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研究生:吳峴臣
研究生(外文):Xian-Chern Wu
論文名稱:六足機器人之力回饋功能應用
論文名稱(外文):Force Feedback Functions in Hexapod Robot Applications
指導教授:何應勤
指導教授(外文):I. Her
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:機械與機電工程學系研究所
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:2010
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:94
中文關鍵詞:勾爪網格平台力回饋足部模組棧道
外文關鍵詞:leg modulenarrowscreen platformclaw
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本研究是以足式移動生物作為機器人的學習對象,藉由模仿竹節蟲之足部形式及比例參數發展六足機器人的足部模組。以足部模組化的機器人設計概念,將具有力回饋功能的馬達設置於足部模組的關節位置,提供機器人移動所需之動力。
對於六足機器人的機體設計,本研究是參考相關文獻所建議的足部配置型態,以中間足偏移設置的足部配置方式設計機器人機體,並著手進行實體六足機器人的硬體設計。為了使所發展之機器人具有高效率的平面移動性能,本研究是以三腳步態編排六足機器人於連續地形移動時的移動步態。對於非連續地形的移動實現,則是以其足部模組的力回饋功能進行機器人自主式偵測移動程序的開發與討論。
對於機器人的攀爬移動方面,為使機器人能不僅受限於水平面環境的移動,本研就將學習生物攀爬移動的方式,透過具有吊掛功能的勾爪模組設計開發,以實現六足機器人的攀爬移動能力。
目錄 I
圖目錄 IV
表目錄 VIII
摘要 IX
符號說明 X
第一章 緒論 1
1.1 機器人介紹 1
1.2 研究動機與目的 4
1.3本文架構 4
第二章 足部模組設計概念及分析 5
2.1 足部設計概念 5
2.1.1 仿生足部概念構想 5
2.1.2 足部模組參數設定 6
2.2 六足機器人足部配置型態分析 10
2.2.1 足式移動穩定性探討 10
2.2.2 單足足端支撐範圍設定 10
2.2.3 單足模型負載分析 11
2.3致動器介紹 14
2.3.1 致動器負載讀值分析 16
2.3.2配合選用致動器設定肢節尺寸 17
2.4 單足足部模組支撐範圍設定 17
2.4.1足部姿態與支撐足足端位置關係 17
2.4.2姿態極限位置與支撐範圍設定 18
2.5小結 22
第三章 足部分佈型態設置及連續地形移動探討 23
3.1 六足機器人足部分佈形態簡介 23
3.2 六足機器人實體設計及相關硬體介紹 24
3.2.1 六足機器人設計說明 24
3.2.2機器人足部模組化與足端位置控制介紹 25
3.2.3 六足機器人實體介紹與尺寸參數說明 27
3.3 機器人動作呈現方式介紹 28
3.4 連續地形之足部移動程序規劃 28
3.4.1 連續地形之直行移動足部程序規劃 29
3.4.2 連續地形之側行移動跨步順序 32
3.5 實體機器人連續地形移動探討 34
3.5.1 連續地形之直向移動分析探討 34
3.5.2 連續地形之側向移動分析探討 37
3.6 結論 39
第四章 足部力回饋偵測跨溝流程設計與分析 40
4.1 三腳步態的穩定移動分析探討 40
4.2 非連續地形之足部移動程序規劃 44
4.2.1 直向移動跨步順序編排 44
4.2.2 側向移動跨步順序編排 46
4.3足部模組搜索棧道位置流程介紹 48
4.3.1足部偵測方式介紹 48
4.3.2單足移動搜索路徑介紹 50
4.3.3 機器人移動受阻因應流程 52
4.4 移動結果與結論 53
4.4.1變更足端之設計形態 53
4.4.2 偵測支撐足的相鄰位置確認穩定度 54
第五章 攀爬足部勾爪模組設計與實現 58
5.1 足端設計概念 58
5.1.1 特定網格地型介紹 58
5.1.2 攀爬機器人足端性能需求 59
5.2 足部攀爬構造設計及說明 60
5.2.1 勾爪模組設計概念 60
5.2.2 勾爪模組功能介紹 63
5.2.3 勾爪模組性能測試 65
5.3攀爬移動前分析 66
5.3.1 機器人攀爬步態選擇 66
5.3.2 機器人靜態吊掛實驗 67
5.4 機器人攀爬移動實驗 71
5.4.1機器人足部模組攀爬活動範圍說明 71
5.4.2 機器人實際垂直攀爬實驗 73
5.5 結論 76
第六章 結論與建議 77
參考文獻 78
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