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作者:黃榮興、徐丞信、林俊良CNC之網路即時線性馬達動態模式鑑別及智慧型伺服調機

本研究之目的在於如何透過網路即時地執行CNC線性馬達動態模式鑑別以及智慧型Fuzzy-PID伺服調機。在線性馬達動態模式之即時鑑別方面，我們自行研發一套鑑別法，使用逆向離散傅立葉轉換（IDFT）及平衡實現合成法完成線性馬達動態模式之系統鑑別。此實用之系統鑑別法包括輸入不同頻率之正弦波信號與量測輸出信號以計算系統轉移函數之大小及相位，利用此所算得之結果再進行逆向離散傅立葉轉換，運用平衡實現法將脈衝響應合成最後之轉移函數。以此所鑑別出來之轉移函數來當性能追蹤指標。

智慧型伺服調機使用動態同步追蹤機制，以加入模糊推論（Fuzzy Inference）即時地調整線性馬達硬品迴路中之控制增益，使得其動態輸出響應逼近性能指標之動態輸出響應。實務上，若CNC工作時負載產生變化，可採用此性能追蹤機制來即時調機。

本研究透過RTLinux硬即時（Hard-Real-Time）多工運作系統以及TCP/IP即時網路傳輸機制建立一套智慧型網路即時伺服調機系統。此系統之運作主要是進行即時線上模式鑑別、動態追蹤與伺服調機之工作。

作者:周聖鈗、李欣泓、陳響亮、陸品丞、朱玉鳳基於EtherCAT全數位運動控制技術於物聯網（IoT）之應用研究

隨著物聯網（IoT）時代來臨，工業應用領域也開始整合各種技術而興起新一波工業革命，稱為「工業4.0」。工業4.0當中提倡智慧工廠概念，廠內設備的監控與自動化甚為重要，因此首先必須達到工廠資訊的透明化，經由廠內資訊的交互流通，雲端系統可以即時獲取廠內狀態，整合設備資料與生產訊息，掌握人機物料所有狀況，再經由大數據分析及智慧設備達到智動化控制。但工業自動化控制網路標準繁多，常造成機台設備與雲端系統整合上的困難。

至此，工業技術研究院所開發的EtherCAT運動控制平台（EMP），其具有Real-time特性之Ethernet為基礎，使用者可以透過此平台與EtherCAT從站（伺服驅動器、I/O等）連結，有別於傳統運動控制系統，EMP不需額外的硬體,只需透過標準網路卡即具備多軸運動控制能力[1]。EMP直接相容於乙太網路，除整合雲端系統上具有極大優勢外，對於現今生產製造所要求的高即時性亦能兼顧。本文將探討EMP在智慧工廠概念中，利用EMP易開發且高相容的特性，整合行動化裝置與雲端監控系統，實現EMP的行動化應用。

作者:陳信元、呂政芳、黃志豪、李美津、張仁耀、徐振凱、鄭儀誠、陳俊彥、黃宗皇現代製程監控平台技術發展與應用

在本文中完成現代製程監控暨大數據管理平台建置，其平台功能包含了(1）整合前端資料庫數據的擷取與傳輸；(2）統計製程管制(SPC）和多變量統計製程管制(MSPC）的分析建模；(3）模型導入軟體服務與線上製程監控；已於化工生產廠實際進行平台的導入應用，以網頁使用方式提供製程生產設備及其振動指標的即時趨勢監控和異常預警功能，為工廠主管和操作者提供了有用的管理支援工具。

作者:黃仲宏協作型機器人之伺服馬達發展趨勢

未來全球每年至少會有50萬台的工業機器人裝置量，具備人機協作等智慧化功能是主要趨勢。協作型機器人有易於安裝和編程的特點，且由於資通訊技術的進步，很有機會讓其得以大量地被應用到智慧製造的部署中。伺服馬達、減速機、控制器、驅動器都是機器人中的主要零組件，它們都屬於機器人中的動力系統。從發展的歷史與市場的規模來看，工業機器人裡所用的伺服馬達已經是一個技術非常成熟的產品，儘管目前仍不斷在演化與進步，但是基本上都是針對所屬的應用進行技術優化與整合。本文將探討協作型機器人裡的伺服馬達及其發展趨勢：1.馬達資訊可視化。2.直流無刷馬達(Brushless DC Motor)與驅動器的標準化。3.伺服馬達的直接轉矩控制。4.節能化。

作者:劉書廷、張智維、黃彥翔、林庭合、邱上原、李建霖ABS/TCS控制器的開發與測試：基於雙軸動力計HIL平台

本文描述了一個基於雙軸動力計的硬體迴路（Hardware-in-the-Loop, HIL）平台，用於ABS (Antilock Braking System ) / TCS (Traction Control System)控制器的開發與驗證。防鎖死煞車系統（ABS）和循跡防滑控制系統（TCS）是乘用車的標準配備。ABS是一種防滑煞車輔助系統，透過防止在煞車過程中車輪鎖死來提高安全性。TCS是一種控制系統，透過調節動力輸出來防止車輪打滑，特別是對失去路面抓地力的車輪進行調整。此HIL即時平台基於dSPACE車輛模型和模擬環境，並由實際驅動馬達、液壓煞車系統和Chroma雙軸動力計測試平台組成，能提供比單軸動力計平台更真實和複雜的測試條件。透過雙軸架構，該平台能有效地將模型的模擬結果反應在兩個動力計軸上。此外，該HIL系統還可以評估ABS/TCS控制器的控制邏輯和性能表現。

