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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳奕宏
研究生(外文):CHEN,YI-HONG
論文名稱:排爆機器人設計分析
論文名稱(外文):The Design and Analysis of EOD Robot
指導教授:林礽昌
指導教授(外文):LIN,JEN-CHANG
口試委員:王吉宏黎燕芳
口試委員(外文):HUANG,CHI-HUNGLI,YAN-FANG
口試日期:2017-01-19
學位類別:碩士
校院名稱:明新科技大學
系所名稱:機械工程系精密機電工程碩士班
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:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:109
中文關鍵詞:排爆機器人越野能力避震功能履帶型移動載具
外文關鍵詞:EOD (Explosive Ordnance Disposal) robotoff-road capabilityshock absorber functionremote control vehicle
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摘 要
本論文係針對中科院需求所規劃研製之機器人載具,進行設計分析研究討論。此機器人載具擬配合中科院研發之機械手臂使用,並擁有強力越野能力、遠端遙控及具避震功能,主要應用於靶場中進行未爆彈的爆破排除。
近年來,世界各國皆致力於陸上無人載具的研發,無人載具可代替人類進入許多高危險及受限制的環境,以減少人員傷亡的風險,為了遠端監控及克服各種崎嶇路面、水溝、泥濘、砂坑等惡劣地形,載具的越野能力與避震功能是非常重要的。
履帶型移動載具機器人,裝備遠端監控後,在未來將可應用於各種環境及任務需求,軍事國防、生化攻擊、爆破排除、大樓攻堅、戰場偵查、災區搜索、災場救難;重機電化產業之廠房高溫、高壓、瓦斯外洩、高幅射、高壓電不適人力處理的環境中。故因應環境需求,逐步開發此類型機器人載具來服務人類即為本實驗之最終目的。

關鍵詞:排爆機器人、越野能力、避震功能、履帶型移動載具

Abstract
In this paper, the design and analysis of the robot vehicle designed and developed by the Research and Development group are discussed. This robot is intended to be used with the robot arm developed by the Research and Development group, and has a powerful off-road capability, remote control ability and shock absorber function. This robot vehicle is mainly used for EOD (Explosive Ordnance Disposal) or bomb disposal robots.
In recent years, the world is committed to developing automated vehicles that work well in high-risk and restricted fields in order to reduce casualties by remote monitoring and overcoming a variety of difficult terrains such as mud, sand, etc. Thus, off-road vehicle capability and shock absorber function are both very important aspects of this research.
Other future applications include military and national defense, biochemical attacks, bombing, building attacks, battlefield investigation, disaster area search, disaster relief, handling heavy machinery and electronics industry, operating in fields with high-temperature, high pressure, gas leakage, high-radiation, high-pressure or any environment that ensues discomfort for any human to withstand. Therefore, the ultimate goal of gradually developing this research, in response to environmental and human safety needs, is to serve mankind.

Keywords: EOD (Explosive Ordnance Disposal) robot, off-road capability, shock absorber function, remote control vehicle

目 錄
摘 要 I
Abstract II
誌 謝 III
目 錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 1
1.3文獻回顧 2
1.3.1設計類型分類 2
1.3.1.1足型(LEGGED) 2
1.3.1.2輪型(WHEELED) 4
1.3.1.3履帶型(TRACKED) 6
1.3.1.4複合型(COMPLEX) 8
1.3.2輔助懸臂型式 10
1.3.2.1本體無輔助懸臂型 10
1.3.2.2前輔助懸臂型 12
1.3.2.3前後輔助懸臂型 14
1.3.3各類型輔助懸臂比較 15
1.4 研究流程 16
1.5 本文架構 18
第二章 元件選用與分析 20
2.1履帶選用 20
2.2 履帶張力與抓地力分析 21
2.2.1 爬坡阻力 21
2.2.2 履帶運動阻力 22
2.2.3 空氣阻力 22
2.2.4 履帶機器人行駛阻力 23
2.3牽引力分析 23
2.4馬達與減速機選用分析 24
2.4.1各類馬達之差異與比較 24
2.5避震器彈簧 25
2.5.1彈簧規格選用分析 25
第三章 馬達與載具動力分析 27
3.1馬達 27
3.1.1馬達動力分析 27
3.2平均消耗功率計算 29
第四章 排爆機器人載具設計 31
4.1載具設計構想 31
4.1.1載具設計條件 32
4.2載具機構設計 32
4.2.1載具元件設計 34
4.2.2避震機構設計 40
4.2.3載具懸吊系統設計 41
4.2.3.1扭力桿懸吊系統設計 41
4.2.3.2扭桿直徑計算 43
4.2.3.3可調式懸吊系統設計 44
4.2.3.4可調張力與防撞之整合設計 45
4.3控制器與電路系統設計 46
4.3.1控制器架構說明 46
4.3.2 PWM系統介紹 47
4.3.3無線遙控器與訊號接收器 47
4.3.4無線遙控器操作方法 48
4.3.5電子變速器選用 49
第五章 有限元素分析 50
5.1分析應用軟體 50
5.1.1前處理 52
5.1.1.1定義材料性質 52
5.1.1.2建構實體模型 52
5.1.1.3產生有限元素模型 53
5.1.2訂定邊界條件 53
5.1.3後處理 53
5.2機器人載具分析 53
第六章 機器人載具後續改善 59
6.1機器人載具遭遇問題及其解決辦法 59
6.1.1載具電流過高 59
6.1.1.1電流過高解決辦法 60
6.1.2載具履帶跳齒現象 61
6.1.2.1履帶跳齒現象解決辦法 61
6.2載具輕量化 62
6.2.1輕量化設計 62
6.2.2 CAD/CAM電腦輔助製造 70
6.3載具表面陽極處理 72
第七章 結論與未來展望 76
7.1 結論 76
7.2 未來展望 77
參考文獻 78
附錄一、機器人載具零件圖 82
作者簡介 93

參考文獻
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6.Piap Gryf Jihandak TNI AD: Robot Mini Pelintas Medan Terjal
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