六軸機械手臂運動之重力補償與平面避障研究

Abstract

近年來機械手臂廣泛應用於各種取放作業，此類作業若在工作空間存在障礙物時需規劃路徑以避開之。一般是由操作人員事先規劃路徑來達到避障效果，但此種作法之缺點是每當環境改變便需重新規劃路徑，不僅耗時且浪費人力。改善方法之一為選擇在離線狀態下使用攝影機對障礙物取像並透過電腦視覺技術建立障礙物之位置資訊，接著使用避障演算法使機械手臂在進行取放動作時能避開障礙物。此外為使機械手臂能判斷是否碰觸到其他物體而採取適當措施以避免物體或機械手臂損壞，本論文將機械手臂之操作模式設定於轉矩模式而非位置模式或速度模式。然而在轉矩模式下開發演算法，需考慮各種非線性項如重力對機械手臂造成之影響。有鑑於此，本論文針對重力影響較大之手臂連桿，進行重力參數鑑別以作為重力補償之用。於避障演算法上，本論文使用位能場法引導機械手臂末端點在平面上朝著目標前進並避開障礙物，此外本論文所設計之位置控制器包含重力補償與PD控制。實驗結果證實，本論文所鑑別出之參數應用於重力補償有不錯效果，而將之結合PD控制器更能增進位置控制效能。實驗結果亦顯示使用位能場法能成?導引機械手臂末端點完成平面避障任務。

Date of Award	2014 Aug 1
Original language	Chinese
Supervisor	Ming-Yang Cheng (Supervisor)