2.1 輪型機器人硬體架構及規格
本實驗使用的機器人為 Pioneer 3-DX，如圖 2-1[21]所示，機器人離地高度為
21.5 公分，寬度為 38 公分，迴轉半徑為 26 公分，其鋁製的車身可減輕機器人的 重量，最多可以同時配備 3 顆鉛蓄電池，在只裝一顆電池的情況下，車體重量為 9 公斤，除此之外，機器人最多還可以攜帶 23 公斤的額外重量，機器人在兩側裝 有驅動輪並在車體的後方加裝一輔助輪，以增加機器人移動的穩定度，藉由車體 前方的 8 顆聲納，我們可以感測與物體之間的距離。圖 2-2 為機器人實際的外觀。
圖 2-1 機器人尺寸示意圖[21]
圖 2-2 機器人外觀
2.2 系統說明
圖 2-3 為機器人的系統架構，本研究使用的機器人(Pioneer 3-DX)內部含有編 碼器，經由定義機器人開始放置的座標為原點，編碼器可以由馬達的轉速來計算 出機器人目前座標與機器人目前角度，將輪型機器人目前的位置與原點的座標相 減，可得到相對於起始位置的橫坐標、縱座標及角度。聲納系統可以透過發射與 接收超音波來偵測機器人週邊的環境，及在行走過程中是否有遇到障礙物等。最 後，將得到的座標資訊、角度資訊及超音波資訊傳送至微電腦控制板進行處理，
再透過本文所提出的控制器控制機器人左右輪轉速以抵達目的地。
圖 2-3 機器人系統架構
2.3 通訊方式
Pioneer 3-DX 的通訊方式可分為四種，如圖 2-4[21]所示:
(1) 利用 PC 直接透過 RS232 串列埠與機器人連結，將指令直接傳給機器人。
(2)利用 PC 透過 RS232 串列埠接上無線數據機，透過無線傳輸控制機器人移動。
(3)將筆記型電腦直接置於機器人上，再透過 RS232 串列埠與機器人連結。本研 究主要採用這種連結方式。
(4)將指令直接寫入機器人之中的單板電腦，再利用單板電腦中的 RS232 串列埠 與機器人連接。
(1) (2) (3) (4) 圖 2-4 機器人通訊方式[21]
2.4 電力與驅動系統
Pioneer 3-DX 透過鉛酸蓄電池提供動力，電力在經過保護電路、整流電路與 穩壓電路後，提供給機器人內部的微電腦控制板、聲納電路與驅動電路，如圖 2-5 所示。
圖 2-5 機器人電力系統架構
機器人上 LED 的顏色和電池的電壓數有關，在電完全充滿的狀況下，會顯 示綠燈(>12.5 伏)，而在電量不足的情況下會顯示紅燈(小於 11.5 伏)。機器人最多 可配備 3 顆鉛酸電池(12 伏/ 7 安培)，在配備一顆電池情況下就可以驅動機器人，
機器人的執行時間，在配備三顆電池情況下約可以執行 9-10 小時。
2.5 聲納感測系統
機器人總共裝有 8 顆聲納，從機器人的前方看，最右邊的編號是零號，依序 下去最左邊則是 7 號。機器人的左側及右側各安裝有一顆聲納，左右兩側第 1 顆 與第 2 顆聲納之間的角度差為 40 度，而中間 6 顆相距的距離 20 度，如圖 2-6[21]。
藉由此 8 顆聲納，機器人可以抓前方約 180 度的資訊。此外，聲納的有效範圍最 小為 10 公分最大到 5 公尺。
圖 2-6 超音波系統 [21]