本研究使用單晶片多核心微控制器來完成迷你水下載具控制系統的實作。
吾人使用美國Parallax公司所出品之內含八顆運算核心的PropellerTM微控制器，以其內建八顆全平行運算核心的特質，利用單顆微控制器滿足整艘小型水下載具的全部控制需求。並將多項微機電製程感測器，如電子羅盤、二軸加速規及水下壓力感測器等加以整合，先後設計製作出兩艘迷你型水下載具，其規格分別為全長20公分、排水量約450立方公分與全長23公分、排水量約700立方公分。此外，更以無線電浮標天線的設計，配合NI LabVIEW開發電腦端的使用介面，不論在軟體或硬體上，均採用模組化設計。
最後，實現了吾人利用遠端程式介面監控水下載具動態的構想，目前此載具已可達成水深及溫度量測功能，且具有前進、後退、下潛及上浮的運動能力。另一方面，透過任務清單上傳的機制配合模糊邏輯水深運動控制器，令水下載具依據預先規劃好的任務清單，在特定時間自動潛至特定水深位置，並控制對應的推進馬達輸出，達成如自動下潛深度變換及自動環繞水缸等簡易自主作業能力。本文中將針對系統的反應時間、續航力、感測器、馬達及載具運動特性等進行若干基本測試；最後，包括自動水深位置控制及整體功能測試，也將在本文中進行相關的測試。

In this paper, we use PropellerTM that is a microcontroller containing eight operation cores, and is made by Parallax Company U.S.A., to build an mini AUV. We also integrate many MEMS sensors such as compass module, two-axis accelerometer and underwater pressure sensor with the mini AUV. We also designed and fabricated two AUV's hull, whose length are 8 and 9 inches and displacement are 450 and 700 cubic centimeters respectively. The mini AUV can also communicate with a remote computer by radio, and the remote computer's software is written in NI LabVIEW programming language.
Finally, we can monitor the status and control the motion of mini AUVs through the remote monitoring interface. We also completed some tests for mini AUV's reaction time, sensors, motors and motion characteristic. By using the mini AUV, in addition to completing pressure and temperature measurement in the water, the AUV also have abilities to move forward, move back, dive and float in the water, and basic autonomous abilities such as changing the depth of vehicle and move around the tank.

摘要 I
Abstract II
誌謝 III
圖目錄 VIII
表目錄 XI
第1章 緒論 1
1.1 前言及簡介 1
1.2 水下載具在國內外的研發現況 3
1.2.1 國外發展簡介 3
1.2.2 國外小型水下載具的發展 5
1.2.3 國內發展簡介 7
1.3 系統簡介 8
1.4 章節分布 9
第2章 船殼設計 10
2.1 動力系統配置 10
2.2 船形及機構設計 12
2.2.1 設計流程 12
2.2.2 船體主要尺寸 14
2.2.3 基礎機構 17
2.3 船殼製作 19
第3章 控制系統設計 20
3.1 系統概論 20
3.1.1 控制器簡介 20
3.1.2 控制系統架構 22
3.2 主控制器 25
3.2.1 簡介 25
3.2.2 主要規格與控制器架構 26
3.2.3 基本使用電路 28
3.2.4 開發環境 29
3.3 馬達驅動電路 30
3.4 感測器及所使用之通訊方式介紹 33
3.4.1 感測器 33
3.4.2 Serial Peripheral Interface 34
3.5 無線通訊 35
3.5.1 ZigBee協定簡介[17] 35
3.6 模糊邏輯載具水深控制系統 38
3.6.1 模糊邏輯概述 38
3.6.2 載具水深控制系統介紹 44
3.7 PropellerTM軟體設計 47
3.7.1 軟體架構 47
3.7.2 微控制器軟體控制流程 48
3.8 操控端軟體 49
3.8.1 軟體流程 49
3.8.2 搖桿介面 50
3.8.3 人機程式介面 52
第4章 水下載具之性能測試 53
4.1 控制系統之反應時間 53
4.1.1 原理 53
4.1.2 實驗方法 54
4.1.3 實驗結果 55
4.2 續航力 57
4.2.1 實驗方法 57
4.2.2 實驗結果 58
4.3 馬達轉速 61
4.3.1 實驗方法 61
4.3.2 實驗結果 62
4.4 感測器測試 64
4.4.1 電子羅盤 64
4.4.2 加速規 66
4.4.3 水下壓力感測器 66
4.5 載具直線運動 68
4.5.1 實驗步驟 68
4.5.2 實驗結果 69
4.6 應用模糊邏輯於載具水深控制系統之測試 69
4.7 整體功能測試 74
4.7.1 遠端遙控測試 74
4.7.2 簡單自主性操作測試 75
第5章 結論與建議 79
5.1 結論 79
5.2 建議及未來展望 82
參考文獻 84
自述 86

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