學位論文

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Subject: search.filters.subject.bilateral control

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    具關節力矩感測之撓性關節系統雙向控制
    (2024) 鄭鈞庭; Zheng, Jun-Ting
    針對撓性關節系統，本研究旨在透過讀取關節力矩感測器和軸編碼器，獲得關節力矩與角位置，實現關節力矩控制，並應用於雙向控制。考慮關節撓性，對關節手臂進行系統鑑別之後，設計一雙迴路系統，內迴路實現關節力矩控制，而外迴路實現雙向控制，發展適用於撓性關節系統之雙向控制架構。此外，進一步設計一估測器，利用關節力矩和馬達端的位置，估測負載端的位置及外力，以免除負載位置編碼器的與外部力量感測器的安裝。實驗室內部成員共同研發設計與組裝一雙撓性關節系統，以作為實驗平台。該平台使用Sensodrive GmbH的SENSO-Joint 3008關節，利用RTX64即時作業系統將一般的個人電腦轉變為即時控制核心，以電腦為主站透過EtherCAT連接其他從站，並使用微軟的Visual Studio Code(VS)發展C++控制程式。本研究設計的方法將與其它控制方法進行實驗比較，包括不考慮關節撓性的控制方法及考慮撓性系統但未量測關節力矩的控制方法，通過性能指標來評估其優劣。實驗結果顯示，考慮關節撓性的控制系統優於基於剛體模型的控制系統，而量測關節力矩的回授控制又優於僅回授馬達及負載位置的控制。此外，估測器能準確地估測負載位置及外力，並應用於雙向控制，其表現優於其它控制方法，進一步提升系統性能。
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    回授急動度感測之撓性機械人關節主僕雙向控制
    (2024) 曾偉鈞; Tseng, Wei-Chun
    壓電感測元件產生的電量微小，並容易受到雜訊影響，因此有Integrated Electronics Piezo-Electric（IEPE）型式感測器的發展。此型式的感測器內部整合了放大器，使得原本高阻抗的輸出變成低阻抗的輸出，提供更好的抗雜訊能力。本研究目的為研發一IEPE型式的急動度感測器，並回授IEPE急動度感測，對撓性機械人關節進行雙向控制。本雙向控制方法藉由回授急動度訊號，以抑制關節撓性導致的抖動，達到主從兩端位置同步與力量重現的控制目標。此外，進一步擴展運動觀測器，以觀測系統的負載端位置、速度及加速度訊號，以免除負載端位置感測器的需求。本研究採用實驗室成員研發設計之撓性關節系統平台，使用IntervalZero公司的RTX64即時作業系統，以電腦為主站，透過乙太網控制自動化技術 (EtherCAT) 連接其它從站，例如台達電子的ADC、研華的 DAC與德國Sensodrive GmbH的馬達關節。透過微軟的Visual Studio編譯環境，以C++程式語言發展控制程式。由實驗結果可知，本研究所設計之急動度感測器可以有效地感測急動度，所設計的擴展式運動觀測器可用於觀測負載端的位置、速度與加速度。此外，本文所提出之方法能有效地改善關節撓性造成的抖動，提升系統性能。本研究以實驗的方式與其它控制方法進行比較，顯示本研究方法的有效性。