開啟檔案 - 南臺(tái)科技大學(xué)知識(shí)分享平臺(tái).doc

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1、南臺(tái)科技大學(xué)一百學(xué)年度畢業(yè)專題成果報(bào)告專題名稱:投籃機(jī)機(jī)器人系所：機(jī)械工程系指導(dǎo)老師：黃文勇教授專題學(xué)生：49712052鄧文斌49712057江高瑜49712100李承儒49712122陳俊宇中華民國一百年十二月5投籃機(jī)機(jī)器人專題學(xué)生：鄧文斌、李承儒、江高瑜、陳俊宇指導(dǎo)老師：黃文勇教授南臺(tái)科技大學(xué)機(jī)械工程系5前言近年來，培育學(xué)生『創(chuàng)新設(shè)計(jì)』與『實(shí)務(wù)製作』能力，一直是國內(nèi)工程教育學(xué)者期盼有所突破的重點(diǎn)。為能提昇國內(nèi)青年同學(xué)投入學(xué)習(xí)與創(chuàng)作的動(dòng)機(jī)，本研究計(jì)畫將擬定一個(gè)有趣的競賽活動(dòng)，在設(shè)立一個(gè)目標(biāo)明確的競賽主題後，積極鼓勵(lì)青年學(xué)子

2、參與此項(xiàng)競賽，除了在競賽中爭取最高榮譽(yù)外，亦期盼同學(xué)在設(shè)計(jì)製作過程，能夠加入合理的創(chuàng)新構(gòu)思，期能在『創(chuàng)意思考』與『設(shè)計(jì)製作』的能力上，對(duì)參與競賽的同學(xué)產(chǎn)生啟蒙之功效。1.摘要此實(shí)務(wù)專題是針對(duì)第十一屆工程趣味競賽所設(shè)計(jì)，須具備自動(dòng)行走以及針對(duì)不同射程距離發(fā)射籃球的投籃功能，並由黃文勇老師指導(dǎo)。移動(dòng)方面:前二大輪後一小輪的倒三角形車輪擺放，前輪為動(dòng)力源，各有獨(dú)自的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，後輪為輔助輪。行進(jìn)是藉由正向/反向輸入電流，達(dá)到讓馬達(dá)正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)之前進(jìn)後退功效；轉(zhuǎn)彎則是靠雙輪輸入相反的電流，使馬達(dá)正反轉(zhuǎn)，達(dá)到原地轉(zhuǎn)彎的效果，又因後輪為一小輪

3、，所以轉(zhuǎn)彎的效率又大大加成。發(fā)射方面:配置:底座上的兩塊長方形鋁合金板做為基座，將氣壓缸安裝並固定在鋁合金板上，以氣壓缸做為擊球的動(dòng)力源，並在鋁合金板的最前(上)端，用角鋼搭出一置球架，即為發(fā)射系統(tǒng)。2.研究目的這次的趣味競賽將以『限時(shí)分區(qū)、精準(zhǔn)投球』為競賽主題，參與隊(duì)伍必須製作一具可自動(dòng)發(fā)射籃球之機(jī)器人，競賽時(shí)，競賽機(jī)具必須在操作者操控下，以動(dòng)力方式行走進(jìn)入投球區(qū)（禁以人工方式移動(dòng)），同時(shí)機(jī)器人必須具備獨(dú)立支撐機(jī)構(gòu)及適當(dāng)之投球動(dòng)力源。(見下圖)(圖1.比賽場地區(qū)域)3研究方法此專題機(jī)器人製做包含三個(gè)部分:1.機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.實(shí)務(wù)

4、製作3.機(jī)器人測試3.1機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)5本機(jī)臺(tái)一開始是朝創(chuàng)意獎(jiǎng)這個(gè)目標(biāo)來做規(guī)劃。有別於以往四輪的機(jī)型，大膽嘗試採用前二後一之三輪設(shè)計(jì)，因前輪為野狼機(jī)車輪(圖2)，而後輪是手推車之小輪，所以機(jī)臺(tái)底座與地面一開始便呈現(xiàn)傾斜狀態(tài)。(圖1:前二後一之三輪設(shè)計(jì))底盤採較重的中碳鋼製作，因?yàn)橹匦募徐夺彷?，所以發(fā)射時(shí)不會(huì)造成整體車身的晃動(dòng)，穩(wěn)定性極高。(圖3:中碳鋼底座)因機(jī)臺(tái)高度不高，所以本投籃機(jī)器人以距離最近的目標(biāo)為主，專攻2分球。將鋁合金發(fā)射基座的前端架高，使其成頃斜狀，即為擊球之仰角。讓氣壓缸以固定的氣壓壓力進(jìn)行作動(dòng)，達(dá)成擊球之目的。(

