球面機構應用於機器手臂的動態分析

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姓名

林永信(Yung-Hsin Lin) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

球面機構應用於機器手臂的動態分析

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摘要(中)

本文以研究球面機構與類似陀螺儀機構相結合應用於機器手臂，此一機器手臂中的球面機構比一般的機器手臂能有更大的負載能力，而且其構造簡單且只需要一個控制馬達來驅動；而在類似陀螺儀的機構上，它在本文的機器手臂是擔任”肩關節”的功用，它取代一般機器手臂利用球狀齒輪的結構，因為球狀齒輪在裝配或加工都必須要很精密才不會導致機器手臂的不穩定與不靈活。而用類似陀螺儀的機構則沒有此困擾，它只需要2個控制馬達操縱類似陀螺儀機構的轉動，而且穩定性靈活性佳。所以整個機器手臂有3個馬達控制，本文又用此機器手臂模擬對一移動物體的追蹤並且加以擊中，以測試它的靈敏度與穩定性；又對機器手臂模擬2個機器手臂相互打球的情形，所以此機器手臂的靈活性與穩定性以及設計簡單是主要特點。

關鍵字(中)

★ 類似陀螺儀機構
★ 球面機構
★ 球面幾何

關鍵字(英)

論文目次

目錄

摘要……………………………………………………………………..I

誌謝……………………………………………………………………..II

目錄……………………………………………………………………..III

圖目錄…………………………………………………………………..V

第一章緒論………………………………………………………..…. 1

1.1 研究動機……………………………………………………...….1

1.2 文獻回顧………………………………………………………....2

1.3 本文架構……………………………………………………..…..3

第二章概念推導…………………………………………………….…4

2.1 球面三角形的基本等式…………………………………………5

第三章球面機構分析……………………………………………..….10

3.1 球面機構的幾何分析……………………………………..……10

3.2 輸出桿件的運動分析…………………………………….…….14

第四章球面機構的模擬…………………………………………..…..19

4.1 利用Matlab以及Visual Nastran4D的動態分析………..…….19

4.2 球面機構的應用…………………………………………..…….31

4.2.1 打球機器手臂……………………………………………..…..39

第五章結論……………………………………………………….…...42

第六章未來發展與建議………………………………………………44

參考文獻………………………………………………………...……...45

參考文獻

【1】黃吉成，“球狀齒輪的運動分析”，國立成功大學機械工程研究所碩士論文，2000年6月。
【2】Shyue-Cheng Yang，Chao-Kuang Chen，Ke-Yang Li，“A geometric model of a spherical gear with a double degree of freedom”Journal of Materials Processing Technology，123（2002），219-224。
【3】Sungmoo Ryew，Hyoukryeol Choi，“Double Active Universal Joint（DAUJ）：Robotic Joint Mechanism for Humanlike Motions”IEEE Transactions On Robotics And Automation，VOL.17，NO.3，JUNE 2001。
【4】C.H.Chiang，“Kinematics of Spherical Mechanisms”McGraw-Hill Inc.，1996。
【5】L.J.Stocco，S.E.Salcudean，F.Sassani，“Optimal Kinematic Design of a Haptic Pen”IEEE/ASME Transactions on Mechatronics，2001。
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【7】Robert J.Schilling，“Fundamentals of Robotics Analysis and Control”Prentice-Hall International Inc.，1990。
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【9】K.Takaya，“Planar Robot Arm”University of Saskatchewan，Electrical Engineering，January，2003。
【10】N.Nakamura，M.Sekiguchi，K.Kawashima，T.Fujita，“Developing a Robot Arm Using Pneumatic Artificial Rubber Muscles ”
【11】Daniel C. Churchill，“Reactive Planning in a Fully Embodied Robot Arm”Macalester College，May,2000。
【12】Bernhard Borgerding，Oleg Ivlev，Christian Martens，Nils Ruchel，Axel Graser，“Friend Functional Robot Arm with User Friendly interface for Disabled People”Institute of the Automation Technology（IAT），University of Bremen，
Kufsteiner Str.，28359 Bremen，Germany。
【13】Tamim Asfour，Karsten Berns，Rudiger Dillmann，“The Humanoid Robot ARMAR：Design and Control”Forschungszentrum Informatik Karlsruhe，Haid-und-Neu-Str.10-14 D-76131 Karlsruhe，Germany。
【14】M. Vukobratovic，趙平譯，“機器人的手-力學與運動-”臺隆書店，民國72，一月。

指導教授

張江南(Chiang-Nan Chang)

審核日期

2003-7-7

推文