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研究生:詹承學
研究生(外文):Cheng Shiue Jan
論文名稱:可變形代步車之構想設計
論文名稱(外文):A Conceptual Design of Self-Configurable Scooter
指導教授:陳正光陳正光引用關係
口試委員:賴明鈞劉昭華
口試日期:2012-07-10
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
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:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:96
中文關鍵詞:變形機器人代步車連桿組
外文關鍵詞:Self-ConfigurableRobotScooterLinkage
相關次數:
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如同其它已開發國家一樣,台灣已經步入高齡化的社會,使得老人家對於代步用具的要求也越來越多,因此本文提出一種新型代步車結合家用機器人的構想設計,其主要目的在於讓老年人或是行動較為不便的人,可以利用此裝置而讓生活較為便利。此構想設計不僅僅只有老年人家可以使用,對於行動不便的人或是正常人都可以使用此設計。
本研究設計主要利用連桿組、齒輪以及馬達構成所需要的機構與致動器,其機構設計主要是利用Solidworks軟體內部的限制條件,進行部分機構的運動合成。由於此設計主要著重於機器人與代步車間的變形及收摺部分,所以使用之機構大部分多屬於開放性運動鏈。此代步車主要是利用Solidworks 軟體進行設計及分析,並進行動態模擬與干涉檢驗,初步已證實此構想設計的可行性。


Just like as other developed countries, Taiwan has become an aged society. The demand of scooter for aged persons is gradually increasing. This study, therefore, presents a novel conceptual design of self-configurable scooter which can transfer itself into a household robot. The main idea of this design is to make those handicapped-in-walking persons better and ease in daily life. This novel device not only can be used by aged persons but also for those who are handicapped in walking.
This novel device is mainly consisted of linkages, gears and electrical motors. The kinematic synthesis of mechanism design is done in Solidworks software by its functions of link-length constraints. The key part of the design has been focused on the transformation between scooter and robot, and the folding function, therefore, most the mechanisms used in the design are open kinematic chain. The solid-model design of all the parts of this novel self-configurable scooter has been completed in Solidworks software. The dynamic simulation and interference check have also been performed via Solidworks software. The preliminary result has confirmed the feasibility of this novel conceptual design.


摘 要 i
ABSTRACT ii
致謝 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究方法與步驟 3
1.3 論文架構 3
第二章 文獻探討 5
2.1非電動式行動輔具設計 6
2.1.1中華民國專利 # M398881 7
2.1.2中華民國專利 #459528 8
2.2 電動式老人輔具 10
2.2.1中華民國專利# M404702 10
2.2.2中華民國專利#I327908 12
2.2.3中華民國專利#I331913 13
2.2.4中華民國專利#I330156 14
2.3 國外相關論文及設計 15
2.4 文獻探討總結 19
第三章 可變形代步車之機構設計 21
3.1 概念設計 21
3.2 整體構想設計 24
3.2.1 代步車構想設計 25
3.3代步車的構造及分析 27
3.4可變形代步車之機構設計 28
3.4.1 整體構造 28
3.4.2 可變形代步車前半部機構設計 29
3.4.3 可變形代步車後半部機構設計 32
3.4.4電腦輔助圖解法 32
3.5 設計總結 40
第四章 動態模擬 41
4.1 動力參數設定 41
4.1.1 代步車變形動力參數設定 41
4.1.2靜態與動態干涉檢查 42
4.1.3 動態干涉檢查 43
4.2 各部位動力參數輸入 45
4.3 整體動作模擬過程與結果分析 54
4.3.1整體動作模擬過程 55
4.4.1 機器人動力參數設定 62
4.5 動作模擬總結 65
第五章 控制概念設計 68
5.1電路圖 68
5.2程式碼 74
5.3 結論 74
第六章 應力應變分析 75
6.1代步車型態 75
6.1.1代步車應力分析結果 76
6.2 機器人型態 78
6.2.2 應力分析總結 81
第七章 結論 83
7.1 研究成果 83
7.2 未來展望 83
參考文獻 85
附錄A 87
作者簡介 96



[1] http://sowf.moi.gov.tw/stat/Life/T04-analysis.html 內政部簡易生命表分析。
[2] http://sowf.moi.gov.tw/stat/week/list.htm 內政部統計通報,人口結構表。
[3] http://www.comfort.com.tw/cpro4-1c.htm,龍熒公司。
[4] http://www.hongin.com.tw/index.php?page=3&pclass=1&id=92,鴻鈞國際有限公司。
[5] http://www.comfort.com.tw/cpro3-1.htm,龍熒公司。
[6] 張旭銘,“載具 CARRIER”,中華民國專利 # M398881 ,2011。
[7] 林光華、呂東武、施金木,“具有座椅升降與平移功能之輪椅結構”,中華民國專利#459528,2001。
[8] 盧明榮,“代步車摺收裝置”,中華民國專利公報,中華民國專利 # M404702,2011。
[9] 伍必翔,“摺疊式電動代步車”,中華民國專利#I327908,2010。
[10] 許正和、李岳穎 、黃瑞宏,“一種六輪電動輪椅底盤機構”,中華民國專利公報#I331913 ,2010。
[11] SYM三陽機車(山葉發動機股份有限公司),“機車Fighter150”,中華民國專利#I330156,2010。
[12]Yim, M.; Duff, D.; Roufas, K., “Modular Reconfigurable Robots, An Approach To Urban Search and Rescue,” Proc. of 1st Intl. Workshop on Human-friendly Welfare Robotic Systems (HWRS2000) Taejon, Korea, pp.69-76, Jan. 2000
[13] Kotay, K. & Rus, D., “Efficient Locomotion for a Self-reconfiguring Robot,” Proc. of International Conference on Robotics and Automation’, Barcelona, Spain, 2005.
[14] Christensen, D., Brandt, D., Stoy, K. and Schultz, U.P.,“ A Unified Simulator for Self-Reconfigurable Robots” , 2008 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems Acropolis Convention Center Nice, France, Sept, 22-26, 2008.
[15] Jantapremjit, P. and Austin, D., “Design of a Modular Self-Reconfigurable Robot” Robotic Systems Laboratory, Department of Systems Engineering, RSISE The Australian National University, Canberra, ACT 0200, Australia.
[16] 豐田汽車,輪內馬達(In-wheel Motor,IWM),汽車技術會2010春季大會學術演講會預覽集No.28─10。
[17] 張鳳珠, “電動代步車”,中華民國專利 # D145219,2011。
[18] Robert L. Norton,“Design of Machinery”,third endition,McGraw Hill,2004。

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