Director

Chih-Jer Lin received his B.S., M.S. and Ph.D. degrees from the National Cheng Kung University, Tainan, Taiwan, in 1992, 1994 and 1998, respectively, all in mechanical engineering.  He is currently a Professor / Director in the Graduate Institute of Automation and Technology, National Taipei University of Technology, Taipei, Taiwan. His current research interests include mechatronics, vibration control, motion control, system identification, sliding-mode control, robotics, and evolutionary algorithms.

Research interests:

Mendeley profile

https://www.mendeley.com/profiles/chih-jer-lin/

Scopus profile

https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=8346486000

執行計畫之研究成果:

1.壓電致動平台系統之建模與控制的相關研究

壓電致動器具有奈米級解析度與快速響應的特性，因此常用於光學應用與精密定位上。然而平台精度被壓電材料之非線性所限制，即一般所謂的遲滯現象(hysteresis)。遲滯所導致的非線性現象，使得壓電定位平台的定位精度下降。申請人提出一種非線性的遲滯觀測器(hysteresis observer)來進行補償，並使用前饋控制器來改善遲滯之非線性。申請人所提出遲滯觀測器的前饋控制器，可有效提高定位平台的精度，因此發表的論文[1]被引用共157次(Scopus統計資料)。申請人並將遲滯之非線性模型的參數鑑別問題轉換成一個具限制條件的最佳化問題(constrained optimization problem)，應用實數基因遺傳演算法(RGA)來求解此最佳化問題，藉此來補償遲滯非線性所導致的定位誤差。為了補償雙軸的撓性定位機構的耦合現象所導致的問題，計畫主持人提出一種新穎的雙軸同步補償架構，並應用RGA、CSA與PSO進行最佳化問題求解，求出雙軸壓電致動的撓性平台之模型參數，提出前饋補償可改善雙軸同動時之定位精度。另外研究廣義Duhem數學模型(Generalized Duhem Model, GDM)補償遲滯非線性，使得雙軸致動之追蹤控制可達到次微米的定位精度[2-4]。

2.馬達致動平台系統之建模與控制的相關研究:

近年來生產高速化、高精度對各項工業產業為必然趨勢，在製造設備使用永磁式線性馬達系統亦成為機械工業界之主流。由於線性馬達定位精度的主要原因為線性馬達之動子與滑軌之間的摩擦力，申請人設計靜摩擦試驗來得到線性馬達平台的靜摩擦響應，並使用Hsieh-Pan摩擦模型來進行系統建模。使用基因演算法(RGA)與粒子群最佳化法(PSO)來鑑別摩擦力的模型參數，作為前饋控制器設計之參考。設計結合干擾觀測器與順滑控制器，並配合最佳參數來進行實驗與驗證可行性，經由控制補償後可使線性馬達平台之定位平台可達到0.1微米的對位精度。研究成果發表於IEEE-ASME TRANSACTIONS on Mechatronics (Impact factor: 3.135, Ranking: 3.2% in Mechanical Engineering [5].

3.機電整合與系統控制之相關應用：

關於機電整合與控制之研究:(1)無線式扭力感測系統之設計、(2)自動化AOI微組裝系統、(3)非線性系統之渾沌運動控制。申請人透過表面聲波元件(SAW)、RF無線傳輸與CANBus來建構無線扭力量測系統，研究已發表專章論文[6][7]。

4.應用智慧型材料於光學平台之主動減震控制

過去本實驗室研究發展了數種不同形式的半主動/主動減震系統，包含應用步進馬達之可調式阻尼器的模糊控制器、新型形狀記憶合金(SMA)減振器的設計與控制、磁流體(MRF)半主動式減振器之控制與設計、電流變液(ERF)之半主動減振控制、指叉式壓電材料(MFC)之結構減振器之控制器、以及SMA+SMP的可調式吸振器的控制等，發表了一個新型專利以及多篇期刊論文。其中研究成果“擠壓模式MRF減振器之系統建模與模糊控制器之設計”發表於機械領域排名第5之IEEE-ASME TRANSACTIONS on Mechatronics期刊上(Impact factor: 3.135, Ranking: 3.2% in Mechanical Engineering)[8]。其中並提出新型結合SMA與SMP材料所製成的可調式吸振器，並使用Type-2模糊控制器來達成可調式吸振器之自適應控制，應用在平板進行半主動式結構減振控制，此論文獲選為Sensor&Material期刊之封面[14]。

