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系統識別號 U0026-0208201623522900
論文名稱(中文) 以智慧型手機遙控簡易水下載具之研製
論文名稱(英文) Implementation of a Simplified ROV Controlled by a Smartphone
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 系統及船舶機電工程學系
系所名稱(英) Department of Systems and Naval Mechatronic Engineering
學年度 104
學期 2
出版年 105
研究生(中文) 李儼夏
研究生(英文) Yan-Xia Li
學號 P16031177
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 72頁
口試委員 指導教授-李建興
口試委員-方銘川
口試委員-陳永裕
口試委員-蘇俊連
中文關鍵字 智慧型手機  水下載具  ROV  Wi-Fi 
英文關鍵字 Smartphone  underwater vehicle  ROV  Wi-Fi 
學科別分類
中文摘要 本文以設計一台水下遙控載具,並使用智慧型手機遙控它為目的。由於大多數的水下遙控載具均搭載防水攝影機及燈光設備,故價格甚高,因此本文自製一台具有部分功能之水下遙控載具,而此載具之目標深度為5公尺,其成本不含智慧型手機大約是7600元台幣且重量約為四公斤。於製作載具過程中,首先利用PVC管耐水壓強度高及成本低廉之優點,架設整體載具的框架,再將其配置各項硬體設備如馬達及攝影機等,確認載具硬體整合完成,再將載具上方配置保麗龍作為浮材,並依經驗配重法將整體載具配重至中性浮力。
Android水下遙控載具是以Android的應用程式來實現智慧型手機遙控水下載具,其定位為觀察型與搜尋型水下載具,而Android水下遙控載具主要是基於Raspberry Pi 2和Arduino Mega 2560來做控制。本載具搭載三個DC 12 V與250 A直流馬達、攝影機、USB無線網卡、四個3.2 V之串聯電池組、Arduino微控制器以及Raspberry Pi 2。本載具使用智慧型手機透過Android應用程式下達按鍵指令,過程中使用Wi-Fi作為通訊,由Raspberry Pi 2轉送訊號給Arduino Mega 2560控制推進器,進而控制載具的運動行為,同時也透過Wi-Fi將攝影機所拍攝到的影像即時呈現在應用程式上,實現水下即時影像之功能。
英文摘要 The purpose in this thesis is to design and build a remotely operated underwater vehicle (ROV) which is controlled by a smartphone. Since most ROVs are equipped with at least a waterproof video camera and lights at a higher cost, this thesis will show the process of building a partly functional do-it-yourself (DIY) ROV with its target depth of 10 meters which costs about NT$ 7600 and the total weight is less than 4 kg. In the process of DIY the vehicle, this thesis uses the advantages of PVC pipe including powerful hydrostatic pressure and low cost to construct the vehicle frame first. Then install hardware equipment on the vehicle frame to integrate them. In the end, install floating material above the vehicle to balance between weight and buoyance. According to the experience method, the vehicle in the water is neutral.
The AndroROV is a remote control ROV unit controlled by a smartphone running on an Android application. The ROV is meant to be used in observation and search missions. The AndroROV unit is developed based on the Raspberry Pi 2 Model B with an Arduino Mega 2560. The ROV is equipped with three normal dc motors of 12 V and 250 mA, a camera, a wireless USB adapter, four 3.2 V batteries, one Arduino microcontroller board and Raspberry Pi 2. The Arduino Mega 2560 controls the propulsion and behavior, while the Raspberry Pi 2 Model B processes the information received from the Android application and camera. The control commands are transmitted to the ROV unit through the Wi-Fi communication. The Android application also receives (via Wi-Fi) and displays the information from the camera in real-time. The AndroROV was characterized and examined on bench-top settings.
