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研究生: 林益瑋
Yi-Wei Lin
論文名稱: 雙層並聯式機器人之設計及應用
The Design and Applications of Two-Level Parallel Manipulators
指導教授: 蔡高岳
Kao-Yueh Tsai
口試委員: 徐正會
Jenq-Huey Shyu
王勵群
L. T. Wang
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: 127
中文關鍵詞: 雙層並聯式足型
外文關鍵詞: Two-Level, Parallel, Leg
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  • 目前為止,機器人之足部結構可使用並聯式或串聯式機構來設計,一般而言,串聯式機構其構造較為簡單並擁有較佳的靈敏度及較大的工作空間,另一方面,並聯式機構則擁有較高的精度,輸出力與結構剛性。本文提出一種新型的仿足部機構設計,此機構以兩個並聯式彼此串連而成。正反位移分析與賈氏矩陣在本文以經提出並且應用在搜尋連桿參數以產生一無奇異點之工作空間。其次,提出操作此足部機構之方法,並使用電腦軟體進行運動模擬。最後,以實際製作模型驗證分析結果。


    Robot legs can be developed using serial or parallel kinematic chains. The legs with serial chains have simpler structure, better dexterity and larger workspace. The legs with parallel chains, on the other hand, have high accuracy, force/torque capacity, and structural rigidity. This work presents a new type of leg which consists of two serial- connected parallel chains. The direct kinematics, inverse kinematics and the Jacobian of the presented design are studied and then employed to search for the link parameters to generate a desired singularity-free workspace. Next, methods to manipulate the leg are proposed, and computer software is utilized for motion simulation. A real model is built for verification.

    中文摘要 Abstract 致謝 目錄 圖表目錄 第一章 緒論 1.1 研究動機 1.2 本文架構 第二章 理論基礎 2.1 座標轉換 2.2 牛頓法 Newton-Raphson Method 2.3 基因演算法 2.4 機器人之賈氏矩陣 第三章 機器人設計 3.1 基本定義 3.1.1 自由度探討 3.1.2 設計參數定義 3.1.3 座標系統定義 3.1.4 活動範圍定義 3.1.5 大腿骨與小腿骨定義 3.1.6 電動缸定義 3.2 運動學分析 3.2.1 數學模型建立 3.2.2 反位移分析 3.2.4 正位移分析 3.2.5 機器人之賈氏矩陣 3.2.6 尺寸合理化分析 3.3 機器人具體設計 3.3.1 機械人模型建立 3.3.2 電動缸設計 3.3.3 數學模型驗證 第四章 機器人製作 4.1 材料選用 4.2 零件加工 4.3 機器人組裝 第五章 機器人機電系統設計及製作 5.1 控制器硬體介紹 5.1.1 馬達規格介紹 5.1.2 電動缸控制參數 5.1.3 RS-232介紹 5.1.4 控制器介紹 5.1.5 單晶片介紹 5.2 控制器製作 5.3 控制器軟體介紹 5.4 LabVIEW控制介面介紹 第六章 機器人運動軌跡分析 6.1 路徑產生 6.2 利用基因演算法產生軌跡運動 6.2.1 目標方程式 6.2.2 設計變數 6.2.3 限制方程式 6.2.3 路徑規劃分析步驟 6.3 路徑規劃範例 第七章 結論與未來發展 附錄A 馬達規格 附錄B 編碼器規格 附錄C P89V51RD2腳位定義圖 附錄D P89V51RD2腳位說明 參考文獻 作者簡介

    [1] 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。
    [2] 張廉楷,”六自由度並聯式機器人內無奇異點的工作空間之研究,國立台灣科技大學機械工程技術研究所,2007年6月碩士論文。
    [3] 林楚耿,”非傳統性六自由度並聯式機器人之設計及製作”,國立台灣科技大學機械工程技術研究所,2007年6月碩士論文。
    [4] 蔡朝洋,”單晶片微電腦8051/8951原理與應用”,全華圖書股份有限公司,2007
    [5] 許永和,”介面設計與實習:使用LabVIEW” ,全華圖書股份有限公司,2004
    [6] 劉銘中,林琮烈,陶德福,”MCS-51單晶片原理I/O應用”儒林圖書有限公司,1995
    [7] Richard L. Burden, zJ. Douglas Faires 著,江大成 譯,”數值分析 Numerical Analysus”,滄海書局,2006
    [8] John J. Craig,”Introduction to Robotics: Mechanics and Control ,Third Edition”,Prentice Hall,2004
    [9] Lung - Wen Tsai,”Robot Analysis The Mechanics of Serial and Parallel Manipulators”,John Wiley & Sons, Inc.,1999
    [10] Jasbir S. Arora,”Introduction to Optimum Design, Second Edition”,Elsevier Inc.,2004

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