三鏈六自由度並聯式機器人方位工作空間之研究｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	陳俊宏 Jyun-Hong Chen
論文名稱：	三鏈六自由度並聯式機器人方位工作空間之研究 A Study on the Orientation Workspace of 3-chain 6-DOF Parallel Manipulators
指導教授：	蔡高岳 Kao-Yueh Tsai
口試委員:	王勵群 Li-Chun T.Wang 鐘文遠 Wen-Yeuan Chung
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：	2009
畢業學年度：	97
語文別：	中文
論文頁數：	81
中文關鍵詞：	方位工作空間、三鏈六自由度並聯式機器人
外文關鍵詞：	3-PRPS
相關次數：	點閱：199 下載：2
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一六鏈六自由度並聯式機器人有非常好的剛性，但是其工作空間比起串聯式機器人要小的許多。一六鏈六自由度並聯式機器人的工作空間則是由六個串聯機器人所共同交集而成，若減少並聯式機器人之運動鏈並使用兩個或多個驅動軸將會得到較大之工作空間。本文將研究三鏈六自由度並聯式機器人並利用數種演算法去導出3-PRPS和3-PPSR並聯式機器人方位工作空間之邊界。而其邊界曲面則是利用驅動軸與被動接頭之運動拘束所構成之一二次多項式去求解，並可利用此邊界區域的體積去衡量此平台之旋轉性；最後提供一些數值範例。

A 6-chain 6-DOF parallel manipulator has very good rigidity, but its workspace is much smaller than that of a serial manipulator. The workspace of a 6-chain parallel manipulator can be approximated by the intersection of the workspaces of six serial manipulators, so a larger workspace can be expected for parallel manipulators with fewer kinematic chains that are driven by two or more actuators. This thesis studies the orientation workspace of 3-chain 6-DOF parallel manipulators. Several algorithms are presented to develop the boundaries of the orientation workspace of 3-PRPS or 3-PPSR parallel manipulators. The boundary surface can be obtained by solving quadratics developed from related kinematic constraints of actuated or passive joints, and the rotatability of the platform can be evaluated by the volume of the region within the boundary surfaces. Some numerical examples are presented for illustration.

中文摘要………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要………………………………………………………………Ⅱ
誌謝……………………………………………………………………Ⅲ
目錄……………………………………………………………………Ⅳ
圖表目錄………………………………………………………………Ⅶ

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…………………………………………………4
第二章	理論基礎………………………………………………… 5
2-1 自由度之計算……………………………………………………5
2-2座標系轉換…………………………………………………………6
    2-2-1座標連桿參數………………………………………………7
    2-2-2 連桿間的座標轉換………………………………………8
2-3 尤拉角與旋轉矩陣………………………………………………9
2-4 3-PRPS反位移分析………………………………………………10
2-5 3-PPSR反位移分析………………………………………………11
2-6  速度分析與賈氏矩陣……………………………………………13
2-7  球窩接頭之旋轉角度限制………………………………………14
2-8  多邊形面積公式求得邊界之面積………………………………15
第三章	三鏈六自由度平台機構單一連桿之邊界…………………16
3-1三鏈構形的PRPS機器人……………………………………………16
3-1-1  3-PRPS單一鏈連桿所形成方位工作空間之邊界……………18
3-1-2賈式矩陣的行例式限制…………………………………………19
3-1-3 圓柱限制之邊界…………………………………………………21
3-1-4平面限制之邊界…………………………………………………22
3-1-5 同心圓限制之邊界………………………………………………23
3-2三鏈構形的PPSR機器人……………………………………………24
3-2-1 3-PPSR單一鏈連桿所形成方位工作空間之邊界………………25
3-2-2水平軸限制之邊界………………………………………………27
3-2-3垂直軸限制之邊界………………………………………………28
第四章	三鏈六自由度平台機構之方位工作空間…………………29
4-1有理區與非有理區…………………………………………………29
4-2有理區的交集………………………………………………………30
4-3 3-PRPS之方位工作空間……………………………………………32
    4-3-1圓柱限制之方位工作空間…………………………………32
    4-3-1-1求解流程(圓柱)…………………………………………38
4-3-2平面限制之方位工作空間………………………………………40
4-3-2-1求解流程(平面) ………………………………………………41
4-3-3同心圓限制之方位工作空間……………………………………43
4-3-3-1求解流程(同心圓) ……………………………………………44
4-3-4平台之方位工作空間……………………………………………46
4-4 3-PPSR之方位工作空間……………………………………………48
4-4-1水平軸限制之方位工作空間……………………………………48
4-4-1-1求解流程(水平軸) ……………………………………………54
4-4-2垂直軸之方位工作空間…………………………………………56
4-4-2-1求解流程(垂直軸) ……………………………………………57
第五章	數值範例……………………………………………………60
5-1 3-PRPS數值範例1…………………………………………………60
5-2 3-PRPS數值範例2…………………………………………………68
5-3 3-PPSR數值範例1…………………………………………………70
5-4 3-PPSR數值範例2…………………………………………………76
第六章	結論與未來發展方向………………………………………78
參考文獻…………………………………………………………………79
作者簡介…………………………………………………………………81

