本論文提出二種新型軌道之3-PUU並聯式平移機械手臂，第一種型式的軌道呈正三角形，每條軌道的一邊延伸出特定長度；第二種型式的第一條軌道延著x軸方向，第二條軌道在x-y平面上與第一條軌道夾θ角，第三條軌道與x-y平面夾角為 角，其軌道的投影線平分θ角。
本論文利用幾何方法從事二種並聯式手臂之逆向位置分析，使用逆向運動學，找出工作空間。且利用封閉迴圈方程式(loop-closure equation)推導出二種並聯式手臂速度分析的Jacobian矩陣，求出他們正向位置分析的閉合解(closed -form solutions)。

Two new types of 3-PUU translational parallel manipulator are proposed in this thesis. The first manipulator has an equilateral rail arrangement on the base plane, but each side extends out by a specific length. The second manipulator has the following rail arrangement: the first rail is along the x axis on the base plane; the second rail also lies on the base plane and makes an angle θwith the first rail; the third makes an angle θ.
Inverse kinematic analysis for the two manipulators is carried out using geometry, the results of which are used to determine manipulators’ workspace. Loop-closure equations are utilized to find the Jocabian matrices of the manipulators. Closed-form solutions for the forward kinematics are also obtained.

目  錄

中文摘要	I
英文摘要	II
目錄	III
圖目錄	IV
第一章  緒論	1
1.1 文獻回顧與研究動機	1
第二章  機構介紹	2
2.1兩種新型式3-PUU並聯式平移機械手臂	2
2.2純平移並聯式機械手臂	3
2.3 移動平台的旋轉	6
第三章  Jacobian矩陣推導	9
3.1第一型式3-PUU機械手臂之Jacobian矩陣推導	9
3.2第二型式3-PUU機械手臂之Jacobian矩陣推導	10
第四章  逆向運動學	12
4.1第一型式3-PUU機械手臂之逆向運動學	12
4.2第二型式3-PUU機械手臂之逆向運動學	15
4.3工作空間分析	19
第五章  正向位置分析	23
第六章  結果與討論	27
第七章  結論	31
參考文獻	32
 

圖 目 錄

圖一  第一型式3-PUU機械手臂	33
圖二  第二型式3-PUU機械手臂	34
圖三  等效旋轉接頭	35
圖四  第一型式3-PUU機械手臂向量示意圖	36
圖五  第二型式3-PUU機械手臂向量示意圖	37
圖六  第一種型式3-PUU機械手臂之正向位置分析結果，
(q1, q2, q3) = (2, 1.2, 1)，(px ,py ,pz) = (0.0745, 0.0714, 1.1152)	38
圖七  正向位置分析結果，(q1, q2, q3) = (2, 1.2, 1)，
(px ,py ,pz) = (0.0745, 0.0714, -1.1152)	39
圖八  第一種型式3-PUU機械手臂之正向位置分析結果，
(q1, q2, q3) = (1.5, 0.8, 0.3)，(px ,py ,pz) = (0.8653, -0.4755, 0.6382)	40
圖九  正向位置分析結果，(q1, q2, q3) = (1.5, 0.8, 0.3)，
(px ,py ,pz) = (0.8653, -0.4755, -0.6382)	41
圖十  第一種型式3-PUU機械手臂之正向位置分析結果，
(q1, q2, q3) = (0.8, 2.5, 0.4)，(px ,py ,pz) = (0.232, 0.216, 0.8595)	42
圖十一  正向位置分析結果，(q1, q2, q3) = (0.8, 2.5, 0.4)，
(px ,py ,pz) = (0.232, 0.216, -0.8595)	43
圖十二  第二種型式3-PUU機械手臂之正向位置分析結果，
(q1, q2, q3) = (0.9, 0.8, 0.1)，(px ,py ,pz) = (0.6534, 0.4850, 1.4240)	44
圖十三  正向位置分析結果，(q1, q2, q3) = (0.9, 0.8, 0.1)，
(px ,py ,pz) = (0.2492, 0.1112, -1.3990)	45
圖十四  正向位置分析結果，(q1, q2, q3) = (0.3, 0.3, 0.9)，
(px ,py ,pz) = (1.2800, 0.9819, 0.4584)	46

圖十五  正向位置分析結果，(q1, q2, q3) = (0.6, 0.8, 0.7)，
(px ,py ,pz) = (1.4210, 0.8344, 8841)	47
圖十六  第一型式3-PUU機械手臂P點位置為
 時之逆向位置解	48
圖十七  第二型式3-PUU機械手臂P點位置為
 時之逆向位置解	49
圖十八  pz = 0時，px與py的關係圖	50
圖十九  pz = 0.4時，px與py的關係圖	51
圖二十  pz = 0.8時，px與py的關係圖	52
圖二十一  pz = 1.2時，px與py的關係圖	53
圖二十二  pz = 0時，px與py的關係圖	54
圖二十三  pz = 0.4時，px與py的關係圖	55
圖二十四  pz = 0.8時，px與py的關係圖	56
圖二十五  pz = 1.4時，px與py的關係圖	57

1.	L. W. Tsai and S. Joshi, “Kinematic Analysis of 3-DOF Position Machanisms for Use in Hybrid Kinematic Machines”, Journal of Mechanical Design, Vol. 124, pp. 245-253, 2002.
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3.	Y. Li and Q. Xu, ”Kinematic Analysis and Dynamic Control of 3-PUU Parallel Manipulator for Cardiopulmonary Resuscitation”, 12th International Conference on Advanced Robotics. ICAR, Seattle, WA, United States, July 18-20, 2005.
4.	Y. Li and Q. Xu, “A New Approach to the Architecture Optimization of a General 3-PUU Translational Parallel Manipulator”, J. Intell Robot Syst., Vol. 46, No. 1, pp. 59-72, 2006.
5.	Y. Li and Q. Xu, “Design and Development of a Medical Parallel Robot for cardiopulmonary resuscitation”, IEEE/ASME Transaction on Mechatronic, Vol. 12, No. 3, June, 2007.
6.	V. Di Gregori and R. Parenti-Castelli, “A Translational 3-DOF Parallel Manipulator”, in Advances in Robot Kinematics：Analysis and Control, edited by J. Lenarcic and M. L. Husty, Kluwer Academic Publishers, pp 49-58, 1998.
7.	L. W. Tsai, Robot Analysis：The Mechanics of Serial and Parallel Manipulators, John Willey & Sons, Inc., New York, pp. 56-60, 1999.
8. 劉昭華，邱建源，簡志嘉，林永清，“3PRPS及3RPS並聯式機械手臂之運動限制”，第五屆全國機構與機械設計學術研討會，2002。