論文目次 摘要 i
SUMMARY ii
誌謝 v
目錄 vi
圖目錄 ix
表目錄 xii
第一章 緒 論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 水下載具簡介 2
1.3 水下載具之發展回顧與實際應用 2
1.4 文獻回顧 5
1.5 本論文之貢獻 6
1.6 論文架構 7
第二章 智慧型手機遙控系統之概述 8
2.1 智慧型手機簡介 8
2.2 Android開發平台簡介 10
2.2.1 Android系統架構簡介 10
2.2.2 Android系統優缺點 11
2.3 生命週期 12
2.4 智慧型手機之應用 14
2.5 ZigBee、Bluetooth與Wi-Fi之比較 15
第三章 通訊協定理論之概述 17
3.1 OSI模型 17
3.2 TCP/IP 20
3.3 IP與TCP 22
3.4 TCP封包結構與三向交握 25
3.4.1 TCP封包結構 26
3.4.2 三向交握 27
第四章 載具架構之概述 30
4.1 水下遙控載具架構 30
4.2 載具製作概述 30
4.3 動力及電力單元 38
4.4 遙控單元 42
4.5 控制單元 43
4.6 影像單元 47
4.7 實驗軟體介面 49
4.7.1 Eclipse開發軟體簡介 49
4.7.2 Raspberry與Arduino溝通 50
4.7.3 Arduino軟體 50
第五章 整合系統與應用功能之實現 53
5.1 整合系統架構 53
5.2 應用程式介面 54
5.3 通訊功能實現 55
5.4 水下即時影像 57
5.5 載具製作影片 59
第六章 結論與未來展望 61
6.1 結論 61
6.2 未來研究方向 62
參考文獻 63
附錄 66
參考文獻 [1] T. I. Fossen, Guidance and Control of Ocean Vehicle, 1994.
[2] 侯章祥,“臍帶電纜及洋流對潛航器運動之影響”,國立成功大學,系統及船舶機電工程研究所碩士論文,2005年6月。
[3] 張培恩,“波浪對潛航器運動之影響及控制分析”,國立成功大學,系統及船舶機電工程研究所碩士論文,2004年6月。
[4] 黃育倫,“抗流型水下遙控載具運動之模擬”,國立成功大學,系統及船舶機電工程研究所碩士論文,2007年6月。
[5] 吳長恩,“虛擬實境技術於水下載具操縱模擬之應用”,國立成功大學,系統及船舶機電工程研究所碩士論文,2008年7月。
[6] 李宗霖,“應用虛擬環境於吾人遙控潛器操控與訓練界面之發展”,國立中山大學,海下技術研究所碩士論文,2002年7月。
[7] 蕭毓宏,“ROV操控訓練模擬系統之發展",國立中山大學,海下技術研究所碩士論文,2004年6月。
[8] 楊宗頷,“水下吾人遙控潛具之遠端操作介面發展”,國立中山大學,海下技術研究所碩士論文,2004年6月。
[9] 張文莉,“水下載具泛用控制器架構之研發”,國立中山大學,海下科技暨應用海洋物理研究所碩士論文,2010年6月。
[10] J. Zhou and M. Clark, “Autonomous fish tracking by ROV using monocular camera”, The University of Waterloo, Department of Mechanical Engineering, 2006.
[11] 黃堃祥,“開框架式無人小艇之設計、動態分析與控制”,國立中山大學,機械工程研究所碩士論文,2000年6月。
[12] 張旭輝,“以非耦合動態模式與投影映射法進行ROV參數鑑別”,國立中山大學海下技術研究所碩士論文,2006年7月。
[13] 莊文寧,“應用影像直線偵測於ROV水下查驗”,國立中山大學,海下科技暨應用海洋物理研究所碩士論文,2013年10月。
[14] R. Stolkin, L. Hotaling and R. Sheryll, “A simple ROV project for engineering classroom”, Proc. OCEANS 2006, no. 1-6, 2006.
[15] H. Bohm and V. Jensen, “Introduction to underwater technology & vehicle design”, The MATE Center, Monterey Peninsular College, 2004.
