本期要點

第一屆「上銀智慧機器手」實作競賽冠軍

智慧型藝術創作機器手臂

前言：

本研究團隊為了參加第一屆「上銀智慧機器手」實作競賽，耗時近六個月的時間研發出『智慧型藝術創作機器手臂』。為了本次競賽研究團隊的每個成員於這六個月的時間內犧牲課餘時間，全心全力從硬體設計與製作到軟體撰寫皆不假他人之手，努力修正缺失，完成競賽的每項要求，終於在8月22日的競賽中脫穎而出，獲得第一屆的冠軍。過程中相當感謝學校林振德校長與電資學院莊賦祥院長對於新進教師的經費補助，電子系閔庭輝主任對於經費與研究空間全力的支持。更感謝上銀科技股份有限公司能提供此次的競賽機會。

本機器手臂的開發方向首先要能精確的完成手舞足蹈、舉足輕重、機械揮毫、手能生巧四項實作競賽的要求與硬體結構的限制。其次本研究另一重點是希望能以較低的成本來開發機械手臂，以強化機器手臂的競爭力。另外本機械手臂的特點包含：1.機器手臂在仿人體肩關節部分採用雙馬達結構，以增強手臂的負重能力。2.在整體結構設計上，針對手臂穩定度及精確度加以優化，增加模擬高難度動作的要求。3.另外過去的機械手臂在取物機構上多採取夾爪設計，本機器手臂因應四項比賽要求，特別設計四種不同的機器手部。4.為增加機器人的活動能力，設計了四輪的傳動結構與軌道。5.程式架構以C#程式語言撰寫及Access資料庫軟體開發動作資料庫。最後，依競賽規則經過多次的模擬與修正完成四項競賽的演出動作。

比賽歷程：

指導老師王榮爵副教授研究智慧型機器人已有6年的時間，先後完成了多項研究計畫與產品，也參與了多次的機器人競賽與展示。於96年8月1日到國立虎尾科技大學電子系任教，延續過去的智慧型機器人研發經驗，帶領研究生張峻瑋，四技三年級學生許家銘、鄭宇揚、張恩壽繼續研究開發新式機器人。有鑑於現買的機器人結構及穩動度不符所需，因此在有限的資源與設備下自行開發與設計小型的多功能機器人。適逢上銀科技股份有限公司97年3月公布舉辦第一屆「上銀智慧機器手」實作競賽，師生決定投入此次的競賽，展開為期6個月充滿挫折與成就的開發歷程。最後辛苦終有所得，獲得了冠軍的甜美果實。

開發初期，為符合四項實作競賽的要求與硬體結構的限制，決定自行設計與製作競賽機器人。研發過程中，經過不斷模擬四項實作競賽，修正軟硬體設計，投入了相當多的時間，特別是最後一個多月，適逢暑假期間，大部分同學均在休假，我們團隊卻日以繼夜的反覆進行測試與修正，其間也受到了相當的挫折與困難，但終能達成預定的要求，完成四項比賽的模擬。

我們團隊於比賽前日預演時已完成的所有準備工作，雖已具備相當的信心，但也非常緊張，深怕機器人失常，而且參賽的十五個隊伍均非弱者，更有臺、清、交、成、淡江及台科大等優秀的團隊與賽。比賽當天，完美的演出第一個競賽項目手舞足蹈時，獲得了相當多的讚賞，團隊隊員們均相當的雀躍與強化的競賽的信心。當陸續完成舉足輕重、機械揮毫後，開始顯現本機器人的優越性，於機械揮毫競賽我們獲的了第二名的佳績。最關鍵也最難的競賽是最後一關『手能生巧』，機器人需辨識四個顏色的棒球並正確的放入指定的盒子中，本關卡十五隊中僅有三隊完成，本團隊以38秒的佳績迅速完成放置色球的工作，引起全場的驚呼，全體隊員均雀躍的大叫。頒獎時當聽到本團隊獲得冠軍時的心情真難以言喻，所有的辛苦與汗水實在太值得了。

機器人設計特色：

機械手臂機構設計

本機械手臂，其實體如圖一所示。此機械手臂擁有一個平移軸，五軸旋轉軸。它有四個自由度及一個前端仿真人手夾具，共採用12顆AI馬達，馬達轉矩為65kg/cm，根據轉矩設計手臂各節長度，避免超出轉矩限制導致馬達燒毀，本手臂可夾取1000g之物體。

圖一機械手臂系統實體圖
編號		機械手臂系統	機械手臂系統
1		第一軸	近似人之手部，能抓取物體（±45度)
2		第二軸	近似人之腕部，能左右移動（±30度)
3		第三軸	近似人之腕部，能上下移動（±60度)
4		第四軸	近似人之肘部，能上下移動（±60度)
5		第五軸	近似人之肩部，能上下移動（±70度)
6		第六軸	近似人之腰部，能左右旋轉（±60度)
7	載俱		左右平移