多手臂傳遞系統規劃

start

Send the closest manipulator to get

object

Transport the object by

manipulators Retreat all manipulators end

圖4.12 多手臂傳遞系統工作流程圖。

我們假設被傳遞物在環境中是無法自行移動的，可以移動的只有機械手臂，

所以被傳遞物必須仰賴機械手臂的搬運，才能移動。如圖4.12 所示，我們將整 個傳遞的流程分成三階段：第一階段，必須先指派距離被傳遞物最近的手臂去取 得被傳遞物；第二階段，透過數隻手臂的協調，將被傳遞物搬運至終點；第三階 段，將所有手臂恢復為初始的狀態。在整個流程中，會牽涉到數個問題，第一是 手臂該如何移動，這一部分已經在4.2 節單機械手臂路徑規劃作說明；第二是被 傳遞物搬運或是機械手臂該受到哪些瓶頸面的導引，才能順利到達終點？第三是 在搬運的過程有可能遇到手臂長度不足的情況其它手臂該如何做支援的動作？

這些問題都會在此節做說明。

在我們的系統裡面，單手臂的路徑規劃必須靠瓶頸面的導引來完成。所以我 們在場景中放置一連串的瓶頸面，來當作手臂在每個通道中的導引，協助其前 進。然後我們把某些瓶頸面先後串連，建立一套動線系統，目的是協助手臂選擇 在每一時刻的目標瓶頸面。每次給定每隻手臂一個初始的瓶頸面，以及終點平面

29

後，便可以從所有動線中找出必經的中繼瓶頸面。如圖4.13 所示，整個場景中 含有九個瓶頸面，我們簡單設計三條動線，第一條由瓶頸面 b1、b2、b3、b4組成；

第二條由瓶頸面 b₆、b₇、b₈、b₉組成；第三條由瓶頸面 b₆、b₇、b₅、b₃、b₄組成。

也就是說整個場景中只有三種主要的流動路線，在 b6附近的手臂是絕對無法延 伸至 b₁的，但是若要延伸到 b₄則有第三條動線可以選擇。

圖4.13 手臂由數個瓶頸面導引至瓶頸面 b4的示意圖。

4.3.1

整個傳遞系統的第一個工作，是挑選最近的手臂去取得被傳遞物，在此所謂 最近的手臂，是指手臂基座距離被傳遞物最近的手臂，而圖4.14 顯示此一手臂 之工作流程，這一流程可以視為很多段的單手臂路徑規劃，每一段皆擁有不同的 目標瓶頸面（第 a1, …, aM個目標瓶頸面），但一旦手臂接近傳遞物至某距離 d 之 後，手臂受導引的方式才會產生變化，而改以手臂首節前端朝被傳遞物最近的可 攜點（我們假設被傳遞物有兩個可攜點）的方向作為導引方向，其目的是要確保 手臂首節前端與被傳遞物的可攜點能夠相互連結，在連結之後，我們便當作被傳 遞物已經被取得。而連結的方法是改以可攜點當作導引，進行單手臂的路徑規 劃，如圖4.15 所示。這裡跟以往單手臂路徑規劃不同的地方，是改以點當做手 臂前進的導引來源，而非之前的平面。在取得被傳遞物後，這階段的工作即告完 成。

30 start

m = 1

Single-arm path planning using the bottleneck am as

guide plane

Distance between end effector and nearest grasp point is less

than d

no amis arrived

m = m + 1

Connecting to the grasp point

Single-arm path planning using grasp point as guide

point

圖4.14 手臂取得被傳遞物的工作流程圖

圖4.15 手臂受到目標點（Goal point）的吸引力，並在以引力為法向量的平面（V_Plane）上作 調整。

4.3.2

31 臂（Supporting Manipulator）；完成搬運工作後的手臂，成為退休機械手臂（Retired Manipulator）；剩下其它的手臂則稱為休眠機械手臂群（Group of Sleeping Manipulator）。第一隻去取得被傳遞物的手臂較為特別，在剛開始的時候並未攜

32

start

Working manipulator moves

toward goal plane Working manipulator

is long enough

Working manipulator can not

go further

Select a manipulator as supporting one from the

group of sleeping manipulators

Supporting manipulator grasped the object Working manipulator retire and

transfer one supporting manipulator

yes

Object reached goal plane

no

end yes Supporting

manipulator moves toward the object

Supporting manipulator is

working manipulator is

working

33 manipulator to present state step by step and push

each step Set the manipulator to

initial state

The present state is arrived

Pop out each step and apply to the

manipulator Stack is empty

no

34