本論文提出一個可選擇夾爪力道模式之控制方法來設計實現一個夾爪系統，本論文使用Arduino微處理器為系統的控制板來確認夾爪是否有夾緊物件。依據不同的夾爪力道模式以及夾取時電流感測器所感測的電流值，本論文設計一個模糊控制器來決定一個可以夾取物件之直流有刷馬達的速度。其原理是當夾爪接觸物件時會產生阻力，並且會使馬達的電流產生變化，利用電流的變化來控制馬達轉速。由實驗結果可知，本論文所提之控制方法確實可以提升夾爪的開合速度與精準度。

In this thesis, a control method which can select a force control mode of the gripper is proposed to design and implement of a gripper system. In this system, an Arduino microprocessor is used as a main control platform in order to confirm whether the gripper tightly grips an object. According to a force control mode of gripper and a current value measured by a current sensor while gripping, a fuzzy controller is designed to decide a motor speed of the DC brush motor to grip objects. The principle is that a resistance will arise when the gripper touches an object and the current of motor will be changed. The proposed method uses the change of current to control the motor speed. From the experimental results, we can see that the proposed control method can effectively improve the opening and closing speed and the accuracy of the gripper.

目錄
中文摘要	Ⅰ
英文摘要	Ⅱ
目錄	III
圖目錄	V
表目錄	IX
第一章 緒論	1
1.1 研究背景與動機	1
1.2 論文架構	2
第二章 夾爪系統介紹	3
2.1 夾爪機構設計	4
2.2 夾爪傳動機構	4
2.3 夾爪機構	7
2.4 夾爪系統架構	8
第三章 電流感測器介紹	16
3.1 霍爾效應	16
3.2 電流之量測	16
3.3 電流感測器架構	17
3.4 電流感測器之工作原理	19
第四章 模糊控制器於夾爪系統之應用	20
4.1 前言	20
4.2 模糊控制器基本架構	20
4.3 模糊控制器架構之夾爪系統	24
第五章 實驗結果	30
5.1 夾爪系統夾取各種物件的測試	30
5.2 模糊控制器用於夾爪系統夾取各種物件的測試	32
第六章 結論與未來展望	51
6.1 結論	51
6.2 未來展望	51
參考文獻	52
 
