機器人管道內部運動、採樣與介面設計

本研究的主要內容是二自由度蛇型機器人的設計，利用蛇的運動形態與骨架結構來研究具有與蛇的功能相似的機器人。鑒於設計系統化，結構模組化以及針對探索未知的工作環境，蛇型機器人的研究開拓了仿生機器人研究的全新領域且具有廣泛的運用。根據以下的特點，如體積小，多自由度，重量較輕，操作簡單，可靠性高，價格便宜，容易安裝和維修；因此，我們開發了可以在管道內部移動的蛇型機器人。機器人是由相同的模組化結構配合其特殊的連接組合方式來完成機構設計及規劃各種的運動模式。蛇體的特殊結構使其能夠順利地在狹小的空間和管道完成高穩定性的移動。為了驗證蛇型機器人的運動能力，我們對蛇型機器人的關節機構的設計和運動原理進行了討論。本論文對於蛇型機器人主要功能的要求：設計運動模式並利用關節之間的擺動與蛇型機器人跟管道內部之間的磨擦力來前進；利用人機介面監控並操控蛇型機器人；以及安裝鏡頭模組、LED 照明、氣體感測器於管道內部的探勘。在本研究中，我們成功的驗證蛇型機器人的運動模式且實現在管道的探勘任務。

關鍵字

蛇型機器人；人機介面；氣體偵測；運動規劃；機構設計

並列摘要

Based on the requirements such as small size, multi-degree of freedom, light, simple, reliable, cheap and easy to install and maintain, we develop a small snake robot to simulate the motion of snakes. The robot is made up of several motors and able to complete various movements in specific connection ways. The structure of snake body enable it to move smoothly in narrow space such as pipes with high stability and reliability. To verify the effectiveness by executing cycle locomotions of snake-like robot, we have a discussion about the design of the robot’s arthrosis mechanism and the movement principle are also discuss in this paper. In this thesis, we require the snake-like robot to achieve some main features：designing snake-like robot’s locomotions, using the swing between robot’s arthrosis and the friction force between the inner tube to move forward, using human–machine interface to monitor and control the snake-like robot. We install the camera module, LED lighting and gas sensor for the inner pipe's exploration. In this research, we successfully demonstrate snake-like robot’s locomotions and achieve exploration mission in the pipeline.

並列關鍵字

Snake-like robot ； human–machine interface ； design of joint ； gas detection ； locomotion stride

參考文獻

[11] 李曉芳，「彈性體連結之機器蛇的研發與最佳避障路徑規劃」，國立台灣大學生物產業機電工程學系碩士論文，民國93年。

[26] 盧明智、陳致傅，感測器原理與應用實習，台科大股份有限公司，台北，2001。

[5] S. Hirose, Biologically Inspired Robots (Snake-like Locomotor and Manipulator), Oxford University Press, 1993.

[7] E. Nett, M. Gergeleit, “Preserving Real-Time Behavior in Dynamic Distributed Systems”, 1997 IEEE Published in the IASTED International Conference on Intelligent Information Systems, Grand Bahama Island, pp. 535-539, December, 1997.

[8] B. Klaassen, K. L. Paap, “GMD-SNAKE2：A Snake-Like Robot Driven by Wheels and a Method for Motion Control”, 1999 IEEE International Conference on Robotics and Automation, Detroit MI, pp. 3014-3019 vol.4, May, 1999.

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