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系統識別號 U0026-0812200910380079
論文名稱(中文) 智慧型多功能自走車之研發
論文名稱(英文) The Development of an Intelligent and Versatile Automatic Mobile Vehicle
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 工程科學系碩博士班
系所名稱(英) Department of Engineering Science
學年度 91
學期 2
出版年 92
研究生(中文) 顧高至
研究生(英文) Kao-Chih Ku
電子信箱 hello@si.es.ncku.edu.tw
學號 n9690145
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 111頁
口試委員 指導教授-周榮華
口試委員-王明習
口試委員-王榮泰
口試委員-王宗一
中文關鍵字 同步更新  無線傳輸  避障  沿牆走  自走車  地圖  超音波 
英文關鍵字 automatic  vehicle  ultrasonic  mobile  along wall  obstacle  transmission  wireless  avoid  update  synchronously  map 
學科別分類
中文摘要 本論文旨在發展一「智慧型多功能自走車」,透過模組化的配置及輕小化的設計原則,提供自走車所需之車體架構。自走車行進所需的動力來源乃透過單晶片(PIC16F877)控制步進馬達轉向及速度所提供。
自走車應用感測部分,乃利用單一個超音波感測器做為未知環境的檢測,透過步進馬達的轉動和光遮斷器定位的應用,使自走車單純的只利用超音波量測資料而能在一未知環境中,實現沿牆走、避障及建立未知環境地圖等功能。
人機控制介面是以BCB(Borland C++ Builder)所撰寫而成,透過無線傳輸模組的串列傳輸來傳送控制指令和接收自走車所回傳的資料,藉此控制自走車的行進動作,及同步更新主控端自走車在地圖上的位置座標和超音波量測距離值。
英文摘要 The aim of this study is to develop an intelligent and versatile automatic mobile vehicle. The architecture of the vehicle is modular, simple and light weight .A stepping motor controlled by PIC16F877 is used to change both direction and speed of the automatic vehicle from a power source.
An ultrasonic ranging sensor is used to check and map out the unknown environment of the vehicle. The vehicle uses data obtained by the ultrasonic sensor to plan motion along a flat wall, avoid obstacles, and establish map of its unknown environment.
In addition, a Human-Machine interface system was constructed by BCB (Borland C++ Builder). The system can send orders to control vehicle motion and receive data via wireless transmission module. Accordingly, the system can synchronously update its position and establish the map of its environment on its host computer.
論文目次 中文摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VIII
圖目錄 X
第 一 章 緒論 1
1.1 簡介 1
1.2 文獻回顧. 2
1.3 研究動機與目的 3
1.4 論文架構 4
第 二 章 系統架構與實驗軟硬體設備 5
2.1 系統架構概觀 5
2.2 自走車的硬體系統架構 6
2.2.1 自走車車體部分 8
2.2.2 控制核心-單晶片PIC16F877 10
2.2.3 電壓調整器(Power Regulator Unit) 13
2.2.4 步進馬達 15
2.3 感測器 22
2.3.1 超音波感測器 22
2.3.2 光遮斷器 28
2.4 無線傳輸模組 28
2.4.1 電壓準位轉換-MAX232 29
2.5 自走車的應用之軟體介面 31
2.5.1 人機控制介面 31
第 三 章 運動實驗 33
3.1 實驗環境與流程 33
3.2 轉向角度測試 34
3.2.1 理論值 34
3.2.2 實驗結果 37
3.3 前進距離測試 39
3.3.1 理論值 39
3.3.2 實驗結果 40
3.4 誤差因素討論 41
3.4.1 人為誤差 41
3.4.2 隨機誤差 42
第 四 章 通訊協定 44
4.1 資料傳輸協定 44
4.1.1 「接收」通訊協定 45
4.1.2 「傳送」通訊協定 49
4.2 中繼模式 50
第 五 章 未知環境地圖建立之結果 53
5.1 前方超音波定位 53
5.1.1 定位校正 54
5.1.2 超音波定位程式流程圖 56
5.2 最近(垂直點)反射點之搜尋 58
5.2.1 搜尋法則 58
5.2.2 左右平面辨別 63
5.2.3 最近反射點搜尋程式流程圖 64
5.3 轉向角度修正 65
5.3.1 運用觀念 66
5.3.2 實驗結果 69
5.4 平面之辨別 71
5.5 智慧型沿牆走模式 72
5.5.1 沿凸角行走 73
5.5.2 沿凹角行走 77
5.5.3 智慧型沿牆走模式 80
5.6 同步更新模式 83
5.7 未知環境地圖之建立 86
5.7.1 實際場地示意圖 86
5.7.2 沿牆走所建之初始地圖 87
5.7.3 凸角辨識 87
5.7.4 凹角辨識 92
5.7.5 改善後所建之地圖 94
5.7.6 實驗結果 96
5.8 避障模式 100
5.8.1 避障模式 100
5.8.2 實驗結果 102
第 六 章 結論與未來展望 106
6.1 結論 106
6.2 未來展望 107
參考文獻 108
附錄
自述
參考文獻 [1] Nishi A.,〝Development of Wall-Climbing Robots〞,Computers Elect.Engng,Vol.,22,pp.123-149, 1996

