雙機械手臂自我校正與協同操作 - 臺灣大學博碩士論文典藏系統

標題: 雙機械手臂自我校正與協同操作. Self-calibration and manipulation coordination in a dual-arm robot. 作者: Wu-Te Yang Skipnavigation NTUThesesandDissertationsRepository 工學院 機械工程學系 請用此HandleURI來引用此文件： http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/78154 標題: 雙機械手臂自我校正與協同操作Self-calibrationandmanipulationcoordinationinadual-armrobot 作者: Wu-TeYang楊武德Wu-TeYang楊武德 指導教授: 林沛群(Pei-ChunLin)林沛群(Pei-ChunLin) 關鍵字: 單手臂校正,雙手臂自我校正,順應控制,卡曼濾波器,雙手操作,Calibrationofsinglearm,self-calibrationofdual-arm,compliancecontrol,Kalmanfilter,dual-armmanipulation, 公開日期: 20162016 學位: 碩士碩士 摘要: 由於工業自動化的發展，機器人應用的需求也日趨提升。

而工業機器人擁有良好的重複精度，但是準度(絕對精度)則較差，加上面對未知與日漸複雜的工作環境，機器人性能與控制策略的提升有其必要性，本論文著重於發展單機械手臂校正與雙機械手臂自我校正的方法，以及雙手臂系統的協同操作。

在單手臂校正部分，設計校正桌與校正器等機構，協助機械手臂進行校正，僅考慮幾何誤差。

校正桌的功能在於輔助機械手臂取得末端點位置，而非仰賴高單價的量測系統，加上各軸馬達編碼器記錄的角度資訊，再利用最佳化方法，疊代出新的運動學參數，以校正機械手臂的準度。

雙機械手臂自我校正的部分，則延續單手校正的概念，以球接頭串聯兩手臂系統，成一封閉鏈，而末端位置固定且已知，利用封閉鏈多餘自由度的特性，選定校正軌跡，配合順應控制，使系統自動執行校正軌跡。

將記錄的角度資訊與已知的位置，同樣以最佳化方法，疊代出兩手臂的新參數，提升雙手臂系統的準度(絕對精度)。

在雙手操作的發展上，延續周敬凱學長的研究。

在雙手協同架構中，採用主從控制策略，第一部分，改良被動端的力控制策略，提升性能，第二部分，主動端軌跡為使用者輸入，再以卡曼濾波器，混合位置與力資訊，以估測被動端的最佳軌跡，使雙機械手臂能協同操作，夾取多樣化的物體。

第三部分，探討雙手操作的影響因素，考量點接觸、線接觸與面接觸，速度、尺寸與重量等因素，以實驗設計法輔助進行與分析。

最後，若被夾取物較重，則選擇適當的夾取姿態，以結構輔助撐起物體，而非僅靠摩擦力，以節省手臂出力。

Asthedevelopmentofindustrialautomation,applicationofindustrialrobotsisincreasinglyrequired.Althoughindustrialrobotshaveexcellentrepeatability,theirpositioningaccuracyisrelativelypoor.Also,tasksinproductionlinemaybecomemoreandmorecomplex,itisessentialtoimproveperformanceofrobotarms.Thisresearchpaysattentiontocalibrationofsinglerobotarmandself-calibrationofdual-armsystemaswellasmanipulationcoordinationstrategyofdual-arm. 　　Tocalibratesinglerobotarm,calibrationtableandmechanismweredesignedandbuilt.Calibrationtablecanbeusedtohelpobtainpositionsofend-effectorinsteadofrelyingonexpensivemeasurementsystem.Atthesametime,anglesofeachjointarerecordedbyencodersattachedoneveryjoint.Thepositionsandanglesareinputtooptimizationprogramtoiteratenewkinematicparameterssothatpositioningaccuracyofrobotarmcanbeimproved.Theconceptofcalibrationofsinglearmisextendedtocalibratedual-arm.Aballjointisdemandedtoconnecttworobotarmsandbecomeaclosed-chain(orabigarm).Thepositionofend-effectorisfixedandknownbyCADfile.BecauseoftheredundantDOFoftheclosed-chain,aspecificpathisselectedwhichdual-armcanfollowautomatically.Duringtheprocess,asetofanglesisrecorded.Similarly,optimizationprogramisusedtoiteratenewkinematicparametersfortwoarmsandtheirpositioningaccuracyhasbeenimproved. 　　Thetargetofdevelopingmanipulationcoordinationstrategyofdual-armistomanipulatediverseobjectsstablyincludingrigidandnon-rigidbodies.Thecontrollerhasmaster-slavestructure.Usersinputdesiredtrajectorytomasterarm.Then,thattrajectoryandforceinteractionbetweenthearmandtheobjectarefusedinaKalmanfiltertoestimatebettertrajectoryforslavearmtomanipulateanobjectstably.Further,toexploremanipulabilityofdual-armsystem,aseriesofexperimentsweredesignedwhichdifferentcontacttypes,motionspeed,objectsize,andweightareconsidered.Finally,iftheobjectislargeandheavy,systemcanselectanappropriateposetohelpsupportitsgravity. URI: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/78154 DOI: 10.6342/NTU201601960 全文授權: 有償授權 顯示於系所單位：機械工程學系 文件中的檔案： 檔案 大小格式  ntu-105-R03522818-1.pdf 此日期後於網路公開2026-12-314.9MBAdobePDF 顯示文件完整紀錄 系統中的文件，除了特別指名其著作權條款之外，均受到著作權保護，並且保留所有的權利。