第一章 簡介
1.1 前言
近期震驚全球之日本大地震，造成福島核安事故，現場充滿高濃 度的輻射，就算有全套防護服，仍然是極度危險，尤其部分區域充斥 著輻射汙水，動輒幾公尺的深度，在無電力，漆黑一片的現場來說，
一旦踏入，幾乎沒有全身而退的可能，在這種惡劣環境之下，要搶修 者孤身挺進明顯是不明智之舉動，試想，光是摸索出反應爐故障的位 置，搶修者已不知要暴露在輻射中多久，因此，日本方面求助於美國，
派出 iRobot 系列之 SUGV((Small Unmanned Ground Vehicle))，即無人 戰地用小型機器人，協助探查場內情況，此型機器人可遠端操作，重 量輕便，一台 SUGV 約 30 磅重，運送方便，用途多樣，可佈署於戰 場、公共場所、市街，其上有可裝備不同感測器的設計，使其可在不 同的情況下，改變裝備之感測器，擔當起偵查、監視以及未爆彈處理 等危險處理，SUGV 外型的最大特徵為在兩側履帶前端各有裝備突起 之副履帶，可幫助其在階梯或崎嶇不平之地面攀爬行走，如履平地。
1.2 研究背景
現今台灣產業，最主要的收入來源仍為代工業，部分關鍵技術皆 掌握於他人之手，導致台灣無法自力生產，以長遠之遠光來看，絕不 利於台灣產業之發展，而無論是何種產業，除部分傳統手工產業，皆 難以與自動化機械離拖，因此擁有自動化技術是十分重要的，現在更 是以機械手臂之間的互動為主流，講到機械手臂，無外乎機械結構，
互相間的通訊，控制系統之類，每一項間皆息息相關，因此能確實掌 握每一項的關鍵技術是十分重要的。
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1.3 研究目的
本計畫是以在 99 年現有中科院已完成履帶式「災害處理機器人」
雛型機為基礎，對雛型機中，原有馬達電控，操控軟體軟介面進行改 善調整，完成相關技術盤點整合，以輔助中科院設定遠程目標為 101 年科專 3K 產業及 102 年國防產業 UGV 建案成功。
計畫中硬體方面改善方面，擬更新六軸機器手臂馬達與控制驅動 器。原雛型機六軸機器手臂馬達有些採用直流無刷伺服馬達，步進馬 達與直流有刷馬達。由於受限電池電壓，原雛型機六軸機器手臂馬達 與驅動器設計並無法完全展現機器手臂特性。本計畫擬更新六軸機器 手臂馬達與控制驅動器，全採用直流無刷伺服馬達。操控中，我們不 採用原設計 RS232 介面，而改採較快速 CAN 網路介面，以實現分散 式網路馬達多軸控制設計。CAN 網路介面在串列式機構同步控制設計 與電控配線方面皆優於原設計 RS232 介面。在操控軟體方面，除程式 可相容於較新 Vista 作業系統，程式撰寫採用 C#語言搭配 NI 圖控軟 體，提供較視覺化圖控介面。提供中科院對「災害處理機器人」對其 他功能整合一個較佳操作環境。
1.4 文獻回顧
機器人產業為一新興產業，在政府不遺餘力的推動之下[1]，已有 初步的成果，而無論是學界抑或民間，對於機器人之研究，更是有大 量之研究成果展現。
智慧型機器人由於是多種專業領域之高度結合，其中包含有運動 分析[2]，使機器人可在規定的時間內，快速且準確的執行所需的動作，
而六軸機器手臂是常見之軌跡可控制系統[3]，因機械手臂的結構與採 用的材質，甚至外在環境之影響與本體之極限，都會影響到手臂靈活
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度與抓取的準確度，因此運動控制系統之重要由此可見，現今串列式 伺服運動控制[4]已慢慢取代傳統伺服控制技術，改善了過多配線、解 析度之不足、即時性與雜訊等缺點，可是即使採用了串列式伺服運動 控制，要如何取得最佳之馬達參數[5]，又是一重要課題。
工業用之產業機器人由於通常之用於固定生產線之固定流程，因 此常採用固定於某位置之設計，可若是多功能之機器人[6]，其必須要 具備一定之移動能力，在移動之選擇上，有使用仿生物之足類移動[7]，
採用輪子進行移動[8]之設計，或與本次中科院計畫所採用之履帶式為 最常見。機器人具備了對環境之偵測以進行判斷之能力，需要在其上 裝置有影像攝影機或各類感測器[9,10]，以提供機器人擁有視覺及感 知周遭狀態的能力。
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