97华梵大学机电工程学系专题研究成果报告.PDF

97 華梵大學機電工程學系專題研究成果報告 仿生機器人 指導教授：林靖國教授 參與學生：B9402028鍾世雯 B9402076吳帝瑩 一、摘要 a.蜿蜒爬行 （Serpentine crawling ） 現今的仿生學為機器人的一大研究項 蜿蜒爬行乃蛇身向左右兩側交替擺 目，俯瞰全世界都已在仿生學上做出許多的 動時，使蛇身形成側面的波浪狀以向前 研究，這次的主題機器蛇也是仿生學的熱門 爬行，如圖4.1所示。 選項之一，目前日本、美國、大陸都已研發 出各種用途的機器蛇 。 本專題研究最主要目的為機器蛇的多 項運用並觀察機器蛇在遠端控制上是否可 以穩定操作 ，此專題已完成了模擬機構及遠 端控制部份。 二、前言 近幾年來，機器人的使用領域相當的廣 圖4.1蜿蜒爬行 泛，隨著醫學的應用、外太空探險，危險區 域探索，居家環境清潔及電子寵物著等都有 b.收縮前進 （Concertina locomotion ） 不錯的發展，而機器人的研究也越來越進 收縮前進乃蛇的身體後半部先彎曲 步，需求也不斷的增加，使得機器人必須走 收縮成許多段，然後像錨一樣的固定， 向更人性化工能，以符合大眾的需求。 而蛇的頭部在與身體前端一起向前伸 張，當蛇身完全伸直後在彎曲收縮然後 三、研究目的 伸直，這樣就形成了前進，如圖 4.2 所 在機器人領域中仿生學為世人爭相研 示。 究的議題，因為比起人類的雙足步行，動物 具有更高的靈活性與自由度，其中最為特殊 的即為無足的爬行動物－蛇。機器蛇在仿生 機器人中也是一項熱門的研究，蛇的運動過 圖4.2收縮前進 程跟一般的足行動物大不同，為了實踐仿生 學，利用輔助軟體設計與模擬並實際製作蛇 c.直線爬行（Rectilinear crawling ） 型機器人。 直線爬行是以蛇的腹部鱗片作為支 撐點，靠著摩擦力抵住地面並以體側裡 四、研究方法 的強勁肌肉收縮進而將身體向前拉動， 4.1 機器蛇運動學模式 如圖4.3所示。 機器蛇的行走是以自然界中的蛇作為 依據，而蛇的行走模式分為四種模式︰