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机器人关键技术及前沿应用设计集锦

时间:10-24 来源:网络整理 点击:

脉波与判断,使超音波能自动追随物体,也更加稳定照护功能。

  为可负载生活必需品,因此行走动力来源选择扭 力较大的马达(IG-30GM)做为驱动,搭配耐高电流的12伏特(V)马达驱动芯片(HB-25)来控制直流马达,控制方式为脉波的宽度调变,控制两颗 马达的正反转、时间差和转动速度等参数,芯片扮演重要的行动控制机能,车体的前进、后煺、转弯等动作。

  .Kinect骨架判断

   Kinect透过镜头即时撷取使用者的动作,之后并会接着解析相对应的指令。透过内建的红外线VGA镜头发出主动式雷射,在Kinect可扫描的範围内 藉由雷射反射过程判断使用者位置,当使用者的身体部位识别完毕后,Kinect会将所撷取到的资料整理成一组骨架图,藉此对应于相关应用。

  使用Kinect本身的骨架辨识功能,能模拟出老人的骨架,让主系统监控骨架与动作,判断骨架是否出现或是下降;判断特定动作,启动特定的功能,如图3为人体进入Kinect範围时会出现骨架识别,进而做出不同指令动作。

  

  图3 机器人动作流程图

  .紧急简讯传送

  当老人发生跌倒时,主系统接受跌倒指令数值判断出Kinect所勾勒出的骨架是否下降或消失,并透过紧急简讯功能,立即发送简讯至子女的手机进行通知,家人在查看到简讯后能立即开启网路视频服务,可于第一时间了解家中老人的状况,并与老人进行对话。

  此外,简讯功能可指定手机号码,且更改紧急联络人十分方便。

  .脸书动态/互动视频服务

  当老人需要照护机器人进行观看在外子女的动态或联络时,可透过手势辨识,呼叫照护机器人过来至身旁,机器人可透过手势动作判别进行脸书动态服务,可观看子女在外打卡或上传照片,也可利用网路摄影机及网路视频功能与在远方子女进行视频对话,随时知道彼此的消息。

  执行完整测试项目 机器人实现更安全老人照护

  图3为该系统的动作流程图,以微控制器(MCU)做为核心控制(图4),进行数值运算与即时反应,利用微控制器的高运算处理速度来即时完成所有数值接收与指令,让机器人不会因延迟而导致行动不顺畅。

  

  图4 微控制器动作方块图

  主系统芯片还须与其他硬件结构说明,以主系统芯片出发,达到所有模组相互结合的应用,进而完成智能型照护机器人的设计与实现。在实作过程中须进行仔细调整与测试的项目,包括直流马达驱动控制、超音波定位角度追踪、Kinect指令动作方向和机器人追随安全距离。

  .直流马达驱动控制

  为让本系统达到行动照护,所以直流马达是必定需要的,并使用马达驱动器,控制起来只须调整脉衝宽度调变(PWM),以及马达的正反转、时间差和转动速度等参数,就能让照护机器人行动起来更加顺畅(图5)。

  

  图5 直流马达测试及建置

  利用测试方法让马达得以进行正反转动作,再将完成的马达驱动置于该作品底座,裡头包含自行设计的电路板、配置电源及最重要的马达驱动器等。

  .超音波定位角度追踪

  为能让机器人能自动追踪人体,自行简易设计出应用叁个超音波判断距离与方向,再与伺服器马达结合而形成的角度追踪,透过侦测叁种方向,马达就能精準追随并停止。

  .Kinect指令动作方向

  该系统结合Kinect进行骨架与动作侦测,手势动作则应用于开启脸书动态服务于网路视频功能,为方便开启功能,进而测试手势不同方向与动作。

  .机器人追随安全距离

  为能让跟随老人并维持距离追踪,以及Kinect角度侦判範围,测试不同距离来决定能最精準且侦测到数值的车身与老人间距,分别测试50cm、80cm、100cm叁种不同距离。

  图6为该系统的正面摆设,其中包含笔记型电脑的放置,用来观看视频及骨架侦测观察画面。Kinect置于上方处,方便撷取整个骨架,并结合超音波进行人体追踪,置放叁颗以扩大测量範围。

  

  图6 照护系统正面硬件装置配置

  藉由跟随功能达到即时监控,让老人在家中能降低危险发生,并利用本身置物柜以放取老人日常生活用品,达到即时拿取的便利性,以最人性化且智能的方式照顾好老人,未来也将会增加更多功能,来让服务更加完善。

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