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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林家祥
研究生(外文):LIN, CHIA-XIANG
論文名稱:基於小米掃地機器人邏輯判斷之延伸輔助裝置
論文名稱(外文):A novel auxiliary device for Xiaomi cleaning robot using the same logical algorithm
指導教授:林依恩
指導教授(外文):LIN, I-EN
口試委員:廖淑慧黃世欣
口試委員(外文):LIAO, SHU-HUIHWANG, SHYH-SHIN
口試日期:2022-05-10
學位類別:碩士
校院名稱:國立虎尾科技大學
系所名稱:動力機械工程系機械與機電工程碩士班
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:2022
畢業學年度:110
語文別:中文
論文頁數:38
中文關鍵詞:小米掃地機器人放大邏輯延伸服務型機器人掃地機器人
外文關鍵詞:Xiaomi cleaning robotlogical algorithmservice robotrobot vacuum
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隨著社會的發展和科技的進步,機器人的功能變的多樣化,目前以服務人群的機器人越來越受到人們歡迎。目前掃地機器人還是以居家的小型機器人為主,大型空間清掃仍需要人力完成,然而因為深夜時段勞務缺工日益嚴重,因此研發出大型輔助裝置減緩人力需求。
本研究以小米掃地機器人為研究對象,在小米掃地機器人上加裝延伸輔助裝置,從小米掃地機器人本體的34公分X 34公分清掃面積,透過本文之延伸輔助裝置增加至1.5米X 1.5米清掃面積,有效的增加清掃效率。但因為實驗的方便性,將整體架構縮小成1m X 1m進行實驗概念機,依此來證明感測器延伸的可行性。
實驗結果發現,輔助延伸裝置之判斷邏輯是依附在小米掃地機器人判斷邏輯上,因此對轉向角度的要求較為嚴苛,過多或過少的轉向角度會對小米掃地機器人的路徑造成影響,帶來的結果是小米掃地機器人判斷邏輯上,會因為路線有所落差,導致小米掃地機器人重新規劃路線後,導致延伸輔助裝置產生偏移滑動。
整體實驗探討得知,延伸型輔助裝置可以完全的延伸小米掃地機器人的做動以及感測邏輯,雖然整體運作順利,但還是有改善空間。由於偏移滑動的發生,下一步改善優先考量到動力傳遞的配置以及整體剛性的強度,能有效的改善延伸輔助裝置的偏移滑動現象,讓整體運作路線圖更平滑。
With the development of society and technology, the functions of robots become more diverse. Robots that serve people have become more and more popular these days. Currently, sweeping robots are mainly small and for home. Human power is still needed when it comes to cleaning large places. However, the lack of labor force at graveyard shifts leads people to invent big ancillary device to reduce the needs for human power.
This research is based on Xiaomi sweeping robots. By adding extended ancillary device to sweeping robots, it allows the cleaning area to extend from 34x34 centimeters to 1.5x1.5 meters, which will increase the efficiency of cleaning effectively. For the sake of the conveniency of the whole experiment, we adjusted the size of the concept machine to 1x1 meter to prove the feasibility of extending sensors.
Based on the results, we found out that the judgement of extended ancillary device mainly relies on the Xiaomi sweeping robot itself, therefore, the requirement of rotation angle very rigorous. Rotating too much or less will influence the path of the sweeping robot, which will affect the robot’s logical judgement and change its routes. This will cause deviation and slippage of the extended ancillary device after the Xiaomi sweeping robot rearranges its route.
According to the whole experiment, extended ancillary devices can extend the actuation and the logic of sensing from Xiaomi sweeping robots thoroughly. Although the whole machine can operate smoothly, there are still places for improvement. Due to the deviation and slippage of the ancillary device, the next improvement will focus on power transmission layout and the rigidity of the whole device to improve the deviation and slippage problem and smoothen the operation route.
