智慧型移動式機械手臂之設計__臺灣博碩士論文知識加值系統

本論文研究之目的是設計擁有多個自由度的機械手臂搭配移動裝置，實現機械手臂能夠真正用在生活上的服務以及工作任務的執行。

整個系統結合了影像處理技術，利用攝影機擷取到 ... 資料載入處理中... 跳到主要內容 臺灣博碩士論文加值系統 ::: 網站導覽| 首頁| 關於本站| 聯絡我們| 國圖首頁| 常見問題| 操作說明 English |FB專頁 |Mobile 免費會員 登入| 註冊 功能切換導覽列 (165.22.106.144)您好！臺灣時間：2022/07/2001:13 字體大小：       ::: 詳目顯示 recordfocus 第1筆/ 共1筆  /1頁 論文基本資料 摘要 外文摘要 目次 參考文獻 電子全文 紙本論文 論文連結 QRCode 本論文永久網址: 複製永久網址Twitter研究生:林哲祺研究生(外文):Che-Chi,Lin論文名稱:智慧型移動式機械手臂之設計論文名稱(外文):Designofamechanicalarmforintelligentmobile指導教授:陳美勇指導教授(外文):Mei-Yung,Chen學位類別:碩士校院名稱:國立臺灣師範大學系所名稱:機電科技研究所學門:工程學門學類:機械工程學類論文種類:學術論文論文出版年:2010畢業學年度:98語文別:中文論文頁數:77中文關鍵詞:機械手臂、影像處理、逆向運動學外文關鍵詞:Mechanicalarm、Imageprocessingtechnology、Inversekinematics相關次數: 被引用:3點閱:755評分:下載:107書目收藏:0 在現今科技產業日新月異的時代，機械手臂廣泛應用在工業自動化、微創手術、複雜且精密的產品生產、甚至替人類執行危險的任務，對人類的生活中帶來有極大的便利性，並且充滿著廣大的商機。

本論文研究之目的是設計擁有多個自由度的機械手臂搭配移動裝置，實現機械手臂能夠真正用在生活上的服務以及工作任務的執行。

整個系統結合了影像處理技術，利用攝影機擷取到的影像來加以辨識後，將結果傳給控制器命令機械手臂執行相對應之動作。

本研究主題並非是重覆執行同一件任務的傳統工業手臂，而是隨機判斷物體而執行任務，故必須額外推導順、逆向運動學用來處理物體在空間座標轉換到手臂轉軸角度的調配，產生運動軌跡並使用馬達致動器來進行物體夾取，以達到預先設定之任務，並且考慮到機械手臂展示時需要有優良的姿態協調去執行動作，讓機器人展示時更為生動活潑，祈使在人類未來的生活中，機械手臂的物體夾取系統能夠朝向更為複雜與高彈性的日常生活環境中。

