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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:劉逢峻
研究生(外文):Liou,Fong-Chun
論文名稱:具追尋式紅外線模組之競速自走車設計與實作
論文名稱(外文):The Design and Implementations of a Robotracer with a Line-Tracing Infrard Sensor Module
指導教授:蘇景暉李齊雄李齊雄引用關係
指導教授(外文):Su,Juing-HueiLee,Ghyi-Shyong
口試委員:謝財明蘇景暉黃信雄
口試委員(外文):Hsiesh,Tsai-MingSu,Juing-HueiHuang,Hsin-Hsiung
口試日期:2017-06-20
學位類別:碩士
校院名稱:龍華科技大學
系所名稱:電子工程系碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
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:64
中文關鍵詞:競速自走車追尋式紅外線模組
外文關鍵詞:RobotracerA line tracing infrard sensor module
相關次數:
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  本文所設計具追尋式紅外線模組之競速自走車,主要係針對國內外Robotrace比賽中各種千變萬化的場地組合,使得競速自走車在循線以及姿態校正上的表現能更加提升,特別是在衝刺時連續彎道上的表現更加游刃有餘,速度表現更加突出。
  本論文除了詳細描述追尋式紅外線模組的機構與電路設計外,對於組合而成競速自走車之數位伺服與追蹤控制器也有深入的討論。透過與過往固定式紅外線模組之競速自走車的比較上可以得知。本論文所設計具追尋式紅外線模組之競速自走車,雖然會增加控制複雜度與車身整體的重量,但在過彎的表現上,卻可以有更穩定、速度更快(約10%)的結果。本論文的成果在國內外競賽中皆有取得優秀的競賽成績。

  The Design and Implementations of a Robotracer with a Line-Tracing Infrard Sensor Module in this thesis is mainly devoted to the improvements of its line-following, attitude correction capabilities, such that it can run faster in any contest tracks (especially those resistor symbol like continuous turns).
In addition to the detail descriptions about the mechanical and electronic circuit designs of the line tracing infrared sensor module, the robotracer with such a module and its corresponding digital motion controllers are also discussed in depth in this thesis. The comparisons with traditional robotracers with fixed infrared sensor modules clearly show that the robotraer devised in this thesis does have better performances (10%) in running speed, turning stability, though the weight is increased and the mechanical structure is a little bit complex. The robotrace designed in this thesis also win some local and international prizes in contests.

摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 論文貢獻 2
第二章 硬體機構設計 3
2.1 系統架構 3
2.2 追尋式紅外線模組 4
2.2.1 追尋式模組─紅外線感測器 4
2.2.2 追尋式模組─紅外線感測器設計與擺放位置 7
2.2.3 追尋用馬達的轉向齒比選擇 11
2.2.4 追尋式紅外線模組機構設計 12
2.3 電位計應用 15
2.4 車身驅動設計 17
2.4.1 車身驅動馬達挑選與齒比使用 17
2.4.2 馬達驅動電路 20
2.4.3 驅動馬達擋板設計 20
2.4.4 直流馬達編碼器 21
第三章 循跡競速車校正控制 23
3.1 開發環境與除錯燒錄工具 23
3.2 紅外線校正 23
3.2.1 環境光校正 23
3.2.2 紅外線正規化 25
3.3 軌跡位置估測 27
3.4 追尋式紅外線模組PD控制 28
3.5 位置控制 30
3.6 偏移校正 34
3.7 偏移補償控制 35
第四章 路徑判別及衝刺規劃 40
4.1 路徑判別與資訊處理 40
4.2 路徑資訊處理 43
4.2.1 直線突波組合資訊修正 43
4.2.2 連續彎道組合速度優化 46
4.3 衝刺速度配置與優化 49
4.4 移動命令設計 51
4.5 衝刺位置修正 53
第五章 結論與未來展望 56
5.1 結論 56
5.2 未來展望 57
參考文獻 58
附錄 競速自走車規則 60


[1] The 35th All Japan Micromouse Contest,
http://www.ntf.or.jp/mouse/micromouse2015/index.html
[2] TMIRC,A-2人工智慧競速自走車競賽規則,
http://robot.lhu.edu.tw/sites/default/files/A-2rule.pdf
[3] ロボトレース全日本大會2010,210fps高速攝影,
https://www.youtube.com/watch?v=u9A1BFTlqwM&list=WL&index=4
[4] 平井雅尊,アニキの極秘開発記,
http://anikinonikki.cocolog-nifty.com/blog/2012/09/cartis03.html
[5] STMicroelectronics, http://www.st.com/content/st_com/en.html
[6] STMicroelectronics Inc,“ STM32F103xC STM32F103xD
STM32F103xE”,datasheet of STM32F103RE,2015.
[7] STMicroelectronics.“AN2594 Application note: EEPROM emulation in
STM32F101xx and STM32F103xx microcontrollers” ,datasheet,2015.
[8] FAIRCHILD Inc.“QRE1113GR:Miniature Reflective Object Sensor”,
datasheet of QRE1113GR,2002.
[9] TOSHIBA Inc.“2SC3325: TOSHIBA Transistor Silicon NPN Epitaxial Type
(PCT process)”datasheet of 2SC3325,2014.
[10] Maxon Inc, http://www.maxonmotor.com.tw/maxon/view/content/index.
[11] Maxon Inc.“DC-Micromotor:RE 10,Precious Metal Brushes,1.5Watt”,
datasheet of RE10-256100,2014.
[12] Maxon Inc.“Gear:Planetary Gearhead GP 10A,0.01-0.15Nm”,datasheet of
GP 10A-332423,2014.
[13] muRata Inc.“SV01A103AEA01R00:Rotary Position Sensors SMD/Lead
Dust-proof Type 12mm Size SV01 Series,2011.
[14] FAULHABER Global, https://www.faulhaber.com/en/global/.
[15] FAULHABER Inc.“DC-Micromotor:Series 1331...SR”,datasheet of
1331-006SR,2012-2013.
[16] Zetex Semiconductors,“ZXMHC3F381N8 30V SO8 Complementary
enhancement mode MOSFET H-Bridge”,datasheet of ZXMHC3F381N8,2009.
[17] Microchip Inc.“TC4426/TC4427/TC4428: 1.5A Dual High-Speed Power
MOSFET Drivers”,datasheet of TC4427,2006.
[18] 齒輪技術入門篇,正齒輪-中心距離,
https://www.khkgears.co.jp/tw/gear_technology/pdf/gear_guide1.pdf.
[19] FAULHABER Inc.“Encoders : Series IE2-400”,datasheet of IE2-400,2015.
[20] ARMKEIL, µVision IDE, http://www2.keil.com/mdk5/uvision/.
[21] SEGGER Inc,“J-Link Base JTAG/SW debug probe with USB interface”,
https://www.segger.com/jlink_base.html.
[22] 林致遠著,具曲率估測能力之四輪競速自走車,龍華科技大學電子工程研
究所碩士論文,民國101年6月。
[23] 趙師葦著,智慧輪型機器人設計與實作,龍華科技大學電子工程研究所碩
士論文,民國102年7月。
[24] 施凱翔著,實作正交編碼器介面模組並應用於輪型機器人控制,龍華科技
大學電子工程研究所碩士論文,民國104年8月。
[25] STMicroelectronics.“PM0075 Programming manual: STM32F10xxx Flash
memory microcontrollers” ,datasheet,2012.

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