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史都華平台 (Stewart Platform) 完整指南：從原理、應用到六軸平台選購攻略
在半導體製程、光學檢測以及高階自動化領域，「精度」往往決定了產品的成敗。當傳統的串聯式機械手臂因懸臂結構導致剛性不足或誤差過大時，採用並聯機構設計的 史都華平台 (Stewart Platform) 便是解決高負載、高剛性與極致精密定位的最佳方案。
但對於採購經理或專案負責人來說，市面上六軸平台規格繁雜，該如何看懂「精度」與「解析度」的差異？又該如何避開「奇異點」的技術陷阱？本文將透過結構化的圖表與白話解析，協助您為產線導入最合適的解決方案。
什麼是史都華平台？為什麼高階製程都選「並聯」？
史都華平台 (Stewart Platform)，又稱為六軸平台 (Hexapod)，是一種經典的並聯機器人機構 (Parallel Kinematics Machine, PKM)。它由一個固定的下平台、一個可移動的上平台，以及連接兩者的六支伸縮致動器所組成，能實現完整的 6 自由度 (6-DOF) 運動。
為了讓您快速理解它與一般機械手臂的差異，我們整理了以下比較表：
【比較表】串聯式機器人 vs. 並聯式史都華平台
| 比較項目 | 串聯式機器人 (Serial Robot) | 並聯式史都華平台 (Parallel / Hexapod) | 採購決策觀點 |
| 結構剛性 | 低 (懸臂結構，越末端越軟) | 極高 (六支腳共同支撐，結構穩固) | 需要重負載或高穩定性 (防震) 時選並聯。 |
| 誤差累積 | 高 (每個關節誤差會疊加) | 無累積誤差 (各軸獨立運作，誤差不放大) | 奈米級/微米級定位必選並聯。 |
| 負載自重比 | 低 (馬達要扛手臂重量) | 高 (結構輕量化，驅動力直接用於負載) | 相同體積下，並聯能扛更重的工件。 |
| 工作空間 | 大 (手臂可伸長) | 受限 (只能在平台範圍內微調) | 若需大範圍移動選串聯；需定點精密微調選並聯。 |
| 動態響應 | 慢 (慣性大) | 快 (慣性小，可做高頻震動模擬) | 適合動態模擬 (Simulation) 與高頻測試。 |
六軸平台規格怎麼看？精度、重複定位、解析度差在哪？
在審閱供應商 (如 Alio, PI, Aerotech) 的規格書時，最容易混淆的就是以下三個名詞。選錯規格，不僅浪費預算，更可能導致產線良率不達標。
1. 精度 (Accuracy)
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白話定義：我要它走到 A 點，它實際走到的位置跟 A 點差多少。
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工程定義：包含系統幾何誤差、溫漂、校正後的絕對位置誤差總和。
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採購提醒：如果你是做「非重複性」的路徑規劃（如雷射加工），絕對精度非常重要。務必確認廠商是否提供全行程的校正報告 (如 NIST 可追溯)。
2. 重複定位精度 (Repeatability)
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白話定義：叫它走去 A 點 100 次，這 100 次的位置是否都一樣（不管 A 點準不準，重點是「一致性」）。
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工程定義：系統在相同條件下，多次回到同一指令位置的偏差範圍。
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採購提醒：這是半導體與光學對準最重要的指標！ 例如光纖對接，只要每次都能回到同一個「最佳訊號點」即可，重複性比絕對精度更關鍵。Alio 的平台能達到雙向重複精度 (Bi-directional Repeatability) 小於奈米等級。
3. 解析度 (Resolution)
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白話定義：它最小能走幾步？（就像尺的最小刻度）。
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工程定義：編碼器或驅動系統能分辨的最小位移量 (Minimum Incremental Motion)。
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採購提醒：解析度高 ≠ 精度高！ 很多廠商號稱高解析度（馬達切很細），但機械結構有背隙 (Backlash)，導致「馬達走了，平台沒動」。請指名無背隙 (Zero Backlash) 的設計。
【選型檢核表】採購經理必備的六軸平台規格清單
為了方便您與供應商進行規格確認，我們準備了這份可直接複製使用的檢核清單：
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評估類別 |
關鍵規格欄位 |
填寫/建議規格 (範例) |
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1. 負載與行程 |
中心負載 (Center Load) |
例如：10 kg (需確認垂直 Z 軸能力) |
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偏心/側向負載 |
例如：50 N @ 100mm 偏心 (重要！許多並聯機構怕側向力) |
