多餘自由度平面機器臂碰撞迴避分析

Abstract

本論文討論多余自由度平面機器臂於碰撞回避運動之應用。由於機器臂在有障礙物的 工作空間中運動，會造成關節運動的限制及自由度的減少，所以引人多余的自由度 ( redundancy) ，機器臂可連續改變結構狀態而使其端點固定於工作空間中之一位置， 此特性使得機器臂對於碰撞回避的能力增強。為了便於分析機器臂與障礙物間的空間 關系，我們建議采用各杆的方位角(orientation angle) 而非各軸的旋轉角(joint angle)作為結構參數。藉著三杆平面機器臂的運動結構，我們提出一套完整的分析模 式以決定工作空間中的碰撞回避區域(collision-free region) 及障礙區域(obstru- cted region)。本文的結果可作為多余自由度機器臂於包含障礙物窨工作時之運動軌 慫配置參考。 本論文分為五部分。(一)描述碰撞回避區域及障礙區域，其對於碰撣回避分析非常有 用，并提出一套演算法(algorithm) 來解此兩區域。(二)詳細的分析障礙物的位置及 相對機器臂各杆的長度，對於機器臂在工作空間中運動的影響。(三)求得端點的碰撞 回避區域，即端點在此區域內時，機器臂連續改變結構狀態，而使機器臂與障礙物間 無碰撞物間碰撞永遠產生。(四)模擬一些例子來驗證所提的方法。(五)對於所做結果 ，下一簡單的結論。