臺灣博碩士論文加值系統

本論文研究一以ARM-CORTEX-M系列微控制器為控制核心之機器人動態控制板。主要分為兩個部分，第一部分以CORTEX-M3核心實作多軸同步AI馬達驅動之主控制板；第二部分以主控制板為控制架構建構一四足機器人。其控制板分為僕模式之馬達控制器與作為連結與中控運算用途之中央控制器兩部分，以此多核心同步之方法將傳統控制板的通訊延遲以並列的方式降到四分之一以下，並以外部中斷的觸發方式取代傳統訊號中斷觸發的運作模式，利用外部中斷的高優先權特性，提高AI智能馬達的運作穩定度。為提升整體系統之運算效能及操作彈性，於控制板之中央控制核心使用USB通訊介面與個人電腦溝通，因此如需大量資料運算或圖控介面的呈現，也可以由電腦端實現，使電腦端可與馬達控制器互相分工。而四足機器人本體由不鏽鋼以及3D列印之材料為主要架構。為實作其載重與運送的功能其大小約為長90公分、寬45公分、高40公分，屬於中大型之仿生機器人，為的是能與其他系統互相結合，例如：四旋翼、自走車或是其他小型功能之機器人。

In the research, we see the ARM-CORTEX-M controller as the robot controller. In the first partition, trying to accomplish “multi-axis” synchronized motion controller with the series of ARM-CORTEX-M and in the second partition, based on the first part to make the quadruped robot come true would show up in the study.
To conduct the signal to the MCU with the traditional method makes delay communication with parallel transmission lower below the value of 1/4 and use external interrupt to transmit instead of traditional one; besides , improve the stability of AI-Motor. For the sake of convenience, using USB operation to communicate between people and computers and remote control with GUI interface could be feasible. The main structure of the robot body that is stainless steel and 3D-material and the size of the length is 90cm, width is 45cm, height is 40cm. In this way, the bionic robot could combine with other systems, such as self-car, four-rotor and something smaller robots.

目錄
摘要...........................................i
Abstract.......................................ii
誌謝...........................................iii
目錄...........................................iv
表目錄.........................................vi
圖目錄.........................................vii
第一章 緒論....................................1
1.1 研究背景...................................1
1.2 研究動機...................................1
1.3 文獻探討...................................2
1.3.1 機器人控制器應用.........................2
1.3.2 四足機器人...............................3
1.4論文架構....................................4
第二章 硬體系統架構............................5
2.1 控制器之實作...............................6
2.1.1馬達控制器之實作方式......................8
2.1.2電源電路之介紹............................9
2.1.3燒錄與偵錯電路............................9
2.1.4馬達控制器系統架構........................10
2.2 AI馬達簡介.................................12
2.2.1開迴路、半閉迴路及完全型閉迴路定位系統....12
2.2.2 AI馬達之原理[9]..........................13
2.2.3AI馬達封包傳送格式[10-11].................13
2.3電池電源系統................................15
2.3.1電池保護措施..............................15
2.3.2電池電源之系統整合........................16
2.4電腦控制端系統..............................17
2.5感測器系統與其計算方式[26]..................18
2.5.1加速度計..................................18
2.5.2陀螺儀....................................20
2.5.3感測器數值整合............................21
第三章 韌體系統之設計..........................26
3.1 韌體系統同步控制器之初始化動作.............26
3.2 韌體系統馬達控制器之初始化動作.............27
3.3 任務系統溝通訊號之格式.....................28
第四章 軟體系統設計............................32
4.1 電腦端軟體介面.............................32
4.1.1有線傳輸之電腦軟體製作....................32
4.1.2無線傳輸之平板電腦軟體製作................33
4.1.3無線傳輸之手持式裝置APP製作...............33
第五章 機器人實作與硬體簡介....................34
5.1 機器人架構簡介.............................34
5.2 四足機器人組成.............................35
5.2.1四足機器人馬達介紹........................35
5.2.2 實作機器人結構介紹.......................35
5.3 四足機器人常用步態.........................37
5.4 步態任務規劃...............................38
5.5四足機器人實際動作測試......................39
第六章 結論與未來展望..........................41
6.1 結論.......................................41
6.2 未來展望...................................41
參考文獻.......................................42
Extended Abstract..............................44
簡歷(CV).......................................47

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