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系統識別號 U0002-2608201010305400
中文論文名稱 履帶式風管清潔機器人之機構設計
英文論文名稱 The Design of the Mechanism for a Track Duct Clean Robot
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 98
學期 2
出版年 99
研究生中文姓名 李松穎
研究生英文姓名 Song-Ying Li
學號 697371770
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2010-07-05
論文頁數 61頁
口試委員 指導教授-楊智旭
委員-楊棧雲
委員-翁慶昌
中文關鍵字 通風系統  風管維護清潔  風管清潔機器人 
英文關鍵字 Ventilation System  Duct Cleaning Maintenance  Duct Cleaning Robot 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 本論文主要研究目的是設計一部可用於小型風管內之履帶式清潔機器人,機構可分成底盤及車身兩部分,並利用毛刷來達到風管清潔的目的。
研究項目包含整體結構設計、清潔系統設計以及影像擷取系統,整體結構設計包含底盤車身設計、結構材料選擇以及輕量化設計;清潔系統是以馬達驅動雙毛刷來達到清潔的目的;影像擷取系統則是設計攝影鏡頭(WebCam)之夾持裝置及固定於車身之機構。
經由實驗測試結果得知,目前風管清潔機器人確實具備遠端控制之能力、原地旋轉、穿越障礙物以及影像傳輸等功能,達成風管清潔的目的。
英文摘要 The object of this thesis is to design a track robot that can be used to clean the small air duct. The mechanism of this robot can be divided into two parts. They are chassis and body. The cleaning device is two brushes.
The research work includes the design of overall structure, cleaning system, and the mechanism of image acquisition. The design of overall structure contains optimal design, choice of structure material and chassis body design. Two motor-driven brushes are used in this cleaning system. The mechanism of image acquisition is a design of clamping device with camera (WebCame). The mechanism of image acquisition is fixed on the body.
The experimental results show that the air duct cleaning robot has the ability of remote control, rotation in place, going through the obstacles, image transmission.
論文目次 目錄
誌謝 I
中文摘要 II
英文摘要 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 X
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 文獻回顧 4
1.3.1 國內研究成果 4
1.3.2 國外文獻與相關產品 6
第二章 風管清潔機器人機構系統 9
2.1 機構設計理念 9
2.2 底盤之車體結構 12
2.2.1 底盤底部 13
2.2.2 底盤側邊 13
2.2.3 強化結構 13
2.2.4 履帶齒輪 14
2.2.6 張力惰輪 19
2.2.7 防震材料 20
2.3 車身之車體結構 22
2.3.1 車身底板 23
2.3.2 車身側板 23
2.3.3 前後板 24
2.3.4 防塵蓋 24
2.4 清潔系統 25
2.5 影像擷取系統 26
2.6 風管清潔機器人組裝流程 28
2.6.1 底盤組裝 28
2.6.2 車身組裝 36
2.6.3 風管清潔機器人整體架構 42
第三章 驅動系統與電源電路系統 43
3.1 硬體介紹 43
3.2 控制器系統設計方式 47
3.2.1 伺服馬達控制 47
3.2.2 PWM輸出 47
3.2.3 感測器 48
3.2.4 震動補償機制 48
第四章 研究成果 50
4.1 風管清潔機器人底盤 50
4.2 風管清潔機器人車身 51
4.3 風管清潔機器人 52
第五章 結論與討論 58
5.1 結論 58
5.2 討論 58
參考文獻 60


圖目錄
圖1. 1風管機器人正視圖[11] 4
圖1. 2風管機器人側視圖[11] 5
圖1. 3文獻[12]之機器人實體圖 5
圖1. 4文獻[17]之風管清潔機器人 7
圖1.5瑞典WintClean Air公司所開發的五種功能 7
圖1. 6丹麥Danduct 公司所生產的風管清潔機器人 8
圖 2. 1車身設計流程圖 10
圖 2. 2機器人底盤示意圖 11
圖 2. 3機器人車身設計示意圖 11
圖 2. 4選用之履帶 16
圖 2. 5履帶防滑貼片 16
圖 2. 6選用之齒輪 17
圖 2. 7主動輪連結塊 18
圖 2. 8惰輪連結塊 18
圖 2. 9張力惰輪 19
圖 2. 10 EPE防震材料外觀 22
圖 2. 11選用之毛刷 26
圖 2. 12攝影鏡頭組件示意圖 27
圖 2. 13夾持裝置示意圖 27
圖 2. 14底盤基底組裝 28
圖 2. 15連結底部強化片 29
圖 2. 16底盤底板下方防震墊片 30
圖 2. 17放置防震墊片 31
圖 2. 18馬達固定方式 31
圖 2. 19安裝培林 32
圖 2. 20放置履帶齒輪連結塊 33
圖 2. 21 E型扣環 33
圖 2. 22連結張力惰輪 34
圖 2. 23齒輪安裝 35
圖 2. 24底盤組裝完成示意圖 36
圖 2. 25車身前後板與底板連結固定 37
圖 2. 26放置馬達連結車身側板 38
圖 2. 27安裝NI sbRIO-9602電路板 39
圖 2. 28影像擷取系統 40
圖 2. 29安裝影像擷取系統 41
圖 2. 30車身完成示意圖 41
圖 2. 31車體完成示意圖 42
圖 2. 32安裝毛刷完成示意圖 42
圖 3. 1 NI sbRIO-9602實體圖 44
圖 3. 2 VNH3SP30實體圖 45
圖 3. 3 LM7809A穩壓電路圖 46
圖 3. 4 MLX90609實體圖 46
圖 3. 5 LIS3LV02DQ實體圖 47
圖 3. 6未啟動振動補償機制畫面 49
圖 3. 7啟動振動補償機制畫面 49
圖 4. 1風管清潔機器人底盤 51
圖 4. 2風管清潔機器人車身 52
圖 4. 3風管清潔機器人整體結構 53
圖 4. 4模擬風管 55
圖 4. 5 模擬風管實驗之位置示意圖 55
圖 4. 6模擬風管行進過程分解圖 56

表目錄
表4. 1機器人尺寸比較表 57



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[18] 普特企業有限公司DIY機器人零件網站:
http://www.playrobot.com/DIY_accessary/diy_material_track.html
[19] 瑩芳實業有限公司網站:www.yfepe.com.tw
[20] Singapore Robotic:http://www.sgbotic.com/
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