作者:陳世剛、許瑋恩、李宜靜、李峰吉、連豊力多軸精密控制系統參數鑑別與同動控制技術

在半導體產業中，精密、快速及穩定的設備對於曝光或晶片封裝等製程至關重要，在定位平台部分通常使用一種在兩個平行的軌道上，使用兩個馬達來驅動的架構，稱為龍門系統，受益於在兩邊都安裝了馬達，平台具有更高的速度、推力；但也因此系統整體較為複雜，在兩側的馬達需要進行精準的同動控制，否則將會出現相互拉扯、震動等等情況。本文以干擾觀測器(Disturbance Observer, DOB)來觀測馬達輸入訊號以及響應之誤差，藉此透過推導模型計算系統參數對其之影響，並且估測系統參數值。此方法可以減少傳統掃頻鑑別方法對半導體之精密機台的損耗，並使用雙軸強健式同動控制器進行控制，降低精密定位平台對環境溫度、外部干擾等變因的控制要求。本文亦提出線性馬達相位角最佳化的方法，降低因為相位角的偏移導致底層換相控制之誤差，進而使控制性能下降。本文成果可以用於如半導體製程中所使用的定位平台，完整的流程包含系統鑑別開始到控制器的設計，實現將待加工物快速且精準的移動到指定位置。

作者:王仁傑從電動車關鍵零組件分析工具機發展與應用趨勢

作者:吳建佑、楊宗賢、黎煥昇、許舒晴機器手臂協作控制技術議題探討

為了因應複雜的加工生產流程，智慧工廠的演進從過往的單機自動化，邁向多機協作的自動化；機器人也從脈衝控制到總線控制，從一台控制器只能控制一台機器人到一台控制器可以控制多台機器人。而運動控制方式的變化，使得「多機協作」成為可能。在多機協作的環境中，多隻機械臂相應配合對工件做固定動作之加工。在多機協作的情境下，當任一機器臂發生不預期的運動時，將導致其他機械臂發生碰撞，過大的外力將會對機械臂造成物理性傷害，增加工廠營運成本。在人機協作的情境下，作業員突如其來的不預期動作，可能造成人員損傷。本文以多機協同作業控制、多機協作碰撞預防與人機協作之機械手臂防碰撞等技術議題進行探討。

作者:蕭得聖、張馨尹、童瑞棋、李宜靜、楊勛崴整合視覺偵測與順應控制之自動鼻腔採檢機器人設計與實現

聚合酶連鎖反應(PCR)檢測被廣泛用於確認COVID-19感染，且依規定必須由醫護人員執行，導致醫護人員暴露於高度感染風險中。在本文中，我們設計並實作一款自動化鼻腔採檢機器人，以取代醫護人員執行PCR檢測。此系統整合了配備有力/力矩感測器的六軸工業機器人，以及用於鼻孔偵測與鼻道估測的深度攝影機，透過順應控制實現安全的鼻腔採檢。實驗驗證顯示，視覺系統能有效運作，且順應控制法則可使機器人在採檢過程中將接觸力控制於預定範圍內。因此，本研究提出的機器人可實現安全且自動化的鼻腔採檢作業。

作者:余柏伭、李孟澤、陳正大、謝哲瑜基於即時邊緣運算之無人機群協同控制系統

本文建立一套融合邊緣運算與速度調控的無人機編隊飛行系統，適用於多旋翼、固定翼與垂直起降型（VTOL）無人機。系統核心採用低功耗之邊緣設備，實現即時的機間通訊、導航控制與速度調節，提升編隊飛行之彈性與通用性。編隊架構中，長機以廣播方式傳遞任務資訊，僚機則依據與長機之相對誤差進行即時速度修正。為因應不同載具類型，本文設計相應的導航演算法與PID控制機制，以確保隊形穩定與誤差快速收斂。實驗結果顯示，本文所建構之系統具備優異之速度調節能力與跨機型適應性，展現邊緣運算於異質無人機群協同控制領域的應用潛力。

作者:張仲敏、楊宗育、林孟秋、郭俊宏同期攻牙控制架構與調整技術

3C產品與航太零組件產業快速發展，CNC工具機剛性攻牙的技術應用更為廣泛，早期RTEX系統非伺服主軸控制架構受限於主軸迴路系統，加工時必須在精度與速度間做取捨，加工效率受到影響且刀具磨耗較大，導致成本增加，對於伺服控制架構相關的改善一直是產學界努力的目標，因而使CNC工具機控制器提供更多精密且高速的加工特性，近年來，剛性攻牙的製程朝向時間短、精度高且攻牙孔徑及螺紋須在標準公差內的趨勢前進，工研院CNC銑床控制器EtherCAT全數位控制系統具備主軸與伺服軸同步輸出控制命令之能力，因此本文將針對剛性攻牙同期控制技術作簡介，並分析交叉耦合控制架構。同時介紹工研院智機中心開發之人機繪圖軟體，配合伺服調機模式輔助同期控制增益之調整，提升加工效率及延長刀具使用壽命之應用進行說明與介紹。

作者:陳宛伶、陳逸群鋁鎂合金板材溫成形製程研究

因應全球節能減碳政策帶動運輸產業朝向低耗能、低排放等方向發展，電動車的開發已成為汽車產業下個10年發展的重點，卻面臨其龐大電力系統增加車重而使效能受限，因此車體輕量化設計已成為汽車大廠積極發展的方向。鋁合金為輕量化材料的代表，其中鋁鎂合金已廣泛應用於車輛外鈑件，但面臨具複雜曲面外型或深引伸部件時，成形後鈑件仍面臨品質不易控制的問題。研究中針對Al 5052-H32鋁鎂合金板材溫成形製程進行研究，透過改變製程中不同的參數探討其對成形後鈑件品質影響，同時考量實際製程可行性獲得適合之製程參數條件，並以座椅扶手進行實際試作驗證。

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