第八届全国创思设计与制作竞赛论文集 中华民国九十三年十一月一日
南荣技术学院 重机上阵
大学组 : 重机上阵
指导老师: 吴敬儒 参赛同学:黄谚铭 陈义任 巫适安 南荣技术学院 机械工程系
机器人简介
本队机器人是以放金探子为设计目的,所以需要有一 只约三米的手臂,尝试了许多机构,到最后觉得云梯车的 机构不错,所以采用了云梯机构来设计.我们不采进入储 球区来检球只在储球区外啄球.因为车重的限制,所以车 体设计比较迷你,轮胎也比较小.
不进去储球区, 所以选择轮子 size 较小抓地力强的海绵胎 来完成机身.我们设计把前后轮距离拉近,因前轮跟后轮 间,轴距越小转弯越灵活.如图下(一) .
设计概念
我们将机器人分成车体,轮子,云梯手臂机构,啄球 机构,卷线滑轮机构等五个主要部分.
车体:主要功能是将支撑云梯手臂,以四个轮子组装成
一个整体机构.
轮子:选择因为我们车体不进去储球区,所以选择轮子
size 较小抓地力强的海绵胎.
云梯手臂:在设计上是为了放置三米高的金探子,因此
手臂材料选择上需要有一定强度,所以我们选择精密机械 用的铝材,又因在车子尺寸的限制上, 所以我们只好设计成 云梯机构.
云梯手臂:
手臂是利用消防云梯车的原理来制作.首先制作最底 层,底层是用二支轻而强度好的ㄇ型铝材制作.在ㄇ型铝 材的上边画上中心线,在中心线上钻五到六个孔,并锁上 螺丝当成滑轨.底层完成后再来制作上层单层的结构,再 利用材料本身上的沟槽,锁上约为十到十四颗的螺丝,当
啄球机构:是由棒球发球机构研发而来. 卷线滑轮机构:调节云梯机构上升放球所需要的角度. 机构设计
尝试过不同种类材料,车体,伸长机构之后,我们的 结论是,越是简单的机构,在修护,加工,拆装,都可以 省下很多的时间,所以我们的机构都以简单而可达到我们 所需要之目的而设计.
成一层跟一层间的滑轨.接下来一层叠一层装上去,加上 底座共六层.结合之后在各端点上装上直径 2 公分的滑 轮,在滑轮上绑上钢线,靠钢线与滑轮来互相传动.再来, 底座装上一支导螺杆,利用马达转动导螺杆来传动.最后 在每层间抹上工业用黄油,使每一层伸缩自如.云梯手臂 能伸缩如图下(二) .
车体:
因为车重的限制所以我们采用轻而好施工的 L 型角 铝,来制作成为底盘;因怕车体刚性不够,所以支撑云梯 手臂位置采强度较高的长方型铝材来制作;因为我们车体
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第八届全国创思设计与制作竞赛论文集 中华民国九十三年十一月一日
南荣技术学院 重机上阵
计中,所有的重点都是摆在各电子元件的电流驱动能力与 避免干扰造成的当机. 控制盒 8051 的工作是以阵列扫描的方式, 判读各开关 的状态,并加以编码后,传送至机器人本体.为了避免外 界的干扰,同时也顾及接线的简单化,我们采用了半双工 的 RS485 介面.RS485 介面只须要两条线,应该是最简单 的了;根据规范,RS485 介面的通讯距离可达 4,000 英尺, 由此可知它的抗杂讯能力非常的强.最重要的是,RS485 介面是多处理机通讯介面,使得我们可以把机器人本体上
啄球机构
这个机构利用手臂下墬时的重力来收集球,利用一颗 圆型的滚轮来使球滚进圆筒内而无法出来,再利用马达来 驱动手臂下降把滚轮撑开放球如图下(三) .
的各部控制,做成独立的单元,各单元之间仅需以两条 RS485 通讯线串接起来即可.使用独立的控制单元,可以 使各单元的功能简单化,降低程式与线路的复杂度,并且 维修与功能更新时,只要更换相关的控制单元即可,其他 未更新的部分不会被更动到,大幅降低了维修与功能更新 的失败风险. 为了控制盒的轻量化,控制盒本身不安装电源.因此 控制盒到机器人本体需要四条连接线,两条电源线,两条 RS485 通讯线.我们采用一般电脑常用的 USB 线材(正好是 四条线)来连接控制盒与机器人本体. 通讯的编码中,有加入一查核码(check sum).控制盒 单元每秒对机器人本体传送操控开关状态 25 次(每 40ms 一次),频率够多,所以当受讯控制单元一旦检出查核码错
卷线滑轮机构:
因为我们的云梯机构需伸长 3 米以上的高度,如果靠 马达转动导螺杆来调节,怕手臂抬起角度会不够用.因此 我们决定使用比较简单又省力的定滑轮机构,以滑轮配合 钢线加上马达来调节手臂角度.但因定滑轮省力费时,所 以我们测试了很多马达最后才找到在速度与扭力都符合我 们要求.

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