越障機器人 指導老師：蔡志成 老師 王國禎 老師 組 員：陳俊亦 49161110 陳文傑 49161029 蕭宇晉 49161109 指導老師：蔡志成 老師 王國禎 老師 組 員：陳俊亦 49161110 陳文傑 49161029 蕭宇晉 49161109 鍾明桓 49161104 2005/04/11
本週進度規劃 ◎:已完成 ○:未全完成 Ø:未完成 第一 二 周 第三週 第四週 第五週 第六週 第七八週 第九週 第十周 第十一周 ◎:已完成 ○:未全完成 Ø:未完成 第一 二 周 第三週 第四週 第五週 第六週 第七八週 第九週 第十周 第十一周 第十二週 第十三週 第十四週 第十五週 第十六週 工作項目 各種越障方式與分析項目 機器人各要點分析(重心、步伐規劃) 馬達初步分析切換步伐機構的設計、相異足數比較 關節的研究與各步行方式的比較 機器人雛型設計 期中考週 材料分析與重量評估 材料分析與重量評估 細部設計與重心控制 預計進度 ◎ 實際進度 ○ ◎
期中報告說明主題 機器人分析 思考分析 關節分析 初步設計 重量與材料的分析
緣起 從孩提時期起，各式巨大ROBOT動畫陪伴著孩子們的童年。而機器人，似乎是最常見的玩具。但在動畫裡上天下地無所不能的機器人，變成小孩手裡的玩具後，頂多只能在地上緩慢的行走，遇到障礙物就只能手動換個方向，不然就會卡住。這時總覺得有些缺憾。
機器人相關分析
思考分析 力矩的產生 平穩度 障礙(樓梯) 關節設計 犬型 較易 較不穩 容易撞到 較易(旋轉軸平行) 蛛型 較難 較穩定 較不易撞到 力矩的產生 平穩度 障礙(樓梯) 關節設計 犬型 較易 較不穩 容易撞到 較易(旋轉軸平行) 蛛型 較難 較穩定 較不易撞到 較難(旋轉軸垂直)
2足 3足 4足 穩定性 較差 中等 較佳 步伐規劃 較易 較難 需要之動力 小 多 需要之經費 較少 較多
足數越多不論是在行走或是爬樓梯時,其底面積較大,重心較容易控制,因此穩定性較高 足數越多步伐規劃相對的就會越複雜 假設各足的重量一樣,足數越多整體的重量就會加重,所需的動力就會提高 足數越多所需的材料就越多,需要的經費就會相對提高
初步設計與步態規劃 齒輪:用來轉向 斜齒輪:用來 抬放腳 關節之細部設計
Step1 : 將前腳抬起
Step2 : 前腳放下
Step3:右後腳重複動作
Step3:兩側腳把身體往前拉
切換步伐機構
材料分析 本體以鋼板為支撐重心,木板於鋼板上增加其機械性質 質輕、強度適中、機械性質良好及成本低等為木頭的機械特性 齒輪採用金屬鋁或鋁合金齒輪,因比塑性齒輪強度要強價格也不會太高 良好壓鑄特性，能夠設計及鑄造複雜形狀之單一零件，取代數件單件，節省許多製造及組裝之工時。 鎂合金具高強度低比重的特性且良好的壓鑄性質但因價格太過於昂貴,且無人為我們開模所以不考慮在內 重量與鋼材同時價格約為7.5倍,體積同時為1.75倍
重量分析 本體不含配件:40x30x0.2x7.8x10^-3=1.872(kg) 1.872x2 +40x30x2x2x0.6x10^-3=4.752 (kg) 選用木材的原因為其質輕、強度適中、機械性質良好及成本低等特性。 鎳鎘可充電電池6v,9v 約300+g 純鋁齒輪約79g x15=1.2kg DC motor 70g +控制器約150g 總重約4.752+0.3+1.2+0.15=6.402kg
力矩分析 馬達所需力矩: MLcosΘ 小腿略估重量: 5x5x20x2.78x10^-3=1.39kgw 假設L長約15cm則馬達產生最少力矩需 Θ=30°時 1.39x0.15xcos30°=0.18 kgw．m=18057 gw．cm Θ=60°時 1.39x0.15xcos60°=0.104 kgw．m=10425gw．Cm 齒輪組馬達GMH08 (Gear Head Motor 12vdc 66rpm-4mm軸長 )-23.6kg.cm T=橫向馬達產生力矩; Ø=前進的角度 至少所需摩擦力: μN=T/rcosØ μ = T/NrcosØ =T/1.39x9.81x0.15xcos45 =T/1.45 所以橫向馬達產生力矩需為摩擦係數的1.45倍
控制重心的方法 1.利用角度傳感器回傳訊號並告知支撐腳該彎曲多少角度以平衡 2.將切換步伐機構加一滑軌,可以移動以控制重心並規劃腳掌的形狀 3.加一重物使重心降低 http://www.playrobot.com/gyro%20sensor%20control.htm
下週預定進度 探討各機型的可能性及穩定性之問題 分析其動力源及步伐規劃 工作分配和材料分析