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研究生: 張建利
Chang, Chain-Li
論文名稱: 並聯式機械手臂搭配RGB-D深度影像與夾取物件系統之開發
Development of Delta Robot Arm Incorporated with RGB-D Depth Image for Gripping Objects System.
指導教授: 林宜弘
Lin, Yi-Hong
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 機械工程系所
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2022
畢業學年度: 110
語文別: 中文
論文頁數: 66
中文關鍵詞: 並聯式機械手臂機械視覺影像辨識RGB-D攝影機
外文關鍵詞: Delta Robot, image recognition, machine vision, RGB-D camera
DOI URL: http://doi.org/10.6346/NPUST202200178
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  • 並聯式機械手臂(Delta Robot)有著高速、高剛性及高精度之特性,與六軸機械手臂相比,更適合應用在包裝及撿料相關的簡易動作,搭配機械視覺的機械手臂常用於製造業的產品包裝及不良品之挑選,藉由機械視覺的導入,可降低人員誤判及提升生產速度,以達到生產效率最佳化。
    本研究主旨是以三軸並聯式機械手臂(Delta Robot)搭配機械視覺辨識之開發。本研究設備是以台達電ASDA-A2-E(EtherCAT)作為馬達驅動器,將手臂結合RGB-D攝影機取像後,利用軟性夾爪將物件夾取並放置輸送帶傳輸至下一定點,藉由EtherCAT驅動器之特性,EtherCAT訊號傳輸是幾乎沒有延遲性之問題,且相對穩定。
    軟體方面是利用Visual Studio C#來撰寫人機控制介面,使用RGB-D攝影機搭配Python OpenCV函式庫取出物件座標,並將其座標自動傳輸至C#人機控制介面操作機械手臂,讓手臂自動完成指定任務。

    Delta Robot has the characteristics of high speed, high rigidity and high precision. Compared with the six-axis robot, it is more suitable for simple movements related to packaging and material picking, and the robot arm with mechanical vision is often used in the manufacturing industry for product packaging and selection of defective products.
    The main objective of this research is to develop a three-axis parallel robot (Delta Robot) with mechanical vision recognition. The research equipment uses Delta ASDA-A2-E (EtherCAT) as the motor driver. After the arm is combined with an RGB-D camera to take images, the soft gripper is used to pick up the object and place it on a conveyor belt to the next point.
    The software uses Visual Studio C# to write the human-machine control interface. The RGB-D camera and Python OpenCV library are used to retrieve the object coordinates and automatically transfer them to the C# human-machine control interface to operate the robot arm, allowing the arm to complete the specified tasks automatically.

    摘要 I
    Abstract II
    謝誌 III
    目錄 IV
    表目錄 VII
    圖目錄 VIII
    第1章 緒論 1
    1.1前言 1
    1.2 研究動機 2
    1.3 研究目的 3
    1.4 論文架構 4
    第2章 文獻回顧 5
    2.1 並聯式機械手臂設計 5
    2.1.1 正向、逆向運動學 5
    2.1.2 EtherCAT控制器 6
    2.2 深度影像檢測 6
    第3章 研究設備 8
    3.1 三軸並聯式機械手臂 9
    3.1.1並聯式手臂構造 9
    3.1.2 EtherCAT馬達驅動器 20
    3.1.3 EtherCAT運動控制軸卡 21
    3.1.4 伺服馬達 22
    3.1.5 減速機 23
    3.1.6 軟性夾爪 24
    3.1.7 輸送帶 25
    3.2 影像處理設備 26
    3.2.1 RGB-D攝影機 27
    3.2.2 光源模組 28
    第4章 研究方法 29
    4.1並聯式機械手臂 29
    4.1.2 正向運動學 30
    4.1.3逆向運動學 35
    4.2 影像處理 37
    4.2.1 RGB色彩 37
    4.2.2 HSV色彩空間 38
    4.2.3灰階 41
    4.2.4 高斯模糊 42
    4.2.5 二值化 43
    4.2.6 膨脹 44
    4.2.7 輪廓追蹤 45
    4.2.8 深度影像 47
    4.2.8座標軸轉換 49
    第5章 實驗結果與討論 51
    5.1動作流程 51
    5.2影像辨識結果 54
    5.3手臂結合影像處理之夾取結果 59
    5.4討論 61
    第6章 結論與未來發展 63
    6.1 結論 63
    6.2 未來發展 63
    參考文獻 64

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