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研究生： 孫任範
Jen-fan Sun
論文名稱： 小型自走機器人動力驅動及相撲設計
A Power Driver and Sumo Design for a Small Mobile Robot
指導教授： 施慶隆
Ching-Long Shih
口試委員: 許新添
Hsin-Teng Hsu
黃志良
Chih-Lyang Hwang
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年： 2008
畢業學年度： 96
語文別： 中文
論文頁數： 67
中文關鍵詞： 紅外線感測器 、光感測器 、輪型相撲機器人
外文關鍵詞： infrared rays, photo sensor, wheeled sumo robot
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    • 本論文主要研製輪型相撲機器人，其控制器部份使用數位訊號控制器dsPIC30F3013，透過PWM訊號來驅動橋式電路，達到控制直流馬達的目的。在電力部份，採用7.4V/1050mAh的鋰聚合物電池作為單一輸入電源，利用低壓差穩壓器，供應控制模組電源，以及使用同步直流降壓控制器，供應直流馬達驅動模組電源。在感測器部份，利用電容式麥克風，達到聲控啟動自走機器人的效果，並利用光感測器與紅外線感測器做邊線及對手的偵測。

    The main purpose of this thesis is to develop a small wheeled sumo robot. The main controller of the robot is a digital signal controller dsPIC30F3013. It uses PWM signals to drive H-Bridge circuits and control two dc motors. The robot uses 7.4V/1050mAh lithium polymer battery for the only power source, and uses the Low Dropout Voltage Regulator to supply power for the control module of power, and the Synchronous Buck PWM DC/DC Controller to supply dc motor’s power. In the sensor part, a condenser microphone is used to detect voice and start the robot’s motion, and photo sensor and infrared rays are used to detect the sideline and competitor.

    目錄 中文摘要…………………………………………………………………Ⅰ 英文摘要…………………………………………………………………Ⅱ 誌謝………………………………………………………………………Ⅲ 目錄………………………………………………………………………Ⅳ 圖表索引…………………………………………………………………Ⅶ 第一章 緒論……………………………………………………………1 1.1 前言……………………………………………………………1 1.2 文獻回顧………………………………………………………2 1.3 研究方向………………………………………………………4 1.4 論文架構………………………………………………………5 第二章 自走機器人系統架構…………………………………………6 2.1 自走機器人系統簡介…………………………………………6 2.2 自走機器人硬體簡介…………………………………………7 2.3 自走機器人韌體簡介…………………………………………9 第三章 直流馬達驅動模組設計及分析………………………………10 3.1 直流馬達的選用………………………………………………10 3.2 直流馬達的選用………………………………………………10 3.3 直流馬達轉速控制……………………………………………11 3.4 直流馬達正反轉控制…………………………………………12 3.5 輸入電源部份…………………………………………………15 3.6 直流馬達驅動模組電源部份…………………………………16 3.7 直流降壓轉換器之基本原理…………………………………18 3.8 頻率響應的觀念………………………………………………20 3.9 轉換器回授補償網路的結構與設計…………………………21 3.9.1 Type III的補償網路………………………………………21 3.9.2 Type II 的補償網路………………………………………23 3.10 直流馬達驅動模組波德圖模擬……………………………25 3.11 直流馬達驅動模組電路設計………………………………26 第四章 小型自走機器人控制模組設計………………………………28 4.1 中央控制單元…………………………………………………28 4.2 dsPIC30F3013控制模組電源部份……………………………29 4.3 感測元單元……………………………………………………31 4.3.1 邊線偵測感測器……………………………………………31 4.3.2 紅外線測距感測器…………………………………………33 4.3.3 聲控啟動電路………………………………………………35 4.4 dsPIC30F3013控制模組電路設計……………………………36 4.5 自走機器人運動控制…………………………………………38 4.5.1 自走機器人座標系統………………………………………38 4.5.2 自走機器人的運動學模式…………………………………39 4.5.3 自走機器人系統運作模式…………………………………41 第五章 實驗結果………………………………………………………42 5.1 直流馬達電源部份……………………………………………42 5.1.1 直流降壓轉換器漣波電壓…………………………………42 5.1.2 直流降壓模組靜態負載響應..……………………………43 5.1.3 直流降壓模組頻率響應波德圖……………………………44 5.1.4 電源效能……………………………………………………47 5.2 自走機器人控制部份…………………………………………50 5.2.1 聲控啟動模式………………………………………………50 5.2.2 對手偵測模式………………………………………………52 5.2.3 追擊對手模式………………………………………………55 5.2.4 邊線偵測模式………………………………………………57 第六章 結論與建議……………………………………………………59 6.1 結論……………………………………………………………59 6.2 未來研究方向…………………………………………………60 附錄一 直流降壓模組設計分析………………………………………61 附錄二 電路圖…………………………………………………………63 參考文獻…………………………………………………………………65

    參考文獻
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