輪椅機器人之實驗運動分析 林景祥、陳俊達
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摘 要
由於現代醫療科技快速地發展,人類的平均壽命不斷地延長,死亡率也逐漸降低,整個社會已經有高齡化的趨勢了,導致 了許多有關身體障礙、慢性病、老人及相關的醫療復健等問題。而目前市面上一般輪椅設計大都採用車輪方式移動,故只 能活動於一些比較平坦的地區,對於某些障礙地形如階梯或斜坡,則備受相當的限制。所以本研究室提出新的輪椅機構,
即以旋臂式輪椅機器人來克服階梯障礙,本文主要是在驗證輪椅機器人在階梯地形、斜坡地形,甚者在螺旋式樓梯地形之 可行性。
關鍵詞 : 輪椅機器人,螺旋式樓梯
目錄
封面內頁 簽名頁 授權書 iii 中文摘要 v 英文摘要 vi 誌謝 vii 目錄 viii 圖目錄 xi 第一章 緒論 1 1.1前言 1 1.2文獻回顧 1 1.3研 究動機及目的 7 第二章 輪椅機器人之設計 8 2.1輪椅機器人結構 8 2.2輪椅機器人之外觀 9 2.2.1身體 10 2.2.2腰節 11 2.2.3腿 節 14 2.2.4脛節 16 2.3輪椅機器人之平地運動模式 18 2.3.1平面航行 18 2.3.2雙觸地機構 19 2.3.3旋轉臂動作 20 2.3.4跨越障礙 運動模式 22 2.4階梯攀爬範圍 23 第三章 輪椅機器人硬體架構 26 3.1 硬體架構 26 3.2硬體說明 27 第四章 控制器與輪椅機器 人運動軌跡分析 35 4.1系統的時間響應 35 4.2PID控制器 37 4.3程式流程 43 4.4跨平台即時資料傳輸 45 4.4.1通訊的種類 46 4.4.1.1並列傳輸和串列傳輸的區分 46 4.4.1.2串列通訊的演變 48 4.4.1.3RS-232 48 4.5平地運動 50 4.5.1車輪模式 50 4.5.2履帶 模式 50 4.5.3類四足前進運動 51 4.6加入PD控制器與穩定誤差關係 51 4.7加入PD控制器後之實驗 52 4.7.1穩態誤差等於10 pulses 52 4.7.2穩態誤差等於5 pulses 55 4.7.3穩態誤差等於0 pulses 58 4.8輪椅機器人之連續動作 62 4.8.1類四足平地前進運動 62 4.8.2攀爬一般直線樓梯運動 64 4.8.3攀爬螺旋式樓梯運動 69 第五章 結論與未來研究方向 78 5.1結論 78 5.2未來研究方向 78 參考文獻 79
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