臺灣博碩士論文加值系統

機器手臂是工業4.0智慧製造環境中之重要元素之一，機器手臂主要用於提供製程間之搬運動作與製程中之加工動作，而於傳統生產環境中，此二者皆由操作人員以手動器材為之。若使用機器手臂進行生產則可突破人體之空間限制及思考與腦力之極限，因此可將生產所需之動作依據機器手臂之能力重新規劃。由於人員之雙手具有協作能力，使用機器手臂協同工作時亦須具備此項基礎能力，再加上機器原本之優勢，方可達到使用機構輔助人之價值。本研究中，將從效能評估的角度分析以下三點：機器手臂動作、機器手臂路徑、機器手臂協同，用以探討導入雙機器手臂協同工作之效能。實作中，將建立數位模擬空間，將生產資訊建立於其中，便於即時測試與調整，以及推估效能。本研究將以模擬加工動作為基礎，設置機器手臂、工具機、及工廠模型，於數位工廠軟體中進行虛擬之3D動態模擬，並將其可視化及作最佳化調控，再進行效能評估。

Robots are important equipment in the scenario of intelligent manufacturing for they are programmable and can be integrated with other equipment to work synchronously. Robots are good at providing transportations among stations and delivering precise multi-degree-of freedom motions for operations. In the past, such tasks are offered by collaborative human workers with tools. Nowadays, robots may take over and even prevail. Planning collaborated tasks for multiple robots has become a routine work for any process planner. On the other hand, the collaborative operations must be profitable and robust so that the development of the implementations may meet the standard of intelligent manufacturing. In this research, rules for evaluating collaborative robots are established to examine the efficiencies of motion, the path and the collaboration. In practice, the robot working environment is created in a virtual shop floor for synchronous evaluation. Several sample production processes are also created to simulate the mimic performance.

目錄
摘要 I
ABSTRACT II
目錄 III
表目錄 VI
圖目錄 VII
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 2
1.3 研究目的 2
1.4 研究架構 3
第二章 文獻探討 4
2.1多重機器手臂協同(Multiple Robot Collaboration) 4
2.1.1雙機器手臂協同(Dual Robot Collaboration) 5
2.2 數位式製造 10
2.3 虛擬製造系統 11
2.4 文獻總結 14
第三章 研究方法 16
3.1 研究流程 17
3.2 建構工件模型 17
3.3 定義製程動作 19
3.3.1人員之製程動作 20
3.3.2研究之單機器手臂製程動作 21
3.3.3研究之雙機器手臂製程動作 22
3.4數位工廠模型建構 23
3.4.1單機器手臂與車床配合之模擬 24
3.4.2兩個工作站互動之模擬 26
3.4.3雙機器手臂之協作模擬 27
3.5訂定評比方法 29
3.6評估模擬結果 30
第四章 研究探討與分析 32
4.1 定義工作場域 32
4.2 定義工作評估 33
4.3 組裝之工作場域及評估 34
4.3.1組裝之工作場域 34
4.3.2組裝之工作評估 41
4.4拆卸之工作場域及評估 42
4.4.1拆卸之工作場域 42
4.4.2拆卸之工作評估 48
4.5焊接之工作場域及評估 50
4.5.1焊接之工作場域 50
4.5.2焊接之工作評估 52
第五章 結論與建議 54
5.1 結論與建議 54
5.2 研究貢獻 54
5.3 未來研究 55
參考文獻 56

 
表目錄
表2.1 相關文獻整理比較 15
表3.1 呈現模擬結果之表格 31
表4-1 組裝之工作評估表格 42
表4-2 拆卸之工作評估表格 49
表4-3 焊接之工作評估表格 53

 
圖目錄
圖2.1 模擬多重機器手臂製程 4
圖2.2 雙臂型機器手臂具有相當於人員操作之能力 6
圖2.3 雙機器手臂在裝配線的應用 7
圖2.4 雙機器手臂協作之模擬場景 9
圖2.5 機器手臂之特殊夾具 11
圖2.6 使用DELMIA進行點焊製程的機器手臂動作規劃、模擬和離線編程 13
圖3.1 研究流程 17
圖3.2 建構工件模型 18
圖3.3 工件之三視圖 19
圖3.4 機器手臂之路徑節點 25
圖3.5 機器手臂夾持工件之情況 25
圖3.6 建構模擬雙工作站 26
圖3.7 雙機器手臂之路徑節點 27
圖3.8 雙機器手臂將工件進行位移 27
圖3.9 雙機器手臂位移至程式指定定點 28
圖3.10 雙機器手臂協作之流程時間圖 29

圖4.1 模擬雙機器手臂組裝之工作場域 35
圖4.2 雙機器手臂組裝前之夾持動作 36
圖4.3 雙機器手臂之組裝協作動作 36
圖4.4 雙機器手臂自動識別裝配 37
圖4.5 雙機器手臂進行協作裝配動作 38
圖4.6 雙機器手臂完成第一方向協作裝配動作 38
圖4.7 雙機器手臂協作組裝程序之第二方向轉換 39
圖4.8 雙機器手臂完成第二方向協作裝配動作 40
圖4.9 雙機器手臂完成第三方向協作裝配動作 40
圖4.10 模擬雙機器手臂拆卸之工作場域 43
圖4.11 雙機器手臂自動識別裝配 44
圖4.12 雙機器手臂之拆卸協作動作 44
圖4.13 雙機器手臂完成第一方向之拆卸協作動作 45
圖4.14 雙機器手臂進行識別夾持點之動作 45
圖4.15 雙機器手臂完成轉換夾持點 46
圖4.16 雙機器手臂之拆卸協作動作 46
圖4.17 雙機器手臂完成第二方向之拆卸協作動作 47
圖4.18 雙機器手臂完成最後之位移動作 47
圖4.19 模擬雙機器手臂焊接之工作場域 50
圖4.20 雙機器手臂自動識別裝配 51
圖4.21 雙機器手臂之焊接協作動作 51
圖4.22 雙機器手臂完成焊接之協作動作 52

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