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研究生:黃偉寧
研究生(外文):HUANG,WEI-NING
論文名稱:基於NI系統開發面板之小型地面無人載具設計之研究
論文名稱(外文):Designing a Small Ground Unmanned Vehicle Based on NI System Development Panel
指導教授:李永隆李永隆引用關係
指導教授(外文):LEE,YUNG-LUNG
口試委員:李永隆紀岍宇林聰穎徐守仁
口試委員(外文):LEE,YUNG-LUNGJI, CHIEN-YULIN,TSUNG –YINHSU, SHOU-JEN
口試日期:1060504
學位類別:碩士
校院名稱:國防大學理工學院
系所名稱:兵器系統工程碩士班
學門:軍警國防安全學門
學類:軍事學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:101
中文關鍵詞:陸用無人載具(無人載具)GPS導航影像辨識LabVIEW
外文關鍵詞:Unmanned ground vehicle (UGV)GPSImage recognitionLabVIEW
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本文主要探討無人戰鬥載具機構設計及控制系統整合,據以驗證系統在實戰中的實用性,並探討其性能可否符合部隊需求。另藉由研製無人戰鬥機器人過程以增進研發經驗,並訓練如何將創新思維轉化成實務系統之能力。期建構未來發展地面無人載具之能量。
本研究所開發之系統係以Labview軟體為基礎,取其圖形化開發環境之優點及強大的資料處理能力,並以國家儀器公司(National Instruments, NI)為基礎之下整合攝影機、無線傳輸、超音波感測器、GPS及伺服馬達等元件,再導入可程式化閘陣列(Field Programmable Gate Array, FPGA),完成系統的連結與控制,據以提升整體系統的穩定度、可靠度及其後續功能元件之擴充性。
為瞭解不同構型載具之行駛特性,本文對輪型與履帶型等二構型無人載具進行開發,並重點置於傳動機構可行性設計,期使載具可適應不同地形條件,增加其越野性能。
在系統性能驗證方面,本研究規劃針對伺服系統,整合最佳化遙控性能、自主導航之能力及自動追瞄功能進行實驗測試,期藉以開發性能穩定並滿足實際作戰需求之地面無人載具,提升我國防科技研究自主能力。

This thesis is to survey the mechanical design of the unmanned vehicle and the integration of its control system, verify the practicability of the system in actual combat and whether its performance can meet the requirements of the troops. By transforming innovative thoughts into a practical method can increase the R & D experiences. The results establish the future developmental energy of ground unmanned vehicle.
The study is based on the Labview program which has the advantages of the graphical environment and the powerful data processing capability. The vehicle includes the camera, wireless transmission, ultrasonic sensor, GPS and servo motors on National Instruments (NI) system, using Field Programmable Gate Array (FPGA) to connect and control these components. Therefore, the stability, reliability and expanded functions can be improved.
Besides, in order to understand the driving characteristics of different configurations, this paper develops two-type unmanned vehicles such as wheel-type and crawler type. The vehicles were focused on the optimal design of the transmission mechanism for adapting to different terrain conditions and their off-road performance.
Experiments were carried out to check the performances of the system. The projects include the optimization of remote control, autonomous navigation capabilities and automatic tracking function. Finally, the study enhances the research energy of national defense technology by completing the ground unmanned vehicle which has stable performance and meet the actual combat needs.

致謝 ii
摘要 iii
目錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
符號說明 xiv
1. 緒論
1.1 前言
1.2 文獻回顧
1.3 研究目的與流程
1.3.1 目的
1.3.2 研究流程
1.4 論文架構
2. 輪型無人載具硬體規劃
2.1 系統架構
2.1.1 車體及懸吊系統
2.1.2 底盤及動力配置
2.1.3 槍塔系統
2.2 電源配置
2.3 動力機構
2.3.1 直流馬達及驅動器
2.3.2 步進馬達及微步驅動器
2.4 控制面板
2.5 感測器系統
2.5.1 光學編碼器
2.5.2 超音波距離感測器
2.5.3 衛星導航模組
2.5.4 電子羅盤
2.5.5 影像辨識元件
2.6 無線通訊系統
3. 履帶型無人載具硬體規劃
3.1 系統架構
3.1.1 履帶型擺臂
3.1.2 底盤及動力配置
3.2 電源配置
3.3 Kinect 深度感測器
4. 伺服控制軟體研究與開發
4.1 軟體程式說明
4.2 軟體撰寫架構
4.3 軟體開發成果
4.3.1 GPS導航
4.3.2 超音波避障
4.3.3 影像辨認及影像追蹤
5. 系統測試與整合
5.1 內部元件配置與外觀
5.1.1 輪型無人載具
5.1.2 履帶型無人載具
5.2 系統整合缺點與改進
5.2.1 分散式系統控制
5.2.2 模糊理論導入步進馬達控制
5.2.3 Kinect導入無人載具系統
5.3 系統測試
5.3.1 測試規格
5.3.2 測試設備說明
5.3.3 測試步驟與方法
5.3.4 測試記錄與結果
6. 結論與未來研究方向
6.1 結論
6.2 未來研究方向
參考文獻
自傳
附錄A
附錄B


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