撓性機械臂系統狀態之即時判定

Abstract

本文主旨在探討一種以影像系統為感測器，用以量測單桿可撓性機械臂之振動情形， 建立一套在影象取樣頻率之限制下，藉由求取撓性機械臂振動模態形狀，即時得到機 械臂之振動狀態。 從影像量測得來的四個通道的振動偏位移，以刻度校正成實際偏位移後，經過訊號濾 波和以遞鄉回最小平方法則做模態判定，求得臂上量測點的第一和第二振動模態形狀 值，再由矩陣運算求出機械臂的振動狀態。為了達到影像訊號0.0167秒的取樣週期時 間要求，應用了一套模組式即時模擬系統MBSP，同時使用多重微處理機做架構，在0. 004445秒內，成功地求得機械臂振動狀態。 本文共分為七章，第一章將撓性臂的發展、機械臂動力方程式的研究及各種量測器的 使用做一概略說明。第二章裡簡單地介紹機械臂的系統架構，並推導撓性臂的數學模 型，從而建立撓性臂的分析架構。第三章中對所使用的模態判定法則做一詳細說明。 第四章簡單地介紹模組式系統的架構，並說明各模組的軟體設計。第五章介紹了硬體 架構的設立。第六章為實驗結果與討論，對偏位移的量測、濾波訊號結果、模態判定 的結果、振動狀態的求得做說明與討論。在第七章裡，針對本文所做結果及未來發展 做一簡短結論。