研究生: |
賴柏儒 Po-Ju Lai |
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論文名稱: |
以FPGA嵌入式系統為控制核心應用在五自由度機械手臂之機構設計與控制 Mechanism Design and Control of Five Axis Manipulator by FPGA Embedded System |
指導教授: |
黃緒哲
Shiuh-Jer Huang |
口試委員: |
黃安橋
An-Chyau Huang 顏炳郎 Ping-Lang Yen |
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: | 2014 |
畢業學年度: | 102 |
語文別: | 中文 |
論文頁數: | 101 |
中文關鍵詞: | 五軸機械手臂控制 、五軸機械手臂機構設計 、FPGA 、FSMC |
外文關鍵詞: | forward kinematics |
相關次數: | 點閱:235 下載:5 |
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本研究使用SolidWork繪圖軟體佐以機器人學理論自行設計製作五自由度串聯式機械手臂(Serial Manipulator),利用Denavit-Hartenberg(D-H)法來推算機械手臂之運動關係以及正向與反向運動學推導,且搭配自製之馬達驅動板與具有光學編碼器之直流馬達來達到定位訊號回饋;而在控制系統中因多軸機械手臂自由度多,故本研究使用可程式化邏輯閘陣列(Field-Programmable Gate Array)嵌入式系統開發板做為控制核心,且因應機械手臂之數學模型推導十分困難,因此導入不需要系統模型之模糊滑動控制(Fuzzy Sliding Mode Control),藉此達到準確之定位控制,以進行快速且準確之手臂運動操控性。
In this thesis, a five degree of freedom (DOF) manipulator was designed and constructed firstly. The driver of each joint motor was designed and built to control the joint motion. The Denavit-Hartenberg algorithm was employed to calculate the forward and inverse kinematics of this manipulator. The overall control system was constructed on a FPGA development board to monitor each joint motion and end-effector moving path. Since, it is hard to derive the accurate dynamic model of this multi-axis manipulator. Here, fuzzy-sliding mode controller is adopted to manipulate the motion trajectory of this manipulator. The experimental result shows that reasonable position control accuracy and response speed can be achieved with this model-free controller and embedded FPGA control structure.
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