圖目錄
圖2.1、機構設計流程圖	4
圖2.2、夾爪傳動機構圖	5
圖2.3、正齒輪示意圖	6
圖2.4、齒輪計算結果圖	7
圖2.5、夾爪的3D CAD圖及實體圖	8
圖2.6、夾爪系統架構圖	9
圖2.7、ARDUINO 控制板	9
圖2.8、弗萊明左手定則及直流馬達示意圖	11
圖2.9、直流馬達結構	12
圖2.10、無鐵芯微型直流有刷馬達2342W012CR的實體圖	12
圖3.1、電流傳感示意圖	16
圖3.2、電流感測元件	17
圖3.3、WCS2702原理方塊圖	18
圖3.4、WCS2702 輸出電壓變化量與感測電流關係	19
圖4.1、模糊控制器的基本架構	20
圖4.2、模糊控制器輸入與輸出變數	24
圖4.3、輸入變數ICURRENT的歸屬函數圖	26
圖4.4、輸出變數PWM的歸屬函數圖	27
圖5.1、夾取網球	30
圖5.2、夾取軟式網球	31
圖5.3、夾取高爾夫球	31
圖5.4、夾取雞蛋	31
圖5.5、量測流程圖	32
圖5.6、夾取網球之未使用模糊控制器的馬達電流曲線圖	35
圖5.7、夾取網球之未使用模糊控制器的馬達速度曲線圖	35
圖5.8、夾取網球之IMODE=1(弱)的馬達電流曲線圖	36
圖5.9、夾取網球之IMODE=1(弱)的馬達速度曲線圖	36
圖5.10、夾取網球之IMODE=2(中)的馬達電流曲線圖	37
圖5.11、夾取網球之IMODE=2(中)的馬達速度曲線圖	37
圖5.12、夾取網球之IMODE=3(強)的馬達電流曲線圖	38
圖5.13、夾取網球之IMODE=3(強)的馬達速度曲線圖	38
圖5.14、夾取軟式網球之未使用模糊控制器的馬達電流曲線圖	39
圖5.15、夾取軟式網球之未使用模糊控制器的馬達速度曲線圖	39
圖5.16、夾取軟式網球之IMODE=1(弱)的馬達電流曲線圖	40
圖5.17、夾取軟式網球之IMODE=1(弱)的馬達速度曲線圖	40
圖5.18、夾取軟式網球之IMODE=2(中)的馬達電流曲線圖	41
圖5.19、夾取軟式網球之IMODE=2(中)的馬達速度曲線圖	41
圖5.20、夾取軟式網球之IMODE=3(強)的馬達電流曲線圖	42
圖5.21、夾取軟式網球之IMODE=3(強)的馬達速度曲線圖	42
圖5.22、夾取高爾夫球之未使用模糊控制器的馬達電流曲線圖	43
圖5.23、夾取高爾夫球之未使用模糊控制器的馬達速度曲線圖	43
圖5.24、夾取高爾夫球之IMODE=1(弱)的馬達電流曲線圖	44
圖5.25、夾取高爾夫球之IMODE=1(弱)的馬達速度曲線圖	44
圖5.26、夾取高爾夫球之IMODE=2(中)的馬達電流曲線圖	45
圖5.27、夾取高爾夫球之IMODE=2(中)的馬達速度曲線圖	45
圖5.28、夾取高爾夫球之IMODE=3(強)的馬達電流曲線圖	46
圖5.29、夾取高爾夫球之IMODE=3(強)的馬達速度曲線圖	46
圖5.30、夾取雞蛋之未使用模糊控制器的馬達電流曲線圖	47
圖5.31、夾取雞蛋之未使用模糊控制器的馬達速度曲線圖	47
圖5.32、夾取雞蛋之IMODE=1(弱)的馬達電流曲線圖	48
圖5.33、夾取雞蛋之IMODE=1(弱)的馬達速度曲線圖	48
圖5.34、夾取雞蛋之IMODE=2(中)的馬達電流曲線圖	49
圖5.35、夾取雞蛋之IMODE=2(中)的馬達速度曲線圖	49
圖5.36、夾取雞蛋之IMODE=3(強)的馬達電流曲線圖	50
圖5.37、夾取雞蛋之IMODE=3(強)的馬達速度曲線圖	50
 
表目錄
表2.1、四款馬達類型的特性表	3
表2.2、ARDUINO 控制板規格表	10
表2.3、無鐵芯微型直流有刷馬達2342W012CR的規格	13
表2.4、光學尺IE2-16的規格	14
表2.5、光電開關PM-K24的規格	14
表2.6、馬達驅動器規格	15
表3.1、WCS2702規格表	18
表4.1、直流有刷馬達的輸入與輸出資料庫（語言值表示方式）	28
表4.2、直流有刷馬達的輸入與輸出資料庫（數字表示方式）	28

[1]	Technews, URL: http://technews.tw
[2]	IFR, URL: http://www.ifr.org
[3]	KUKA, URL: http://www.kuka.com
[4]	ABB, URL: http://new.abb.com/products/robotics
[5]	FANUC, URL: http://www.fanuc.co.jp
[6]	李育昇，六軸機械手臂與音圈馬達夾爪的設計，淡江大學電機工程學系碩士論文(指導教授：翁慶昌)，2014。
[7]	張瀚升，自適應性夾具機構及其模糊力量控制器設計，淡江大學電機工程學系碩士論文(指導教授：翁慶昌)，2015。
[8]	小原敏治，齒輪ABC，小原齒車工業株式會社，2006。
[9]	揚善國，感測與量度工程，全華圖書出版有限公司，2012。
[10]	育陞半導體股份有限公司：http://www.winson.com.tw/
[11]	劉智誠，全方位模糊運動控制器之設計與實現，淡江大學電機工程學系碩士論文(指導教授：翁慶昌)，2007。
[12]	蔡政興，全方位移動系統之設計與實現，淡江大學電機工程學系碩士論文(指導教授：翁慶昌)，2003。
[13]	林昇甫、徐永吉，遺傳演算法及其應用，五南圖書出版有限公司，2009。