6.1
結論本論文針對 DELTA 型平行五連桿機械手臂存在關節間隙時探討其對準度之影響。研 究中建立的非理想機械手臂動態模型同時考量了手臂負重與自身質量之影響,以此模型探 討不同大小之間隙對機械手臂運行不同路徑時的誤差,並建立出軌跡誤差與關節間隙之間 的關係式。取得機械手臂運行時的軌跡誤差並量化特徵後,透過此關係式即可推估出關節 間隙之大小,再以最佳化方法規劃出誤差較小的目標路徑使準度提升。
本論文的研究貢獻主要可分為下列幾點:
1. 建立結合關節間隙之機械手臂的動態模型
本論文考量關節間隙對機械手臂之影響,將關節間隙加入 DELTA 型平行五連桿機 械手臂模型中並建立考量手臂負重與自身質量之影響的動態模型。
2. 提出以軌跡誤差推估關節間隙量值的方法
本論文透過動態模型取得一系列不同關節間隙與不同實驗路徑的軌跡誤差曲線,藉 此觀察並量化關節間隙與軌跡誤差曲線間的特徵,分別為斜率、截距與震幅。使用高 斯程序回歸建立特徵於關節間隙與軌跡誤差曲線之關係式。當取得機械手臂運行時 的軌跡誤差並量化特徵後,即可透過關係式推估出關節間隙之大小。
3. 比較機械手臂間於工作空間中的性能高低
透過推估關節間隙的方法推估機械手臂的間隙大小,再以動態模型計算此間隙大小
之機械手臂於工作空間中的誤差,藉此判斷機械手臂於工作空間中的性能高低。
4. 以最佳化方法提升機械手臂於工作空間中的性能
本研究使用最佳化方法在機械手臂的工作空間中設計出最佳目標路徑,使手臂運行 在工作空間中的誤差減少進而提高準度。
6.2
研究建議與未來研究方向本論文旨在提出一套透過機械手臂運行之軌跡推估關節間隙並以最佳化目標路徑的方 法提升機械手臂準度,因此選用較不複雜的 DELTA 型平行五連桿機械手臂作為研究對象,
但現實中機械手臂存在著變形、公差等其他不確定因素,故以下提供可改善之模型與未來 研究方向:
1. 動態模型驗證
目前尚未完成動態模型之驗證,未來可以 ADAMS! 進行驗證。不過當 ADAMS! 模擬手臂運行不同實驗路徑時都需重新設定每個物件間的結合關係與位置,若要以 ADAMS! 重現本研究之結果需花費大量的時間,因此建議以一條實驗路徑進行驗 證即可。
2. 探討不同路徑下關節間隙所造成的震動
由於存在關節間隙會使整體機械手臂產生震動而影響機械手臂的表現,因此找出震 動較小的路徑來提高手臂穩定度是值得探討的議題。
3. 桿件變形及公差之探討
在本論文的動態模型中,將存在關節間隙之關節的受力視為外力,透過此外力可以建 立出各桿件變形的模型,再結合桿件長度的公差模型及可建立出考量關節間隙、桿件 變形與公差之動態模型,可用以分析各種不確定因素對精度之影響,再以本論文提出 的方法推估各不確定因素之量值,進而規劃誤差較小的路徑。
4. 關節磨耗之探討
關節內部存在關節間隙會導致轉動時產生動摩擦力,關節內因而產生磨耗使間隙變 大。在本論文的關節間隙模型中考量了關節內部的摩擦力,因此可加入磨耗模型用以 分析長時間下機械手臂的精準度變化。
5. 建立機械手臂之可靠度規範
目前對於機械手臂可靠度之規範尚未有足夠的描述,若需比較任意機械手臂間何者 較為優良、可靠往往無從下手。因此透過關節磨耗之模型可以建立機械手臂精度與時 間之關係,可藉此定義出機械手臂之可靠度規範。
6. 建立滿足長時間下之高精準度、高可靠度之加工策略
整合不確定因素模型與可靠度模型後,可嘗試建立機械手臂在長時間下高精準度、高 可靠度之加工策略,使機械手臂經過長時間運行後仍能保持一定的精準度。