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1、南臺科技大學一百學年度畢業(yè)專題成果報告專題名稱:投籃機機器人系所：機械工程系指導老師：黃文勇教授專題學生：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投籃機機器人專題學生：鄧文斌、李承儒、江高瑜、陳俊宇指導老師：黃文勇教授南臺科技大學機械工程系5前言近年來，培育學生『創(chuàng)新設計』與『實務製作』能力，一直是國內工程教育學者期盼有所突破的重點。為能提昇國內青年同學投入學習與創(chuàng)作的動機，本研究計畫將擬定一個有趣的競賽活動，在設立一個目標明確的競賽主題後，積極鼓勵青年學子
2、參與此項競賽，除了在競賽中爭取最高榮譽外，亦期盼同學在設計製作過程，能夠加入合理的創(chuàng)新構思，期能在『創(chuàng)意思考』與『設計製作』的能力上，對參與競賽的同學產生啟蒙之功效。1.摘要此實務專題是針對第十一屆工程趣味競賽所設計，須具備自動行走以及針對不同射程距離發(fā)射籃球的投籃功能，並由黃文勇老師指導。移動方面:前二大輪後一小輪的倒三角形車輪擺放，前輪為動力源，各有獨自的馬達驅動，後輪為輔助輪。行進是藉由正向/反向輸入電流，達到讓馬達正轉/反轉之前進後退功效；轉彎則是靠雙輪輸入相反的電流，使馬達正反轉，達到原地轉彎的效果，又因後輪為一小輪
3、，所以轉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『限時分區(qū)、精準投球』為競賽主題，參與隊伍必須製作一具可自動發(fā)射籃球之機器人，競賽時，競賽機具必須在操作者操控下，以動力方式行走進入投球區(qū)（禁以人工方式移動），同時機器人必須具備獨立支撐機構及適當之投球動力源。(見下圖)(圖1.比賽場地區(qū)域)3研究方法此專題機器人製做包含三個部分:1.機構設計2.實務
4、製作3.機器人測試3.1機構設計5本機臺一開始是朝創(chuàng)意獎這個目標來做規(guī)劃。有別於以往四輪的機型，大膽嘗試採用前二後一之三輪設計，因前輪為野狼機車輪(圖2)，而後輪是手推車之小輪，所以機臺底座與地面一開始便呈現(xiàn)傾斜狀態(tài)。(圖1:前二後一之三輪設計)底盤採較重的中碳鋼製作，因為重心集中於後輪，所以發(fā)射時不會造成整體車身的晃動，穩(wěn)定性極高。(圖3:中碳鋼底座)因機臺高度不高，所以本投籃機器人以距離最近的目標為主，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行作動，達成擊球之目的。(
5、圖2:氣壓缸擊發(fā))3.2實務製作(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；之後在板上依設計條件畫加工線並進行鑽孔加工。(3)使用門軸作為結合底座和發(fā)射平臺間的轉軸。(4)前輪使用野狼輪胎，結合自製的軸承和馬達，用螺絲螺帽組固定於已鑽孔加工之底座，同時也裝上一小輪做為後輪。(圖4:軸承結合馬達及輪胎)(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，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)左右兩個馬達各別接上電線和搖
6、頭開關，以及氣壓缸連接上管線和制動開關；共三個開關，並將其崁入一只保鮮盒上，成為此投籃機器人之遙控器。3.3機器人測試機臺完成後做實際測試，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.結果與討論移動方面:因為講求發(fā)射時的穩(wěn)定性，所以光是底座就重達40kg
7、，雖然穩(wěn)定性大大的提升，但相對的也顧慮到兩個前輪馬達是否能夠負荷，以帶動整座機臺行走。實際測試後，馬達馬力夠強(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:測試結果結論，我們是以兩分球的距離來做擊發(fā)，以要求擊球高度為主，遠度為其次，如果氣壓太強，長期使用會導致氣壓缸損壞。6.反省與討論成本:一開始對於計算成本的想法太樂觀，並無精細的規(guī)劃每個零件的價錢分配，以及意外方案。加工方法:對於一些材料加工抱持著太天真的想法，沒有考慮到現(xiàn)實之中的條件限制以及加工困難度，導致需要一直更改原本的設計構想，發(fā)生進度延
8、後狀況。購物交涉:無法明確的對店家表達需要買的東西的尺寸或樣式，以至於常常買一樣東西卻要重覆跑個三四趟，浪費時間。理想實現(xiàn)化:跟加工方法一樣，沒有考慮到現(xiàn)實的條件限制，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，產生
