淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
進階搜尋


下載電子全文限經由淡江IP使用) 
系統識別號 U0002-2907200816200300
中文論文名稱 CaPaMan2並聯式機械手臂之運動分析
英文論文名稱 Kinematic Analysis of the CaPaMan2 Parallel Manipulator
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 96
學期 2
出版年 97
研究生中文姓名 曹君豪
研究生英文姓名 Chun-Hao Tsao
學號 695371053
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2008-06-26
論文頁數 53頁
口試委員 指導教授-劉昭華
委員-陳正光
委員-王銀添
中文關鍵字 CaPaMan2  奇異位置  工作空間 
英文關鍵字 CaPaMan2  singularities  workspace 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 本研究推導出CaPaMan2並聯式機械手臂活動平台六個自由度間的運動限制條件(motion constraints),並利用運動限制條件求出工作空間大小(work space)與驅動角度範圍(range of driving angles)。而運動限制條件微分所得的速度限制方程式則被用來尋找限制奇異位置(Constraint Singularities)。
本文亦利用機構的幾何關係,推導出CaPaMan2並聯式機械手臂的Jacobian矩陣,並利用此矩陣尋找機構的正向及逆向奇異位置(Direct Kinematic Singularities and Inverse Kinematic Singularities)。
英文摘要 Moving platform’s motion constraints of the parallel manipulator CaPaMan2 are first derived in this thesis. These constraints are then used to find the manipulator’s workspace and the range of driving angles. Velocity constraints are obtained by taking the first time derivatives of the motion constraints, and constraint singularity positions may be defined as positions making Jacobian matrices in velocity constraints singular. In this study several constraint singularity positions ,as well as inverse and forward singular position, are determined.
論文目次 中文摘要 I
目錄 II
圖目錄 III
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2文獻回顧 1
1.3研究動機 2
第二章 CaPaMan2機構介紹及運動限制 4
2.1 CaPaMan2機械手臂及其等效3RRS機構 4
2.2運動限制方程式與其Jacobian矩陣 5
2.3以向量迴圈推導Jacobian矩陣 8
2.4以幾何關係推導Jacobian矩陣 9
第三章 CaPaMan2之工作空間 11
3.1工作空間 11
3.2驅動角度之限制 14
第四章 結果與討論 17
第五章 結論及未來工作 21
參考文獻 22
附錄 24

圖 目 錄

圖一 CaPaMan2 三自由度並聯式機械手臂 26
圖二 四連桿機構位置關係圖 27
圖三 CaPaMan2之等效3RRS機構 28
圖四 旋轉軸ai、bi與旋轉角θi、φi 示意圖 29
圖五 當θ1=θ2=θ3=0,φ1=φ2=φ3=0時,活動平台平躺於基座上。30
圖六 當θ1=θ2=θ3=pi/2,φ1=φ2=φ3=pi/2時,活動平台完全直立。31
圖七 當θ1=θ2=θ3=pi,φ1=φ2=φ3=0時,活動平台平躺於基座上。32
圖八 CaPaMan2機械手臂在Pz=0.35 時的工作空間 33
圖九 CaPaMan2機械手臂在Pz=0.4 時的工作空間 34
圖十 CaPaMan2機械手臂在Pz=0.45 時的工作空間 35
圖十一 CaPaMan2機械手臂在Pz=0.5 時的工作空間 36
圖十二 CaPaMan2機械手臂在Pz=0.75 時的工作空間 37
圖十三 CaPaMan2機械手臂在Pz=1 時的工作空間 38
圖十四 CaPaMan2機械手臂在Pz=1.25 時的工作空間 39
圖十五 CaPaMan2機械手臂在Pz=1.5 時的工作空間 40
圖十六 θ1=0,θ2、θ3 的容許範圍 41
圖十七 θ1=pi/4,θ2、θ3 的容許範圍 42
圖十八 θ1=pi/2,θ2、θ3 的容許範圍 43
圖十九 θ1=3pi/4,θ2、θ3的容許範圍 44
圖二十 θ1=pi,θ2、θ3 的容許範圍 45
圖二十一 Ci點所可能出現的區域 46
圖二十二 P=(0.14,0.3,0.75)時,滿足(40)式的C1、C2 及C3 47
圖二十三 P=(0.75,0.75,0.75)時,滿足(40)式的C1、C2 及C3 48
圖二十四 P=(0,0,0.75)時,滿足(40)式的C1、C2 及C3 49
圖二十五 θ1=θ2=θ3=pi/2時的Π1、Π2及Π3 50
圖二十六 θ1=0,θ2=0.9pi,θ3=pi/2時的 Π1、Π2 及Π3 51
圖二十七 CaPaMan2在x=-0.6~-0.4,y=-0.1~0.1,Pz=0.4時的工作空間 52
圖二十八 活動平台可由較高的Z平面進到Pz外環位置 53



