研究背景與發展概況

1、全向性機構研究與發展

近年來，移動平台不只是個熱門的研究題目，而且已廣泛被應用，在 工業界，舉凡工廠廠房、倉庫、建築工地，更被推廣應用在我們生活的居 家環境中。這些平台不僅協助人們搬運重物、完成困難繁瑣的工作還可以 做巡邏或清掃房子等工作。隨著技術的發展，使得平台能擁有更多更強的 功能，工作於不同的環境。

一種全方向性的移動平台概念因此被提出 [1]，它提供更好的移動性，

使得平台更具機動性。全方向性移動平台顧名思義為一種可以任何方向移 動的平台，一直到現在，有多種款式的全向平台被人們所提出，如：足型 機械人(legged robots)、球型輪移動平台(ball wheel robots)[2]、爬蟲型移動 平台(crawler mechanisms)[3]等。其中足型機械人其機械結構及控制方法非 常的複雜，且它的移動速度遠遠慢於輪型移動平台；球型輪移動平台受限 於輪子與地板的摩擦力過小，使得平台的定位困難，進一步影響控制結 果，這類的平台只適合工作於少數的適合地板；而爬蟲型平台可以克服一 些階梯式的地形，但是使用太軟的輪子卻使他們移動速度不快。

圖 1-1 全方向性輪子 [4]

一種新的全向平台被提出 [5]，它採用全方向性輪子，如 圖 1-1，這種 (relative position)與絕對位置(absolute position)之研究。

(1)相對位置之研究背景

自主式移動平台，必須透過感測器(sensor)告知外界資訊，才能有效定 位，一般輪型機器人測量距離均使用輪式編碼器(wheel encoder)，而最常被 使用的為遞增型光學編碼器(incremental optical encoder)，然而encoder由於

各種因素造成輪子與地面接觸不完全或打滑而產生累積誤差，在此研究領 域中，大部分均把平台系統之動態特性或打滑現象忽略，而在此系統外做 閉迴路控制，C.C. Tsai et al.[13]的系統使用三軸全向輪平台，encoder回 授，各軸使用比例積分控制器(PI controller)將動態系統包含在內，驗證了 全向平台在直線與曲線行走上的可行性，其行走速度為 3 cm/s。L. Huang et al.[14]是使用四軸全向輪平台，encoder回授，同樣使用PI控制器，但速 度上快許多(85cm/s)，同樣在直線與圓形行走上有不錯的效果，兩者之直線 行走(100cm)或圓形行走(半徑 2cm[13]與 20cm[14])位置誤差皆在 5cm內。

而在感測方位上，常使用陀螺儀(gyroscope)[15]、加速計(accelerometer)

對於室內(indoor)環境定位，D. Hahnel et al.[17]使用雷射(laser)與兩組 RFID天線，利用裝於室內RFID tag，建立描述此空間之幾何架構，輔助雷 射感測器做範圍搜尋，估測機器人的位置則是配合RFID結合Monte Carlo演 算法。實驗結果定位誤差約1m內。Weiguo Lin et al. [18-19]使用兩種方式 定位，首先利用四個ID tag為一組定位裝置，利用機器人偵測到四個ID tag 時間先後作為定位校正依據，實驗結果定位誤差約在 5cm內。另外，利用

WEB camera與ID tag，將tag與供影像辨識的card平行貼於天花板，RFID讀