“第九届全国大专院校创思设计与制作竞赛”机器人设计-昆山科技大学.doc

TDK盃第15屆 全國大專院校創思設計與製作競賽 機器人設計及創意介紹 學 校：崑山科技大學 指導老師：任才俊 隊　　名：夏蟻隊 機器人名：IE之星 隊　　員：烏聖雅、洪聖凱、王琮賢 中 華 民 國 100 年 月 日 『TDK盃 機 器 人 機 電 控 制 介 紹 我們的機器人機電控制使用的是Microchip的dspic 30F4011來做控制， dspic 30F4011之中包含多組I/O、A/D、Timer及PWM等功能，對於實現比賽所需關卡的感測器量測及驅動控制相當適合，可以省下許多週邊的硬體。針對機器人機電控制之說明如下：循軌感測器偵測黑膠軌道訊號，利用I/O將值傳回給dspic 30F4011，經過程式邏輯判斷轉換為PWM訊號，再傳給驅動板來控制6MBI25LB-120晶體驅動馬達，控制其方向與速度。驅動板中有TLP250做訊號電壓隔離，再利用IR2101將PWM訊號分成兩組反向之PWM訊號，以驅動晶體之上下臂。測距用之超音波感測器，將利用dspic 30F4011中之Timer，利用時間差判斷球的距離及球種，並驅動踢球機構執行踢球動作。而色彩感測器因為是回授類比值，因此需要透過A/D將類比訊號轉換成數位值，再顯示於色彩指示燈。本團隊所提出之電控系統架構圖如下圖所示。 圖 例（示） 機 器 人 設 計 創 意 介 紹 1. 球種的判別方式，想採用CCD/CMOS或超音波感測器來做判別，CCD/CMOS的好處能夠較精準的判別球的種類，且可以克服超音波搜尋距離過短，視角範圍不夠等缺點，但龐大的資料量及計算負荷對單晶片恐怕是一大挑戰，由於CCD/CMOS技術層面較為複雜，且價格較為昂貴，所以改採用超音波感測器來替代CCD/CMOS，採用的超音波感測器如圖(一)所示。 2. 踢球機構使用現有的機器人手臂，以兩節式的方式控制兩顆AI馬達來做踢球的動作，如圖(二)所示，裝置於車身前方的部分，由於與超音波裝置的地方較靠近所以裝置時須特加注意。 3.降落與爬坡的機構加裝了海綿，保護循軌感測器以免遭受撞擊摩擦損壞。 圖 例（示） 圖(一)超音波感測器 圖(二)機器人手臂 機 器 人 設 計 特 色 介 紹 超音波感測器的設置因足球直徑22公分，半徑為11公分，壘球直徑為9.7公分，半徑為4.85公分，所以將超音波感測器設置於車前高5公分及11公分處來做球種和距離的判別，裝置方式如圖(三)所示。而踢球機構的機器手臂踢球方式:先將手臂往前伸，在將手肘往上抬起把球往前推，踢球方式如圖(四)所示。降落與爬坡的機構的海綿重量較輕，也不易損毀，將感測器周圍包覆，並裝置於底盤下部 ，防止感測器在降落時遭受撞擊損毀，且在爬坡部分也不會因此而磨損，設計圖如圖(五)所示。 圖 例（示） 圖(三)超音波示意圖 圖(四)機器手臂如右圖 圖(五)感測器保護機構