三轴并联式机构控制

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1、三軸並聯式機構控制組員姓名：吳仲軒、洪鼎倫、李名耀、童志華、王偉倫、蔡一銘、何冠宏德霖技術學院機械工程系夜二專095B指導老師：林柳絮老師摘要由於工業技術的快速發展,現代科技的日新月異，使得人們的生活腳步愈來愈快，除了生活上的各種必需品愈來愈簡便之外，在現代工業上為求時效自動化設備更是如此，自動化設備快速效果,已被人們的新寵認同，但是，以往的自動化設備大多為大型機器，對於一般生活上並不易使用，所以，現在在設計製造自動化設備時，均會以體積大小為優先考量，接著在考慮其多功能性，這將會使各個使用者不再受侷限於空間不足的煩惱，本次專題除了體積小的特色之外，也將使用VB程式和驅

2、動電路來控制運動平台，而此種運動平台的應用相當廣泛，例如:用於工具機，混化學藥劑之平台，人體手足關節復健機，飛行遊戲,飛行模擬訓練機和用於汽車上的避震測試器等，均屬此次專題的研究範圍。本次專題將以驅動電路控制來直流馬達,而接下來將針對VB程式與驅動電路控制，串聯與並聯機器人的比較和驅動電路板於平台製作中遇到的各種問題作討論，加上此平台將運用程式編譯軟體VisualBasic6.0版和採用驅動電路來控制，所以，參與此次專題製作的學生可藉此機會學習到在現在各行各業中運用非常廣泛的運動平台，這將使學生於自動控制的學識上面更進一步，因此本組決定製作三軸並聯式運動平台，研究目的

3、在於比較使用程式控制史都華平台和馬達控制的不同點，由於程式控制有循環性，輕易達成自動化，可得高速工作和直接產生運動等優點，因此將馬達改為受程式語言的晶片控制。致謝感謝老師給我們這次機會且指導我們，在我們遇到瓶頸時，給予適時的鼓勵與建議，使我們學到遇到困難就必須努力解決，且對並聯機構有更進一步的了解。397一.前言1.1.平台機構之研究史：最早史都華平台機構可能是由mcgough所提出,用來做為輪胎測試平台[1]，1965年史都華氏發表並聯式六軸機械人的設計，並用來製作飛行模擬器後[2]，史都華平台逐漸成為飛行模擬器之標準機構，1979年maccallion根據史都華平

4、台設計出第一降做為機械手臂的並聯式機械人，將其應用在自動化裝配上[3]，從此以後史都華平台機械又稱並聯式機械人，1983年hunt提出另一類型的並聯式六軸機械人，並首度對並聯式機械人展開系統性的機構學分析[4]，此後從實用觀點著眼的研究人員，利用美國太空計劃與尖端醫療研究的經費，為這型機構在90年代急速的開發出相當廣泛的應用領域:車輛模擬定位平台[5]，主動式防震平台[6]，自動組裝[7.8]，精密定位/指向[9.10]，手術機械人[11.12],自動塗裝[13.14]等，但是,由於該機構為具有六個自由度的空間機構，分析困難，因此機構學界對該機構的研究進展一直相當有限

5、，直到法國國家科學院的J.P.Merlet博士從1985年引入幾何學分析法後[15]，工作空間[16-18]與順項運動學[19-20]等研究才開始順利展開，不過在1985-1994年間，學界(以J.P.Merlet博士為主)對該平台機構的興趣主要在於特殊用途的平行式機械人，3971994年英國geodetic公司再芝加哥工具機展出hexapod五軸加工機(由史都華平台機構提供三個平移自由度<外家五軸頭提供兩個旋轉自由度)，美國giddings&lewis公司也同時展出variax三軸工具機，於是史都華平台機構一實在工具機業聲名大噪，次年(1995年)machinery

6、雜誌元月號兩篇專文介紹haxepod工具機，標題式[machinesforthe21stcentry]工具機業對haxepod工具機的狂熱,可以從德國fraunhoferIWU的研究群的下述結論清楚看出來[22]:未來模具工業需要大量高精度(精度50微米以內),高切削速度(1000M/min),高進給(5-10M/min)的自由曲面加工,這些工件必須用五軸加工進行加工才府和經濟原則，但是傳統工具機很難突破以下四項發展上的根本原則:(1)機價及運動軸重量太大導致結構彎曲變形。(2)運動質量過大導致加減速不易且耗能而導致溫昇。(3)進給軸加速不易導致動態誤差。(4)構軸及

7、元件誤差累積導致系統整合誤差難以下降。而平行機構因為高剛性，低慣性，構造簡單，因此有很大的潛力可以克服前述困難，提供下一代工具機所需的運動機構，由於史都華機構不僅可以用在五軸加工機，還可以廣泛用在各種需要高剛性,低慣性，構造簡單的量測平台，運動平台，精密組裝等場所，所以，從1995年到現在短短的三.,四年間，布店ingersoll公司積極投入開方出數種不同用途的特殊加工稽核量測設備，而且在工業就需求的強力主導下，歐陸各國也積極整合國家財源及企業界的資金，全力投入相關研發，根據今年九月份再義大利米蘭進行的第一次[平行機構機械研討會]的資訊，以及個人今年