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研究生:王茂凱
研究生(外文):Wang,Mao-Kai
論文名稱:教育型機器人設計開發
論文名稱(外文):Design and Development on Educational Robots
指導教授:魏朝鵬
指導教授(外文):Wei,Chao-Peng
口試委員:江昭皚潘同泰魏朝鵬
口試委員(外文):Jiang,Joe-AirPan,Ton-TaiWei,Chao-Peng
口試日期:2011-07-12
學位類別:碩士
校院名稱:北臺灣科學技術學院
系所名稱:機電整合研究所
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:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:123
中文關鍵詞:科普教育機器人Basic StampKeil C
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本論文旨在研究開發教育型機器人,經由所設計之機器人教學平台,使初學機器人的學員能夠由淺入深地瞭解機器人的控制原理,藉此引發學習興趣,以進行機器人科學普及教育。
將高科技的機器人製作成簡單易懂的教具,搭配不同感測器及單晶片的電路板,可以學習不同程度之程式語言(如ROBOLAB、NXT-G、Basic語言、C語言、組合語言等),以達到控制LED、LCD、蜂鳴器、直流馬達或伺服馬達等教學目的。因此,所開發之機器人教學平台非常適合於各類感測器及程式設計的應用教學。
配合科學普及教育,以提拱簡單的實驗方法,進而達到機器人科普教育推廣之目的。藉由教育推廣的經驗,涵蓋國小、國中、高中及大學之各年齡層的機器人教具開發與教材撰寫,作為未來機器人技術推廣之基礎。
在本論文中,分別選用RCX、NXT、Parallax的Basic Stamp 2sx晶片及ATMEL的89S52晶片設計機器人教具,以適用於G語言、Basic程式語言、C程式語言與組合語言之教學,深入淺出,讓使用者能夠逐步地瞭解各個程式語言之實用性,並逐步提升軟體設計的能力。

This thesis is mainly concerned with the research and development of robot for science education based on a self-design robot platform. The robot for science education shown in this thesis is suitable for beginner to learn basic control theory in robotics, and can be applied to science education of robotics.
The author presents an easy understanding education tool using a high technology robot, the said education tool includes different kinds of sensors and single chip which allow user to control LED, LCD, buzzer, dc motor or servo motor by editing various computer programs(ROBOLAB,NXT-G, Basic, C language, assembly…etc). Therefore, the robot platform developed in this thesis is also an ideal education tool for learning various sensors and computer programs.
The goal of this thesis is to promote robot science education using an easy experiment methodology in general science education. Furthermore, based on the experience of science education for people of different age, the development of education tools and materials shown in this thesis can be applied in the education of robotic in the future.
In this thesis, the self design robot platform is compatible for different kinds of computer language by choosing single chip Basic Stamp 2sx or 89S52 which are provided by Parallax and ATMEL respectively. This advantage of compatibility allows user to design the same robot by editing various computer languages.

摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 x
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 論文架構 2
第二章 教育型機器人之微電腦控制器 3
2.1 可程式控制電腦積木 3
2.1.1 LEGO MINDSTORMS RCX 3
2.1.2 LEGO MINDSTORMS NXT 4
2.2 Basic Stamp微電腦控制器 5
2.3 89S52組合語言/C微電腦控制器 6
第三章 教學平台 7
3.1 教學實驗板 8
3.1.1 LED實驗電路 8
3.1.2 七段顯示器實驗電路 8
3.1.3 按鈕開關實驗電路 9
3.1.4 紅外線收發感測實驗電路 9
3.1.5 光敏感測實驗電路 10
3.1.6 蜂鳴器實驗電路 10
3.1.7 步進馬達驅動電路 11
3.1.8 伺服機驅動電路 11
3.1.9 直流馬達驅動電路 12
3.1.10 超音波測距模組 12
3.1.11 紅外線測距模組 13
3.1.12 CNY-70循跡感測實驗電路 15
3.2 輪型教具機器人 16
第四章 科學普及教學程式 17
4.1 可程式控制電腦積木RCX教案設計 18
4.1.1 ROBOLAB人機介面簡介 18
4.1.2 ROBOLAB教學實驗 21
4.1.2.1 觸踫迴避實驗 21
4.1.2.2 光源感測器循跡實驗 22
4.2 可程式控制電腦積木NXT教案設計 23
4.2.1 LEGO NXT 人機介面簡介 23
4.2.2 感測器測試 25
4.2.3 MINDSTORMS Education NXT實驗 26
4.2.3.1 Move移動命令圖標實驗 26
4.2.3.2 Sound聲音命令圖標實驗 27
4.2.3.3 Display顯示命令圖標實驗 28
4.2.3.4 Wait等待命令圖標實驗 29
4.2.3.5 Record/Play記錄/撥放命令圖標實驗 30
4.2.3.6 Loop迴圈命令圖標實驗 31
4.2.3.7 Switch分岐命令圖標實驗 32
4.3 Basic程式教案規劃 33
4.3.1 Basic Stamp 人機介面簡介 33
4.3.2 Basic教學實驗 35
4.3.2.1 LED跑馬燈實驗 35
4.3.2.2 七段顯示器數值顯示實驗 36
4.3.2.3 開關實驗 38
4.3.2.4 紅外線收發實驗 39
4.3.2.5 光敏感測實驗 39
4.3.2.6 蜂鳴器音樂盒實驗 41
4.3.2.7 直流馬達驅動實驗 42
4.3.2.8 步進馬達驅動實驗 43
4.3.2.9 伺服機驅動實驗 44
4.3.2.10 紅外線測距實驗 44
4.3.2.11 超音波測距實驗 46
4.3.2.12 循跡實驗 47
4.3.3 進階擴充元件 49
4.3.3.1 LCD顯示面板 49
4.3.3.2 加速度計 49
4.3.3.3 電子羅盤 52
4.3.3.4 氣體感測模組 54
4.3.3.5 溫濕度感測模組 56
4.3.3.6 藍牙控制 60
4.4 C語言教案規劃 62
4.4.1 C語言人機介面簡介 62
4.4.2 C語言教學實驗 65
4.4.2.1 LED跑馬燈實驗 65
4.4.2.2 七段顯示器數值顯示實驗 66
4.4.2.3 開關實驗 67
4.4.2.4 直流馬達PWM控制實驗 68
4.4.2.5 步進馬達驅動實驗 70
4.4.2.6 循跡實驗 72
4.4.2.7 計數器實驗 74
4.4.2.8 計時器實驗 76
4.4.2.9 伺服機驅動實驗 77
4.4.2.10 中斷實驗 78
4.4.3 應用範例 81
4.5 組合語言教案規劃 83
4.5.1 組合語言介面簡介 83
4.5.2 組合語言教學實驗 84
4.5.2.1 LED跑馬燈實驗 84
4.5.2.2 七段顯示器數值顯示實驗 85
4.5.2.3 開關實驗 86
4.5.2.4 直流馬達PWM控制實驗 87
4.5.2.5 步進馬達驅動實驗 89
4.5.2.6 循跡實驗 90
4.5.2.7 計數器實驗 91
4.5.2.8 計時器實驗 92
4.5.2.9 伺服機驅動實驗 93
4.5.2.10 中斷實驗 94
4.5.3 應用範例 95
第五章 科學普及教育實施 98
5.1 科學普及教育實施教學案例 98
5.1.1 大安國小機器人研究社 98
5.1.2 碁峰資訊主辦之高中職教師研習課程 99
5.1.3 明德國中機器人研究社 100
5.1.4 惇敘高中機器人課程 101
5.2 實施成效 102
第六章 結論 104
參考文獻 105
附錄A Parallax各晶片模組之特性及規格 106
附錄B ROBOLAB 軟體Inventor常用圖標功能介紹 107


[1]Milkell P. Groover,工業機器人,溫家俊等譯,麥格羅希爾出版,1995年。
[2]多明尼哥,達文西天才發明,羅情宜譯,世茂出版社,2008年4月。
[3]艾西莫夫(Asimov,Isaac) ,I,Robot,葉李華譯,貓頭鷹出版社,2006年。
[4]丁錫鏞著,機器人與生產自動化,科學月刊,第0154期,1982年10月。
[5]比爾.蓋茲(Bill Gates)著,家家都有機器人,鍾樹人譯,2007年。
[6]ROBOLAB 2.9 编程指南,西覓亞科技,2007年。
[7]NXT編程指南v2.0,西覓亞科技,2007年。
[8]Parallax Home,http://www.parallax.com/。
[9]謝澄漢,邱仲蔚,徐發義, 許佳興,8051 C語言實作-機器人程式設計快速入門,宏友圖書開發股份有限公司,2009年12月。
[10]祥儀企業股份有限公司,http://www.shayye.com.tw/index-c.html。
[11]張義和,陳敵北,例說8051,新文京開區出版股份有限公司,2004年4月。
[12]蘇興川,控制器技術專輯,機械工業雜誌,2008年。
[13]劉銘中,林宗烈,MCS-51 單晶片原理與I/O 應用,儒林出版社,2005年8月。
[14]許訓榮,簡鼎立,石慶鐸,王銘傳,電子學,高立圖書。
[15]何君揚,林健毓,胡建全,陳長煌,電機機械,高立圖書。
[16]郭盈顯著,Visual Basic 與電腦I/O 控制,實務知行文化。
[17]LEGO.com MINDSTORMS : Home,http://mindstorms.lego.com/en-us/Default.aspx。
[18]SmartSensors v1.0,Parallax,2006年12月。
[19]StampWorks v2.1,Parallax,2006年8月。
[20]張博鈞,全方位機器人科學普及教育之研究與實施,北台灣科學技術學院,碩士論文,2007年。
[21]王柏淵,微軟MSRS機器人標準平台設計,北台灣科學技術學院,碩士論文,2008年。
[22]廖韋鈞,低成本機器人控制器設計,北台灣科學技術學院,碩士論文,2009年。

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