隧道型探測機器人機構創新設計與運動分析

Abstract

本論文研究目的，在於延續電腦整合設計與製造(CIDM)實驗室研發隧道型空間爬行的機器人的目標，將完整的機構設計，以及機器人在隧道或管路中行進的運動方程式，做進一步的分析，本研究所提出的創新機構設計中，具有移動速度快、體積小、成本低廉、不同管徑適應性高等特性，且在傾斜直管與圓弧管道環境下，都能發揮其特長等優點。 隧道型機器人在國內發展尚處草創的階段，在精度與控制方面都有很大的進步空間，目前運用管路探測等特定功能用途機器人，尚未有較完整的研究現況、發表與應用。本論文首先就隧道型管路探測用機器人的機構設計方面，探討如何創新設計出適用在傾斜直管與圓弧管道運行的機構，且能達到穩定運動。其次就不同造型的管路設計，無論是直管、彎管、傾斜管或不同組合之管路設計，推導其重要的運動方程式，並分析運動特性，藉以評估重要設計參數的影響，做為設計改進的依據，確保機器人在管路中的運動穩定性。 本研究經由運動學分析與力學分析來檢視機構設計中的尺寸參數設計、摩擦係數對爬行運動功效的影響，以求此機器人在管路內能夠平順地移動。由研究分析的數據與實作結果相比較，加以驗證此隧道型管路探測用機器人的運動可行性。