5.機器手臂之設計、運動規劃與控制：

為了有效解決奇異點問題且兼顧計算效率，提出結合GA與PSO演算法之運動規劃法解決上述的問題。由於多重任務優先的最佳化問題通常非常耗時，為了達成即時運動規劃必須加速其計算架構。由於平行演算架構發展迅速，提案人在碩士論文中就提出使用平行運算架構來加速演算，近年來並研究用GPGPU之平行處理應用於機器手臂之運動規劃，在計算效率上獲得不錯的加速。本實驗室設計多套新型機械手臂之機構與運動控制，並指導學生參加各項的專題實作競賽，成果豐碩[9-13]。例如:參加2012年第11屆NI應用徵文競賽，獲得學術組的NI特選獎之佳績。每年皆參加上銀智慧機器手實作競賽，每次皆入圍決賽，2010年獲[優選]、2013與2014年皆獲[佳作]。後學與本校機器人團隊指導學生參與國際機器人盃日本公開賽(RoboCup Japan Open)，在2012與2013年皆榮獲亞軍，2014年獲得[機器人技術挑戰賽]冠軍。本實驗室團隊所設計之[復健機器手]，參加2015年「NI 機電整合創意競賽」榮獲第三名，並發表2篇SCI期刊論文。指導學生研發“多軸機械手臂之外骨骼教導裝置之同步控制設計”，參加「2015第14屆NI 應用徵文競賽」，榮獲Editor's Choice 特別獎。申請人與陳金聖所長共同指導學生團隊，參加經濟部主辦的2015年機器人創意競賽榮獲佳作。「2016 Maker Faire 貿澤與 NI 的機電整合競賽」，榮獲第三名。2018年本實驗室團隊參加經濟部舉辦的機器人創意競賽，榮獲佳作。

近五年協助產業發展績效&國內外之成就與榮譽：

• 1. 執行[經濟部鼓勵國外企業在台設立研發中心計劃-Swissray 數位X光研發中心]之專案研究計畫[泛用型三維X光立體成像模擬機開發]，協助產業發展數位電腦斷層攝影之模擬機的機電整合與機構設計等技術 (主持人)

  2. 執行台達自動化學程磨課師課程(MOOCs)計畫，課程名稱[機器人學]。 (主持人)

  3. 執行產學計畫[智能機器人關鍵製造技術開發]，委託單位:鴻海精密。 (協同主持人)

  4. [智慧機器人之技術:教導、力回饋、影像辨識]之開發移轉授權給仁寶電腦工業股份有限公司。(陳金聖,林顯易,林志哲共同授權)

  5. 擔任國際期刊論文評審委員: IEEE-ASME TRANSACTIONS on Mechatronics (SCI);  Journal of Sensors and Actuators (SCI); Control Engineering Practice(SCI); IEEE Transactions on Control Systems Technology (SCI); IEEE Sensors (SCI); Journal of Computers and Mathematics with Applications (SCI); Nonlinear dynamics (SCI); Mechatronics (SCI); IEEE Transactions on Neural Networks (SCI); Journal of Mechanical Systems and Signal Processing (SCI); ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control. (SCI); Journal of Mechanism and Machine Theory. (SCI); INTERNATIONAL JOURNAL OF SYSTEMS SCIENCE. (SCI); Journal of Intelligent and Robotic Systems. (SCI); Asian Journal of Control. (SCI); Robotica (SCI); Journal of the Chinese Society Mechanical Engineers. (SCI).

  6. ARIS2015之Registration Chair, invited session chairman.

  7. ICCPE2015, ICI2017 Technical Committee Chairman, invited session chairman.

  8. Applied Science SCI國際期刊Guest Editor, Special Issue on 2015/10; 2017/10;2018.

  9. Sensors SCI國際期刊Guest Editor, Special Issue on 2017/11.

  10.  Smart science ESCI國際期刊之Editorial board, 2015/12~present.

  11. IEEE Member. 

最具代表性之著作:

[1]Chih-Jer Lin*, Sheng-Ren Yang, ‘‘Precise positioning of piezo-actuated stages using hysteresis-observer based control,’’ Machatronics, Vol. 16, pp. 417-426, 2006. (SCI Journal, Q1)

[2]Chih-Jer Lin*, Shu-Yin Chen, ‘‘Evolutionary algorithm based feedforward control for contouring of a biaxial piezo-actuated stage,’’ Machatronics, Vol. 19, pp. 829-839, 2009. (SCI Journal, Q1)