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行程範圍 (Travel Range) |
X/Y/Z (mm)；Rx/Ry/Rz (度) |
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2. 精度表現 |
絕對精度 (Accuracy) |
± µm 或 nm 等級 |
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重複定位 (Repeatability) |
最關鍵指標 (建議雙向重複性 < 0.1 µm) |
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最小解析度 (Resolution) |
例如：5 nm (需搭配高階編碼器) |
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3. 動態性能 |
剛性 (Stiffness) |
N/µm (影響加工穩定性) |
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控制頻寬 (Bandwidth) |
Hz (動態模擬或防震需關注此數值) |
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共振頻率 |
需高於操作頻率，避免共振 |
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4. 系統配置 |
位置回授 (Feedback) |
光學尺 (高精) / 編碼器 / 類比 (低階) |
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通訊介面 |
EtherCAT / Modbus TCP / Analog / USB |
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5. 環境與服務 |
特殊環境需求 |
真空 (Vacuum) / 無塵室 (Cleanroom) / 非磁性 |
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售後服務 |
交期、保固年限、在地校正服務 (星泰優勢) |
六軸平台為什麼會遇到奇異點？怎麼在選型時避開？
許多工程師在初次導入史都華平台時，最怕遇到的就是奇異點 (Singularity)。這不是故障，而是數學與物理結構上的特性。
什麼是奇異點？
白話解釋：在某些特定的姿勢下（通常是極限角度或旋轉位置），六支腳的施力方向會「打結」，導致平台突然失去剛性（推一下就垮）或是驅動力需求變成無限大（馬達過載）。這時候平台會變得無法控制。
你需要供應商提供什麼資料？
在詢價階段，請務必要求供應商提供：
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完整工作空間圖 (Workspace Diagram)：不要只看規格書上的「最大行程」，因為 X 軸移動後，Y 軸的可移動範圍可能會變小。圖表能顯示在不同 Z 高度下的有效作業範圍。
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可用姿態範圍：確認在您需要的傾斜角度下，是否仍有足夠的直線移動空間。
你要怎麼驗收？
不要只看靜態規格！請供應商進行 軌跡模擬 Demo：
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提供您的實際運動路徑（例如：晶圓傾斜 15 度後旋轉）。
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要求廠商跑模擬軟體，確認該路徑遠離奇異點。
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星泰國際 的 Alio 控制器內建先進的正/逆運動學演算法與軌跡規劃保護，能自動預判並防止誤入奇異點區域。
星泰國際：引進 Alio True Nano Precision® 技術優勢
作為 Alio Industries 在台灣的專業合作夥伴，星泰國際科技股份有限公司 專注於提供超越傳統工業等級的奈米級定位方案。
為什麼選擇 Alio？
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True Nano Precision®：這不是行銷口號，而是 NIST 可追溯的真實奈米級精度。
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專利混合式六軸 (Hybrid Hexapod)：Alio 獨家技術，結合了序列式 XY 軸與並聯式 Z/Tip/Tilt 軸，徹底解決了傳統史都華平台行程受限與奇異點過多的問題。
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零背隙設計：採用無摩擦十字滾柱軸承 (Crossed Roller Bearings) 與線性馬達，消除傳統螺桿的遲滯效應。
結論
選購史都華平台不只是一場規格比拚，更是一次對「精度」與「可靠度」的投資。透過正確理解精度 vs. 重複性的差異，並善用選型檢核表與奇異點避坑指南，您將能為企業導入真正高效的自動化利器。
星泰國際 憑藉豐富的半導體與光學產業經驗，提供您從選型諮詢、軌跡模擬到售後校正的一站式服務。
想索取 Alio 六軸平台詳細規格表或預約軌跡模擬演示？
歡迎立即聯繫我們的技術團隊。
