本研究主要目標是設計一款平價、高精度、控制簡易、且可24小時運作的機械手臂並應用於傳統工廠的沖壓製程中，暨特別研發與製作一具圓柱座標四軸機械手臂；本四軸機械手臂的主要機構，是由鋁擠型組成，動力源採用三顆高扭力交流伺服馬達以及一顆智慧型伺服馬達所組成，採用圓柱座標設計，上下軸使用螺桿傳遞動力並以滑軌穩定中住，使手臂伸縮機構主要使用上銀公司所生產的單軸機器人(KK平台模組)，此模組具備高剛性以及穩定性，避免手臂因力矩關係導致下垂，中軸部分馬達裝置1:50減速機，避免手臂因為旋轉時的慣性，導致馬達過載產生失控及脫控危險，夾爪使用可控電磁鐵，能以磁吸的方式吸取並移動金屬加工零件。
圓柱座標的設計，能夠在產線上支援員工運送原物料，且可重複定位，24小時不停歇的輸送。因此可以延長產線運作時間，大幅提升工廠的產能，甚至能夠減少員工在產線上工作時的危險。
在控制器方面主要使用Windows系統電腦，透過Visual Studio中的C#語言來作程式撰寫，並透過USB serial interface傳送訊號給予台達的伺服機驅動器ASDA-A2，讓四軸機械手臂執行產線上所編譯的動作。
在機台開發完成之後，設計各種製程關卡來測試機械手臂運行狀況，並於測試完成後至傳統加工工廠，進行手臂於產線的實際運做測試。

The goal of this study is to design a cylindrical coordinate four-axis robotic arm that is affordable, highly accurate, easy to control, and capable of 24 hours operation. It can be applied to the stamping process of traditional factories. The mechanism of the robot arm is composed of an aluminum structure. The power source is composed of three high-torque AC servo motors and a smart servo motor, and is designed with a cylindrical coordinate.
The cylindrical coordinates are designed to transport raw materials on the production line instead of employees, and can be repositioned and transported 24 hours a day. Therefore, it is possible to extend the operation time of the production line, greatly increase the production capacity of the factory, and even reduce the risk of employees working on the production line.
The controller uses a Windows system computer, writes the program through the C# language in Visual Studio, and transmits the signal to Delta's servo driver ASDA-A2 via USB, allowing the four-axis robot to execute the actions compiled on the production line.

摘要...i
Abstract...ii
誌謝...iii
目錄...iv
表目錄...vi
圖目錄...vii
第一章 緒論...1
1.1 研究背景...1
1.2.1工業機械手臂設計...2
1.2.2機器手臂的初步分析...3
1.2.3圓柱座標手臂設計...5
1.2.4自動化產線...9
1.2.5工業用機械手臂圓柱座標系（cylindrical coordinate system）...10
1.2 論文架構...11
第二章 系統架構...12
2.1 四軸機械手臂硬體系統架構...12
2.2 手臂規格設計:...13
2.3 四軸機械手臂硬體介紹...4
2.4 四軸機械手臂軟體系統架構...27
第三章 研究內容...29
3.1 機器人系統運動控制原理...29
3.1.1 AI馬達簡介[18]...29
3.1.2 開迴路、半閉迴路及完全型閉迴路定位系統...30
3.1.3 AI馬達控制原理...31
3.1.4 AI馬達封包傳送格式[10]...33
3.1.5 伺服馬達簡介...34
3.1.6 伺服馬達內部...34
3.2 四軸機械手臂設計...37
第四章 實際成果與測試...39
4.1 手臂規格比較...39
4.2 多用途四軸機械手臂功能測試...39
4.3 多用途四軸機械手臂成果測試...41
4.2.1 狹小空間抓取測試...41
4.2.2 高低差傳送...42
4.2.3 等高面傳送...43
第五章 結論與未來展望...44
5.1 結論...44
5.2 未來展望...44
參考文獻...45
Extended Abstract...47

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