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 前言……………………………………………………………………..1
1.2 研究動機………………………………………………………………..1
1.3 文獻回顧………………………………………………………………..2
1.4 研究方法………………………………………………………………..4
1.5 論文架構………………………………………………………………..4
第二章 輔助型延伸裝置的結構設計………………………………………………6
2.1 前言………………………………………………………………….…..6
2.2 輔助型延伸裝置基本架構設計………………………………….……..7
2.2.1初始架構…………………………………………………………..…...7
2.2.2實驗機台架構設計………………………………………………….....9
2.3 控制板……………………………………………………………….…11
2.3.1 Arduino Mega 2560…………………………………………………...11
2.3.2 TB6600 步進馬達驅動器………………………………………..…..12
2.4 360度 旋轉編碼器模組…………………………………………….....13
2.5 Mega23 57型步進馬達……………………………………………..….14
2.6 推拉式電磁鐵……………………………………………………….…15
2.7 無斷按鈕開關……………………………………………………….…15
第三章 延伸邏輯設計……………………………………………………………..16
3.1 軟體介紹…………………………………………………………….…16
3.1.1 Arduino………………………………………………………………..16
3.2 控制器設計……………………………………………………….……17
3.3 轉向控制方式……………………………………………………….…18
3.4 碰撞裝置設計……………………………………………………….…19
3.5 延伸碰撞裝置…………………………………………..……………...20
3.6 防墜感測器…………………………………………………………….21
3.7 延伸防墜裝置………………………………………………………….23
3.8 輔助型機器人移動速度及覆蓋清潔面積理論計算…………….……24
第四章 延伸型輔助裝置測試方法………………………………………………..25
4.1 實驗架構………………………………………………………….……25
4.2 實驗方法……………………………………………………….………26
4.3 實驗步驟………………………………………………………….……27
4.3.1 劃區清掃路徑實驗步驟…………………………………………..…27
4.3.2 閃避障礙物實驗步驟……………………………………………..…28
第五章 測試結果與討論…………………………………………………………..29
5.1 路徑結果探討……………………………………………………….....29
5.2 路徑結果比對……………………………………………………….…29
5.2.1 劃區清潔結果…………………………………………………..……29
5.2.2 閃避障礙物路徑結果…………………………………………..……30
5.3 結果探討………………………………………………………….……31
5.3.1 放大效率………………………………………………………..……31
5.3.2 動力傳遞影響…………………………………………………..……31
第六章 總結………………………………………………………………………..33
6.1 結論………………………………………………………………….…33
6.2 未來展望…………………………………………………………….…33
參考文獻……………………………………………………………………………..34
Extended Abstract………………………………………………………….…………35
Chapter 1 Introduction………………………………………………………………..36
Chapter 2 Auxiliary device structural design…………………………………………36
Chapter 3 Extended Logic Design……………………………………………………36
Chapter 4 Auxiliary device test method………………………………………………37
Chapter 5 Review methods…………………………………………………………...38
Chapter 6 Conclusion…………………………………………………………………39

[1] 各國機器人發展史 https://kknews.cc/zh-tw/tech/3b2vpaa.html
[2] 服務型機器人發展現況 https://mic.iii.org.tw/industry.aspx?id=215&list=184
[3] 孫曉雪,趙玉山,2019,”掃地機器人的發展現狀和趨勢研究” 吉林農業科技學院機械工程學院 碩士論文
[4] 張勝展,2014,”應用於大型室內空間清潔機器人基於三輪機構及雷射避障之設計與開發” 國立高雄應用科技大學電機工程研究所 碩士論文
[5] Veerajagadheswar Prabakaran,Mohan Rajesh Elara,Thejus Pathmakumar, Shunsuke Nansai ” Floor cleaning robot with reconfigurable mechanism” . Singapore University of Technology and Design . Automation in Construction 91 (2018) 155–165
[6] 張明坤,王成軍,2019 “基於目標導向的掃地機器人設計研究” 安徽理工大學 機械工程學院 碩士論文
[7] 劉盛隆,劉小虎,2019 “基於3D打印的小型家用掃地機器人設計” 新余大學 新余學院學報 (P152-156)
[8]M.Vijayalakshmi “Smart Vacuum Robot” b.v. Bhoomaraddi College of Engineering and Technology. ResearchGate Chapter.May 2020
[9] 服務型機器人為未來發展主流 ,財團法人資訊工業策進會,2017. [Online](https://www.iii.org.tw/Focus/FocusDtl.aspx?f_type=2&f_sqno=3F6CSZiy7cWuVfpflt9M2g__&fm_sqno=13)
[10] 新北中山國中創課社群,D.動力篇 (Https://reurl.cc/Nj6K3n)
[11] 台灣東方馬達-技術研討會,"由步進馬達的基礎認識到使用方法"(https://reurl.cc/g7W9v7)
[12] Arduino 360度 旋轉編碼器模組 , TAIWANIOT(https://reurl.cc/Go2RrA)
[13]Arduino. (2014, Jun). Arduino MEGA 2560/ Introduction,. Arduino. Italia. [Online] Available:https://store.arduino.cc/usa/mega-2560-r3
[14] TB6600 步進馬達驅動器使用手冊
https://www.dfrobot.com.cn/images/upload/File/DRI0043/20161012102520yg1obn.pdf
[15] 台灣東方馬達 由步進馬達的基礎認識到使用方法
https://www.orientalmotor.com.tw/image/web_seminar/stkiso/20130307_stkiso_se
minar.pdf
[16] BLOCK ARDUINO 教程 https://www.block.tw/blog/arduino-structure/
[17] 推拉電磁鐵http://m.elecfans.com/article/1081063.html
[18] KY-040 https://www.epitran.it/ebayDrive/datasheet/25.pdf

電子全文 電子全文(網際網路公開日期:20270524)
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