單點實驗

4.2.1 單點實驗

首先測試位置控制演算法，使用者均以矇眼的方式往前推 i-go，如圖 4.5 所 示，使用者從原點(0,0)公尺施力往前推，終點設在位置(6,6)公尺的地方。三個受 測者 A、B 和 C 推了三條不同的路徑，分別為綠色、藍色和紅色，如圖 4.6 所示。

圖4.5 單點實驗過程

圖4.6 單點位置控制實驗軌跡

(d) (c)

(b) (a)

實驗結果如下，測試者A的實驗數據如圖4.7，軌跡如圖4.6，位置控制是三 條路線中最準確的，圖4.7(b)顯示最終位置為(5.969,5.994)公尺，誤差僅4公分，

朝向角為0.256弧度，圖4.7(a)為左右兩輪煞車力矩。

(a)左右輪煞車力矩

(b) i-go的狀態變數:x位置,y位置,朝向角,速度和角速度

圖4.7 單點位置控制-測試者A之(a)軌跡和(b) i-go的狀態變數:x位置,y位置,朝向 角,速度和角速度

44 

測試者 B 的實驗數據如圖 4.8，軌跡如圖 4.6，位置軌跡雖比較曲折，但仍 有到達位置附近。圖 4.8(b)顯示最終位置為(6.175,6.184)公尺，誤差 17 公分左右，

朝向角為-0.263 弧度，圖 4.8(a)為左右兩輪煞車力矩，圖中交叉現象明顯，這可 從曲折的軌跡去做解釋，若左轉過頭就右轉回來，反之亦然。

(a)左右輪煞車力矩

(b) i-go的狀態變數:x位置,y位置,朝向角,速度和角速度

圖4.8 單點位置控制-測試者B之(a)軌跡和(b) i-go的狀態變數:x位置,y位置,朝向 角,速度和角速度

測試者 C 的實驗數據如圖 4.9，軌跡如圖 4.6，位置控制表現較差一點，但 一樣算有到達位置附近。圖 4.9(b)顯示最終位置為(6.376,6.767)公尺，誤差 70 公 分左右，朝向角為-0.391 弧度，圖 4.9(a)為左右兩輪煞車力矩，圖中明顯發現右 輪煞車力矩一直較大，可見 i-go 右轉幅度不夠，其演算法不斷的糾正其方向，

使其右轉回來。

(a)左右輪煞車力矩

(b) i-go的狀態變數:x位置,y位置,朝向角,速度和角速度

圖4.9 單點位置控制-測試者C之(a)軌跡和(b) i-go的狀態變數:x位置,y位置,朝向 角,速度和角速度

46 

接著是測試位置與朝向角控制演算法，使用者一樣均以矇眼的方式往前推 i-go。使用者從原點(0,0)公尺施力往前推，終點設在位置(6,6)公尺的地方且角度 設為 90 度，也就是 1.5708 弧度。三個受測者 A、B 和 C 推了三條不同的路徑，

分別為綠色、藍色和紅色，如圖 4.10 所示。

圖4.10 單點位置與朝向角控制實驗軌跡

實驗結果如下，測試者 A 的實驗數據如圖 4.11，軌跡如圖 4.10，位置控制 是三條路線中最準確的，圖 4.11(b)顯示最終位置為(5.735,6.017)公尺，誤差 26 公分左右，朝向角弧度為 0.084，跟設定只差 0.084 弧度，圖 4.11(a)最後煞車力 矩劇烈變化，是因快到目標點時，發現轉過頭了，煞車力矩及時修正，使 i-go 導回目標點。圖 4.11(c)為人施予 i-go 的推力，剛開始為了克服最大靜摩擦力，

所以推力比較大，之後就趨向 15~20N 上下震盪。

(a)左右輪煞車力矩

(b) i-go的狀態變數:x位置,y位置,朝向角,速度和角速度

圖4.11 單點位置與朝向角控制-測試者A之(a)軌跡(b) i-go的狀態變數:x位置,y位 置,朝向角,速度和角速度(c)人施予i-go的推力

48 

(c)人施予 i-go 的推力

圖4.11(續) 單點位置與朝向角控制-測試者A之(a)軌跡(b) i-go的狀態變數:x位置,y 位置,朝向角,速度和角速度(c)人施予i-go的推力

測試者 B 的實驗數據如圖 4.12，軌跡如圖 4.10，位置控制不錯，圖 4.12(b) 顯示最終位置為(6.189,6.292)公尺，誤差 29 公分左右，而朝向角弧度為-0.231，

跟設定差了 0.231 弧度，表現稍差了點，圖 4.12(a)明顯發現右轉幅度不夠，故右 輪煞車力矩一直呈現較大的現象。圖 4.12(c)剛開始為了克服最大靜摩擦力，推 力較大，之後就趨向 15~20N 作上下震盪。

(a)左右輪煞車力矩

(b) i-go的狀態變數:x位置,y位置,朝向角,速度和角速度

圖4.12 單點位置與朝向角控制-測試者B之(a)軌跡(b) i-go的狀態變數:x位置,y位 置,朝向角,速度和角速度(c)人施予i-go的推力

50 

(c)人施予 i-go 的推力

圖4.12(續) 單點位置與朝向角控制-測試者B之(a)軌跡(b) i-go的狀態變數:x位置,y 位置,朝向角,速度和角速度(c)人施予i-go的推力

測試者 C 的實驗數據如圖 4.13，軌跡如圖 4.10，位置控制較差，圖 4.13(b) 顯示最終位置為(6.294,7.090)公尺，誤差 1 公尺左右，朝向角弧度為-0.192，跟設 定差 0.192 弧度，屬可接受範圍。圖 4.13(a)和(c)的現象產生原因如同測試者 B。

(a)左右輪煞車力矩

圖4.13 單點位置與朝向角控制-測試者C之(a)軌跡(b) i-go的狀態變數:x位置,y位 置朝向角,速度和角速度(c)人施予i-go的推力

(b) i-go的狀態變數:x位置,y位置,朝向角,速度和角速度

(c)人施予 i-go 的推力

圖4.13(續) 單點位置與朝向角控制-測試者C之(a)軌跡(b) i-go的狀態變數:x位置,y 位置朝向角,速度和角速度(c)人施予i-go的推力

我們將上述的結果整理成表 4.2 和表 4.3，以利於觀察和分析兩個演算法的 功效。判斷功效是否良好，我們是把實際值與指定值相減之後，取絕對數值後再 平均當作指標，若其數值越接近零，則代表效果佳。從表 4.2 與 4.3 中可發現，

52