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研究生:藍閔諠
研究生(外文):Min-hsuan Lan
論文名稱:互動式寵物烏賊機器人之開發
論文名稱(外文):Development of Interactive Squid Robot Pet
指導教授:鄭逸琳
指導教授(外文):Yih-lin Cheng
口試委員:鄭逸琳
口試委員(外文):Yih-lin Cheng
口試日期:2013-10-09
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:機械工程系
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:2013
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:109
中文關鍵詞:語音互動烏賊寵物機器人積層製造
外文關鍵詞:InteractiveSquid Robot PetAdditive Manufacturing
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由於世界人口的家庭結構改變,人類對寵物的需求逐年增加,寵物機器人兼具寵物與智慧型機器人的優點,將具市場潛力與發展空間。現今的寵物機器人多為陸上型,較少為水下類型,本研究擬以寵物魚缸的概念,發展仿生的烏賊寵物機器人。
本研究模仿烏賊的游泳模式去製作機器人,並設計兩種水下推進器,分別為無閥式微幫浦推進器與水離心式幫浦推進器,經過個別測試性能後,結果顯示以水離心式幫浦推進器較佳,並以脈衝式的推進方式達到模仿烏賊行進的方法。機器人以語音互動為主要方式,置於魚缸外部的語音辨識系統,可判讀人類所說話語中的關鍵字,將轉換後的電子訊號透過天線傳給機器人,讓寵物機器人做出情感的表現,如開心、傷心動作,使得主人有如與寵物互動。
機器人利用3D CAD以及CAM軟體來繪製及處理零件,再搭配積層製造技術製作零件並組裝出機器人原型。機器人組裝完成後尺寸為288mm * 118.5mm * 200mm、重量850克。經過水下測試,其結果顯示機器人能依設定之辨識語句做出反應動作。
Due to the change of family structure, people’s needs of keeping pets are increased year by year. Robotic pets can have both advantages of real pets and intelligent robots, and have great potentials in the market. Nowadays, the developments of robotic pets are seldom for the underwater environment. In this research, an interactive squid robot pet was developed for placing in a fish tank as one of the pets.
This research imitated moving and turning modes of squid to develop the squid robot. Two types of propulsion systems were designed and tested—one is valveless micropump and the other is water centrifugal type pump. As a result, the centrifugal type pump was more powerful to move the squid robot, and could be driven in pulse to imitate squid’s swimming mode. The interactive function of the system was planned to be able to identify owner’s emotion statements and the robot would react accordingly. A language identifying module was set up outside the fish tank and processed the identification jobs. When the keywords were caught, a signal would send to the squid robot through antenna to trigger the robot to perform pre-set reactions, showing empathy to owner’s
emotions, such as happy and sad.
The components of squid robot prototype were designed in 3D CAD software and manufactured by additive manufacturing techniques. After assembly, the overall size of the robot was 288mm x 118.5 mm x 200mm with the weight of 850 grams. The underwater test results showed that the squid robot pet could successfully identify the keywords and react to
owner’s emotion statement.
摘要
Abstract
致謝
目錄
圖目錄
表目錄
第一章 緒論
1-1前言
1-2 研究動機與目的
1-3研究方法
1-4 論文架構
第二章 文獻回顧與理論探討
2-1 水下仿生機器人相關文獻回顧
2-1-1 Robotic Fish - G6 【1】
2-1-2 FESTO,AquaJelly【2】
2-1-3 Cownose Ray-I【3】
2-2 水下推進系統相關文獻
2-2-1 LIPCA壓電驅動尾鰭【4】
2-2-2 合成噴流推進系統【5】
2-2-3 本實驗室歷屆微幫浦推進器研究
2-3積層製造技術(Additive Manufacturing,AM)
第三章 機器人整體架構
3-1 架構 21
3-2 模仿機制
3-3 機器人互動機制
3-4 快速原型製程原料與設備
3-4-1 SDM製程用建構材料
3-4-2 SDM製程用設備
第四章 機器人推進系統
4-1 推進系統控制架構
4-1-1直流馬達選用
4-1-2直流馬達驅動晶片
4-1-3直流馬達轉速控制法
4-2 設計1 - 無閥式微幫浦推進器
4-2-1無閥式微幫浦微流道工作原理
4-2-2 無閥式微幫浦推進器設計
4-2-3零件製作方法
4-3 設計2 - 水離心式幫浦推進器
4-3-1水離心式幫浦推進器設計
4-4 推進器系統性能測試
4-4-1實驗分析法
4-4-2 實驗流程
4-4-3 測試結果
第五章 機器人互動系統
5-1 控制架構
5-1-1 微處理器選用
5-2語音辨識模組
5-3 無線傳輸模組
5-3-1 天線製作
5-3-2 編碼IC與解碼IC
5-4程式邏輯規劃
5-5 轉向翼模組
5-5-1 轉向翼伺服馬達選用
4-5-2轉向翼模組設計
第六章 機器人原型與測試
6-1 機器人外型
6-1-1主體框架
6-2核心容器
6-3電池容器
6-4 機器人組裝
6-4-1 電路配置
6-4-2 防水措施
6-4-3 機器人零組件組裝
6-5 機器人測試
6-5-1 機器人水下測試
6-5-2 測試結果
第七章 結論與未來展望
7-1結論
7-2 未來展望
參考文獻
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【2】FESTO, “AquaJelly Product Information, ” 2008
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【7】石禮榮,”3D無閥式微幫浦之研發,” 國立台灣科技大學, 碩士學位論文,2006.
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【24】NewWay電子公司,”NewWay語音辨識模組編程環境使用指南”,2012
【25】Wikipedia,”http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E7%A3%81%E6%B3%A2”
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