參考文獻 參 考 文 獻
[1] J-P. Merlet, Parallel Robots, Kluwer Academic Publishers, 2000.
[2] M. Ceccarelli, ”A NEW 3 D.O.F. Spatial Parallel Mechanism”,
Mechanism and Machine Theory, Vol.32, No.8, 1997, pp.895-902.
[3] M.Ceccarelli, F. Puglise, C. Lanni, and J.C.M Carvalho, ”CaPaMan
(Cassino Parallel Manipulator) As Sensored Earthquake Simulator”,
Proceedings of the 1999 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 1999, pp.1501-1506.
[4] C. Lanni, F. Pugliese, and Marco Ceccarelli, ” An Experimental Validation of CaPaMan as Earthquake Simulator”, Proceedings of the 2001 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, 8-12, Como, Italy, July, 2001, pp.153-158.
[5] M. Ceccarelli, E. Ottaviano, and M. Galvagno, ”A 3 -DOF Parallel Manipulator as Earthquake Motion Simulator”, Proceedings of Seventh International Conference on Control, Automation, Robotics And Vision (ICARCV’OZ), Singapore, Dec, 2002, pp.944-949.
[6] J.C.M Carvalho, and M. Ceccarelli, ”A Closed-Form Formulation for the Inverse Dynamics of a Cassino Parallel Manipulator”, Multibody System Dynamics, Vol.5, 2001, pp.185-210.
[7] M. Ceccarelli,P.M.D. Fino, and J.M. Jimenez, ”Dynamic performance of CaPaMan by numerical simulations”, Mechanism and Machine Theory, Vol.37, 2002, pp.241-266.
[8] E. Ottaviano, and M. Ceccarelli, ”Optimal design of CaPaMan (Cassino Parallel Manipulator) with a specified orientation workspace”, Robotica, Vol.20, 2002, pp.159-166.
[9] M. Ceccarelli, and G. Carbone, ”A stiffness analysis for CaPaMan (Cassino Parallel Manipulator)”, Mechanism and Machine Theory, Vol.37, 2002, pp.427-439.
[10] E. Ottaviano, C. M. Gosselin, and M. Ceccarelli, ”Singularity Analysis of CaPaMan: A Three-Degree of Freedom Spatial Parallel Manipulator”, Proceedings of the 2001 IEEE International Conference on Robotics & Automation, Seoul, Korea, May, 21-26, 2001, pp.1295-1300.
[11] A. Wolf, E. Ottaviano, M. Shoham, and M. Ceccarelli, “Application of line geometry and linear complex approximation to singularity analysis of the 3-DOF CaPaMan parallel Manipulator”, Mechanism and Machine Theory, Vol.39, 2004, pp.75-95.
[12] 邱世昌,CaPaMan2 並聯式機械手臂正向位置分析,淡江大學機械與機電工程學系碩士論文,2006年6月。
[13] D. Zlatanov, I. A. Bonev, and C. M. Gosselin, “Constraint Singularities of Parallel Mechanisms”, Proceedings of the 2002 IEEE International Conference on Robotics & Automation. Vol.1, 2002, pp.496-502.
[14] M. Zoppi, L. E. Brzzone, R. M. Molfino, and R. C. Michelini, “Constraint Singularities of Force Transmission in Nonredundant Parallel Robots With Less Than Six Degrees of Freedom”, ASME Journal of Mechancial Design, Vol.123, 2003, pp.557-563.
[15] L. W. Tsai, Robot Analysis – The Mechanics of Serial and Parallel Manipulators, John Wiley and sons, NY, 1999.
論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2008-08-11公開。
  • 同意授權瀏覽/列印電子全文服務,於2008-08-11起公開。


  • 若您有任何疑問,請與我們聯絡!
    圖書館: 請來電 (02)2621-5656 轉 2281 或 來信