機械工業網 - 機械產業的入口網站

作者:蕭鈞毓、陳志豪、李侃峰、翁英哲應用弱磁控制提高SPM馬達轉速極限

馬達為產業界廣泛使用的動力來源，例如汽車、自動化、機器手臂、紡織機等，其中又以永磁同步馬達(PMSM)的表面貼磁類型(SPM)有效率高、壽命長、體積小、速度可隨命令變動、控制單純的特性，是產業界在選擇旋轉電機時的最佳首選。本文使用市售的SPM馬達，搭配德州儀器DSP與Code Composer Studio進行馬達反電動勢確認，加入直軸(Id)電流進行弱磁控制，突破原本馬達的轉速極限，觀察運轉特性。此技術可使業界擁有自行確認馬達參數的能力，並且當應用需要有更高轉速或更廣運轉範圍的條件下，以此方式達成轉速目標，無須再另外選用其它規格的馬達，具有降低成本目的。

作者:何政翰、古昆隴、徐榮弘電動巴士車道維持輔助系統開發與驗證

車道維持輔助系統(LKAS)屬於先進駕駛輔助系統(ADAS)，可即時監測車輛與車道線邊界的相對位置關係，當即將發生偏離車道時主動介入轉向系統，將車輛修正回原車道。工研院機械所針對電動巴士開發車道維持輔助系統，感測器採用單一鏡頭作為車道線辨識方案，亦使用電子陀螺儀估算車身姿態，ADAS 控制器嵌入自主研發的車道維持演算法，其中估測跨越車道線之時間與頭向角誤差為實現車道維持功能的核心技術。線控轉向方案採用國產的電動助力轉向(EPS)馬達與原車轉向系統整合，同時將線控轉向模型輸入整車控制器。在低速與高速兩階段之車道維持性能驗證測試中，配備工研院所開發車道維持系統的 12 米低底盤電動巴士達成車道偏離修正功能，LKAS 作動時速在 40~90 公里之間。在啟動方向燈狀態下系統並未介入轉向，除此之外，可藉由轉動方向盤強制解除轉向修正介入，確保駕駛者擁有控制車輛之最高優先權。

作者:劉永隆應用於塑膠回收料之綠色製造智慧射出機發展介紹

塑膠廣泛運用於各行各業，全球塑膠使用量居高不下，塑膠的生產導致能源的耗損，各國極力推展循環經濟，希望藉由塑膠回收來降低能源的需求，追求淨零碳排永續發展的目的，射出成型是塑膠加工最重要的一環，在建構循環經濟的趨勢下，國際射出成型機等指標大廠已開發具有自適應程序控制(Adaptive Process Control, APC)之可應用於塑膠回收料之綠色製造智慧射出機，可自動偵測不同批次回收塑膠之變異，自動調整修正加工參數，穩定生產的零件品質，達到精密射出的目地，使塑膠回收可以快速實現。

作者:陳以恩、黃靖倫、葉信典、楊士進無人機直流無刷馬達無感測器驅動開發及測試

本文為開發大功率無人機馬達(42極4kw外轉子BLDC)應用之驅動系統，搭配以六步方波PWM無感測器驅動之演算法，使得馬達順利在空載及滿載的情形下，由Duty 0加速至100 %而不出現失步的情形，並試圖將其運用在工研院機械所開發之商用無人機上。本文主要分為四個階段：(1)建置實驗平台(2)無感測器演算法撰寫(3)空載Duty 0-100 %加速測試 (4)滿載(40吋扇葉) Duty 0-100 %加速測試。本測試改善文獻[1]所提出演算法之系統動態響應，並在實際的無人機上進行測試。針對Duty0~100 %不失步之目標，實際測試所開發之無感測器演算法，並針對無人機馬達運轉結果優化其演算法。

作者:黃立武、范智翔、陳響亮、黃兆平、曾俊彥視覺化智慧人機控制介面發展與實現

為了降低編輯運動控制程式之專業門檻，並提供易於入門之操作環境，本研究於PC-Based控制器中針對六軸機械手臂與生產線周邊設備，提出一個易學、易理解、易操作的視覺化智慧人機控制介面。此人機控制介面採用流程圖之概念設計視覺化程式語言(Visual programming language, VPL)，使用者可透過拖曳、連結不同功能區塊之方式，實現生產線控制流程之建立與調整。此介面後端以混合式編譯器作為VPL之運行核心，並將工研院機械所之運動控制函式庫(Motion Control Command Library, MCCL)包裝為Python語法之程式應用介面(Application Programming Interface, API)，使本研究提出之VPL可順利轉換為供直譯器執行之控制函式。

作者:黃兆平、李宜玲、范姜嘉辰、謝英風基於軟體驅動實現足型機器人全伺服運動控制器

本文提出一種以軟體驅動的全伺服運動控制系統架構，應用於足型機器人的精密運動控制。系統採用分層式設計，其中上層控制器負責步態規劃與運動決策，下層控制器則負責執行各關節的伺服驅動。本文在足型機器人控制方面比較傳統控制策略與現代機器學習策略的差異，並設計一種混合運動控制迴路，來結合前饋扭力補償與回饋控制以提升系統穩定性與響應。整體架構基於即時作業系統與EtherCAT通訊協議來實現多關節同步控制。實驗結果顯示此控制架構能夠在1 kHz循環下穩定足型機器人的步態表現，達成高精度與高即時性的控制效能。

