本論文主要內容為提出並實現一套真空吸附裝置之吸力模糊控制器設計與實現，此吸力模糊控制器會應用於移動型機器人之機械手臂上。在倉儲物流系統中物品的種類繁多，機械手臂在撿貨的過程中，每項商品的包裝材質、重量、大小、物品都會關係到機械手臂末端點之真空吸附裝置的配置與控制器的應用。因此本文對真空吸附裝置之吸力模糊控制器設計與實現作探討及研究。真空吸盤為真空吸附裝置之關鍵元件，真空吸盤材質的特性與形狀都關係到機械手臂在撿貨物品時是否能順利取得，且在搬運的過程中是否穩定，故本文除實現真空吸附裝置之吸力模糊控制器設計與實現外，亦加強對真空吸盤之探討，以實驗方式歸論出各種吸盤之吸取特性。

The main content of this paper is to Design and Implementation of Suction Fuzzy Controller for Vacuum Suction Device. The suction fuzzy controller is applied to the robot arm of mobile robot. In the storage and logistics system, a wide range of items, the arm in the process of picking up the goods, each product packaging material, weight, size, items will be related to the end of the mechanical arm of the vacuum adsorption device configuration and controller applications. Therefore, the design and implementation of the suction fuzzy controller for vacuum adsorption device are discussed and studied. Vacuum suction cups for the vacuum adsorption device of the key components, vacuum sucker material characteristics and shape are related to the robot arm in the picking goods can be successfully obtained, and in the handling process is stable, so this paper in addition to the vacuum adsorption device suction Fuzzy controller design and implementation, but also to strengthen the vacuum sucker to explore the experimental way to return to a variety of sucker suction characteristics.

中文摘要	I
英文摘要	II
目錄	III
圖目錄	VI
表目錄	IX
第一章 緒論	1
1.1研究背景與動機	1
1.2 研究方法	3
1.3論文架構	4
第二章 撿貨移動型機器人介紹	5
2.1前言	5
2.2硬體系統架構	9
第三章 真空吸附裝置設計與實現	10
3.1真空吸附裝置設計與規格	11
3.1.1硬體設備介紹	12
3.1.2三點組合器	14
3.1.3電磁閥	15
3.1.4真空產生器	15
3.2 真空吸盤分析	16
3.2.1吸盤種類及金具介紹	17
3.2.2標準型真空吸盤	18
3.2.3海綿質真空吸盤	18
3.2.4橢圓型真空吸盤	19
3.2.6單層蛇腹型真空吸盤	20
3.2.7多層蛇腹型真空吸盤	20
3.2.8緩衝器	21
3.2.9偏擺固定座(Free holder)	22
3.2.10真空吸盤材質與用途	23
3.2.11真空吸盤材質與特性	23
3.3真空吸盤實驗測試分析	24
第四章 吸力模糊控制器	30
第五章 模擬與實驗結果	35
5.1真空吸盤實驗測試分析	36
5.1.1真空吸盤與物品重力測試	37
5.2模糊控制器實驗結果	40
第六章 結論與未來展望	50
參考文獻	52

圖目錄
圖1. 1撿貨機器人示意圖	2
圖1. 2實驗測試物品	3
圖2. 1真空吸附裝置架構	9
圖2. 2吸附模擬測試	9
圖3. 1 真空產生器	11
圖3. 2壓力感測器	12
圖3. 3 (a)空氣壓縮機(b)三點組合(c)電磁閥	13
圖3. 4 三點組合	14
圖3. 5 電磁閥	15
圖3. 6 真空產生器	16
圖3. 7 吸吊示意圖	17
圖3. 8 標準型真空吸盤	18
圖3. 9 海綿質真空吸盤	19
圖3. 10 橢圓形真空吸盤	19
圖3. 11 單層蛇腹型真空吸盤	20
圖3. 12 多層蛇腹型真空吸盤	21
圖3. 13 各類行緩衝器	22
圖3. 14 緩衝器特性	22
圖3. 15 偏擺固定座	22
圖3. 16 偏擺角度示意圖	23
圖3. 17 吸取物品成果展示	24
圖3. 18 各式真空吸盤	25
圖3. 19 實驗物品	26
圖3. 20 重量測試實驗展示	26
圖4. 1吸力模糊控制器系統控制流程圖	30
圖4. 2模糊控制器輸入與輸出變數	32
圖4. 3輸入變數 的模糊歸屬函數圖	33
圖4. 4輸出變數Control的模糊歸屬函數圖	33
圖5. 1硬體設備	36
圖5. 2實驗用真空吸盤	37
圖5. 3實驗物品	38
圖5. 4 真空產生器	41
圖5. 5 真空吸附裝置	41
圖5. 6 吸附籃球	42
圖5. 7 籃球吸附測試	43
圖5. 8 空壓機氣壓充飽時(120psi)	43
圖5. 9 空壓機氣壓不足時(90psi)	44
圖5. 10 餅乾袋已吸附	45
圖5. 11餅乾袋未吸附	48
圖5. 12 籃球吸附測試	49

