設計合成方法

利用上一章節所歸納之不連續可動機構的共同特徵，推衍出合成此類機構的 方法，機構之合成流程如圖 4.1。合成方法中主要是運用位移李次群理論與排列組 合，企圖尋找能產生設定之運動模式的不連續可動機構，以下將對此流程之各步驟 逐一說明。

圖 4. 1 不連續可動機構合成流程圖 一、選擇運動模式

首先需要決定預期的運動目標，由於機構中任兩桿件間之運動未必有兩個運 動模式，故須設定地桿及端效器的位置。設定運動目標後，可加入其他限制或條件，

選擇運動模式

列舉原生機構

結合原生機構

改變接頭連接次序

初步篩選判斷

分析個別案例

確認不連續可動性

二、列舉原生機構

進行合成前，須先分析期望的運動模式，盡可能地列出可達成此運動模式的單 迴路最簡易機構，在此將之命名為「原生機構(primitive mechanism, PM)」。這些能 滿足此運動的機構多從文獻中取得，若無法找出完全符合之機構，則只須找出端效 器運動結果有包含該運動的機構即可。

三、結合原生機構

從各運動模式之數個原生機構中各選一種，照兩種先後次序分別進行結合。若 兩目標運動之運動鏈直接結合後有多餘的自由度，應在符合限制條件下去除多餘 的接頭。在下一章節之合成中，此過程採用一接頭同時屬於兩原生機構，並將此接 頭稱為「共同接頭」。此步驟中產生之可能機構數量將遽增，故若有另設特殊條件，

應於此步驟中套用，以減少機構數量，便於後續步驟進行。將此步驟所得之機構命 名為「組合機構(combined mechanism, CM)」。接著整理各組合機構，扣除完全相同 者，並尋找可產生相同運動的其他組合機構。

四、改變接頭連接次序

將上一步驟之結果運動鏈的接頭進行次序交換，處理方法為：將分屬於兩種運 動模式之接頭相互交錯調換。例如一組合機構的其中一條運動鏈是由分屬於𝐴、𝐵 兩種運動模式之接頭所組成，以𝐴𝐴𝐵𝐵𝐵表示，則調換屬不同運動模式之接頭位置 可得𝐴𝐵𝐴𝐵𝐵、𝐴𝐵𝐵𝐴𝐵……等組合。

有鑑於進行先前步驟時，已將各運動模式機構之接頭排列全數列出，此步驟中 只會變換不同模式的接頭排列順序，以避免產生重複的排列，同一模式的接頭將不 互相調換。由於進行排列組合整理時之複雜性，後續舉例中將會對接頭簡化，減少 視覺上的混淆，更全面地找出其他擁有相同運動的機構，並將結果命名為「交錯機 構(reordered mechanism, RM)」。

五、初步篩選判斷

由於步驟四中須考慮所有接頭之排列組合，可能產生連續可動機構，因此將其 結果與步驟三的組合機構進行比對，排除與組合機構重複的交錯機構。此外，須確 認 由 地 桿 至 端 效 器 兩 端 之 運 動 鏈 的 運 動 序 列 ， 例 如 ： 兩 運 動 鏈 分 別 為 {𝑇(𝐲)}{𝑇(𝐳)}{𝑅(𝐴, 𝐱)}及{𝑇(𝐳)}{𝑅(𝐴, 𝐱)}{𝑇(𝐲)}，形式表現上看似不同，但經分析後 皆為{𝐺(𝐱)}。因此這兩條運動鏈之運動序列相同，可視為不同形式的同一運動鏈，

亦屬須被排除之情形。經過上述兩種刪減的過程，預期剩下的生成機構即為需求之 機構──含有多種目標運動模式之不連續可動機構。

六、分析個別案例

後續將以實例說明不連續可動機構之合成過程，找出合成結果後，會使用電腦 軟體 SolidWorks 2013 建立模型來模擬機構之各運動狀態，並匯入 Adams 2013 取 得運動模擬之各參數數據。列舉例子將為具 (1) {1/𝑆(𝑂₁)}及{1/𝑆(𝑂₂)}、

(2) {1/𝐺(𝐲_𝟏)}及{1/𝐺(𝐲_𝟐)}、(3) {𝑅(𝐱)}、{𝑅(𝐲)}及{𝑅(𝐳)} 運動模式之不連續可動機 構，其中例(1)與例(2)將各有兩個相異的機構範例。

七、確認不連續可動性

分析建模之機構運動結果，是否符合不連續可動機構的基本條件：具兩種或以 上不可共存之運動模式，且運動模式為合成目標之運動設定，進而確定其不連續可 動性。

與文獻[25]之主要差異在於，文獻中認為經過步驟五後所剩下的所有交錯機構，

皆可成為不連許可動機構。然而，本研究經過更多的實例驗證，發現多數的結果皆 非不連續可動機構。因此仍需要經過個例驗證，才能明確地證實該機構是否具有不 連續可動性。