臺灣博碩士論文加值系統

本篇論文研究重點為全方位輪控制器的設計與實現。控制系統主要由微處理器、馬達驅動器、編碼器、速度偵測模組、感測器模組所組成。介紹全方位移動機器人之移動方程式推導，三個全方位輪以呈 120 度間距的配置方式組成一移動平台，由於各全向輪的作用力之間有 120 度間距，透過推導的方程式使驅動機器人的合成力
可指往任意一方向，以達到全方向性運動的目的。控制系統方面，透過推導的方程式規劃機器人直行，探討控制器加入回授對控制器性能的影響之比較與分析，接著進一步規劃兩種較複雜的行走模式（自轉兼直行與公轉）來進行模擬，藉此驗證控制器加入回授能有效提高控制器的效能。根據脈衝計數數目，對兩種速度偵測方法
（固定脈衝數目法與固定時間法）進行介紹與比較，選擇固定時間法對控制器有較佳效能。此外引入了四倍頻電路，以便達到精確地量測馬達的旋轉速度。在定位方面，對兩種定位方式（編碼器定位與感測器定位）進行介紹與比較，選擇編碼器定位對控制器有較佳效能，最後，我們利用全方位輪機器人進行實驗比較其結果。

誌謝 i
摘 要 ii
Abstract iii
目 錄 iv
圖目錄 vi
表目錄……………………………………………………………………………….viii
符號說明 ix
第一章 序論 1
1.1前言 1
1.2文獻回顧 3
1.3論文導讀 8
第二章 系統架構 10
2.1 智慧型全方位輪機器人 10
2.2 控制器 11
2.3 馬達驅動器 11
2.4 電子羅盤 12
2.5 三軸加速度計 13
第三章 全方位移動平台之運動控制 14
3.1 全方位移動之方程式推導 14
3.2 可控制性證明 25
3.3 全方位輪機器人控制流程（開迴路） 27
3.4 回授系統 28
3.5 全方位輪機器人控制流程（閉迴路） 31
第四章 全方位輪速度控制與自我定位 33
4.1 全方位輪速度偵測 33
4.1.1 速度偵測方法 34
4.1.2 四倍頻電路 34
4.2 全方位輪速度控制流程 35
4.3 固定脈衝數目法與固定時間法之比較 35
4.4 有無四倍頻電路之比較 41
4.5 機器人自我定位 43
4.5.1 編碼器定位 44
4.5.2 編碼器積分公式 44
4.5.2.1 梯形法 45
4.5.3 感測器定位 46
4.5.4 感測器定位積分公式推導 48
4.6 機器人自我定位實驗 49
第五章 實驗結果 52
5.1 回授系統實驗（直行） 52
5.2 回授系統實驗（直行兼逆時針自轉） 57
5.3 回授系統實驗（直行兼順時針自轉） 61
5.4 回授系統實驗（公轉） 65
第六章 結論與未來展望 68
6.1 結論 68
6.2 未來展望 69
參考文獻 70

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