[3]Chih-Jer Lin*, Po-Ting Lin, ‘‘Particle swarm optimization based feedforward controller for a XY PZT positioning stage,’’ Machatronics, Vol. 22, pp. 614-628, 2012. (SCI Journal, Q1) (NSC100-2221-E-027-031)

[4]Chih-Jer Lin*, Po-Ting Lin, ‘‘Tracking control of a biaxial piezo-actuated positioning stage using generalized Duhem model,’’ Computers & Mathematics with Applications, Vol. 64, pp. 766-787, 2012. (SCI Journal, Q1)

[5]Chih-Jer Lin, Her-Terng Yau, and Yun-Cheng Tian, ‘‘Identification and Compensation of Nonlinear Friction Characteristics and Precision Control for a Linear Motor Stage,’’ IEEE-ASME TRANSACTIONS on Mechatronics, Vol. 18, No. 4, pp. 1385-1396, Digital Object Identifier: 10.1109/TMECH.2012.2202679. (SCI Journal, factor= 3.135, Rank factor=4/125,, Category: Engineering, Mechanical, Q1)

[6]Chih-Jer Lin*, Chii Ruey Lin, Shen-Kai Yu, Guo-Xing Liu, Chih-Wei Hung and Hai-Pin Lin, ‘‘Ch. 6, Study on Wireless Torque Measurement Using SAW Sensors,’’ Applied Measurement Systems, Md. Zahurul Haq, InTech, February 24, 2012, ISBN 978-953-51-0103-1 (NSC100-2221-E-027-031)

[7]C-J Lin*, G.Z. Chen, Y.X. Huang, J.K. Chang, ‘‘Computer-integrated micro-assembling with image-servo system for a microdroplet ejector,’’ Journal of Materials Processing Technology, Vol. 20I, pp. 689-694, 2008. (SCI Journal, Impact factor= 1.783 (2011); 5-year impact factor= 1.881, Rank factor=4/42,  Category: Engineering, Industrial, Q1) (NSC 95-2221-E-212-061)

[8] Chih-Jer Lin, Her-Terng Yau, Chun-Ying Lee, Kai-Hung Tung, “System Identification and Semi-active Control of a Squeeze-mode Magneto-rheological Damper,” IEEE-ASME TRANSACTIONS on Mechatronics, Vol. 18, No. 6, pp. 1691-1701, Digital Object Identifier: 10.1109/TMECH.2013.2279852. (SCI Journal, Impact factor= 3.135; 5-year impact factor= 3.135, Rank factor=4/125, Category: Engineering, Mechanical, Q1)

[9] Chih-Jer Lin, Chii-Ruey Lin, Shen-Kai Yu, Chun-Ta Chen, “Hysteresis modeling and tracking control for a dual pneumatic artificial muscle system using Prandtl–Ishlinskii model,” Mechatronics, Vol.28, pp.35-45, 2015. (SCI Journal, Impact factor= 1.255; 5-year impact factor= 1.496; Rank factor=28/121, Q1)

[10] Chih-Jer Lin*, Hui-Hsiang Hsu, Chiang-Ho Cheng and Yu-Chung Li, “Design of an Image-Servo Mask Alignment System Using Dual CCDs with an XXY Stage,” Applied Science, 2016, 6, 42; doi:10.3390/app6020042.

[11] Chih-Jer Lin and Chun-Ta Chen, “Reconfiguration for the Maximum Dynamic Wrench Capability of a Parallel Robot,” Applied Science 2016, 6, 80; doi:10.3390/app6030080.(SCI Journal, Impact factor=1.726 (2015), Rank factor=64/145, Category: Physics, Applied, Q2)

[12] Chih-Jer Lin*, Chun-Ying Lee and Ying Liu, “Vibration Control Design for a Plate Structure with Electrorheological ATVA Using Interval Type-2 Fuzzy System,” Applied Science 2017, 7, 707; doi: 10.3390/app7070707.

[13] Chih Jer Lin*, Chin Sheng Chen and Shen Kai Yu, “A GPU-Based Evolution Algorithm for Motion Planning of a Redundant Robot,” International Robotics & Automation Journal, Volume 2 Issue 2, pp. 2017.

[14] Chih-Jer Lin*, Chun-Ying Lee, Chih-Keng Chen, and Yong-Sheng Li, “Interval Type-2 Fuzzy Vibration Control of Multiple-degree-of-freedom Structure Using Shape-memory-material Absorber,” Sensors and Materials, Vol. 30, No. 11 (2018) 2455–2467