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作者:李建毅、曾郁升、許哲瑋、陳偉生高階五軸控制器介紹與案例說明

本文針對三大商用高階五軸控制器（Fanuc、Siemens、Heidenhain）做一系列功能介紹，首先，針對海德漢TNC640銑車複合控制器介紹，其最大特色在於銑削/車削模式切換與DXF圖型轉換器，再來針對產品線最完整的西門子840D sl進行說明，其先進表面加工、體積空間補償系統等機能為高階機種常用功能；最後再介紹Fanuc 31i-MB5控制器，其刀具中心點控制、傾斜平面命令等機能常用於五軸同動與五面加工案例，期望提供國內五軸加工使用者，對於五軸控制器加工機能有更深入的了解。

作者:杜彥頤工研院機器手臂動態控制器：使用者自訂函數介紹

國外工業機器手臂控制器，雖然性能好且穩定性高，但大多屬於封閉控制系統。使用者欲進一步提升自訂性能時，往往受限於製造商的介面規範。在此，基於工研院eMIO控制平台，本文介紹一種擴充控制模組：使用者自訂函數的架構與使用方法，使用者可藉由自訂函數模組，針對多軸關節手臂，開發運動控制相關的扭矩型控制演算法。為了進一步描述自訂函數的應用，提供Sigmoid軌跡規劃與計算扭矩型控制演算法輔助解說。

作者:李則霖、盧玟翰、彭毓瑩、鄭榮和自駕車超車控制及避障策略開發

由於對車輛安全的重視程度持續增加與先進駕駛輔助系統（advanced driving assistance system, ADAS）技術漸趨成熟，自動駕駛車在近年來成為熱門研究領域，各家車廠相繼投入，試圖以各自方式解決交通安全議題。為了要能應用在一般道路上，自動駕駛車除了要能從指定的起點（依指定路線）開到目標終點外，更要解決過程中可能會遇到的一系列交通問題（舉凡交通號誌辨識、行人/障礙物辨識、超車控制與避障等）。本文針對超車控制與避障議題，以工研院機械所智慧車輛組開發之智慧四輪電動車（CPEV）為對象，利用MATLAB/Simulink建立控制策略模型，搭配以CarSim軟體建立之車輛動態模型進行模型迴路模擬（MIL）驗證與策略參數調整，開發適當、安全的超車避障策略，避免超車過程中發生危險。

作者:陳鳴吉、麥朝創雙系統車銑複合加工控制技術

本研究主要針對雙主軸雙刀塔雙系統車銑複合加工控制技術進行探討，以Fanuc車床控制器為例，介紹多系統車銑複合控制加工相關技術，針對等待M碼、平衡切削、同步控制、重疊控制、混合控制與主軸交換控制等功能進行說明，再介紹工研院多系統車銑複合控制器之架構與相關功能，最後再以實際加工結果，進行討論。

作者:蔡孟勳、曾翔駿、洪茂棋CNC智能化人機介面開發

在台灣工業全力邁向智慧機械的過程中，CNC控制器扮演了相當重要的角色，以目前國內在工具機智能化方面的研究來看，理論與實務方面已經有相當不錯的水準，但是將智能化功能真正實現於CNC控制器上，並透過人機畫面的開發來達到友善的操作環境，乃是實現智慧機械一個相當重要的環節。本文主要以國產研華寶元控制器為載具，探討在開發智能化人機介面時所需要的工具，其中包含人機畫面開發軟體QUI Designer、動態連結檔開發與遠端監控程式ReCon的介紹，透過本文，我們期待未來能有更多的產學研的專家投入智能化功能的開發，以協助台灣產業達到智慧機械的目標。

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:周信宏、吳永靖、臧錫智、田秋寶六軸關節型機械手臂伺服驅動控制系統設計與性能量測

本文主要發展以FPGA為基礎之六軸關節型機械手臂伺服驅動控制系統。首先，將推導具有以永磁同步馬達為致動器之機械手臂數學模式。其次，在位置控制器採用模糊控制器以提高位置控制的穩健性。接著，以Altera公司發展具有可嵌入一顆軟核心Nios II處理器之FPGA晶片來開發六軸關節型機械手臂伺服驅動控制晶片。此晶片內含有兩個模組。第一個模組為Nios II處理器，以軟體方式來發展點對點運動軌跡規劃，而第二個模組，以數位硬體方式來實現六軸位置/速度/電流控制器。FPGA晶片由於具有快速的硬體運算能力、平行處理能力及軟硬體共同設計能力，因此極適合用來發展此六軸關節型機械手臂伺服驅動控制系統。最後，位置步級響應測試與點對點位置重現性測試，將用來評估所提控制系統的性能。

