計流程 25 3.3 三鏈PRPS機器人 27 3.3.1 3-PRPS構形拘束條件 28 3.3.2 3-PRPS等向性構形設計方法 29 3.3.3 3-PRPS等向性構形數值範例 32 3.4 三鏈PPSR機器人 36 3.4.1 3-PPSR等向性構形拘束條件 37 3.4.2 3-PPSR等向性構形設計方法 38 3.4.3 3-PPSR等向性數值範例 41 3.5 小結 45 第四章 三鏈六自由度近似等向性機器人設計方法 46 4.1 設計流程 46 4.2 3-PRPS近似等向性機器人 48 4.2.1 3-PRPS近似等向性機器人設計方法 48 4.2.2 3-PRPS近似等向性機器人數值範例 51 4.3 3-PPSR近似等向性機器人 55 4.3.1 3-PPSR近似等向性機器人設計方法 55 4.3.2 3-PPSR近似等向性機器人數值範例 57 4.4 小結 60 第五章 結論與未來研究方向 61 參考資料 62 作者簡介 64

    1. L. W. Tsai and F. Tahmasebi , “Synthesis and analysis a new class of a Six-DOF Parallel Mechanism”, Journal of Robotics Systems ,10(5) pp.561-580 ,1993.
    2. F. Tahmasebi and L.W. Tsai , “Closed-form direct kinematics solution of a new parallel minimanipulator”, Journal of Mechanical Design, Vol. 116, pp. 1141-1147, 1994.
    3. M. Z. A. Majid and Z. Huang and Y. L. Yao, Workspace analysis of a six-degrees of freedom, three-prismatic-prismatic-spheric-revolute parallel manipulators, The international Journal of Advanced Manufacturing Technology, 16(2000) 441-449.
    4. 黃冠達，”六自由度等向性並聯式機器人設計之探討”，國立台灣科技大學機械工程技術研究所，2002年6月博士論文。
    5. 張文堡，”六自由度3-PRPS及3-PPSR並聯式等向性或近似等向性機器人設計方法之研究”，國立台灣科技大學機械工程技術研究所，2006年7月碩士論文。
    6. L. W. Tsai , ”Robot Analysis The Mechanics of Serial and Parallel Manipulators”，John Wiley & Sons, Inc.，1999
    7. Jasbir S. Arora，”Introduction to Optimum Design, Second Edition”，Elsevier Inc.，2004
    8. 柯驎洋，”非傳統性六自由度並聯式機器人之設計與分析”，國立台灣科技大學機械工程技術研究所，2005年6月碩士論文。

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