近年研究方向
Embedded Files
本人近幾年具代表性的學理創新與應用技術主題皆經由上述個人研究歷程一步一腳印累積而來，在此說明其具體突破與國內外研究成果差異之處。
1. 勾爪式壁面跳躍機器人(Development of wall-jumping robot with climbing claws)
圖一、可於垂直壁面連續跳躍之攀爬機器人
攀爬機器人在有壁面障礙物的環境下通常需要事先進行路徑規劃，否則將無法順利進行攀爬動作。另一種已知的作法則是設計多運動機構模組的攀爬機器人以便實現跨越障礙物的目的，然而此作法會使得機器人身軀過於龐大、體積重量影響其移動靈活度。本人與指導學生在進行相關論文回顧討論時突發一個從未有前人做過的有趣想法，那就是是否可以讓機器人在垂直壁面上跳躍以便達到移動的效果呢？這樣子或許就可以多一種避障方式設計攀爬機器人了。這個發想在實現上的最大困難處在於要使機器人能夠在跳躍於空中後有可以使身體修正回壁面的能力，為此我們參考了蜥蜴在跳躍騰空時藉由甩尾巴調整身體著陸姿態的概念，設計並製作了一隻全新的勾爪式攀爬機器人，並成功證實此機器人可以在垂直壁面上不斷的以連續向上跳躍方式移動。本人將此種獨特的機器人設計首度於2017年於學術期刊揭露後，接著便開始思考如何以另一種更有效率的方式讓攀爬機器人進行大範圍的避障動作，也就是以下的創新凸桿攀爬機器人。
圖二、橫向壁面凸起物攀爬機器人：
左圖為攀爬具屋面傾角之連續抓握運動步態；右圖為橫向飛躍抓握桿件運動步態
圖三、橫向壁面凸起物攀爬機器人：具高低落差之橫向凸桿攀爬運動步態
2. 創新仿生式橫向凸桿抓握機器人開發、攀爬步態設計暨運動控制與實現(Development, locomotion and control, and implementation of novel bio-inspired transverse ledge climbing robots)
不同於既有的攀爬機器人研究，本人研究團隊近年致力開發的雙臂攀爬機器人為模仿攀岩選手利用抓握牆壁凸起物(ledge)雙手交替抓握攀爬達到移動效果。如圖二所示，本人研究團隊針對「抓握凸起物連續攀爬動作」、「橫向飛躍抓握桿件」分別獨立設計兩種機器人並開發其相關實現技術，研究目標則是開發具複合式運動步態之全新攀爬機器人。我們於2018年成功實現橫向飛躍抓技(ricochetal brachiation)運動步態，並陸續開發如圖三可攀爬具高低落差橫向凸桿場景之仿生機器人、以及如圖四所示探討提高此攀爬機器人適應不同場景能力之混合運動步態研究；其研究成果獲得台灣智慧型機器人研討會最佳研討會論文獎第一名與最佳學生論文獎第一名，初步成果亦預計於學術期刊發表之。本人在進行此項創新型研究過程中與學生經歷發現問題、反覆思辨犯不斷犯錯到解決問題的快樂，教學相長下產生許多研究想法並定義新的研究問題，本年度所提出之科技部計畫書內容即是出自於此。
圖四、橫向壁面凸起物攀爬機器人混合運動步態示意圖：圖(a)-(d)為雙臂橫向抓握運動步態；圖(e)為加入下肢擺盪之橫向抓握運動步態。
3. 基於壓電致動器電極配置之智慧結構主動抑振控制技術(Active vibration control of smart structures using piezoelectric electrode configuration)
一般矩型的壓電片因為其模態振形與激振效率的限制，僅能適用於結構的彎曲模態抑振用途。為了有效改善非彎曲模態的抑振效果，本人在台大機械系黃育熙教授協助下提出以電極配置的技術來提升壓電致動器於非彎曲模態(如側向模態、扭轉模態)的激振效率，並成功以懸臂樑主動抑振實驗證實此想法的可行性，這是國際上首度將壓電電極配置技術應用於主動抑振控制系統的研究成果。根據上述研究經驗本人正在開發基於單一壓電片致動之線上結構多模態監控與即時回授振動抑振技術，為深具個人特色且具應用價值之研究主題。
4. 球形壓電馬達全軸向操控技術(Omni-directional orientation manipulation and control of spherical piezoelectric motors)
目前球形壓電馬達尚未有公認一致的全軸向控制驅動技術，僅能進行二維或有限三維部分區間的軸向定位。本人基於壓電電極配置技術與力矩向量合成法開發一可實現全軸向轉子操控技術，藉由具備產生三種基礎旋轉軸向能力的馬達定子分析多組壓電定子所合成新旋轉軸向進而實現三維全軸向轉子運動，如圖五所示。此技術於2021年International Conference on Control, Automation, and Systems(ICCAS)國際研討會獲得最佳學生研討會論文獎，本人亦正在發展其軸向驅動完整數學理論與定位控制技術，同時兼顧學術發展與產業應用價值。
圖五、全軸向壓電馬達：(a)系統示意圖；(b)基礎旋轉軸向LA+；(c)基礎旋轉軸向LA-；(d)基礎旋轉軸向LO
Page updated
Google Sites
Report abuse