作者:潘正堂、楊育昇、張竣傑、王紹宇、孫培原多軸馬達控制於下肢外骨骼醫療輔具開發

因應臺灣的醫療科技服務的發展，包含運動傷害、疾病復健、身心障礙者及銀髮族等需求，本文介紹馬達設計及控制器之開發應用於下肢外骨骼醫療輔具，其下肢外骨骼機構亦是由本文所設計。馬達設計以醫療輔具應用為目標，使用有限元素分析法進行磁路分析。控制器分為上位控制器及馬達驅動器，上位控制器建立步態時序命令控制多軸馬達；馬達驅動器以磁場導向控制（field-oriented control, FOC）之空間向量脈寬調製（space vector pulse width modulation, SVPWM）法則建構電流、速度、位置控制程式並設計比例、積分、微分（proportion, integral, differential, PID）控制器得到高響應頻寬及高穩定度。最後整合機構、馬達、驅動器及上位控制器開發具有良好適應環境能力之下肢外骨骼醫療輔具。

作者:趙昌博、王懷三、邱康富、黃介一應用於光學穩定化模組之手震抑制系統開發

本研究致力實現相位領先-落後控制器之虛實整合數位控制平台技術，用於增加各式手機相機之新型光學影像穩定器（optical image stabilizer, OIS）模組中鏡片穩定性，改善手部的晃動所造成拍攝相片不清晰之問題。數位控制設計系統為參考單眼數位相機中防手振系統之機構與相關伺服技術，利用軟硬體相互搭配方式開發出模態分析系統與相位領先-落後控制器，搭配後端驅動晶片，實現本研究所提出光學影像穩定器中相位領先─落後控制器之虛實整合數位控制平台，最後利用現場可程式化閘陣列（field-programmable gate array, FPGA）系統實證。本數位控制系統平台主要針對市場上手機照相光學影像穩定器模組進行分析，其系統之鏡片位移與轉動作為系統控制參數，搭配驅動鏡片之音圈馬達磁力控制以達到非線性防手振光學影像器系統開發。主要研究可分為三大部份：（1）光學影像穩定器模組系統模態鑑別程序標準化；（2）光學影像穩定器模組參數變動之相位領先-落後控制器設計與結果模擬驗證；（3）利用FPAG相關技術與Matlab/Simulink/HDLCoder建立即時參數調整光學影像穩定器數位控制平台。首先使用市面上手機照相光學影像穩定器模組系統建立標準化之數學模式，系統經線性化與解耦合分析，在參數變化下進行強健相位領先-落後控制器設計，再由模擬與實驗軟硬體整合方式來驗證控制器之功效後，經實際的電路來建立系統之數位控制平台。

作者:郭俊宏國產CNC控制器自動測試軟體簡介

CNC控制器除了追求功能與效能外，長期穩定運作也是其特性之一，客戶端使用機台的方式幾乎是全年無休，如果使用期間遇到問題而導致停機，將使客戶受到巨大的損失，所以穩定性是不可或缺的一環。因此，為提升CNC控制器的穩定性，本文先介紹CNC控制器手動驗證的流程與方法，接著說明如何透過工研院開發的自動測試軟體GMC Inspector軟體，達到CNC控制器的自動驗證，以簡化手動驗證的流程與時間。

作者:張庭華、蔡孟勳、簡正偉、吳相儒應用曲線擬合技術於CNC插補器小線段路徑平滑化之研究

CNC工具機控制器的關鍵技術為插補器，插補器會依照輸入的路徑進行命令規劃，當給予的命
令出現瑕疵時會使控制器在插補時產生異常加減速，除了會造成異常降速延長加工時間之外，也會使加
工品質不佳。因此，本文提出將曲線擬合技術應用於小線段路徑平滑化，在該項技術中除了具備曲線擬
合的技術之外，也透過路徑的幾何進行分段並結合近似迭代擬合技術（Least Square Progressive Iterative
Approximation, LSPIA）使路徑在平滑的過程中可以維持公差。與傳統僅使用 LSPIA 的擬合結果在相同的
公差設定下可減少 80% 以上的迭代次數並獲得較好的 NURBS （Non-Uniform Rational B-splines）曲線擬合精度。

作者:楊宗賢、劉昱顯異質設備多機同動與協作控制技術

在自動化產業中，控制器的功能整合為快速導入產線的關鍵組件之一，一般工廠內包含多種非開放式的異質設備，受限於其中的軟硬體限制，在整合上往往需耗費大量時間和專業人力資源來進行介面設計和程式編寫。本文針對產線的需求，開發一種基於多種通訊技術的介面整合，實現具模組化的軟硬整合技術，此技術完成了設備間的高效同步通訊和協作，並搭配人工智慧演算法的手段解決傳統無法自動化的流程，大幅降低自動化的門檻，同時增加生產效率和整體穩定性。本文透過實際的橡膠產線驗證，建立具自動化的生產流程。

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