基於EtherCAT之可移動式六自由度機械手臂

本研究以圓管式中空結構進行臂桿的設計,搭配7組體積小重量輕的EtherCAT通訊型DC馬達、4組中空型諧合減速機,改良傳統機械手臂體積與重量過大及容易產生線纜纏繞的問題,完成基於EtherCAT之可移動式六自由度機械手臂的設計與製作,使手臂的整體結構更為緊實。相較於現有的六軸機械手臂具有體積小扭力大的特色。 在視覺辨識部分,以3D視覺感測模組搭配圖像式深度學習技術,對目標物件進行辨識、匹配及3D定位,改善單目視覺無法辨識景深的缺點,完成物件位置、形狀及顏色的辨識,滿足在複雜及多樣化工件的環境下,機械手臂自動化揀取及裝配的需求,並以EtherCAT取代傳統現場總線配置,實現工業4.0的網路式控制架構。

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6-joint Robotics manipulators

3D Scanner module

Artificial Intelligence Deep learning

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​雙目視覺辨識系統

自製電動夾爪

圓管式結構

線性滑軌

​中空式諧和減速機

氮氣缸

移動滑台

​雙目視覺辨識系統

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搭配圖像式深度學習技術,完成物件位置、形狀及顏色的辨識,滿足在複雜及多樣化的工件環境下,機械手臂能自動化揀取及裝配的需求。改善單目視覺無法辨識物件景深的缺點。

3D列印自製電動夾爪設計

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以螺桿進行夾爪機構設計,並以3D列印研製夾爪模組配件,搭配PC-Based系統進行電磁鐵的激磁控制,可完成物件的取放與分類,達成物件揀取及自動化裝配的生產需求。

EtherCAT網路控制架構設計

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  • 良好的即時性。分散式數位10更新時間為30us

  • 拓撲結構簡單靈活。可根據不同網路需求進行結構拓撲

  • 同步性能好。整個網路範圍內同步誤差小於1us

  • 可靠度高。個別從站故障,不影響其他從站工作

  • 適應性高。一般電腦就可作為EtherCAT控制系統

仿人手臂結構設計

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臂桿採圓管式結構設計,搭配7組體積小重量輕的EtherCAT通訊型DC馬達、4組中空型諧合式減速機,改良傳統機械手臂體積與重量過大及容易產生線纜纏繞的問題,相較於現有的六軸機械手臂具有體積小扭力大的特色。

Experimental Results 

Achievements

  1. 技術移轉: 禾桀科技股份有限公司