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研究生:曾國師
研究生(外文):Kuo- Shih Tseng
論文名稱:結合類比與數位電路之四足機器人設計與控制
論文名稱(外文):Design and Control of Quadruped RobotUsing Integrated Analog and Digital Circuits
指導教授:方 煒
指導教授(外文):Wei Fang
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:生物產業機電工程學研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:65
中文關鍵詞:四足機器人類比電路強健控制系統識別步態
外文關鍵詞:quadruped robotAnalog circuitsrobust controlgaitsystem identification
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本研究旨在針對四足機器人行走時,平台穩定之控制架構與控制問題進行探討。其能透過平台穩定性的改善使得後續感測或載物皆能順利的進行。首先針對四足機器人的步態驅動與平衡控制做探討,步態的驅動使用類比電路控制,平衡的控制則以數位電路控制。
初步完成結合傾斜感測器與8051單晶片控制的NTU-SIMONE四足機器人,單腳移動的垂直距離抬高17cm時,仍能維持平台的穩定。
The aim of this study was to develop a quadruped robot focusing on the steady control structure of the trunk. The approach is to combine merits of analog and digital logic circuits. The analog circuits were used for the gait control and digital circuits were used for the balancing control of the trunk.
A quadruped robot was developed, named NTU-SIMONE. The balance of the trunk can be maintained when one leg raised up to 17cm in vertical direction.
圖表目錄 vii
第一章 序論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
第二章 文獻探討 3
2.1 仿生機器發展沿革 3
2.1.1仿生歷史 3
2.1.2仿生機械現階段發展 7
2.1.3結合機械與生物的機械人 12
2.2 步態分析 16
2.2.1直行步態 16
2.2.2轉彎步態 18
2.2.3旋轉步態 18
2.2.4蟹行步態 18
2.3 步態驅動方法 18
2.3.1數位驅動 19
2.3.2類比驅動 19
2.4 類比步態機器人實作 22
2.4.1電路系統 24
2.4.2步態分析 26
2.4.3驅動電路 27
2.4.4機構設計 28
2.4.5感測系統 31
2.4.6轉向系統 32
2.4.7類比四足機器人後續討論 33
第三章 系統架構與機械設計 34
3.1 系統簡介 34
3.2 機械系統 35
3.2.1四足機器人的設計導向 38
3.2.2四足機器人的機構分析 39
3.3 步態產生器 42
3.3.1直走型類比步態電路 42
3.4.2以單晶片切換類比步態電路 46
3.4 數位控制系統 48
第四章 控制系統 50
4.1 系統識別實驗 50
4.2 無負載馬達之控制 55
4.3 受重力效應之馬達控制 56
第五章 實驗與模擬 59
5.1 預設模型 59
5.2 控制目標 60
5.3 強健控制器設計與模擬結果 61
第六章 結論 63
參考文獻 64
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