5、圖2:氣壓缸擊發(fā))3.2實(shí)務(wù)製作(1)訂製中碳鋼條，並將其焊接後作為底座。(2)訂製兩鋁合金板作為發(fā)射平臺(tái)；之後在板上依設(shè)計(jì)條件畫加工線並進(jìn)行鑽孔加工。(3)使用門軸作為結(jié)合底座和發(fā)射平臺(tái)間的轉(zhuǎn)軸。(4)前輪使用野狼輪胎，結(jié)合自製的軸承和馬達(dá)，用螺絲螺帽組固定於已鑽孔加工之底座，同時(shí)也裝上一小輪做為後輪。(圖4:軸承結(jié)合馬達(dá)及輪胎)(5)底座上的兩塊長方形鋁合金板做基座，再5訂作一支約一公尺長的圓柱型氣壓缸，透過角鋼做為連結(jié)，將氣壓缸安裝並固定在鋁合金板上。(圖5:用角鋼將氣壓缸固定在基座上)(6)左右兩個(gè)馬達(dá)各別接上電線和搖

6、頭開關(guān)，以及氣壓缸連接上管線和制動(dòng)開關(guān)；共三個(gè)開關(guān)，並將其崁入一只保鮮盒上，成為此投籃機(jī)器人之遙控器。3.3機(jī)器人測試機(jī)臺(tái)完成後做實(shí)際測試，用氣壓表上的的數(shù)值(bar)來控制力道以及發(fā)射的高度：第一次測試我們使用6bar的力道擊發(fā)，高度約為1.2公尺。第二次測試我們使用8bar的力道擊發(fā)，高度明顯多了0.5公尺，所以約為1.7公尺。第三次測試我們使用穩(wěn)定的10bar的力道擊發(fā)，高度約為3公尺。最後一次我們使用12bar的力道擊發(fā)，高度約提高到3.5公尺。4.結(jié)果與討論移動(dòng)方面:因?yàn)橹v求發(fā)射時(shí)的穩(wěn)定性，所以光是底座就重達(dá)40kg

7、，雖然穩(wěn)定性大大的提升，但相對(duì)的也顧慮到兩個(gè)前輪馬達(dá)是否能夠負(fù)荷，以帶動(dòng)整座機(jī)臺(tái)行走。實(shí)際測試後，馬達(dá)馬力夠強(qiáng)(輸入12V)，與軸承和輪胎的組合也很理想，所以可自由操控行走。發(fā)射方面:測試結(jié)果結(jié)論，我們是以兩分球的距離來做擊發(fā)，以要求擊球高度為主，遠(yuǎn)度為其次，如果氣壓太強(qiáng)，長期使用會(huì)導(dǎo)致氣壓缸損壞。6.反省與討論成本:一開始對(duì)於計(jì)算成本的想法太樂觀，並無精細(xì)的規(guī)劃每個(gè)零件的價(jià)錢分配，以及意外方案。加工方法:對(duì)於一些材料加工抱持著太天真的想法，沒有考慮到現(xiàn)實(shí)之中的條件限制以及加工困難度，導(dǎo)致需要一直更改原本的設(shè)計(jì)構(gòu)想，發(fā)生進(jìn)度延

8、後狀況。購物交涉:無法明確的對(duì)店家表達(dá)需要買的東西的尺寸或樣式，以至於常常買一樣?xùn)|西卻要重覆跑個(gè)三四趟，浪費(fèi)時(shí)間。理想實(shí)現(xiàn)化:跟加工方法一樣，沒有考慮到現(xiàn)實(shí)的條件限制，一些特殊的零件在市面上不易找到(例如氣壓缸)。分工狀況:一開始並無明確的工作分配，做什麼事都是集體行動(dòng)，產(chǎn)生