Technologyindustryischanginginthecurrent.Mechanicalarmiswidelyusedinindustrialautomation,minimallyinvasivesurgery,complexandsophisticatedproducts,evendangerousfortheimplementationofthetasksofhuman.Mechanicalarmhasbroughtgreatconvenienceinhumanlife,andfullofvastopportunities.Thispaperpresentsthedesignofanautomaticandintelligentmechanicalarmwithmultipledegreesoffreedomrobotandmobiledevices.Robotscanreallyachieveinlifewithservicesandtheimplementationoftasks.Thesystemcombinestheimageprocessingtechnology.Aftertheimagewhichwascapturedbycamerahasbeenidentified,theresultspassedtothecontrollerandcommandcorrespondingtothemechanicalarmmovements.Thistopicisnotarepeatoftheimplementationofthetaskwithatraditionalindustrialarm,butrandomobjectsandtaskstojudge.Therefore,theadditionaldeductionmustbesmooth,inversekinematicsisusedtohandedtheobjectspacecoordinationinthetransitiontothedeploymentofthearmshaftangle,andtrajectoriesgeneratedusingthemotoractuatortocarryoutanobjectgripping.Moreover,takingintoaccountthemechanicalarmdisplayedagoodattituderequiredtoperformcoordinatedaction.Inthefuture,folderobjectrobotsystemcantaketowardsmorecomplexandhighlyflexibleenvironmentindailylife. 目錄摘要ⅠABSTRACTⅡ誌謝Ⅲ目錄IV圖目錄VII表目錄XI第一章緒論11.1前言11.2文獻回顧11.3研究動機與目的71.4本論文之貢獻81.5論文架構8第二章機械手臂之機構設計102.1機械手臂的機構設計與製作102.1.1第一代機械手臂設計112.1.2第二代機械手臂設計122.2移動式裝置之設計132.3移動式機械手臂電腦模擬142.3.1第一代機械手臂電腦模擬142.3.2第二代機械手臂電腦模擬152.機械手臂製作172.4.1機械手臂加工172.4.2機械手臂實體17第三章機械手臂模型分析193.1D-H(Denavit-Hartenberg)座標系統193.2順向運動學分析253.3逆向運動學分析263.4移動式裝置工作原理29第四章影像伺服系統304.1影像前置處理304.1.1影像基本定義304.1.2灰階轉換與增強影像技術314.1.3拉普拉斯邊緣偵測法(Laplacianedgedetection)324.1.4索貝爾邊緣偵測法(Sobeledgedetection)344.1.5坎尼邊緣偵測法(Cannyedgedetection)354.1.6擷取物體重心384.1.7影像處理實驗384.2立體成像透視轉換原理404.3反透視轉換原理424.4空間座標影像深度434.5空間球座標44第五章實驗結果與討論465.1實驗系統架設465.1.1AI直流伺服馬達規格說明465.1.2AI直流伺服馬達驅動器規格說明505.1.3實驗設備硬體規格525.2軟體操控介面525.3執行任務實驗535.1.1任務一：手舞足蹈535.1.2任務二：舉足輕重555.1.3任務三：眼明手快57第六章結論與未來展望596.1結論596.2未來展望59參考文獻60附錄64圖目錄圖1-1PUMA200結合機械手臂示意圖3圖1-2極小型機械手臂實體圖4圖1-3極小型機械手臂關節圖4圖1-4智慧型機器手臂未知物體夾持規劃與物體3D重建5圖1-5Maru-1機器人之規格尺寸圖6圖1-6RRT與PRM路徑規劃模擬圖6圖1-7(a)機械手臂應用於工業自動化7圖1-8(b)機械手臂應用於精密的手術上8圖2-1機械手臂機構設計流程圖10圖2-2機械手臂自由度配置圖11圖2-3第一代機械手臂設計模擬圖12圖2-4第二代機械手臂設計模擬圖13圖2-5移動式裝置設計模擬圖14圖2-6第一代移動式機械手臂實驗電腦模擬圖15圖2-7第二代移動式機械手臂實驗電腦模擬圖16圖2-8移動式機械手臂之正視圖17圖2-9移動式機械手臂之側視圖18圖2-10移動式機械手臂之尺寸圖18圖3-1桿件之間的座標關係20圖3-2機械手臂基底座標示意圖22圖3-3機械手臂Joint座標系統模型圖22圖3-4移動式裝置工作示意圖29圖4-1影像前置處理之流程圖30圖4-2使用在影像增強的一些基本灰階轉換函數31圖4-3拉普拉斯遮罩32圖4-4邊界的一階導數及二階導數的表示圖形32圖4-5拉氏-高斯濾波器響應圖33圖4-6Non-maximasuppression的示意圖36圖4-7Hysteresisthresholding的示意圖37圖4-8原始RGB影像圖38圖4-9灰階轉換圖39圖4-10肯尼邊緣偵測圖39圖4-11脹與侵蝕後之影像39圖4-12目標物物體之重心圖39圖4-13透鏡成像示意圖40圖4-14雙CCD攝影機成像示意圖43圖4-15三角理論示意圖44圖4-16影像座標旋轉示意圖45圖5-1實驗系統架設圖46圖5-2(a)AX-64伺服馬達47圖5-2(b)AX-28伺服馬達47圖5-2(c)AX-10伺服馬達47圖5-3AX-64伺服馬達尺寸規格圖47圖5-3AX-28伺服馬達尺寸規格圖48圖5-3AX-10伺服馬達尺寸規格圖48圖5-4馬達串聯模型49圖5-5多點連接示意圖50圖5-6馬達腳位說明50圖5-7CM-2+型號馬達驅動器接腳說明圖51圖5-8CM-2+型號馬達驅動器尺寸規格圖51圖5-9CM-2+型號馬達驅動器串接方式示意圖51圖5-10美商國家儀器PXI工業電腦52圖5-11視訊攝影機52圖5-12軟體介面圖53圖5-13手舞足蹈實驗圖55圖5-14舉足輕重工作說明圖55圖5-15舉足輕重實驗圖57圖5-16眼明手快工作說明圖57圖5-17眼明手快實驗圖58圖1夾爪支撐架機構之CAD圖13圖2左上方夾爪機構之CAD圖13圖3左下方夾爪機構之CAD圖14圖4右方夾爪機構之CAD圖14圖5AX-10伺服馬達連接支架機構之CAD圖15圖6AX-28伺服馬達連接支架機構之CAD圖15圖7AX-64伺服馬達連接支架機構之CAD圖16圖8上方桿件支架機構之CAD圖16圖9上方桿件連接支架機構之CAD圖17圖10下方桿件支架機構之CAD圖17圖11基座上方支撐支架機構之CAD圖18圖12基座下方支撐支架機構之CAD圖18圖13底座圓盤支架機構之CAD圖19圖14底座支架機構之CAD圖19圖15夾爪支撐架機構之3D建模圖20圖16左上方夾爪機構之3D建模圖20圖17左下方夾爪機構之3D建模圖21圖18右方夾爪機構之3D建模圖21圖19AX-10伺服馬達連接支架機構之3D建模圖21圖20AX-28伺服馬達連接支架機構之3D建模圖22圖21AX-64伺服馬達連接支架機構之3D建模圖22圖22上方桿件支架機構之3D建模圖22圖23上方桿件連接支架機構之3D建模圖23圖24下方桿件支架機構之3D建模圖23圖25基座上方支撐支架機構之3D建模圖23圖26基座下方支撐支架機構之3D建模圖24圖27底座圓盤支架機構之3D建模圖24圖28底座支架機構之3D建模圖24表目錄表1-1RRT與PRM路徑規劃執行時間表6表2-1機械手臂之工作任務11表2-2第一代機械手臂自由度與AI直流伺服馬達裝置數量說明表12表2-3第二代機械手臂自由度與AI直流伺服馬達裝置數量說明表13表3-1基底座標至各Joint位置之參數表23表4-1基底座標至各Joint位置之參數表41表5-1RX系列AI直流伺服馬達規格表49 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