臺灣博碩士論文加值系統

近年來3D列印技術蓬勃發展，其特性為成本低廉及繪出3D圖檔即可印出實體物件，但與傳統射出成型機相較之下並無法快速製造，因此現階段較適合應用於開發中樣品使用。本論文使用熔融層積型(Fused Deposition Modeling，FDM)印表機，開發三段式機械手臂、六足機器系統、太陽能掃描儀齒輪箱等製作，藉由3D印表機的特性進行快速的修改設計，印製出成品即可使用。

本論文共分為四大部份：探討3D列印機台與列印品質改善、設計三段式機械手臂並加以控制、設計六足機器系統並設計其運動路徑及太陽能掃描儀齒輪箱的製作。首先討論FDM印表機與光固化印表機的差別，並修改其設定改善列印品質；接續的段落中探討三段式機械手臂透過繪圖軟體設計外型後印出，再將伺服馬達與機械手臂零件進行組裝，並透過Arduino板控制伺服馬達運轉及設定機械手臂動作模式，同時經由藍芽模組與Arduino板結合手機藍芽APP連線控制機械手臂；而六足機器系統設計與機械手臂雷同，不同的是使用的伺服馬達數量較多，需額外接TOROBOT伺服馬達控制板，且設計動作模式較機械手臂複雜；最後太陽能掃描儀齒輪箱的製作中，則需要注意齒輪尺寸、齒數及孔洞的公差配合，並於設計完成後將其列印出成品。透過以上三個機械傳動系統的應用，驗證使用FDM型印表機列印傳動系統的可行性。

Recently, the rapid growth of the 3D printing technology has led to the paradigm changing of the manufacture strategy. However, at the present moment 3D printing is only suitable for the fabricating of the sample and prototype, compare to the traditional injection/forming machine. In this paper, the Fused Deposition Modeling method adopts to demonstrate the possibilities of the 3D printing method on the robot arm, the Hexapod machine and the gearbox for the solar scanning/tracing system. Here the author reveals the capabilities for the rapid demonstration and evaluations for update design and further investigation.

This report consists of four parts: the first part discussed abut the printing platform and the possible scheme to improve the printing qualities, then the designed robot arm is demonstrating to verify the printing qualities on the control and the kinematics configurations. The investigation on the Hexapod and the Solar scanning device is also been proceed and verified. The discussion on the comparison between the Stereolithoraphy (SLA) and the standard FDM type system (Fused Deposition Modeling) is complete and the recommendations between these two techniques are given.

In the following section, the author mention about the fabrication of the robot arm, which include the using of the CAD program to complete the design concept, and setup the kinamic mode through the Arduino control board with Bluetooth control through the mobile device. Similar to the robot arm, the design procedure of the Hexpod is quite similar to the kinematic of the arm. The only different is that the numbers of the server motor that required the additional control board (TOROBOT board), and one need to aware the motion frame that keeping the balancing of the Hexapod. Finally, during the designing of the solar scanner gear box, one need to pay attention on the number of the gear-tooth, the size of the gear and the tolerance criterion. This report suggestion that the FDM printing procedures is more suitable than the SLA method.

摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 VII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
第二章 研究架構 2
2.1 3D印表機 2
2.1.1 FDM印表機 2
2.1.2 SLA光固化成型印表機 3
2.2 三段式機械手臂 4
2.2.1 三段式機械手臂之機構設計 4
2.2.2 Arduino Uno 5
2.2.3 伺服馬達 6
2.3 六足機器系統 7
2.4 太陽能掃描儀齒輪箱製作 8
第三章 研究方法 9
3.1 3D印表機選擇 9
3.1.1 FDM印表機操做 9
3.1.2 SLA印表機操作 12
3.1.3 FDM與SLA選擇 16
3.2 三段式機械手臂設計流程 18
3.3 材料介紹 23
3.4 六足機器系統設計流程 25
3.5 太陽能掃描儀齒輪箱 30
3.5.1 列印目的 30
3.5.2 列印方法 30
第四章 實驗結果 32
第五章 結論 35
參考文獻 36

1.江瑞璋、郭梅桂，“3D創課與產業應用”，印刷科技第三十一卷第二期。
2.章瑞文，“機器手術系統之手臂設計與運動路徑規劃”，國立中央大學光機電工程研究所，2006年。
3.顏儒銘，“3D列印技術應用於創新多軸機械手臂之機電整合設計與實務”，國立臺北科技大學機電整合研究所，2015年。
4.歐崇仁，林哲緯，李柏為，林育正，黃崇傑，太陽光照度量測儀及方法，,中華民國專利 I457546。
5.Chung-Jen Ou, “On the Discussion of the Uniformity Metrics”，IDW2015－2015International Display Workshop，PRJp1-1 (303), Otsu, Japan.
6.https://tech.ebu.ch/:“Methods for the Measurementof the performance of Studio Monitors EBU 3325 code”, (2008)
7.凃德順，“智慧型機器人之六軸手臂的設計與製作”，吳鳳技術學院光機電暨材料研究所，2010年。
8.徐柏剛，“六足機器人之步態分析與控制”，國立臺灣海洋大學電機工程研究所碩士論文， 2013年。
9.許凱棋，“微型仿生機器人動態特性分析與運動控制”，台灣大學機械工程學研究所碩士論文，2005年。
10.光灼華等人編著，“機械設計”，全華圖書出版，2011年
11.劉力嘉，“Pro/TOOLKIT使用者對話框應用程式開發-齒輪系統設計”，大同大學機械工程學系(所)，2011年。