泛用型機械手幾何參數最佳化之研究

Abstract

機械手之工作空間，是評估機械手性能之重要準則之一。然而以往有關此方面研究之 論文，大多只是利用解析幾何方法對少數機構作原則上的推論證明，或是利用數值方 法對一些現有的工業機械手做工作空間體積與形狀的檢驗。 本文經由對幾種產生與計算工作空間之演算法作研究比較，基於計算效率與應用範圍 上的考量，採用蒙地卡羅法（計算工作空間的策略）配合已知的機構手反向解析閉合 解（確定空間中某點是否在工作空間內之工具），計算機械手的工作空間體積。本文 先驗證蒙地卡羅法的精確度，並證明其在靈巧性工作空間體積之計算上有很高的效率 ，然後以２９４種已求得反向閉合解之六迴轉軸正交型機械手進行工作空間檢驗與最 佳化設計之工作。第一階段在不考慮各接頭變數之運動範圍限制的情況下作研究，結 果歸納出各種類型的機構組合其最佳的桿長參數分配比例，並利用解析幾何方法加以 驗證。第二階段對各接頭變數加上運動範圍限制，並在模擬空間內有障礙物的情況下 ，探討避碰能力較高的機構組合與桿長參數分配比例。本文有關桿長參數分配比例的 研究之意義－－在於以最經濟的材料創造最佳的工作空間。相信本文的經驗與結果正 可提供機械手設計上的參考依據。