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當期雜誌

作者:陳金聖、陳世剛、Luis Cardenas、廖述政、林育信應用深度學習之半結構化環境物件分類與機械手臂持取系統

因應智能工廠之來臨，為了達成智能化物件持取流程，本文提出一高效率之演算法，並結合深度學習演算法，透過物件群集之特徵，解決多重類別物件在半結構化環境中之辨識與分類問題。本研究根據所需的物件建立訓練樣本，訓練深度學習網路，根據輸入的影像資訊，進行物件之識別與類別分類。最後為了要完成機械手臂持取任務，本文透過半結構性環境之約束條件，基於物件位置的估測來規劃持取位置，降低夾爪與其他物件碰撞的情形，提升持取的成功率。透過本文所提出之方法，未來可在無人工廠中，針對工作重複性較高的出入料區，透過機器視覺提供物件資訊，並使用機械手臂進行自動取放的工作，減少人工成本。

作者:陳金聖、陳世剛、陳立業、廖述政、林育信、李峰吉強健式多軸同步控制

本文提出一基於位置控制迴路模式之強健式交叉耦合(Cross-Coupled)同步控制演算法，透過位置命令與響應之關係，進而修正位置控制命令，將此控制器架構於位置控制迴路中。為了達成上述目標，首先透過同步誤差模型之推導，獲得系統多軸同步誤差，進而設計交叉耦合控制器來改善多軸同步誤差；最終結合H-infinity理論，設計一強健式交叉耦合同步控制控制器，根據各軸位置同步誤差，修正各軸命令。最後，將此強健式同動控制演算法應用於一實機四自由度之伺服同動平台，透過馬達帶動各軸平台，使用光學編碼器進行位置回授偵測，驗證多自由度運動控制之同步性能。

作者:蘇閔財、高天一、陳立業、陳金聖雷射微精密加工系統之精密定位控制器設計實務

作者:陳金聖、李峰吉、陳建旭應用IP-PI之馬達系統參數鑑別與速度迴路控制器技術介紹

運動系統之參數對控制性能有極大的影響，必須能準確鑑別出包含機構之系統參數，才能有效設計控器提升運動系統之性能。本文提出ㄧ實現的演算法結合控制器架構進行系統參數鑑別，此方法乃基於干擾觀測器（Disturbance observer, DOB）之原理，針對受控場中對影響速度迴路最甚的系統慣量（System inertia）及黏滯係數（Viscous coefficient）進行鑑別。參數鑑別完成後，本文進一步提出ㄧ泛用型速度控制器，其速度迴路為比例積分與積分比例控制器整合架構。

作者:陳金聖、李峰吉、陳建旭速度伺服迴路與前饋控制器設計

運動控制系統一般為串聯式控制架構，傳統各層迴路的調整均仰賴經驗的調整，耗費人力與時間。本文提出一PDFF （Pseudo Derivative Feedback with Feedforward Gain）速度控制器與一修正型前饋控制器（Modified feedforward controller），並針對速度迴路與前饋控制提出ㄧ個容易實現的個別自動調整參數之演算法。文章中提出之速度迴路控制型態可包含目前市面上所使用的任何一種速度迴路控制器；提出之修正型前饋控制器可強化系統的追蹤性能。最後，上述演算法則將使用工研院的智慧型運動控制平台（Intelligent Motion control Platform,IMP）運動控制卡進行驗證。

作者:陳金聖、陳立業、葉宗祺、李峰吉、陳文泉伺服迴路前饋補償控制及調適

典型運動控制系統為串聯式控制架構，傳統各層迴路的控制增益設計均仰賴專家經驗的設計，耗費人力與時間，本文提出一PDFF（Pseudo Derivative Feedback with Feedforward Gain）速度迴路控制器與一修正型前饋控制器（Modified feedforward controller），並針對重複性軌跡，提出ㄧ個容易實現的前饋控制參數調整演算法。最後，上述演算法則將使用工研院的智慧型運動控制平台（Intelligent Motion control Platform, IMP）及雙軸運動平台進行驗證。

作者:陳文泉、李峰吉、周柏寰、李宛龍、陳金聖、羅淳橋雷射振鏡控制技術於智慧型多運動控制平台

本文開放式多軸多系統控制技術，整合多軸運動控制技術、雷射振鏡控制與多控制信號源同步校正。以智慧型運動控制平台進行開發，平台內建中央處理器並具即時多工作業系統，實現開放式多軸多系統控制技術，達到高速度與高精度的控制能力，以因應日趨複雜的高值化應用需求。開放式多軸多系統控制技術，以多軸運動控制技術為技術核心，開發高值化的雷射振鏡控制技術，提供應用於高精密雷射加工產業需求。多控制信號源同步校正，具備整合運動控制與雷射振鏡控制所需之各項信號源同步功能，以達高精度與高速度加工需求，其中多控制信號源同步，主要包括脈波產生器、脈寬調變產生器、電壓命令產生器與輸出/入訊號介面等。

振鏡馬達增加雷射反射鏡面機構後，雷射加工控制在高速運動時振鏡馬達擺動時扭力共振頻率所產生的振動與噪音，本文使用二階多重迴授陷波濾波器來抑制。本文使用頻率響應分析儀，量測出雷射振鏡馬達共振頻率，建立振鏡馬達扭力共振頻率頻譜圖，進而設計出抑制共振頻率的陷波濾波器電路。最後，將實體電路整合於智慧型運動控制平台實現，驗證所設計出的陷波濾波器能有效抑制振動與噪音。

作者:張家喜、陳金聖六軸工業機器手臂避障路徑規劃模擬平臺建置

隨著工業4.0的時代來臨，機器人在許多產業應用上是不可或缺的。然而在自動化生產線環境，機器人運動過程中，難免會有障礙物，傳統為了避免碰撞發生，會將每樣作動元件彼此拉開安全距離或是以人工教導作為機械手臂移動時之路徑規劃。這兩種的作法雖可確保環境安全，但卻消耗掉大量工廠空間，間接地提高了建置產線所需要的成本。

為了解決上述問題，本文旨在建立六軸工業機器手臂避障路徑模擬平台，此平台可以藉由電腦模擬規劃出避障路徑，內容包含：（1）平臺建置、（2）避障路徑規劃與（3）干涉檢查。首先在虛擬平台建置六軸機器手臂與障礙物配置，根據所建立的模型進行干涉檢查，並搭配採樣式演算法進行路徑規劃。在靜態環境中，RRT（rapidly-exploring random trees）演算法可以快速規劃出一組可行的避障路徑，不過會產生出多餘的頂點，本文考量其上述演算法優缺點，提出新的演算法RVRRT（reduce vertex rapidly-exploring random trees）演算法，實驗結果顯示，本文所提出的演算法與RRT演算法相比，可以在相同時間下，規劃出較好的避障路徑。

作者:陳金聖微奈米運動平台核心技術