順從式足型機器人足部力量控制設計

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姓名

王俊傑(Jiunn-Jye Wang) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

順從式足型機器人足部力量控制設計
(Force Control Design for Leg of a Compliant Hexapod Robot)

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摘要(中)

順從式足型機器人(Compliant Hexapod Robot) 是一種同時具有足型和輪型機器人特徵的機器人架構，藉由不斷的旋轉順從足部機器人可以順利的克服障礙物並達成移動及轉向等控制。當機器人在不同性質的地面移動時會產生不同的摩擦力，造成機器人移動距離控制上的差異，因此本論文的目的在研究順從式足型機器人的足部力量控制，藉以改善順從式足型機器人在移動時的操控性，為了實現足部力量控制本研究在控制命令中定義了4bits 的空間，所以馬達控制器總共可以產生16種不同的PWM 脈波寬度和馬達力量輸出。新增的足部力量控制不但增加機器人在移動時的操控性，以及轉向控制穩定性，此一架構也提供特殊移動步態設計上可行性。

摘要(英)

Due to the movement of Compliant Hexapod Robot is achieved by the force between legs and ground. Therefore, different roughness of land could result in different control force.
The purpose of this paper is to design the control force of complianthexapod robots so as to improve the stability of Compliant Hexapod Robot. In order to accurately control the legs of a robot, 4-bit force command is proposed.
The force command would generate 16 kinds of PWM duties to change the motor output. The proposed scheme could also provide the feasibility to design special gaits.

關鍵字(中)

★ 脈波寬度調變
★ 順從式足型機器人
★ 足部力量控制

關鍵字(英)

★ Pulse Width Modulation (PWM)
★ Compliant Hexapod Robot
★ Force Control for Leg

論文目次

第一章緒論
1.1 前言
1.2 文獻回顧
1.3 研究動機
1.5 論文組織
1.4 論文貢獻
第二章理論基礎
2.1 生物的運動原理與應用
2.2 步伐型態種類
第三章順從式足型機器人系統架構
3.1 順從式足型機器人外觀
3.2 控制器選擇
3.2.1 數位訊號控制器(Microchip dsPIC33FJ256GP710)
3.2.2 微控制器(Microchip PIC18F4520)
3.3 無線傳輸系統
3.4 致動器與迴授控制
3.4.1 致動器
3.4.2 編碼器
3.5 足部架構
3.6 供應電源的選用
3.7 其餘相關電路應用
3.7.1 功率放大電路
3.7.2 煞車電路
第四章步態控制方法與足部控制力量
4.1步態規劃設計
4.1.1 對稱式三角步態
4.1.2 站立
4.1.3 準備動作
4.1.4 前進
4.1.5 後退
4.1.6 右轉
4.1.7 左轉
4.1.8 跨越障礙步態
4.1.9 爬坡步態
4.2軟體介紹
4.2.1 整合式開發環境軟體 (MPLAB IDE)
4.2.2 線上除錯器(MPLAB ICD2)
4.2.3 實驗版
4.3 步態控制核心電路
4.3.1 分散式控制架構
4.3.2 步態控制電路設計
4.4 足部控制核心電路
4.4.1 接受步態命令與判斷
4.4.2 足部定位迴授控制
4.5 足部力量設計
4.5.1 馬達控制之脈波寬度調變(PWM)模組
4.5.2 微控制器之脈波寬度調變(PWM)應用
4.5.3 足部力量控制
第五章實驗結果與討論
5.1 不同力量時的無載測量差異性
5.2 機器人動態實驗
5.2.1 機器人前進
5.2.2 機器人後退
5.2.3 機器人右轉
5.2.4 機器人左轉
5.2.5 機器人跨越障礙物
5.2.6 機器人爬坡
5.2.7 機器人撞擊障礙物
5.2.8 機器人目的地定位控制
第六章結論與建議
6.1 結論
6.2 建議
參考文獻
著作目錄

參考文獻

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指導教授

鍾鴻源(Hung-Yuan Chung)

審核日期

2008-7-9

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