跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(44.200.194.255) 您好!臺灣時間:2024/07/23 04:42
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:王暉竣
研究生(外文):WANG,HUI-JUN
論文名稱:六軸並聯式機械臂之接觸力量控制
論文名稱(外文):Contact Force Control of a Six-Axis Parallel Manipulator
指導教授:吳尚德
指導教授(外文):WU,SHANG-TEH
口試委員:吳英正王威立
口試委員(外文):WU,YING-JENGWANG,WEI-LI
口試日期:2023-07-14
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:機械工程系
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:2023
畢業學年度:111
語文別:中文
論文頁數:88
中文關鍵詞:Delta機械臂力量感測力量控制接觸力控制
外文關鍵詞:Delta robotic armforce sensingforce controlcontact force control
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:86
  • 評分評分:
  • 下載下載:11
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本論文探討六軸並聯式機械臂之力量控制,目標是在不使用專用力量感測器的條件下,準確控制機械臂之移動平台對工件之接觸力,機械臂由三具直驅伺服馬達與三具搭配減速機的非直驅伺服馬達共同驅動,利用直驅馬達對外力的高敏感特性感測並控制接觸力。移動平台接觸工件時,利用三個直驅軸的平均誤差判定碰撞並保持接觸狀態,透過改變直驅馬達的輸出比例加總和來控制接觸力。三具減速馬達驅動軸以積分回授方式追隨直驅軸同步運動,以使移動平台維持水平姿態。接觸力控制實驗結果顯示。垂直方向可控制力量範圍為5N-50N,力量穩定時間約為0.25秒,誤差在0.5N以內,水平力量控制範圍為2.8N-12.9N,穩定時間約為3秒,誤差在0.5N以內。
This thesis explores the force control of a six-axis parallel robotic arm. The objective is to control the contact force between the moving platform (i.e. end effector) of the robot and the workpiece without using dedicated force sensors. The robotic arm is driven by three direct-drive servo motors and three non-direct drive servo motors equipped with gearboxes. The high sensitivity of the direct drive motors to external forces is employed for force sensing and control. The average error of the three direct drive axes is used to detect collisions and maintain contact with the workpiece for the moving platform. The contact force is controlled by adjusting the output of the direct-drive motors. The three geared motors are synchronized with the direct drives using integral feedback to maintain the horizontal posture of the moving platform. Experimental results show that the force is controllable from 5N to 50N in the vertical direction, with a settling time of about 0.25 seconds and an error within 0.5N. In the horizontal direction, the force range is 2.8N-12.9N, with a settling time of about 3 seconds and an error within 0.5N.
摘要 ...... i
ABSTRACT ...... ii
目錄 ...... iii
表目錄 ...... v
圖目錄 ...... vi
第一章 緒論 ...... 1
1.1 研究動機與背景 ...... 1
1.2 相關文獻回顧 ...... 2
1.3 研究內容與方法 ...... 4
1.4 論文大綱 ...... 5
第二章 實驗機台架構與運動軌跡規劃 ...... 6
2.1 實驗機構 ...... 6
2.2 控制系統架構 ...... 9
2.3 運動學分析 ...... 10
2.3.1 正向運動學 ...... 10
2.3.2 逆向運動學 ...... 12
第三章 機械臂控制方法 ...... 18
3.1 手臂姿態控制 ...... 18
3.2 垂直力量控制 ...... 21
3.3 側向力量控制 ...... 23
第四章 直驅軸輸出比例加總與力量關係實驗結果 ...... 24
4.1 垂直方向中心軸直驅馬達輸出比例加總與力量關係量測 ...... 25
4.2 垂直方向中心軸非直驅馬達輸出比例加總與力量關係量測 ...... 28
4.3 垂直方向偏離中心軸100mm直驅馬達輸出比例加總與力量關係 ...... 31
4.3.1 垂直方向座標(0,100,467)mm之直驅馬達輸出比例加總與力量關係量測 ...... 31
4.3.2 垂直方向座標(0,-100,467)mm之直驅馬達輸出比例加總與力量關係量測 ...... 33
4.4 側向中心點直驅馬達輸出比例加總與力量關係 ...... 36
4.5 側向非中心點直驅馬達輸出比例加總與力量關係 ...... 38
第五章 力量控制實驗結果 ...... 41
5.1 垂直方向中心軸力量控制實驗 ...... 41
5.1.1 垂直方向中心軸目標接觸力5N實驗 ...... 42
5.1.2 垂直方向中心軸目標接觸力25N實驗 ...... 47
5.1.3 垂直方向中心軸目標接觸力50N實驗 ...... 51
5.1.4 垂直方向中心軸改變接觸判定條件目標接觸力5N實驗 ...... 55
5.2 垂直方向偏離中心點100mm力量控制實驗 ...... 59
5.2.1 垂直方向座標(0,100,467)mm力量控制實驗 ...... 59
5.2.2 垂直方向座標(0,-100,467)mm力量控制實驗 ...... 63
5.3 側向中心點(0,0,467)mm力量控制實驗 ...... 67
5.4 側向非中心點(40,0,467)mm力量控制實驗 ...... 71
第六章 結論與未來展望 ...... 76
6.1 結論 ...... 76
6.2 未來展望 ...... 76
參考文獻 ...... 77
[1] R. Cravel, "Delta, a fast robot with parallel geometry," Proc. ISIR, 1988, vol. 91, 1988.
