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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:黃俊傑
研究生(外文):Jun-Jie Huang
論文名稱:六軸機械手臂數控鑽削程式開發之研究
論文名稱(外文):Development of 6-Axis Robot Manipulator Numerical Control Drilling Program
指導教授:佘振華佘振華引用關係
指導教授(外文):Chen-Hua She
學位類別:碩士
校院名稱:國立虎尾科技大學
系所名稱:機械與電腦輔助工程系碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:86
中文關鍵詞:六軸機械手臂D-H矩陣正向運動學逆向運動學
外文關鍵詞:six-axis robot manipulatorD-H matrixforward kinematicsreverse kinematics
相關次數:
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近幾年來世界各知名機械手臂大廠開始以六軸關節型機械手臂取代電腦數值控制機台,並以電腦輔助製造加工為發展目標,相較於一般三軸及五軸數控工具機而言,六軸關節型機械手臂擁有更大的自由度且也能更容易地加工大型工件和執行各類型切削工作。由於傳統規劃機械手臂路徑,多以教導式為主,但當工件形狀複雜時,此種方式反而耗時且效率較差,雖然使用商用軟體可方便的規劃機械手臂路徑,並產生對應的數控程式,但其價格昂貴,因此如何有效率且正確地發展出機械手臂數控程式有其必要性。
本論文主要是以Staubli TX60型機械手臂做為參考用六軸關節型機械手臂,並利用Denavit-Hartenberg表示法,制訂出機械手臂之座標系統,進而推導出機械手臂正向運動學及逆向運動學公式,再利用C++ Builder 6撰寫程式介面,將電腦輔助製造軟體NX7.5所產生的刀具路徑檔案,轉換為控制機械手臂六個旋轉軸運動的數控程式。
最後本文透過STAUBLI3DStudio模擬器以及商用機械手臂軟體SprutCAM,驗證所發展的機械手臂數控程式演算法的正確性。


In recent years, many world famous robot factories have replaced the CNC machine tool with six-axis joint robot manipulator to implement the computer-aided manufacturing processing. Compared with the conventional three and five-axis numerically-controlled machine tools, the six-axis joint robot manipulator has larger degree of freedom and can also easily process large work pieces and execute various cutting work. Most of the programming path of the traditionally robot manipulators are dominated by teaching mode, so in case of complicated shape of work pieces, such a method will consume more time with a poor efficiency. Although the commercial software can be used to plan the robot moving path conveniently and generate the corresponding numerical control program, but it is expensive. Therefore, it is necessary on how to develop a robot manipulator control program efficiently and correctly.
In this paper, the Staubli TX60-type robot manipulator is used as a reference, and the Denavit-Hartenberg expression method is used to establish the coordinate system of the robot manipulator so that the forward and reverse kinematics can be derived. Moreover, this study developed the conversion interface using C++ Builder 6 which can transform the tool path file generated by the computer-aided manufacturing software NX7.5 to the six-axis robot manipulator numerical control program.
Finally, through STAUBLI 3D Studio simulator and commercial robot software SprutCAM, the correctness of the developed robot manipulator numerical control drilling program is verified.


摘要...i
Abstract...iii
誌謝...v
目錄...vi
表目錄...ix
圖目錄...xi
符號說明...xiv
第一章 緒論...1
1.1 研究動機與目的...1
1.2 文獻回顧...3
1.2.1 機械手臂運動學...3
1.2.2 機械手臂路徑規劃...6
1.3 研究方法與步驟...9
1.4 論文架構...9
第二章 相關技術...11
2.1 六軸關節型機械手臂運動學分析...11
2.1.1 齊次座標轉換矩陣...11
2.2 六軸關節型機械手臂D-H座標轉換矩陣...13
2.2.1 D-H座標轉換表示法...13
2.3 尤拉角表示法...16
2.3.1 尤拉角轉換矩陣...16
2.4 SprutCAM Robot介紹...18
2.5 Wolfram Mathematica介紹...19
第三章 程式介面及相關理論介紹...20
3.1 Staubli TX60型六軸關節型機械手臂後處理程式轉換介面...20
3.2 六軸機械手臂加工路徑規劃...22
3.3 刀軸向量推導...23
3.4 六軸機械手臂運動學定義...26
3.4.1 Staubli TX60型六軸關節型機械手臂簡介...26
3.4.2 Staubli TX60型六軸關節型機械手臂D-H座標轉換表示法...28
3.4.3 Staubli TX60型六軸關節型機械手臂正向運動學...29
3.4.4 Staubli TX60型六軸關節型機械手臂逆向運動學...32
3.4.5 Staubli TX60型六軸關節型機械手臂 尤拉角反轉換...44
第四章 結果與討論...47
4.1 Staubli TX60型六軸關節型機械手臂轉換程式介面驗證...47
4.1.1 正向運動學後處理程式驗證...47
4.1.2 逆向運動學後處理程式驗證...53
4.1.3 Staubli TX60型機械手臂尤拉角正、反轉換程式驗證...55
4.2 Staubli TX60型六軸關節型機械手臂複斜面鑽孔程式驗證...58
4.2.1 Staubli TX60型六軸關節型機械手臂後處理轉換介面設定...63
第五章 結論與未來展望...72
5.1 結論...72
5.2 未來展望...73
參考文獻...75
Extended Abstract...79
簡歷...86

[1]Denavit, J. and Hartenberg, R. S, 1955, “A Kinematic Notation for Lower-Pair Mechanisms Based on Matrices,”ASME J. Appl. Mech., Vol.77, pp.215-221.
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[26] PowerMILL Robot,http://www.delcam.com.tw/
[27]Robotmaster,http://www.robotmaster.com/
[28] SprutCAM,http://www.sprutcam.com.tw/index.html
[29]Workspace5,http://www.workspacelt.com/
[30] IRBCAM,http://www.irbcam.com/
[31] STAUBLI,http://www.staubli.tw/


QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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