                                

[1] Fichter, E. F., “A Stewart Platform-Based Manipulator: General
Theory and Priactial Construction’’,Int. J.Robotics Research,
Vol.5, pp. 157-186 (1986)

[2] Gosselin, C., “Determination of the Workspace of 6-DOF Parallel
Manipulators’’, J. of Mech.Design, Vol.112,No.3,pp.331-336 (1990)

[3] Agrawal, S. K., “Workspace Boundaries of In-Parallel Manipulator
System’’, in ICRT , Pise , June 19-22, pp. 1147-1152 (1991)

[4] Merlet, J. P., “Determination of the Orientation Workspace of
Parallel Manipulators’’, J. Intelligent and Robotic Systems, Vol.
13, pp. 143-160,June (1995)

[5] 陳轟競，「3-PRPS 史都渥特平台的研製與控制」，碩士論文，國
立台灣工業技術學院機械工程技術研究所，台北 (1995)。

[6] Gosselin, C. M., and Jean, M., “Determination of the Workspace of
Planar Parallel Manipulator with Joint Limits’’, Robot and
Autonomous Systems, Vol. 17, pp. 129-138,May (1996)

[7] Merlet, J. P., Gosselin, C. M., and Mouly, N., “Workspace of Planar
Parallel Manipulator’’, Mech Mach Theory, Vol. 33,No.1/2,pp.7-20
(1998)
[8] Merlet, J. P., “Determination of 6D Workspace of Gough-Type
Parallel Manipulator and Comparison between Different
Geometries’’, The Int. J. of Robotics Research, Vol. 18, No. 9,pp.
902-916 (1999)

[9] 陳建中，「衡量並聯式機器人方向性工作空間之方法」，碩士論
文，國立台灣科技大學機械工程研究所，台北 (2002)。
[10] 邱鈞鉦，「六自由度並聯式機器人方向性工作空間之研究」，碩
士論文，國立台灣科技大學機械工程研究所，台北 (2003)。

[11] Behi, F., “Kinematic Analysis for a Six-Degree-of-Freedom 3-PRPS Parallel Mechanism”, IEEE J. of Robotics and Automation,Vol.4,
pp. 561-565 (1988)

[12] F. Tahmasebi and, L.W. Tsai., “Closeed-form Direct Kinematics Solution of a New Parallel Minimanipulator”, Journal of Mechanical Design, Vol.116,pp.1141-1147 (1994)

[13] Majid, M.Z.A., Huang, Z. and Yao, Y.L., “Workspace Analysis of a
Six-Degrees of Freedom,Three-Prismatic-Prismatic-Spheric-
Revolute parallel manipulator”, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol.16,pp.441-449 (2000)

[14] Kim,J.W., Park,C.B., Kim,J.W., and Park ,F. C., “Performance Analysis of Parallel Mechanism Architectures for CNC Machining
Applications”, Journal of Manufacturing Science and Engineering,
Vol.122,pp.753-759 (2000)

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