[2] A. Ibeas, M. de la Sen, and S. Alonso-Quesada, "A robust multiestimation based stable adaptive control scheme for a tandem of master-slave robotic manipulators with force reflection," in 2006 American Control Conference, 2006: IEEE, p. 6 pp.
[3] D. Zhang, Z. Bi, and B. Li, "Design and kinetostatic analysis of a new parallel manipulator," Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, vol. 25, no. 4-5, pp. 782-791, 2009.
[4] X. Lu and M. Liu, "Optimal design and tuning of PID-type interval type-2 fuzzy logic controllers for delta parallel robots," International Journal of Advanced Robotic Systems, vol. 13, no. 3, p. 96, 2016.
[5] F. Chen, H. Zhao, D. Li, L. Chen, C. Tan, and H. Ding, "Contact force control and vibration suppression in robotic polishing with a smart end effector," Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, vol. 57, pp. 391-403, 2019.
[6] F. Chen, H. Zhao, D. Li, L. Chen, C. Tan, and H. Ding, "Robotic grinding of a blisk with two degrees of freedom contact force control," The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 101, pp. 461-474, 2019.
[7] S. Oh and K. Kong, "High-precision robust force control of a series elastic actuator," IEEE/ASME Transactions on mechatronics, vol. 22, no. 1, pp. 71-80, 2016.
[8] E. Magrini, F. Flacco, and A. De Luca, "Control of generalized contact motion and force in physical human-robot interaction," in 2015 IEEE international conference on robotics and automation (ICRA), 2015: IEEE, pp. 2298-2304.
[9] R. Clavel, "Device for the movement and positioning of an element in space," ed:Google Patents, 1990.
[10] R. Clavel, "Conception d'un robot parallèle rapide à 4 degrés de liberté," EPFL, 1991.
[11] 陳宏銘, "六軸機械手臂順應性控制及無感測器碰撞檢測功能研發," 碩士, 機電工程學系, 國立彰化師範大學, 彰化縣, 2020. [Online]. Available: https://hdl.handle.net/11296/sxfbrn
[12] 曾柏儒, "六軸機械手臂之外力估測及應用:使用無力量感測器技術," 碩士, 機械工程學系所, 國立中興大學, 台中市, 2021. [Online]. Available: https://hdl.handle.net/11296/z93ghf
[13] 李孟謙, "受週期性干擾之Delta機械臂之減振控制," 碩士, 機械工程系, 國立雲林科技大學, 雲林縣, 2020. [Online]. Available: https://hdl.handle.net/11296/28jj58
[14] 賴致瑋, "六軸並聯式機械臂順服控制," 碩士, 機械工程系, 國立雲林科技大學, 雲林縣, 2021. [Online]. Available: https://hdl.handle.net/11296/6tqdje
[15] 吳易諴, "六軸並聯式機械手臂之扭轉運動控制," 碩士, 機械工程系, 國立雲林科技大學, 雲林縣, 2021. [Online]. Available: https://hdl.handle.net/11296/9z3kp5
[16] 江鎮屹, "串聯之雙Delta手臂主僕控制研究," 碩士, 機械工程系, 國立雲林科技大學, 雲林縣, 2022. [Online]. Available: https://hdl.handle.net/11296/7b3p66
[17] 黃宥閎, "六軸並聯機械手臂之扳手鎖附運動與力量控制," 碩士, 機械工程系, 國立雲林科技大學, 雲林縣, 2022. [Online]. Available: https://hdl.handle.net/11296/pufm2j
[18] 王秉鈞, "六軸並聯式機械臂直驅與非直驅軸之力量感測分析," 碩士, 機械工程系, 國立雲林科技大學, 雲林縣, 2022. [Online]. Available: https://hdl.handle.net/11296/mwe588
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top