表目錄
表2. 1實驗室歷年所研製移動型機器人系統表	7
表3. 1各式真空吸盤適合吸取物品之分析與比較表	27
表4. 1模糊規則庫(數值表示法)	34
表5. 1各式真空吸盤適合吸取物品之分析與比較表	39
表5. 2餅乾袋已吸附數據之分析與比較表	46
表5. 3餅乾袋未吸附數據之分析與比較表	47
表5. 4籃球吸附數據之分析與比較表	48

[1]	Amazon, URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Amazon.com
[2]	ARC, URL: https://www.amazonrobotics.com/#/roboticschallenge
[3]	FIRA, URL: http://www.fira.net/main/
[4]	國際機器人協會, URL: http://www.ifr.org/
[5]	  新光保全, URL: http://www.sks.com.tw/
[6]	上銀科技, URL: http://www.hiwin.com.tw/
[7]	DELTA, URL: http://www.deltaww.com/
[8]	Schmalz, URL: https://www.schmalz.com/en/
[9]	Maxon otor, URL: http://www.maxonmotor.com.tw/maxon/view/content/index
[10]	ROS, URL: http://www.ros.org
[11]	加耐力油封有限公司, URL: http://www.cnl.com.tw
[12]	吳懿庭，模糊循跡控制系統設計於全方位移動型機器人，淡江大學電機工程學系碩士論文，2016。
[13]	黃聖博，基於ROS之足球機器人的模糊行為決策設計，淡江大學電機工程學系碩士論文，2016。
[14]	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，2007。
[15]	D. V. Pushpalatha, K. R. Sudha, and A. Satya Devi, “Design of Adaptive Fuzzy Controller for a Robot gripper,” 2009 International Conference on Advances in Recent Technologies in Communication and Computing, pp.254-259, 2009.
[16]	Q. Yi, Z. Guolei, Z. Hongyong, and L. Fang, “Intelligent design approach for vacuum suction cup units in aircraft flexible assembly,” Computer Science-Technology and Applications, vol. 3, pp.146-149, 2009.
[17]	I. Fujita, M. Yoshie, M. Mizutani, M. Sano, M. Fudo, and M. Tatsuguchi, “An onboard vacuum suction spilled oil recovery system,” MTTS/IEEE Techno-Ocean , vol. 3, pp.1458-1463, 2004.
[18]	P. K. Wang, and J. C. Renn, “Design and experimental study of horizontal non-contact vacuum suction device and vortex type vacuum generator,” National Yunlin University of Science & Technology, pp.76-87, 2011.
[19]	Y. Diao, Z. Zhang, Y. Jiang, and J. Huo, “Design and kinematic analysis onvacuum-chuck automatic-grasping mechanism,” Mechanic Automation and Control Engineering (MACE) , pp. 7266-7270, 2011.
[20]	L. Gao, N.-K. Wang, and W.-B. Li, “ Fuzzy control of air-suction seeding device based on SPCE061A ,” 2009 International Conference on Computational Intelligence and Natural Computing, pp.350-353, 2009.
[21]	K. H. Su, S. J. Huang, and C. Y. Yang, “Implementation of robotic gripper based on pressure module and smart fuzzy controller ,” 2014 International Conference on Fuzzy Theory and Its Applications (iFUZZY2014), pp.57-60, 2014.
[22]	Bo-Chiuan Chen, Chia-Hsing Chu and Shiuh-Jer Huang, “Fuzzy Sliding Mode Control of Traction Control System for Electric Scooter,” 2010 Seventh International Conference on Fuzzy Systems and Knowledge Discovery (FSKD), vol.2, pp. 691-695, 2010.
[23]	Dongbin Zhao, Xuyue Deng and Jianqiang Yi, “Motion and Internal Force Control for Omnidirectional Wheeled Mobile Robots,” IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, pp. 382-387, 2009.
[24]	N. Tsourveloudis, R. Kolluru, and K. Valavanis, “Fuzzy control of a suction-based robotic gripper system ,” IEEE Computational Intelligence Society, vol. 13, pp.605-616, 2005.
[25]	K. Y. Tu , T. T. Lee , C. H. Wang, “Design of a New Fuzzy Suction Controller Using Fuzzy Modeling for Nonlinear Boundary Layer,” IEEE International Conference on Control Applications, vol. 1, pp.653-657, 1998.