本論文研究所使用的自走車為 ActivMedia 公司所生產製造的 Pioneer 3-DX，
Pioneer 3-DX 為一台功能相當完整的自走車，其本身即為多功能的移動平台，並 可增加額外的週邊擴充裝置。系統主要以筆記型電腦放置於自走車上，對自走車
CPU：Core2 SU3500 (1.4G) RAM：DDR3 2GB
開發軟體：
Visual Studio C++ 2008 Matlab 7.0
自走車：
Pioneer 3-DX
作業系統：
Windows XP
3.1.1 自走車硬體架構
自走車的架構包含：以微電腦控制板為核心的控制系統、以電池為動力來源 的電力系統、通訊系統、內建編碼器的驅動系統、超音波感測器與其他週邊的擴 充系統，圖 3-1 為自走車系統架構圖。
Microcomputer Control Panel
88C166
Driving System, Encoder
Left wheel Power System
Right Wheel
Ultrasonic Sensor Communication
System (4 Connection
Methods) Peripheral Expansion
System
圖 3-1 自走車架構圖
3.1.2 自走車外觀
Pioneer 3-DX 自走車的外觀如圖 3-2 所示，自走車的車頭前方的超音波感測 器約離地 18.5 公分，主要長寬高方面；車頂的離地高為 21.5 公分，寬為 38 公分，
車長是 51 公分，整車重量約為 9 公斤重，最大負重為 23 公斤，移動則由兩顆驅 動輪來使自走車移動，另配置一可轉向的惰輪使車身達到平衡。在自走車的圓頂 上另設有一擴充槽，可再外接其他周遭相關的感測配件，如無線收發模組、CCD 影像套件等裝置，本論文中的研究中使用自走車前方的八顆超音波感測器，做為 偵測障礙物距離的依據。
圖 3-2 Pioneer 3-DX 自走車外觀
自走車電源使用 12V 的鉛酸電池做為電力的來源，行走時至少裝配一顆電 池，後方電池室中至多可為自走車裝上 3 顆鉛酸電池，基本上一顆電池依自走車 的行走狀況的不同，可提供 2~3 小時的續航力。最大行進速度為每秒 1.6 公尺。
3.1.3 自走車的通訊方式
移動式自走車一共有以下的四種通訊方式：
(1) 自走車直接與桌上型電腦連線，從桌上型電腦透過 RS-232 傳輸資料和下達命 令控制自走車的行動。
(2) 桌上型電腦經由無線基地台當作中繼站，使用無線傳輸的方式取代以線傳輸 的方式，桌上型電腦與移動自走車都透過無線基地台來互相傳遞控制指令與 回傳值。
(3) 將筆記型電腦直接架在移動自走車上面，經由 RS-232 傳輸線來做筆記型電腦 與移動自走車之間的溝通。
(4) 使用者直接將寫好的完整程式，燒錄在移動自走車的內建的單版電腦中，使 移動自走車直接驅動導航。
3.2 超音波感測器系統
自走車的整合系統至少要包含定位、環境辨識，閃避障礙等等的部分，在對 於環境辨識的部分而言，感測器元件之選擇就會變的更顯重要，而且使用理想的 感測器元件能夠有效的減少許多硬體與軟體使用上的困難度，且對於感測器所送 回的資料的處理也會顯得更加容易，但由於對於感測器精準度需求越高所必頇付 出的成本也相對的提高，所以價格也是一項重要的考量因素。
本論文研究中所使用的是超音波 Polaroid 6500，自走車上所搭載的超音波感 測器共有八顆。自走車俯視圖所示左邊與右邊各設置一顆超音波感測器，其餘六 顆超音波感測器分布於各隔 20 的位置，並且左右對稱，用以偵測自走車前方180 範圍內的障礙物。從自走車正前方，由右邊到左邊自走車的超音波編號分別為 0~7 號，如圖 3-3 所示。超音波感測器的量測精準範圍大約為 10 公分到 500 公分，針
對每個超音波感測器於不同距離的測試誤差如表 3.2[25]所示。
表 3.2 超音波於不同距離的測試誤差表
感測距離
超音波編號
300 500 1000 2000 3000
0 306 504 1008 2007 3010
1 312 504 1011 2011 3008
2 311 509 1011 2005 3006
3 307 508 1008 2009 3010
4 311 506 1006 2010 3011
5 310 508 1002 2008 3009
6 307 511 1010 2008 3012
7 304 505 1008 1999 3005
圖 3-3 超音波感測器配置圖
3.3 自走車移動軌跡紀錄
一般自走車的導航功能，都是搭配定位來做導航的工作，本研究中的自走車 可以規劃好使用者需求的路徑在環境中走到指定方位，透過自走車本身驅動輪的 速度與角速度兩個控制輸入值，能夠正確的行走已規劃好的軌跡，並且搭配超音 波感測器去做規避障礙物的動作，提高循跡控制的效率。左右兩個編碼輪將記錄 相對位置與座標，利用這個編碼器可以透過數學軟體有效地畫出所有行徑的座標
軌跡。