拓樸與尺寸最佳化於自適性撓性夾爪機械利益最大化設計之研究

Abstract

本研究利用拓樸與尺寸最佳化演算法來設計機械利益最大化之自適性撓性夾爪。自適性撓性夾爪是一種可適應不同外形的被夾取物體之撓性機構。機械利益則是輸出力與輸入力之比值，機械利益越高表示機構在相同輸入力的情況下可提供較高的輸出力。在拓樸最佳化設計部分，本研究使用反向型雙向演進式拓樸最佳化方法，此方法可以快速且穩定的設計低體積率之撓性機構，其目標函數採用複合應變能函數，此方法可同時以撓性機構的機械利益與幾何利益(輸出位移與輸入位移之比值)為目標進行設計。在尺寸最佳化設計部分，本研究使用增廣拉格朗日乘數法搭配單形法，此方法可使用少量運算次數解決多變數多限制式的最佳化問題，此方法以機械利益最大化為目標函數。本研究依據各種不同的設計組合與評估標準，最終挑選出三組夾爪(ACGS1、ACGS2與ACGS3夾爪)進行試做驗證。並進行了機械利益實驗、幾何利益實驗、自適性實驗、夾持實驗與負載實驗，並與另外二組現有的自適性撓性夾爪相比較，並定義一夾爪效能函數做為判斷夾爪性能之準則。綜合前述各項實驗結果顯示本研究所設計之ACGS2夾爪是五個夾爪之中效能最優良的夾爪，此夾爪具備較快的夾合速度、良好的自適性，與充足的夾持力。此自適性撓性夾爪可搭配工業機器人或機器手臂使用，可有效的降低成本、促進產業自動化並增進生產效能。

Date of Award	2016 Aug 8
Original language	Chinese
Supervisor	Chih-Hsing Liu (Supervisor)