臺灣博碩士論文加值系統

本研究的主要目的在於利用機械手臂進行拋光加工之研究，結合軟體模擬及人工教導對位的操作，並探討完成自動化拋光所需過程及不同之拋光方式。一般工廠操作機械手臂的方式大部分是採用教導式的方式來取得工作指令，因此需要大量時間來做手臂位置姿態對應的工作，若能利用本研究開發之工作模式，能使手臂訓練進行拋光動作花費的時間大為減少，並能輕易的在程式上作控制、修改，以獲得更高效益。

The main purpose of this research is to propose a feasible automatic tool-path design strategy for polishing metal parts. The strategy combines a commercialized CAD/CAM tools (Pro-NC) with a coordinate transformation technique. The demonstrated tasks are divided into two styles: work-pieces held by the robot arm to be polished with a rotating machine, and tools held by the arm to polish static work-pieces. Experimental results show that the strategy could be used in practical industrial manufacturing processes if human-machine interface is improved.

指導教授推薦書 ……………..………………………………..
口試委員會審定書 …………..………………………………..
長庚大學博碩士紙本論文著作授權書 ………………….iii
誌謝 …………………………..……………………………..iv
中文摘要 ……………………..………………………………..v
英文摘要 ……………………..……………………………..vi
第一章 緒論 ……………………………………….......….......1
1.1 研究背景與動機 ……………………………...……..1
1.2 研究目的…………………………………..….............2
1.3文獻回顧………………………………………............3
第二章 機器人基本理論……..……………..………...….........7
2.1 機器人座標系統……….……………………...……...7
2.1.1 座標平移變換……………………………...…….7
2.1.2 座標旋轉變換……………………………………8
2.2 機器人運動學……………………………….…...….10
2.2.1 三度空間座標表示法及座標參數定義……..…11
2.2.2 順(正)向運動學…………………………….......12
第三章 系統設備整合 ………..……………………………..16
3.1 控制架構 ……………………………………...……16
3.2 硬體設備介紹 …………………………….……..…16
3.2.1 MITSUBISHI機器人(RV-6S)………………..…16
3.2.2 計算用電腦…………………………………......20
3.3軟體介紹……………………………………………..20
3.3.1 Pro/ENGINEER Wildfire 2.0…………………..……20
3.3.2 Matlab 7.0.1………………………...……….......21
3.3.3 MELFA BASIC…………………………..........…..22
3.3.4 Robotics Toolbox…………………...….….....….23
第四章 研究方法 ………………………………....................25
4.1 NC刀具路徑曲面重建……………………...………26
4.2 建立曲面上三維姿態向量………………..…....…....30
4.2.1 向量之建立…………..……………..................31
4.2.2 向量之建立…………..………………..............32
4.2.3 向量之建立…………..…………......................34
4.3 相對座標轉換………………………………......…...34
4.3.1 機械手臂夾持刀具…………………...……...…35
4.3.2 機械手臂夾持工件………………...………...…36
第五章 實驗結果 …………………………………................38
第六章 結論與未來展望……………………..........................43
6.1 結論…………………...………..........................43
6.2 未來展望…….…………….……….....................43
參考文獻 …..……………………………………...…...…..…45

圖目錄
圖2.1.1-1 座標系統平移示意圖..………..…………….……..……..…..4
圖2.1.2-1 座標系統繞X軸旋轉示意圖………...……………..………..8
圖2.1.2-2 座標系統繞Y軸旋轉示意圖…….…………………..…...…9
圖2.1.2-3 座標系統繞Z軸旋轉示意圖…………..……………..……...9
圖2.2.1-1 連桿參考體的配置…………..………………...……..…..…11
圖2.2.2-1 RV-6S機器人之結構圖……………………………............12
圖2.2.2-2 手部座標系三單位向量……….………………………....…14
圖3.1-1 系統控制架構圖…….……………………………...…..….….16
圖3.2.1-1 RV-6S六軸機械手臂……………………………….….........17
圖3.2.1-2 RV-6S工作空間圖……..……………….………….….…….18
圖3.2.1-3 RS-232C通訊設備的腳位簡述.………………………….....19
圖3.2.1-4 機械手臂末端夾具……………………………………..…...19
圖3.2.1-5 可移動式腳架………………………………………......…...20
圖3.3.4-1 Robotics Toolbox模擬RV-6S機械手臂……..………..…….23
圖4-1 實作流程圖…….………….……………………………….……25
圖4.1-1 Pro/NC加工規劃設定流程………..…………………..………26
圖4.1-2 圓球的1/8圓弧表面模型……………….…...................……..27
圖4.1-3 Pro/E NC檢視刀具路徑圖………………………………........28
圖4.1-4 Pro/E NC碼參數形式………………......……………….…….29
圖4.1-5 利用NC碼產生之座標點曲面………………….......………..29
圖4.1-6 修改為等間距之座標點曲面…………………...……...……..30
圖4.2-1 三軸姿態向量的定義流程圖………………............................31
圖4.2.1-1經修正所得之 向量………………………...........................32
圖4.2.2-1 法向量 圖組成圖…..............................................................32
圖4.2.2-2 法向量 朝向工件內..............................................................33
圖4.2.2-3 法向量 朝向工件外..............................................................33
圖4.2.3-1 建立 向量..............................................................................34
圖4.3.1-1 機械手臂夾持刀具架構圖.....................................................35
圖4.3.2-1 機械手臂夾持工件架構圖.....................................................36
圖5-1 機械手臂夾持刀具拋光座標點...................................................38
圖5-2機械手臂夾持刀具拋光座標點及姿態........................................38
圖5-3 (a)-(d)為夾持刀具拋光模擬實驗過程.........................................39
圖5-4 拋光模擬完成圖...........................................................................40
圖5-5機械手臂夾持工件拋光座標點....................................................40
圖5-6機械手臂夾持工件拋光座標點及姿態........................................41
圖5-7 (e)-(h)為夾持工件拋光模擬實驗過程.........................................42

表目錄
表2.2.2-1 六軸機械手臂Denavit-Hartenberg參數表….…...………....13
表3.3.3-1 動作控制指令碼……………………………………...…..…22
表3.3.3-2 Robotics Toolbox函數表…………………………….…...…24

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