The Studies of Optimization Design of Spherical Parallel Mechanism

本研究包含球型並聯式機構模型建立及分析、正/逆向運動學分析、工作空間的最佳化workspace optimization 及singular point 找尋運動路徑規劃等主要部份。首先根據球型並聯式機構背景訂定研究參數，包括球型並聯式機構的接頭種類、連桿長度、旋轉角度。接著在分析的部份利用軟體建立球型並聯式機構的模型，再依據並聯式機構的逆向運動學(inverse kinematic) 先由終端作用器(end effector)的位置及方向計算出其所對映的接頭旋轉角度。計算出其能夠達到的工作空間。再依據並聯式機構的正向運動學計算出其接頭旋轉角度所對應的終端作用器的位置及方向做為更進一步的認證。並且由工作空間的大小來建立index 指數更進一步的使用最佳化optimization的目標函數(Objective function) 來調整設計的參數的設計(包括接頭種類、連桿長度、旋轉角度) 找到最佳的工作空間。並聯式機構在工作空間上有著奇異點的限制，並聯式機構在奇異位置會失去支撐部分方向的力或力矩的能力，無法完成固定負載對象。是在這些工作的參數中，以同樣的方式在工作空間中找到奇異點，並且建立奇異點指數。在這些工作的參數是建立一個球型並聯式機構剛度的模型，在這模型中聯式機構建立底座和終端作用器之間的每一個分支(branch) 的運動鏈，建立剛度矩陣來分析並且控制，確定在工作空間中每個關節剛度都足以支持運動。在此最佳化工作空間及奇異點中當規劃，終端作用器的運動路徑時，也要自動規劃出最佳化的路徑，在最佳化的路徑中只要定義起始點及終點的位置及方向也是建立objective function，在此最佳化的過程中我們可以定義不同的參數，但是在這裡計畫路徑的最佳化是，規劃終端作用器從起始點到終點的是不經過奇異點(singular free)最短之路徑。

Project ID:PB9709-1103
External Project ID:NSC97-2221-E182-024