[16] P. Robbins, (Retrieval date: May 2016) “Do-it-yourself underwater remotely operated vehicle”
https://philip-robbins.squarespace.com/s/ROV_how_to.pdf
[17] B. Bailey, G. Bailey, G. Barrera, A. Johansen, S. Ketcham and K. Malchorn, “Designing an underwater remotely operated vehicle for deep sea energy wells”, Bachelor of Science, Worcester Polytechnic Institute, 2003.
[18] A. B. Asmawi, “Development of remotely operated vehicle (ROV) for underwater exploration”, Faculty of Mechanical Engineering, Universiti Malaysia Pahang, 2009.
[19] K. S. Wasserman, J. L. Mathieu, M. I. Wolf , A. K. Baker and S. E. Fried, ”Dynamic buoyancy control of an ROV using a variable ballast tank”, IEEE OCEANS 2003. Proceedings, vol. 5, pp2888-2893, Massachusetts Institute of Technology, 2003.
[20] 侯承安,“以手機遙控攝影功能之小型飛型器,國立雲林科技大學,電子與光電工程研究所碩士論文,2013年6月。
[21] 沈建宏,“智慧型手機遙控車之設計與實作”,國立海洋大學,電機工程研究所碩士論文,2012年6月。
[22] “OSI模型”,維基百科,(Retrieval date: May 2016)。
https://zh.wikipedia.org/wiki/OSI模型
[23] “Android”,維基百科,(Retrieval date: May 2016)。
https://zh.wikipedia.org/wiki/Android
[24] “傳輸控制協定”,維基百科,(Retrieval date: May 2016)。
https://zh.wikipedia.org/wiki/傳輸控制協定
[25] “Robots REMUS & REMORA Find Air France 447”,Robot Living,(Retrieval date: May 2016)。
http://www.robotliving.com/robot-news/robots-remora-remora-find-air-france-447/
[26] “Navy recommends Bluefin 21 underwater drone for next-generation Black Pearl research”,Military,(Retrieval date: May 2016)。
http://www.militaryaerospace.com/articles/2013/05/navy-recommends-bluefin-21-uuv-for-next-generation-black-pearl-r.html
[27] “美國海軍各型無人水下獵雷載具”,MDC軍武狂人夢,(Retrieval date: May 2016)。
http://www.mdc.idv.tw/mdc/navy/usanavy/E-uuv.htm
[28] “The Tools of Ocean Exploration”,NAUTILUS,(Retrieval date: May 2016)。
http://www.nautiluslive.org/tech
[29] “World’s first smartphone IBM Simon turns 20”,DNA,(Retrieval date: May 2016)。
http://www.dnaindia.com/scitech/report-world-s-first-smartphone-ibm-simon-turns-20-to-be-exhibited-in-london-s-science-mueseum-2011192
[30] “Mobile Backup Guild”,BACKBLAZE,(Retrieval date: May 2016)。
https://www.backblaze.com/mobile-backup.html
[31] “Android Activity生命週期簡介”,初學Android,(Retrieval date: May 2016)。
http://tyroandroid.blogspot.tw/2009/07/android-activity.html
[32] “HeartWave運動鋼鐵人胸帶”,MACUKNOW,(Retrieval date: May 2016)。
http://www.macuknow.com/node/27925
[33] “Sony Xperia V pictures”,GSMARENA,(Retrieval date: May 2016)。
http://www.gsmarena.com/sony_xperia_v-pictures-4958.php
[34] “EW-7811Un”,EDIMAX,(Retrieval date: May 2016)。
http://www.edimax.com/edimax/merchandise/merchandise_detail/data/edimax/global/wireless_adapters_n150/ew-7811un
[35] “L298N Motor Dice Controlled Board”,AliExpress, (Retrieval date: May 2016)。
http://www.aliexpress.com/store/product/2-PCS-L298N-Motor-Drive-Controller-Board-DC-Dual-H-Bridge-Robot-Stepper-Motor-Control-Drives/1667462_32465940692.html
[36] “HD網路攝影機C310”,Logitech,(Retrieval date: May 2016)。
http://www.logitech.com/zh-tw/product/hd-webcam-c310

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