學位論文
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Item 使用分散式計算之室內環境探索機器人(2017) 魏楷燁; Wei, Kai-Yeh本論文提出一台以機器人作業系統(ROS)架構下 Gmapping結合環境探索和路徑規劃之機器人的設計與實現，使機器人能在未知環境中自主運用環境探索演算法、路徑規劃演算法和運動學控制器探索環境，並在探索環境的同時使用 Gmapping 建置二維平面地圖，使之完成自主探索環境並建置地圖的功能。環境探索演算法中使用的是本論文提出的「分群式邊界偵測法」，使機器人能先把周圍環境探索完畢後才繼續探索新的環境。而路徑規劃使用的的是本論文提出的「改良權重A*演算法」，能使機器人避開障礙物且規劃完整的路徑。由於本實驗室想設計一個輕量化的設備來取代笨重的電腦，但速度卻不會比電腦慢太多的方法，所以採用機器人作業系統(ROS)架構實作在多塊 Udoo Quad 板上，其分散式架構剛好符合要求，能把系統的架構分散開來，使單一程序可以完全使用一個 Udoo 板的效能。為了驗證系統的性能與效能，本論文利用室內環境進行諸多實驗，而由實驗結果可知，本論文設計的機器人導航系統確實能達到分散式處理之輕量化之導航與探索功能的目的。Item 基於3D特徵地圖之分散式架構巡邏履帶式機器人(2017) 顏愷君; Yen, Kai-Chun本論文主要是設計並開發履帶式機器人之軟體、硬體架構，能於已知的室內環境中進行巡邏導航的功能，並能夠完成攀爬樓梯的任務。硬體方面為全新製作的履帶式機器人，除了在動力方面有所提升外，透過碳纖維的車身以及鋁合金的材質提供足夠強健的車體結構，並增加履帶的寬度強化與地面之間的磨擦力，能夠更穩健的攀爬樓梯；軟體方面，透過ROS的架構來開發履帶機器人的功能，基於此架構我們可以將一個複雜的程序規劃成多個部分來處理，像是感測器資料的接收、不同的演算法、機器人的控制等，將功能模組化，使用上有更大的彈性，並於功能上整合路徑規劃和影像定位，在機器人行走過程中，可以即時的監看Xtion所拍攝到的畫面，實現巡邏導航的功能，最後，經由實驗來驗證自製的履帶機器人有足夠能力完成跨樓層巡邏的任務。Item 跨樓層文件傳遞機器人之設計與實現(2016) 龔彥丞; Kung, Yen-Cheng本論文提出一擁有跨樓層文件傳遞功能之機器人的設計與實現，使輪型機器人能夠在一已知地圖的大樓中自主導航，並搭配影像及機械手臂，使機器人能夠搭乘電梯上下至目的地樓層，再配合開發於手機上的應用程式，讓使用者可以藉由使用者介面傳遞目的地資訊給機器人，使其前往目的地。針對定位演算法，本文提出「嵌設錯誤修正向量之蒙地卡羅定位法」，使傳統的蒙地卡羅定位的感測器資訊不僅僅只用來判別粒子的好壞與否，更可進一步得知下一刻時間的參考向量。路徑規劃部分本文提出了「改良型A*混合多重骨架路徑規劃演算法」，以改善傳統骨架繞路的問題，並搭配搜尋上下載點的策略，使其規劃出一條遠離障礙物並安全的路徑，不管在路徑長度還是規劃時間都較傳統A*混合骨架演算法來得優異。在電梯按鈕辨識部分，本篇論文使用輪廓提取的方式，對建立好的模組進行比對，使機器人得知電梯按鈕的座標。手臂控制方面，主要是搭配單攝影機，將三維正逆向運動學的數學模型簡化為二維，可使較不精準的機器手臂如同人類的手臂一樣，朝向按鈕伸直，並觸碰按鈕。最後再將使用者介面實現於Android智慧裝置上，搭配TCP/IP通訊，以及語音辨識工具，讓使用者可以用簡單的使用手機應用程式，命令機器人前往目的地。本論文最後以多個實驗結果驗證所提出之方法的可行性。