[2] Nishi A., Wakasygi Y., and Watanabe k.,〝Design of a Robot Capable of Moving on a Vertical Wall〞, Advanced Robotics , 1-1 , pp.33-45,1986

[3] DeVault J.E.,〝Robotic System for Underwater Inspection of Bridge Piers〞,IEEE Instrumentation and Measurement Magazine,pp.32-37, 2000

[4] Antonelli G., Chiaverini S., Finotello R., and Schiavon R., “Real-Time Path Planning and Obstacle Avoidance for RAIS: An Autonomous Underwater Vehicle”,
IEEE Journal of Oceanic Engineering, Vol. 26, No. 2, pp. 216-227, 2000

[5] Mori H., Kotani S., and Kiyohiro N.,〝A Robotic Travel Aid “HITOMI”〞,Proceedings of the IEEE/RSJ/GI International Conference on Intelligent Robots and Systems , Vol.3 , pp.1716-1723 , 1994

[6] Yi Xiang Chen,〝Design and Implementation of Car-Like Mobile Robot with Intelligent Parking Capability〞, Department of Electrical Engineering , NCKU , ROC , 2002

[7] Ando Y. and Yuta S.,〝Following a wall by an Autonomous Mobile Robot with a Sonar-Ring〞,IEEE International Conference on Robotics and Automation,Vol.4,pp.2599-2606,1995

[8] Yata T.,Kleeman L. and Yuta S.,〝Wall Following Using Angle Information Measured by a Single Ultrasonic Transducer〞,IEEE International Conference, Vol.2 , 1998 , pp. 1590-1596

[9] Han Y. and Hahn H.,〝Localization and Classification of Target Surfaces Using Two Pairs of Ultrasonic Sensors〞,Elsevier Science on Robotics and Autonomous
Systems,Vol.1,pp.31-41,2000

[10] W.D. Rencken,〝Concurrent Localisation and Map Building for Mobile Robots Usind Ultrasonic Sensors〞, IEEE/RSJ International Conference , Vol.3 , 1993 ,pp.2192-2197

[11] F.J. Toldeo; J.D. Luis; L.M. Tomas; M.A. Zamora and H. Martinez〝Map Building with Ultrasonic Sensors of Indoor Environments Using Neural Networks〞,IEEE
International Conference , Vol.2 , 2000 , pp.920-925

[12] Young-Shick Ro,〝A Geometrical Sonar Maps for Mobile Robots〞, The Fifth Russian-Korean International Symposium, Vol.1 , 2001 , pp.209-212

[13] Achour, N. and Toumi, R.,〝Building an Environment Map Using a Sweeping System Based on a Single Ultrasonic Sensor〞,IEEE /ASME International Conference , Vol.2, 2001,pp1329-1333

[14] 廖啟仲,自走車介面控制之研究,國立成功大學工程科學系碩士論文,民國91年

[15] 陳柏昌,教導式自走車轉向機構設計與控制,國立成功大學工程科學系碩士論文,民國87年

[16] 吳至仁,即時障礙物偵測/定位及標誌辨識,國立成功大學工程科學系碩士論文,民國91年

[17] 顏仲偉,可教導式之自走車導航機制,國立成功大學工程科學系碩士論文,民國91年

[18] 陳巧茵,小型自走車以超音波避障之研究,國立成功大學工程科學系碩士論文,民國91年

[19] 邱文正,超音波位置感測系統應用於自走式機器人之研究,國立成功大學工程科學系碩士論文,民國88年

[20] Matsuo, T.; Tanaka, K. and Abe, N.,〝Automatic map generation with mobile robot〞, IEEE ,Vol.4, 1999 , pp.680-685

[21] Texas Instruments,〝TL780 Series Positive-Voltage Regulators〞, 1999

[22] National Semiconductor,〝LM117/LM317A/LM317 3-Terminal Adjustable Regulator〞, 1999

[23] 林伸茂,自動控制實務,旗標出版有限公司,民國80年

[24] 何信龍、李雪銀 編著,PIC16F877快速上手,全華科技圖書股份有限公司,2000

[25] Intersil, “HIN232 +5V Powered RS-232 Transmitters/Receivers”, 2002

[26] Alami,R. and Simeon,T.,〝Planning Robust Motion Strategies for A Mobile Robot〞,IEEE International Conference , 1994 , pp.1312-1318
論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2004-07-08起公開。
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