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系統識別號 U0026-0812200911063016
論文名稱(中文) 具輔助輪八連桿型二足步行機器之機構設計
論文名稱(英文) Mechanism Design of An 8-link Type Biped Walking Machine with Auxiliary Wheels
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 機械工程學系碩博士班
系所名稱(英) Department of Mechanical Engineering
學年度 92
學期 2
出版年 93
研究生(中文) 陳昱如
研究生(英文) Yu-Ju Chen
電子信箱 n1691446@nckualumni.org.tw
學號 n1691446
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 70頁
口試委員 指導教授-顏鴻森
口試委員-蔡明俊
口試委員-許來興
中文關鍵字 機構設計  步行機器 
英文關鍵字 Mechanism design  Walking machine 
學科別分類
中文摘要   本研究之二足步行機器,乃是由兩組相同的八桿十接頭且具單一自由度的連桿組以及一組輔助輪所構成。本研究的目的,是要設計出運動特性良好與推力小之二足步行機器。首先利用向量迴路法作運動分析,求得足部軌跡曲線。接著建立推力分析與機械利益分析的數學模式。在機構尺寸合成方面,是利用最佳化方法(Quadratic Extended Penalty Function Method),合成出具有最小化推力的二足步行機器,並列出傳動性能、仿生能力、及基本限制三方面的限制條件,找出腿部機構的最佳尺寸。與邱正平型八連桿四足步行機器作運動性能的比較與分析,結果顯示,本研究所設計出的二足步行機器,在推力和機械利益方面,都有相當不錯的表現。最後利用電腦進行動畫模擬,並製作實體模型;結果顯示,所設計出的二足步行機器的確能達到運動要求。
英文摘要   The biped walking machine in this study, with auxiliary wheels, is composed of two identical 8-bar linkages with 10 revolute joints and one degree of freedom. The purpose is to design such a biped walking machine with good kinematic performance and minimum force input. First, the vector loop approach is used to obtain the foot trajectory and the angular displacement of the legs. Then, the equations of force analysis and the analysis of mechanical advantage are formulated. And, the quadratic extended penalty function method is used to obtain the optimum leg dimensions. The kinematic performances of Chiu’s 8-link type walking horses and this biped walking machine are evaluated. The result shows that the designed biped walking machine has good behavior in terms of input force and mechanical advantages. Based on computer simulations and the built prototype, we further prove this designed biped walking machine is feasible.
論文目次 合格證明 (Thesis Certification)......................................II
中文摘要 (Chinese Abstract).........................................III
英文摘要 (English Abstract)..........................................IV
致 謝 (Acknowledgements)...........................................V
目 錄 (Contents)..................................................VI
表 目 錄 (List of Tables)............................................IX
圖 目 錄 (List of Figures)............................................X
符號說明 (Nomenclature)............................................XIII
第一章 前言 (Introduction)...........................................1
第二章 相關專利 (Related Patents)...................................11
2-1 中華民國專利 (Patents of Taiwan, R.O.C.).....................11
2-2 美國專利 (Patents of USA)....................................13
2-3 小結 (Summary)...............................................17
第三章 概念設計 (Conceptual Design).................................18
3-1 現有機構分析 (Analysis of Existing Mechanisms)...............18
3-2 足部軌跡特性 (Characteristics of Foot Trajectory)............19
3-3 支撐段特性 (Characteristics of Supporting Phase).............21
3-4 小結 (Summary)...............................................23
第四章 運動分析 (Kinematic Analysis)................................24
4-1 角位移分析 (Angular Displacement Analysis)...................25
4-2 角速度分析 (Angular Velocity Analysis).......................30
4-3 角加速度分析 (Angular Acceleration Analysis).................33
第五章 靜力分析 (Static Analysis)...................................36
5-1 力量分析 (Force Analysis)....................................36
5-2 機械利益分析 (Analysis of Mechanical Advantage)..............42
5-3 小結 (Summary)...............................................44
第六章 最佳化設計 (Optimal Design)..................................45
6-1 設計目標與設計參數 (Design Objective and Design Parameters)..45
6-2 設計限制 (Design Constraints)................................45
6-3 最佳化設計 (Optimal Design)..................................47
6-4 小結 (Summary)...............................................52
第七章 性能分析與比較 (Performance Analyses and Comparisons)........53
7-1 足部軌跡 (Foot Trajectory)...................................53
7-2 推力 (Input Force)...........................................54
7-3 機械利益 (Mechanical Advantage)..............................55
7-4 小結 (Summary)...............................................56
第八章 模型設計與實作 (Prototype Design and Fabrication)............57
8-1 層排列設計 (Layer Arrangement for Linkages)..................57
8-2 桿件設計 (Link Design).......................................60
8-3 電腦模擬 (Computer Simulation)...............................62
8-4 成品模型 (Prototype).........................................63
第九章 結論與建議 (Conclusions and Suggestions).....................64
參考文獻 (References)................................................66
附 錄 (Appendix)..................................................69
自 述 (Vita)......................................................70
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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2005-06-30起公開。
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