臺灣博碩士論文加值系統

　　現今機器手臂已經不在是自動化工廠所專用的設備了，隨著機器手臂技術的不斷完善，在娛樂業、餐飲業、旅遊業都可以見到機器手臂的蹤影，但要控制一台機器手臂仍然需要具有相關知識的專業人員，即便如此在編程時也需要花上大量的時間，因此本研究將以降低六軸機器手臂的編程難度以及提升編成的速度作為研究目的。

本論文透過將虛擬實境和六軸機器手臂結合，讓使用者可以進入與現實相對應的虛擬空間中，並讓使用者可以輕鬆地抓取機器手臂進行編程，以降低對六軸機器手臂進行編程的難易度以及所花費的時間，再透過網路通訊的方式將虛擬空間中的動作映射到現實中，並由現實中的機器手臂再現出相同的動作。該系統可以讓使用者在不具備控制機器手臂相關知識的前提下進行機器手臂的編程，同時也可以讓機器手臂編程的速度大大提升。

該系統透過Virtual Reality(VR)裝置讓使用者可以用直觀的、快速的、輕鬆的方式在由unity所建立的虛擬環境中對機器手臂進行手臂動作的編程，並使用Socket讓客戶端的電腦可以和伺服端進行通訊將座標傳送至機器手臂的控制介面，並經由座標轉換後由現實的機器手臂做執行。在動作執行的同時機器手臂的控制介面也會將移動的路徑紀錄，並讓使用者可以進行細部的調整。

Nowadays, robotic arms are no longer dedicated equipment for automated factories. With the continuous improvement of robotic arm technology, robotic arms can be seen in the entertainment, catering, and tourism industries. However, it is still necessary to control a robotic arm. Professionals with relevant knowledge need to spend a lot of time even in variable programming. Therefore, this research will aim to reduce the programming difficulty of the six-axis robotic arm and increase the speed of programming.
This paper combines virtual reality with a six-axis robotic arm, allowing users to enter a virtual space corresponding to reality, and allowing users to easily grasp the robotic arm for programming, so as to reduce the need for the six-axis robotic arm. The difficulty of programming and the time it takes, the actions in the virtual space are mapped to reality through network communication, and the same actions are reproduced by the robot arms in reality. This system allows the user to program the robot arm without having the relevant knowledge of controlling the robot arm, and at the same time, it can greatly increase the speed of programming.
The system uses Virtual Reality (VR) devices to allow users to program the arm motion of the robotic arm in a virtual environment created by unity in an intuitive, fast and easy way, and uses Socket to allow the client computer to communicate with the server. The terminal communicates and transmits the coordinates to the control interface of the robot arm, and the actual robot arm performs the execution after the coordinate conversion. While the action is being executed, the control interface of the robot arm will also record the path of the movement and allow the user to make detailed adjustments.

摘要...i
Abstract...ii
誌謝...iii
目錄...iv
表目錄...vi
圖目錄...vii
第1章 緒論...1
1.1 前言...1
1.2 研究動機...1
1.3 研究目的...1
1.4 研究範圍與限制...3
1.5 文獻探討...3
1.5.1 虛擬實境(Virtual reality，VR)相關技術[5]...3
1.5.2 遠程存在(Telexistence)相關應用：...6
1.5.3 機器手臂[11]...7
1.5.4 VR控制的機器手臂...8
第2章 系統架構...11
2.1 硬體系統架構...11
2.2 教導系統硬體介紹...11
2.3 教導系統軟體介紹...16
2.3.1 虛擬世界...16
2.3.2 3D建模軟體(Blender)...16
2.3.3 Unity Engine...17
2.3.4 VR裝置控制插件(SteamVR Unity Plugin 2.0)...17
2.3.5 通訊系統(Socket)...17
2.3.6 畫面映射軟體(OVR Toolkit)[23]...18
2.3.7 機器手臂控制系統...18
2.3.8 座標空間轉換[24]...19
第3章 研究內容...21
3.1 模型製作(Blender)...21
3.1.1 毛筆...21
3.1.2 毛筆夾具...23
3.1.3 夾爪...25
3.1.4 3D座標...25
3.2 虛擬世界建立(Unity Engine)...27
3.2.1 插件導入...27
3.2.2 模型導入...30
3.2.3 設定模型屬性...30
3.2.4 設定控制動作...36
3.2.5 通訊系統(Socket客戶端)...37
3.3 機器手臂控制系統...39
3.3.1 機器手臂控制模塊...40
3.3.2 夾爪控制模塊...42
3.3.3 伺服端通訊模塊(Socket伺服端)...44
3.3.4 座標空間轉換...45
3.3.5 資料儲存模塊...49
3.4 機器手臂電控箱設定...50
3.5 機器手臂作業平台...51
3.6 3D列印...52
3.7 攝影機...54
3.8 整體製作流程...55
第4章 實驗成果與測試...56
4.1 積木堆疊...57
4.2 毛筆書寫...61
4.3 圖像描繪...66
第5章 結論與未來展望...68
5.1 結論...68
5.2 未來展望...68
5.2.1 攝影機...69
5.2.2 改良通訊方式...69
參考文獻...70
附錄一 VR裝置使用方法...74
Extended Abstract...76

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