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研究生: 王家駿
Chia-Chun Wang
論文名稱: 機械寵物狗之設計與模擬系統研究
A Research of Design and Simulation System for Robotic Dog
指導教授: 吳忠霖
John-Ling Wu
口試委員: 莊華益
Hua-Yi Chuang
薛文証
Wen-Jeng Hsueh
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 137
中文關鍵詞: 四足機器人步態機械寵物狗步態模擬
外文關鍵詞: Quadruped Robot, gait pattern, robotic dog, Gait simulation
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目前娛樂用機器人在機器人發展技術中佔了非常大的比例,其中又以互動式機械寵物狗為主要產品。本論文主要為利用參數式3D設計軟體PRO-E設計一具有18個自由度之掌上型機械寵物狗,歸納出一套設計流程,建構機械狗的實體特徵,並計算分析機械狗之步態及動作軌跡規劃,最後由Pro/Mechanism 3D電腦輔助工程模擬支援系統軟體進行步態模擬驗證。
在硬體設計上,分別規劃機械寵物狗頭部、腿部及尾部之自由度配置,並分別探討各部分之機構設計概念。之後分析真實狗的步態種類和步態的表示方法,再進行相關運動學推導,進一步規劃機械狗的擬真動作軌跡。最後設定伺服馬達動作軌跡參數於模擬軟體中,模擬真實狗的慢步、小跑、踱步、慢跑及坐飛跑等五種步態之擬真動作。由模擬實驗結果證實上述規劃的步態適合於本寵物機械狗之實際動作上。


The entertainment robot takes a significantly proportion in the robot development technology process, while the interactive robotic pet dog, among other things, is the major product. This paper mainly employs the parametric 3D design software -Pro/E to design a hand-held robotic pet dog with 18 degrees of freedom, for inducing a set of design process, constructing concrete features of robotic dog, calculating the gait of robotic dog as well as planning movement orbit, and finally performing gait simulation test through 3D simulation system.
As to the hardware design, this paper configures the degree of freedom of head, legs, and tail of robotic dog separately, followed by individual exploration of mechanism design conception of each part. Then conducts analyses of real dog gait types and presentation method of gait, infers relevant kinematics, and further plan the simulation movement orbit of robotic dog. In the final stage, the orbit parameter of server motor movement is set in the simulation software for simulating five gaits of real dog, namely, walk, trot, pace, canter and gallop. The simulation test results are used for confirming the aforesaid gaits design are appropriate for the actual movements of this robotic pet dog which we designed.

目 錄 摘 要 Ⅰ Abstract Ⅱ 誌 謝 Ⅲ 目 錄 Ⅳ 圖表索引 Ⅵ 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 相關文獻回顧 3 1.3 論文架構 8 第二章 機械寵物狗之介紹 9 2.1 機械狗之源起 9 2.2 機械寵物狗之功能 13 2.3 機械寵物狗之結構 19 第三章 機械寵物狗之機構設計 20 3.1參數式3D設計軟體Pro/E系統介紹 20 3.2機械狗設計概念與流程 24 3.3機械狗動作與自由度配置 26 3.4機械狗之規劃架構與實體設計 28 3.4.1 頭部機構設計 33 3.4.2 腿步機構設計 36 3.4.3尾部機構設計 39 3.4.4本體機構設計 41 3.4.5靜態干涉分析 45 第四章 機械寵物狗之動作分析與規劃 47 4.1步態之分類 47 4.2真實狗之步態 54 4.2.1真實狗步態的種類 54 4.2.1.1 慢步 54 4.2.1.2 小跑 56 4.2.1.3 踱步 57 4.2.1.4 慢跑 58 4.2.1.5 飛跑 59 4.2.2 步態的表示方法 60 4.3機械狗之步態模擬流程 62 4.4機械狗之動作軌跡規劃 64 4.4.1 正向運動學推導 66 4.4.2 反向運動學推導 67 4.5動作軌跡設計 70 4.6支撐腳之參數設定 73 4.7抬腳之參數設定 78 第五章 機械寵物狗之動作模擬 82 5.1模擬支援系統簡介 82 5.2 動作軌跡參數設定 85 5.3機械寵物狗之步態模擬 89 5.3.1慢步步態模擬實驗 89 5.3.2小跑步態模擬實驗 93 5.3.3踱步步態模擬實驗. 96 5.3.4慢跑步態模擬實驗 99 5.3.4飛跑步態模擬實驗 103 第六章 結論與未來展望 107 6.1 結論 107 6.2未來展望 108 參考文獻 109 附 錄 114

