臺灣博碩士論文加值系統

本論文主要利用壓克力板設計機構並配合數個AI-1001伺服馬達建構一個仿造人的手臂的投射系統，再用Borland C++ Builder的軟體所撰寫控制指令，透過串列埠傳輸至每一顆AI伺服馬達上，來控制機器手臂的運動。
為了讓機器手臂具有視覺，進而像一般的投手一樣，因此加上了視訊攝影機，將影像資料擷取到電腦上，進行影像處理並加以分析後，得到我們想要的資訊後，進而下達指令控制機器手臂，使其更具有智慧並更精確有效的將球投向目標物。為了讓機器手臂更加的靈活，將機器手臂裝在自走車上，使其可自行移動與瞄準。
目前系統的測試功能包括靜態與動態實驗。靜態目標為縮小版的九宮格。動態目標為浮球，浮球是利用吹風機將保麗龍球吹向半空中，將吹風機固定在遙控自走車上，其利用8051及RF模組所組成，便可控制浮球的位置。

This thesis mainly investigates the construction and control of a robot arm, powered by several AI-1001 servomotors, in order to mimic a human arm's motion. The robot arm is controlled via Borland C++ Builder codes, which are transmitted by RS232 to each AI motor.
In order for the robot arm to have the vision capability, like a human pitcher, a CCD webcam is added to capture target image. After image processing and analysis, controller can compute and then issue the motion commands to the robot arm. The vision system helps promote system's intelligence and improves pitching precision. Furthermore, placing the robot arm onto an autonomous vehicle increases its mobility.
Two experiments are performed to demonstrate its ability. The static target is 9 prearranged rectangles. The dynamic target is an air-floating ball, which is kept in midair using a blower. The blower is fixed on a remote-controlled car, consisting of AT89S51 and RF, and can control the ball trajectory.

摘要...............................................................I
英文摘要.........................................................II
目錄.............................................................III
圖目錄...........................................................VI
表目錄.............................................................X
第一章 緒論......................................................1
1-1 研究動機.................................................1
1-2 研究目的.................................................1
1-3 論文架構.................................................2
第二章 硬體架構..........................................3
2-1 投球機器手臂與AI伺服馬達介紹.......................4
2.1.1 機器手臂機構...................................4
2.1.2　AI伺服馬達規格................................6
2-2 8051微處理器介紹.....................................7
2.2.1 直流馬達規格...................................9
2.2.2 馬達驅動IC................................9
2-3　視訊攝影機.....................................12
2-4 串並列埠傳輸...................................13
2-5 遙控自走車之介紹...............................15
2.5.1 RF無線傳輸模組介紹..........................19
2-6 軟體架構.......................................21
第三章 影像處理與系統控制...............................23
3-1　影像處理..............................................23
3-2　色彩座標轉換.........................................24
3.2.1　RGB彩色模型...................................24
3.2.2　HSI彩色模型...................................25
3-3　二質化...............................................27
　 3-4 連接區塊標記法與清除雜訊..........................27
3-5 計算區塊面積與質心................................31
3-6 系統控制..........................................31
3.6.1 AI伺服馬達控制................................31
3.6.2 機器手臂之手臂動作控制.......................33
3.6.3 影像回授控制..................................34
第四章 實驗結果.........................................37
4-1 定點投擲縮小版九宮格...............................38
4.1.1　實驗目的.......................................38
4.1.2　實驗結果........................................39
4-2 非定點投擲九宮格....................................48
4.2.1　實驗目的........................................48
4.2.2　任務流程........................................49
4.2.3　實驗結果........................................51
4-3 投擲空浮球...........................................53
4.3.1　實驗目的........................................53
4.3.2　任務流程........................................54
4.3.3　實驗結果........................................56
第五章 結論與未來展望.........................................58
5-1 結論..................................................58
5-1 未來展望.............................................59

[1] 劉欣宇，”具表情與互動功能之全方位移動機器人”，國立台灣海洋大學電機工程學系碩士論文，2007
[2] 劉秀虹，”智慧型合作搬運與隊形變換之視覺伺服雙機器人系統”，國立台灣海洋大學電機工程學系碩士論文，2007
[3] 楊旺枝，”機器人DIY”全華科技圖書，2005
[4] 張義和，陳敵北，”例說8051”，新文京，2004
[5] 張義和、陳敵北、詹建良，”例說 Portel99SE”，新文京，2004
[6] 黃新賢、羅希哲、朱旗生，”微電腦介面控制實習-使用並列埠”，全華科技圖書，2004
[7] 黃文吉，”C++ Builder與影像處理”，儒林書局，2003
[8] 陳耀俊，“視覺伺服在運動控制系統的應用”，國立台灣海洋大學電機工程學系碩士論文，2003
[9] 余明興、吳明哲、黃世陽，“Borland C++ Builder 6程式設計經典”，松岡電腦圖書，2002
[10] 范逸之、江文賢、陳立元，”C++ Builder與RS-232串列通訊控制”，文魁資訊，2001
[11] 孫宗瀛、黃金定、黃慶樹，”常用數位IC資料手冊”，1997
[12] 謝宜立、羅健洲，”具視覺可移動式之投球機器手臂”，第八屆旺宏金矽獎應用組優勝，2008