作者:彭俊穎、王郁仁以控制器伺服馬達電流監測切削力變化及刀具磨耗技術研究

隨著工業 4.0 發展，製造業導入人工智慧與大數據技術，以提升生產效率與競爭力。傳統刀具磨耗監測需拆卸刀具，導致機器停機並增加成本。為克服此限制，本研究探討透過控制器伺服馬達電流監測切削力與刀具磨耗。實驗使用亞崴五軸工具機 (FV560)，變換切削參數以收集西門子控制器 (840D) 的主軸馬達電流訊號並建立切削力模型。透過快速傅立葉轉換 (Fast Fourier Transform, FFT) 與希爾伯特-黃轉換 (Hilbert-Huang Transform, HHT) 提取刀具磨耗相關特徵。結果顯示，切削力與主軸電流呈線性關係，且電流訊號會隨刀具磨耗變化而改變，FFT 與 HHT 分析結果高度吻合，驗證了電流監測方法的可行性。

作者:陳逸群、王智楷、張靖瑋、郭承憲、王岡竟漸進成形技術應用於板金件試作之初步探討

近年來為了因應全球化生產，產品開發週期縮短，業者須具備快速反應能力以獲得國際訂單，快速試作技術因此興起。透過數位路徑控制以及減少專用模具使用且可於短時間內生產部件的漸進成形技術為目前國際於相關成形技術的發展趨勢。本文以一深引伸零件作為漸進成形試驗載具，首先透過成形路徑設計及製程參數建立CAE分析模型，並進行成形道次規劃。而後於金屬中心建置之漸進成形試作場域以機械手臂進行實際試作驗證，並將CAE分析結果於成形之鈑件進行比對，結果顯示透過漸進成形CAE分析進行路徑及成形道次規劃可提升成形後鈑件品質。

作者:黃兆平、Andres David Gaona Roman、李宜玲、李桂銘影像辨識系統結合EtherCAT全數位運動控制平台應用於資源回收

智慧化製造是目前產業升級一大主軸，可細分為感知智慧化與運動智慧化，就如同人眼獲得影像，大腦辨識影像內容感知環境資訊，小腦迅速協調人手做出反應動作，當中各個環節缺一不可。近年來人工智慧快速發展演進推升影像辨識智慧化，運動智慧化同樣需要相應配合才能完成整個智慧化閉環，如何配合辨識結果做出高速且精準的動作，就是我們要面臨的課題，本文將以整合塑膠資源回收分選產線的案例為引子，介紹如何以工研院機械所開發的EtherCAT運動控制平台(EMP)為基底，開發一套能與影像辨識系統即時協作的機器人控制器。

作者:王詠辰、陳榮順基於汽車開放系統架構規範開發的失效可運作整車控制器

在本研究中，使用了EGAS規範為基礎進行整車控制器的設計，並進行架構的改善，使系統在失效的時候仍然可以透過備援的控制器持續運作，同時在該控制器上導入自行研發符合汽車開放系統架構（Automotive Open System Architecture, AUTOASR）基礎軟體規範的作業系統與中間層，並透過智慧化的需求文檔分析工具來配置基礎軟體參數與自動化產生程式碼，而在應用程式的部分則是並透過邁斯沃克公司的工具箱建立了一組虛擬運行階段環境，讓使用者可以在圖形化的使用者介面進行應用程式的二次開發。

作者:李宜玲、曾俊彥、李桂銘、李峰吉EtherCAT全數位運動控制平台發展與應用

從傳統工業演變至自動化工業，廠區自動化設備的擴增提升了製品的產量與精密度，也讓硬體線路配置變得更加繁複，運用乙太網路控制自動化技術（EtherCAT）進行控制與網路通訊，不僅可將原本複雜的佈線改以網路線取代，即可進行高速資料與控制訊息的傳輸，提升資料的正確性與抗干擾能力；在5G來臨的時代，工廠將會迎來重大變革，結合大數據與IoT形成智慧型工廠，使得資料傳輸網路化成為重要的議題。本文將介紹工研院機械所以EtherCAT技術整合運動控制函式庫，開發出全數位運動控制平台（EMP），並結合開放式通訊協定OPC UA與MQTT之相關應用。

作者:李侃峰電子工業爐節能技術

電子工業爐是在傳統加熱爐技術的基礎上，透過感測器、智慧控制系統及精密工程技術的創新應用，實現高效能運行與能源消耗的大幅降低。其核心技術包括溫度需求控制，能夠根據生產過程的實際需求，精準調節加熱功率，避免能源浪費；廢熱回收技術，通過熱交換系統將排放的高溫廢氣重新利用於預熱物料或其他工序，提高能源使用效率；加熱效率優化，應用高性能材料與先進加熱技術，如電磁感應加熱、紅外加熱等，以提升熱傳導效率並減少熱能損失。這些技術的應用不僅顯著降低了電力與燃料的消耗，減少了生產成本，同時有效抑制溫室氣體排放，滿足環保法規要求，推動綠色製造進程。電子工業爐在整個生產周期內確保能源的最佳利用，提升設備的穩定性與耐用性，減少維護成本，並提高產品良率。該技術已廣泛應用於光電半導體、微電子製造、印刷電路板生產、電子元件組裝等高精密製造領域，適用於不同規模的生產線，提供兼具節能創新與高效生產的解決方案，助力企業實現可持續發展目標。

歷史雜誌