參考文獻
〔1〕 http://www.ucube.com.tw/product.php?productpk=3
〔2〕 Song,S.M and Waldron,K,J., Machines That Walk : The Adaptive Suspension Vehicle, The MIT Press, Cambridge, and Massachusetts. London, England(1989).
〔3〕 McGhee, R.B. and Frank A.A.,”On the Stability Properties of Quadruped Creeping Gais,”Mathematical Biosciences, vol.3,pp.331~351.(1968).
〔4〕 Hirose, S.,“A Study of Design and Control of a Quadruped Walking Vehicle,”The International Journal of Robotics Research, vo1.3,No. 2, pp.113-133(1984).
〔5〕 Osamu.Matsumoto, Winfried Ilg, Karsten Berns, Ruediger Dillmann, "Dynamic Control for Stabilization of the Four-legged Walking Machine BISAM in Trot Motion", Autonome Mobile Systeme ,pp.33 -43(1999).
〔6〕 黃銘祥,「智慧型多重感測控制應用於行動寵物機器人系統」,碩士論文,國立中正大學機電光工程研究所,2002。
〔7〕 曾昌國,「四足機械動物之行動模擬與機電整合」,碩士論文,國立台灣科技大學機械工程研究所,2004。
〔8〕 Http://www.sony.net/Products/aibo/index.html
〔9〕 Sakagami, Y., Watanabe, R., Aoyama, C.,Matsunaga, S.,Higaki, N., and Fujimura, K.,“The intelligent ASIMO:System overview and integration”,IEEE International Conference on Intelligent Robots and Syatems, vol.3,pp.2478-2483(2002).
〔10〕 http://www.silverlit.com/chinese/product.htm
〔11〕 http://genibo.dasarobot.com/english/
〔12〕 http://www.bostondynamics.com/content/sec.php?sectio n=BigDog
〔13〕 http://www.rcmart.com.tw/product.aspx?ID=24
〔14〕 http://www.lynxmotion.com/Product.aspx?productID=395&CategoryID=52
〔15〕 http://www.sanyo.com.tw/s9508/Menu01_2.asp?g1=7
〔16〕 Alexander,R.M.,“The Gaits of Bipedal and Quadruped Animals”, The International Journal of Robotics Research,vol.3, No.2,pp.49-59(1984).
〔17〕 Byoung S. choi, Shin Min Song, “Fully automated obstacle-crossing gaits for walking machines”, transations on systems, man, and cybernetics, vol. 18 (1988).
〔18〕 蔡明祥,「六腳機械載具之設計與動態分析」,碩士論文,國立中央大學機械研究所,2003。
〔19〕 吳學書,「四足關節型步行機器人之步態研究」,碩士論文,國立中央大學機械系研究所,1993。
〔20〕 李青峰,「四足步行機器人之設計與動態分析」,碩士論文,國立中央大學機械研究所,2004。
〔21〕 Alexander, R.M.,“Exploring Biomechanics: Animals in Motion”, Scientific American Library, New York.(1992).
〔22〕 Hironori ADACI, Noriho KOYACHI, Tatsuo ARAI, Yoshihiro SHINOHARA “Human-operated walking control of a quadruped by event-driven method”,pp.260 - 265 vol.1.(1997).
〔23〕 Hiroki TAKEUCHI,“Development of MEL HORSE”, Robotics and Automation, 2001. Proceedings 2001 ICRA. IEEE International Conference on, vol.3.pp.3165 - 3171 (2001).
〔24〕 Song,S.M and Waldron,K,J., Machines That Walk : The Adaptive Suspension Vehicle, The MIT Press, Cambridge, and Massachusetts. London, England(1989).
〔25〕 紀捷聰,「二足步行機器人的設計製作與控制」,博士論文,國立臺灣科技大學電機工程研究所,2001。
〔26〕 邱志偉,「二足機器人之動態平衡分析」,碩士論文,國立中央大學機械工程研究所,2004。
〔27〕 陳學東、孫翊、賈文川,「多足步行機器人運動規劃與控制」,華中科技大學出版社,華中科技大學出版社,第6頁,2006。
〔28〕 廖本輝,「二足機器人之動態步行軌跡分析」,碩士論文,國立中央大學機械工程研究所,2005。
〔29〕 陳清風,「四足機械動物之硬體設計實作與輕量化設計流程探討」,碩士論文,國立台灣科技大學機械工程研究所,2004。
〔30〕 蔡聖堂,「四足步行機械的腳步規劃與靜態穩定度探討」,碩士論文,國立中山大學機械工程研究所,1999。
〔31〕 黃庭偉,「機械狗腿部機械設計」,碩士論文,國立中山大學機械工程研究所,2005。
〔32〕 洪國凱,「五連桿式四足機械動物的機構設計與步態控制」,碩士論文,國立高雄第一科技大學系統與控制工程研究所,2006。
〔33〕 林清安,「Pro/ENGINEER Wildfire 3.0零件設計基礎(上)」,旗標,2007。
〔34〕 林清安,「Pro/ENGINEER Wildfire 3.0零件設計基礎(下)」,旗標,2007。
〔35〕 林清安,「Pro/ENGINEER Wildfire 3.0零件設計進階(上)」,旗標,2007。
〔36〕 林清安,「Pro/ENGINEER Wildfire 3.0零件設計進階(下)」,旗標,2007
〔37〕 林清安,「 Pro/ENGINEER 野火 3.0 動態機構設計與模擬」,旗標,2007
〔38〕 何若愚,「應用於四足機器步進馬達控制器之FPGA實現」,國立高雄第一科技大學電腦與通訊工程研究所,2005
〔39〕 林龍震,「Pro/Mechanism Wildfire 3.0/4.0 機構/運動分析」,松崗,2007

無法下載圖示 全文公開日期 2013/12/16 (校內網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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