六腳機械載具之設計與動態分析

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姓名

蔡民祥(Min-Hsiang Tsai) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

六腳機械載具之設計與動態分析

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摘要(中)

本文主要研究方向為六腳機械載具之研究，而分析方法全都以套裝軟體作分析，使用的軟體有Matlab、maple、pro-e、MSC.VisualNastran Desktop等四套，由於推導數學式中角速度微分方程式十分複雜，所以利用maple計算角速度的微分方程式，將方程式寫成Matlab副程式，再利用Jacobian數學式寫成Matlab副程式比較結果數據相同，又由於Jacobian數學式較為簡單，所以決定採用Jacobian數學式，Matlab主程式則為參考步態圖的時序做動與邊界值的設定，以及運動學計算，由Matlab解出的數據，此時利用pro-e畫出六腳機械載具的3D立體圖，與Matlab數據一起載入MSC.VisualNastran Desktop做出動態模擬，製作動畫，並跑出數據與Matlab數據比較之，其中只要Matlab程式有錯，動畫就會有奇怪的動作產生，所以動畫正確則證明數學式正確、程式正確。在步態研究上有三支撐三抬腳、四支撐二抬腳、五支撐一抬腳、三支撐三抬腳、四支撐二抬腳、五支撐一抬腳；行進間變換步伐方面，步伐變換依次序為五支撐一抬腳、四支撐二抬腳、三支撐三抬腳、五支撐一抬腳；轉彎方面則是以三支撐三抬腳步態來轉彎，有三種形式，第一種是利用差速形成旋轉，達到轉彎目的；第二種是轉彎方式為利用腳的基座馬達，從抬腳到支撐這段時間三抬腳同時轉向欲轉彎的方向，換另外三腳抬腳時也是轉向同方向，達到轉向目的，此特色是屬於轉向平移，與前一個方法不同在於轉彎時，載具仍朝前；第三種是把前面兩種轉彎方式同時使用，產生平移與旋轉；最後利用pro-e設計製作階梯，並載入在MSC.VisualNastran環境下，直接讓六腳機械載具爬階梯與下階梯，跑出的數值可以供實作前參考。

關鍵字(中)

★ 六腳機械
★ 機器人
★ 昆蟲
★ 蟑螂

關鍵字(英)

★ walking machines
★ insect
★ vehicles
★ hexapod
★ six legged

論文目次

摘要 I
誌謝 II
目錄 III
圖目錄 V
第一章緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 相關文獻回顧 2
1.3 本文架構 3
第二章相關理論背景及推導 5
2.1 問題描述 5
2.2運動方程式推導 8
第三章研究方法 13
3.1 支撐腳與抬腳的規劃 13
3.2 參數設定 15
3.3 抬腳與支撐腳規劃 20
3.4 行進間之變換方向規劃 22
3.5 步態圖的研究 23
3.5.1 三支撐三抬腳 24
3.5.2 四支撐二抬腳 25
3.5.3五支撐一抬腳 25
第四章模擬與比較 28
4.1 三支撐三抬腳 30
4.1.1 Matlab模擬 30
4.1.2 MSC.Visual Nastran模擬 32
4.2 四支撐二抬腳 34
4.2.1 Matlab模擬 34
4.2.2 MSC.Visual Nastran模擬 35
4.3 五支撐一抬腳 37
4.3.1 Matlab模擬 37
4.3.2 MSC.Visual Nastran模擬 38
4.4 三支撐三抬腳 40
4.4.1 Matlab模擬 40
4.4.2 MSC.Visual Nastran模擬 42
4.5 四支撐二抬腳 44
4.5.1 Matlab模擬 44
4.5.2 MSC.Visual Nastran模擬 45
4.6 五支撐一抬腳 47
4.6.1 Matlab模擬 47
4.6.2 MSC.Visual Nastran模擬 48
4.7 差速轉彎改變方向 50
4.7.1 Matlab模擬 50
4.7.2 MSC.Visual Nastran模擬 53
4.8 三抬腳旋轉平移改變方向 55
4.8.1 MSC.Visual Nastran模擬 55
4.9 差速轉彎與三抬腳旋轉平移改變方向 56
4.9.1 MSC.Visual Nastran模擬 56
4.10 行進間變換步伐 57
4.10.1 Matlab模擬 59
4.10.2 MSC.Visual Nastran模擬 68
4.11 六腳機械載具登梯模擬 73
4.11.1 MSC.Visual Nastran模擬 74
第五章結論與未來發展 77
參考文獻 78

參考文獻

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指導教授

張江南(Chiang-Nan Chang)

審核日期

2003-7-4

推文