轻型水平关节机器人开发.pdf

輕型水平關節機器人開發 黃敏昌／大華技術學院 機電工程系 助理教授 中臺瑞貿易有限公司多年來代理國外品牌的液壓系統 、馬達及相關產品 ，然而面臨日益競爭 的貿易環境 ，極需拓展新商機方可永續經營 。故與本校合作開發 「輕型水平關節機器人」 ， 藉以開拓更寬廣的產品應用市場 ，並締造出更高附加價值的延伸商品。 關鍵詞：馬達、機器人。 1. 簡介 自柏林圍牆倒塌而結束了東西冷戰後，世界 進入了新紀元，民生經濟成為各國政府經營的首 展 發 術 技 要任務。而商業利益的結合逐漸超越了地域形成 的國家。歐盟、美洲、東協莫不簽訂低關稅或零 關稅的貿易協訂。歐盟甚至採用單一貨幣，這些 措施都在消弭貿易屏障，促進民生經濟活絡，導 致企業面臨著全球性的激烈競爭。 中臺瑞貿易有限公司多年來代理國外品牌的 液壓系統、馬達及相關產品，即感受日益競爭的 貿易環境。當遭逢美國次貸危機所引發的全球金 融海嘯，導致訂單幾乎瞬間急凍，使得該企業體 （圖1）開發流程 驗到前所未有的危機。幸賴政府各部門昴足全力 推動各項振興經濟方案，本校得以有機會參與教 育部推動的技專校院與產業園區產學合作計畫。 本文旨在介紹此產學合作的成果「輕型水平 關節機器人」，我們成功地結合技術與學術為業 者打造出機器人，落實了技術及零件國產化的理 念。 （圖2）機器人實體 2. 設計理念及開發流程 3. 順向及逆向運動 本計畫率先導入國產的平板觸控電腦開發 本機器人具備三個自由度，第一軸為直線 出圖形人機界面[1]，提供使用者簡易且有效的操 軸，第二軸及三軸皆為旋轉軸。根據1995年 作環境。同時建立機器人[2][3][4][5]數學模式及 軌跡運行控制。歷經數個月的努力(圖1)，逐步克 Denavit-Hartenberg[5]所提議的法則建立參考 服電機系統、機械構結及零件組裝等，終而完成 座標系統(圖3)。其方法闡述著將機器人軸關節 機器人實體(圖2)。遂行了技術及零件國產化的理 n(直線或旋轉軸)定義成直角座標系n-1的k軸，而 念。去年於臺北世貿展舉行第三屆上銀智慧機器 接續的座標系n之i軸需以垂直於 的方式設立。 手競賽時，曾以配角的姿態公開亮相。本機器人 緊接著表列出相鄰座標系間的轉角參數 、連桿 擬應用於輕負荷場合，如塗膠或電子零件插件， 位移量參數 、扭角參數 及連桿長度參數 (表 亦可勝任直線焊道熔接、弧形雷射切割及物品識 1)。其中轉角參數 是將 軸繞著 軸轉到與 別分類等工作。 平行的位置。連桿位移量參數 是指座標系n-1及 63 Taiwan Automation Intelligence and Robotics Association n的原點投影到 軸的距離值。扭角參數 是將 齊次變換矩陣旨在建立起關節座標與空間座 軸繞著 軸轉到與 軸平行的旋轉量。而連桿 標間的關係。由於物品的位置是以空間座標來描 長度參數