i-go 硬體架構如圖 3.2 所示，計算核心是戴爾(Dell)筆記型電腦，主要用來處 理演算法和提供與人互動之人機介面。透過處理兩手各 10 個 force sensor 握力資 訊，來達到判斷使用者意圖的目的；左右兩輪各搭配一顆軸編碼器，用以即時獲 得 i-go 的位置與速度。
圖 3.2 i-go 硬體架構圖
3.1.1 握力資訊擷取機構
為了偵測使用者的意圖，我們設計了一力感應握把，結構主要是由中間的骨 幹與外側的16片孔蓋組成，骨幹為一四角柱，四面構造皆同，內部為空心，成品 的外觀如圖3.3所示。骨幹上一共有16個力感應器放置區，每一放置區塊皆可上 蓋，但由於有6處是手掌、手指無法觸及的，故力感測器每隻握把僅配置10個，
由於力感測器在使用時必須讓力均勻地分布在感測片的圓形感測範圍內，因此每 個力感應器上，我們用一顆比感測器感測面積略小的磁鐵將感測器吸附在握把骨
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幹上，同時可以確保施力集中於力感應器的感測範圍，磁鐵的另一端則吸附一個 孔蓋，孔蓋只與磁鐵有接觸，與骨幹則沒有接觸面，如此的設計可使使用者的施 力不會分散到力感應器以外的地方；當使用者左右手各握住一支握把，如圖3.4 所示，即可由這兩支握把上的力感應器得知左右手的施力大小及施力分佈方式，
其感測器與手掌的相對位置可參考圖2.3。
(a) 握把成品上視圖 (b) 握把成品拆解圖 圖3.3 (a)握把成品上視圖和(b)握把成品拆解圖
(a) 握把實際使用情形側面 (b) 握把實際使用情形正面 圖 3.4 (a)握把實際使用情形側面和(b)握把實際使用情形正面
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3.1.2 周邊控制晶片 PIC18F452
在周邊控制晶片方面，我們是採用由美國Microchip公司所開發生產的PIC單 晶片，型號是PIC18F452，其為一款具Harvard架構的8位元單晶片，採用精簡指 令架構(RISC)，共只有75個指令，最高工作時脈可達40MHz；PIC18F4520的外觀 如圖3.5所示。PIC18F452單晶片微控制器提供了許多週邊功能，可讓使用者依據 其目的規劃使用。
圖 3.5 PIC18F452 外觀
3.1.3 伺服煞車器
系統採用RD-2087-01伺服煞車器，如圖3.6(a)所示，為LORD公司製作的旋 轉式剎車器，系統結構中有一個置於磁黏滯液體中的轉動鋼盤，環型電磁線圈產 生剎車阻尼所需的磁場，磁黏滯液體以剪力方式產生黏滯阻尼力，最大輸入電流 為1.5 A，工作電壓為12-24 Volts，最大輸出力矩4 Nm，經由齒輪比將輸出力矩放 大至後輪為8 Nm，其輸入電流與輸出力矩如圖3.6(b)所示，反應時間可達10~ 30 ms，由於伺服煞車器輸入控制訊號為電流，而單晶片 PIC18F452輸出為PWM電 壓訊號，在伺服煞車器與單晶片PIC之間，以電壓轉換成電流裝置－Wonder Box Device Controller作轉換的橋梁。
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(a) RD-2087-01 伺服煞車器[14]
(b) 輸入電流與輸出力矩關係[14]
圖 3.6 (a)RD-2087-01 伺服煞車器[14]和(b)輸入電流與輸出力矩關係[14]
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3.1.4 軸編碼器
由於伺服煞車器上並沒有軸編碼器（Encoder）的功能，所以必須另外選用 軸編碼器，並且加以改裝，我們選用Faulhabere公司所生產的軸編碼器，其型號 為HEDS 5500 A，額定電壓為4.5~5.5V，解析度500 lpr（Lines per revolution），圖 3.7(a)為編碼器實體圖，加裝於伺服煞車器上，如圖3.7(b)所示，改裝後的編碼器 和伺服煞車器外側的轉軸相連接如圖3.7(c)所示，而伺服煞車器內側的轉軸是由 皮帶輪來帶動行動輔具的後輪，其中，伺服煞車器的皮帶輪和行動輔具後輪的皮 帶輪兩齒輪直徑比為1：2，因此輔具後輪轉一圈，可以達1000 lpr。
(a) 軸編碼器實體圖 (b) 軸編碼器加裝於伺服煞車器
(c) 伺服煞車器、軸編碼器、皮帶輪與後輪配置
圖 3.7 (a)軸編碼器實體圖，(b)軸編碼器加裝於伺服煞車器，和(c)伺服煞車器、
軸編碼器、皮帶輪與後輪配置
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第四章
模擬與實驗
本章針對論文中提到的意圖偵測模型描述實際建立的過程，以及透過兩個控 制演算法進行模擬及實驗，並且對輔助的效果進行探討；建立意圖偵測模型在 4.1 節呈現;透過 Matlab 模擬兩種演算法的功能，其模擬結果將在 4.2 節呈現；接 著，實際將控制方法運用在 i-go 上，實驗結果和分析在 4.3 節呈現。