Automatic Robot 南台科技大學

Southern Taiwan University of Science and Technology

感測元件控制期末報告主題 : 循線搬運機器人

組員49912907 自控三乙 李汶桓49912036 自控三乙 翁翊峻49912097 自控三乙 林冠名49912060 自控三乙 楊承智49912106 自控三乙 徐淯軒49815043 車輛四乙 鄭立言49812092 自控四乙 徐鉅威

指導教授 : 余遠渠 教授

Automatic Robot 大綱摘要

創作目的 設備與器材 製作過程 一、作動方式 二、機構架設 PID 程式控制 程式設計 一、指令介紹 二、完整指令圖 參考文獻Q&A

可以進行自動化搬運作業的 工業機器人。最早的搬運機器人出現在 1960 年的美國， Versatran 和 Unimate 兩種機器人首次用於搬運作業。搬運作業是指用一種設備握持工件，是指從一個加工位置移到另一個加工位置。搬運機器人可安裝不同的末端執行器以完成各種不同形狀和狀態的工件搬運工作，大大減輕了人類繁重的體力勞動。 　　搬運機器人是近代自動控制領域出現的一項高新技術，涉及到了力學，機械學，電器液壓氣壓技術，自動控制技術，傳感器技術，單片機技術和計算機技術等學科領域，已成為現代機械製造生產體系中的一項重要組成部分。它的優點是可以通過編程完成各種預期的任務，在自身結構和性能上有了人和機器的各自優勢，尤其體現出了人工智能和適應性。

Automatic Robot • 自動化搬運機器人

設計概念•此機器人的設計理念為在於方便物品的傳遞和運輸。在用途上有工廠小區塊的運輸工作。

Automatic Robot • 設備與器材

NXT 主機 X1觸碰感應器 X1光感測器 X1超音波感測器 X1輪子 ( 大 ) X2

馬達 X3Lego 零件多數

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• 製作過程1 、作動方式 這次的機構設計上並沒有用到惰輪，而是將輪子組裝在兩側，然後再加裝其他組件加強穩定性，使車子達到行走的目的。如圖所示

圖一、車身右側 圖二、車身左側

Automatic Robot 2 、機構用途

超音波感測器 : 用以偵測物體，感測目標物

光源感測器 : 必須有深色線條，就能配合系統循線行走

觸碰感應器 : 按下即使系統開始做動。

閘門 : 利用閘門來拖行目標物，並防止目標物脫離。

Automatic Robot • PID程式控制

1 、何謂 PID 控制PID 控制為比例 - 積分 - 微分控制。根據歷史數據和差別出現率來調整輸入值應用 :1. 被控對象結構和參數不能完全掌握 2. 得不到精確的數學模型常見 NXT 應用 : 1. 光源尋跡車 2. 追蹤色球 3. 二輪平衡車

單光源軌跡車• 車子是在黑白線上來回移動，並非真的沿著軌跡前進。

白色區塊光源為 50 ，黑色區塊為 40 ，在比較值中設值為 45 ，只要大於 45 ，那表示在白色區塊，便呼叫馬達向右（左）邊調整

P（比例）控制

• 比例項的作用是放大誤差的幅值• 1 、在 48 到 50之間：向右修正，且要修正大一點。• 2 、在 45 到 48之間 :向右修正，，但修正小一點即可• 3 、等於 45：直線前進。• 4 、在 42 到 45之間：向左修正，但修正小一點即可。• 5 、在 40 到 42之間：向左修正，且要修正大一點。

PI( 比例 - 積分 ) 控制•主要目的在於消除穩態誤差。•積分控制 - 積分量會隨著時間而增加，直到某一個臨界值時，便會使馬達的輸出增大且讓穩態誤差近一步的減小，直到等於零。

PID( 比例 - 積分 - 微分 )控制•克服誤差的調節過程中可能會出現振蕩甚至失穩•解決辦法 : 使克服誤差的作用的變化要有些「超前」•增加「微分項」 - 能預測誤差變化的趨勢

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左圖為按下觸碰感測器，機器人開始執行Labview 程式指令

• 程式設計1 、指令介紹

停止條件為按下 NXT 面板按鈕，程式停止。

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機器人行走 PID 程式，超音波感測距離小於 9時，進行下一步指令。

Automatic Robot 2 、完整指令圖

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Q & A

1. 利用什麼感測器來控制前進 ?

2. 程式要求為馬達控制 (PID 控制分析 ) ，其中之 P 控制的功能為何 ?

3. 超音波感測到目標物後，執行哪些動作 ?