六軸工業用機械手臂之系統鑑別與順應控制研究

Abstract

近年來，投入機械手臂研究的學者越來越多，相對的，機械手臂控制的研究也越來越受重視，傳統作法是將伺服馬達驅動器設定為位置模式(Position Mode)來控制機械手臂的運動，而該方式已經無法應付未來更多的應用場合，解決方法是將伺服馬達驅動器設定為轉矩模式(Torque Mode)來控制機械手臂的運動，然而要使用轉矩模式來控制機械手臂必須掌握機械手臂的動態模型。本論文根據機械手臂的結構建立機械手臂的動態模型，並設計實驗去求得動態模型的系統參數，並以各種基於模型之位置控制方法來進行循跡控制實驗以驗證動態模型的精確度。實驗結果顯示使用基於模型之位置控制方法所產生的循跡誤差很小，可推論本論文所使用的動態系統建模方法是有效的。另外隨著工廠生產型態的改變，人與機械手臂將會在同一個場域協同工作的需求與日俱增，但是當機械手臂意外撞擊發生時，可能會造成人員或是財產的重大損失。解決方法之一是在機械手臂上安裝感測器以偵測意外撞擊的發生，但是安裝感測器所費不貲，且後續所需的維修與保養更是花錢。本論文實作了兩種無感測器式(Sensorless)的干擾量觀測器(Disturbance Observer)來偵測意外撞擊，並實作了數種意外碰撞發生後的安全防護策略，可以根據工廠生產的實際情形去選擇要採取何種策略。機械手臂傳統上是透過教導器(Teach Pendant)來規劃其工作路徑，可是這樣的作法對於現場作業人員來說並不容易，因為還要花時間去學習如何操作教導器介面，為解決此一問題，有越來越多學者或研究機構在思考如何開發更容易上手的直覺式教導器，可直接用手拉著機械手臂去規劃工作路徑。本論文以干擾量觀測器為基礎，針對直覺式教導提供了電助力教導以及順應控制教導這兩種解決方案，給予機械手臂順應性(Compliance)，讓使用者能夠用手輕易的引導機械手臂於工作軌跡上移動。

Date of Award	2016 Jul 28
Original language	Chinese
Supervisor	Ming-Yang Cheng (Supervisor)