PUMA 560 機器臂控制器之改良

Abstract

本文旨在建立一套高度彈性化的機器臂開放式控制系統，彈性化的機器臂開放式系統 可提供研究者探討各種機器人控制理論於實際應用的可行性。開放式系統設計必需具 備以下之條件：(1) 硬體介面的擴充能力；(2) 可外接各種感測元件，如影像、超音 波元件和力感測器等；(3) 軟體程式的修改與擴充；(4) 彈性化的系統規劃。大部分 的工業型機器人均缺乏以上之能力，而自行設計一套系統經費及工程浩大，要盡全功 非短期之內可以完成。本文以個人電腦(AT 386)配合適當之硬體介面和PUMA 560工業 型機器人DC伺服馬達的功率放大器連接。PUMA 560 VAL系統的軟體、硬體設備完全被 隔離(by-pass) 。本系統的軟體采階層式規劃，以高階語言(C hanguage)編輯，方便 使用者修改與擴充系統程式的功能。機器臂各軸DC伺服馬達的控制器以軟體程式來實 現。周邊的硬硬體設備可經由AT匯充排(bus) 和電腦連線, 諸如影像、超音波測距元 件和力感測器等工作空間(task space)上的元件可以和控制器結合，以實現更先進的 控制法則(advanced control methods)。 本論文探討PUMA 560控制器應用於機器臂這種高度非線性及相互耦合系統所造成的不 良影響，以及原系統的軟硬體架構對於從事機器人研究者的嚴重限制。本文提出改進 PUMA 560機器臂控制架構的各種方式，并以最經濟與可行的方式建立一套開放式的控 制系統。新的控制系統具備高度的彈性度，且實驗證明本文所采用的控制法則較原系 統的控制器對於機器臂軌慫追尋能力更優越。