網路多移動機械手臂之協調與同步應用

Abstract

多機器人系統相較於單一機器人系統，有更多自由度、抵抗任務失效性高等優點。近年來，?多學者提出了各種多機器人系統相關的研究，提升了機器人系統的應用性，例如：工廠中零件的組裝、救災、未知環境的探索或合作搬運等任務。在多機器人系統的控制中，結合同步控制能有效的提升機器人系統的性能與應用性；因此，在機器人領域，同步控制逐漸受到學者們的重視。隨著通訊網路的發展，結合通訊網路的多機器人系統，搭配同步控制，機器人間分享彼此的訊號，以協調機器人間的動作，使多機器人系統的效能有顯著的提升。本研究將同步控制運用於網路多移動機械手臂系統，藉此能使多移動機械手臂系統擁有更廣的應用範圍。然而，機器人間透過通訊網路分享資訊的過程，因通訊上的不確定因素，如：時間延遲、封包遺失、不同的通訊架構以及外部雜訊等因素，皆會影響網路機器人系統的穩定性與系統的表現。本研究將在不同的通訊架構以及通訊網路存在時間延遲的情況下，討論網路多移動機械手臂的同步控制。 由於目前大部分同步相關的研究，主要基於網路多移動機器人與網路多機械手臂系統來探討機器人間的同步控制，其中移動機器人的靈活性低，而機械手臂的工作空間有限。因此，本研究將提出的同步控制器應用於網路多移動機械手臂系統，使多移動機械 手臂系統擁有更好的性能與表現。為了因應當某些機器人因不可靠的通訊網路發生斷訊的情形，本研究提出分散式與擴增分散式的同步控制器，在通訊圖形為聯合連通圖形且通訊存在時間延遲的情況下，網路多移動機械手臂能達成同步，並且擁有隊形控制的?能。除此之外，在實際應用中，當系統受到外界雜訊的干擾或系統本身不確定性的影響時，會導致系統表現變差甚至造成系統不穩定。因此本研究提出了適應性同步控制器，使網路機器人系統在達成同步時，擁有更好的雜訊抑制能力。再者，考慮機器人因距離上的限制或通訊上的不確定因素，使得目標訊號無法由中央控制器傳至某些機器人的情況下，本研究提出了領導者與跟隨者式同步控制器，使網路多移動機械手臂能在通訊存在時變時間延遲的情況下達成同步，同時為了增加多移動機械手臂系統的應用性，加入了閃避障礙物的?能。此外，在以往的同步研究中，很少研究在同步控制加入力量的控制。因此，本研究提出了分散式力量同步控制器，使網路多移動機械手臂能完成合作搬運的任務。

Date of Award	2015 Aug 25
Original language	Chinese
Supervisor	Yen-Chen Liu (Supervisor)