2008能源與科技論壇暨研討會 自主型二足機器人之研製 鄭暉騰 倪世銓 李明哲 黃加慶 王仲淳 元智大學電機研究所 2008能源與科技論壇暨研討會 自主型二足機器人之研製 鄭暉騰 倪世銓 李明哲 黃加慶 王仲淳 元智大學電機研究所 摘要 本文主要探討如何建立與實現自主型二足機器人。此二足機器人能在使用者下達命令後，自主的執 行避障任務。在未知的環境中，依據超音波感測器及電子羅盤所得資料來了解本身與外界環境之位置關 係，以加速度計來獲得二足機器人行走時與站立狀態之間的誤差角度，並使用腳底的壓力感測器獲得即 時重心資訊，利用嵌入式系統來整合並計算這些資料，最後運用模糊控制法決定二足機器人避障行為。 硬體通訊層 二足機器人系統架構 伺服機 壓力感測器 超音波 感測器 電子羅盤 加速度計 無線模組 驅動模組 步態層 下載層 伺服機控制層 任務層 控制層 平衡控制層 RS232 通訊埠 Windows XP/2000 System 使用者 監控系統 下載資料 接收指令 指令為下載 Yes No 指令為 直線行走 控制器 模糊控制器 避障行走 選擇步態 平衡控制器 步行 主控端 是否停止 開始 結束 機器人之系統架構 自主性系統流程 機器人實體圖 二足機器人 30° 120° θ0 θ6 θi 150° 90° ~ 0° 180° 超音波掃描區間 超音波掃描方向 (a)自主性監控系統 (b)角度規劃系統 (c)即時重心資訊 障礙物資訊處理 機器人監控系統 角度計數器加1 指向角度資料 接收步態 主控端 是否停止 指向步驟資料 角度資料結束 步驟計數器加1 步驟計數器為6 角度計數器為3 送出角度資料 Yes No 步驟技術器為8 角度計數器歸0 開始 結束 (a)抬腳 (b)跨步 (c)收步 (a)跨步 (b)放腳 (c)收步 上樓梯實驗截圖 下樓梯實驗截圖 步態系統流程 計算重心 誤差值 二足機器人 步行 壓力感測器 取壓力值 計算實際 壓力重心 初始化 理論重心 平衡控制器 雙腳 著地 雙腳站立 右腳 補償雙腳 馬達 左腳著地 右腳著地 補償左腳 補償右腳 馬達 壓力值 濾波 開始 結束 Y N 主控端 是否停止 動態平衡流程 步行斜坡實驗截圖