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系統識別號 U0026-2908201100123100
論文名稱(中文) 人員跟隨機器人之研發與實作
論文名稱(英文) Development and Implementation of the Human-Following Robot
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 99
學期 2
出版年 100
研究生(中文) 王冠智
研究生(英文) Kuan-Chi Wang
學號 n96981408
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 68頁
口試委員 指導教授-王宗一
口試委員-周榮華
口試委員-王榮泰
中文關鍵字 RFID  距離量測  跟隨機器人 
英文關鍵字 RFID  measure  Follow user 
學科別分類
中文摘要 由於科技日益進步,人類開始研發各式各樣的機器人廣泛的應用於在日常生活中,帶來了許多便利性,例如學校、醫院、辦公室等等,可是大多都不是會主動跟隨使用者的機器人。尤其當環境是像圖書館時,使用者在找書之際,有時候會需要椅子之類的來拿取高處的書籍,或是在找到書籍後,可以隨時坐下來閱讀一番。因此,本文利用無線射頻辨識即RFID(Radio Frequency Identification ,RFID)和紅外線感測器所得到的資訊,作為判斷與使用者的距離及角度的依據,並撰寫控制器及跟隨使用者的演算法,以進行馬達轉速的控制以及感測器的接收值,作為整個輪型機器人之操控、距離及方位判斷。最後透過定位控制、距離量測和跟隨使用者等實驗以確實驗証本論文方法之有效性。
英文摘要 As technology advances, humans begin to develop mobile robots for providing many kinds of services and bring lots of conveniences in, such as, school, hospital, and office etc. But most of the robots to date will not take the initiative to follow their users. Sometimes, in an environment like library, when we are looking for books and really need to stand on a chair to retrieve books from higher shelves, or when we find books and would like to have a seat nearby to sit on and read them. Therefore, this study develops a human following robot which uses RFID and infrared sensors to obtain distance and orientation information of its target user followed.
The rules and algorithms for judging distance and orientation of target users are realized for calculating information received from RFIDs and infrared sensors to measure the distance and angles and control the wheel motors of the robot to follow the target user. Several experiments conducted in this study have verified the effectiveness of the mechanism used in the robot; they have yielded promising results.
論文目次 中文摘要 II
Abstract IV
誌謝 V
目錄 VI
圖目錄 IX
表目錄 XII
第1章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 論文架構 3
1.4 論文貢獻 3
第2章 技術回顧 4
2.1 人員跟隨相關技術 4
2.1.1 RFID 4
2.1.2 異波速系統 11
2.1.3 影像 12
第3章 系統設計及系統功能架構 14
3.1 系統設計及系統功能架構 14
3.1.1 RFID資訊介面 15
3.1.2 紅外線偵測介面 16
3.1.3 馬達控制介面 16
3.2 RFID定位演算法 17
3.2.1 TOA (Time of Arrival) 17
3.2.2 TDOA (Time Difference of Arrival) 18
3.2.3 AOA (Angle of Arrival) 19
3.2.4 RSSI (Received Signal Strength Indicaton) 20
3.3 紅外線偵測 22
3.4 跟隨系統原理 23
3.5 修正機制 25
3.6 馬達控制 26
3.7 系統流程 27
第4章 系統架構 29
4.1 硬體架構 29
4.1.1 RFID 30
4.1.2 紅外線 32
4.1.3 車體架構 35
4.1.4 控制核心 39
4.1.5 鎳鎘電池 42
4.1.6 電壓調整器 43
4.1.7 直流馬達 44
4.1.8 馬達驅動IC 45
4.1.9 控制系統與驅動電路 49
4.2 軟體架構 50
4.2.1 C++Builder語言簡介 50
4.2.2 系統程式介面 51
第5章 實驗結果 52
5.1 統計RSSI值與實際距離實驗 52
5.2 機器人直線行走實驗 55
5.3 機器人修正和轉彎實驗 59
第6章 結論與未來展望 64
6.1 結論 64
6.2 未來展望 65
參考文獻 66

參考文獻 [1] Jelte van geest, take a seat, http://www.jeltevangeest.nl/
[2] 倫敦設計團隊The Play Coalition, Plantbot, http://www.theplaycoalition.net/projects/project_8/project-8.html
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[4] Bodo Ischebeck, RFID技術應用及其發展趨勢分析
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[15] Ananiah, RF8315RT Active RFID 8 Meters Transmitter and Receiver Module datasheet, Ananiah.
[16] Sharp, “SHARP GP2D12 datasheet”.
[17] Microship, PIC16F877A, http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en010242.
[18] Toshiba, TA8429H, http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/T/A/8/4/TA8429.shtml.
[19] IG60W-02, http://shayye.mem.robotrade.org.tw/main.htm?pid=5&ID=105.
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