亞
東
學
報
第
32
期 民國
101
年
12
月
37 - 44
頁
Journal of Oriental of Technology
Vo l . 3 2 , D e c e m b e r 2 0 1 2
p p . 37 - 44
履帶型機器人研½
許文昌
1,*
½瑞翔
1
曾俊文
1
呂翎維
1
摘要
本文主要內容係履帶型機器人之研½，硬體部½
以
ASUS Eee BOX
電腦與
Basic Stamp
單晶片為主體
核心
ASUS Eee BOX
透過
RS232
傳輸介面將動½½
，
令傳輸給
Basic Stamp
單晶片，再透過馬達驅動控制
器來控制兩顆直流伺服馬達，當成履帶型機器人的動
力。另外在履帶車上加裝多功½感測器、視訊設備和
機械手臂，以達到居家巡邏之目的，其中多功½感測
器是利用串列傳輸的方式，將量測值傳回電腦讀取並
且顯示 同時搭配
USB Webcam
視訊設備可進行½像
，
擷取辨識與錄放½等功½，而機械手臂可用來移動物
品。軟體主要是以
LabVIEW
圖控語言與
PBasic
語言
來開發程式，LabVIEW 圖控語言主要用來開發人機
介面程式；至於
PBasic
語言用來開發
Basic Stamp
單
晶片程式。
本研究實½後，已成功利用上述之硬體架構，結
合開發之軟體，完成之目標如下:(1)可控制履帶型機
器人的方向與速度
(2)編輯路線½履帶型機器人可以
。
方便的在家中巡邏
(3)機械手臂的五軸馬達可以抓取
。
物品、進行控制，並可編輯機械手臂動½。(4)可讀取
環境之分貝、照度、溫度、濕度及風速資料，顯示在
螢幕上，並可以警示光線與溫度異常狀態。(5)可以抓
取人體臉部½像進行辨識，並具備錄½與放½等功½。
(6)可利用無線遙桿以控制履帶型機器的動½。(7)可
利用
XP
½業系統內建的遠端連線，進行遠端操控履
帶型機器人。
關鍵詞：LabVIEW 圖控語言、PBasic 語言、Eee
Box
電腦、Basic
Stamp
單晶片、多功½感測器、
USB Webcam、RS232
傳輸介面。
壹、 前言
根據國際機器人協會(IFR)官方統計報告指出目
前市面上的家用服務機器人，主要用於教育娛樂與家
庭清½為主軸，而開發家用服務機器人所需的技術與
資金要求較½，因此本團隊選擇了小型服務機器人為
主要開發研究的主軸，這樣比較容易達到我們設定的
教育訓練目標。
而本文要介紹的是履帶型機器人研½，此機器人
可擔任家庭守護尖兵，當½居家保全系統，讓家中無
人時也½透過遠端系統得知家中的一舉一動，並即早
½出反應以減少不必要的損失；另外加入環境監測系
統，讓½用者½掌握家中環境的變化，另外再裝½機
械手臂，為了讓機器人可以夾取物品，進行障礙排除
或與小孩子進行互動。
貳、 系統架構
履帶型機器人的完成品如圖一所示，其系統架構，
可從硬體架構與軟體流程圖來說明:
1
亞東技術學院電機工程系
*通訊½者：許文昌
E-mail：fe026@mail.oit.edu.tw
37
亞東學報 第 32 期
受搖桿或人機界面中運動控制訊號，然後透過
XBee
無線傳輸，將馬達的控制½令傳送給
Basic
Stamp
單晶片，然後
Basic Stamp
單晶片½成控制
器的封包格式，透過串列傳輸訊號傳送給直流馬
達驅動器，直流馬達驅動器接收串列傳輸訊號後
產生
PWM
訊號控制履帶型車動½，可控制機器
人方向與速度。
2.
至於機械手臂部½，原理與運動控制相似，只是
機械手臂的控制，是由
Basic Stamp
單晶片的
I/O
腳控制
TA7279P
馬達驅動
IC
來讓馬達動½。
3.
多功½感測器部½，是當多功½感測器感接受量
圖
1
履帶型機器人的完成品
一、 履帶型機器人的硬體架構如圖二所示，整個硬
體是由
ASUS Eee BOX、Basic Stamp
單晶片、XBee
無線模組、履帶車、多功½感測器、USB
Webcam、
直流馬達驅動器、Xbox
360
無線搖桿和機械手臂所
組成。其動½原理說明如下:
1.
在機器人運動控制部½，是由
ASUS Eee BOX
接
測½令後，開始量測環境參數包括分貝、溫度、
濕度、風速與照度等量測值，然後透過串列傳輸
方式將量測資料回傳，再由
LabVIEW
圖控軟體
來處分與顯示。
4.
½像處理部½，透過
USB Webcam
擷取½像，½
為開啟介面的鑰匙及錄½和播放前方½像。
圖
2
履帶型機器人的硬體架構
38
履帶型機器人研½
二、履帶型機器人的軟體流程圖說明如下:
1.
人機介面程式流程圖
人機介面程式流程圖如圖三所示，½用者進入
人機介面後開始辨識臉部½像，辨識成功後即可進
行各動½的控制，包括動½控制、搖桿控制、編輯
路線、機械手臂、感測器與前方½像，當動½完成
後，切換介面即可進行其他動½的控制，欲停止程
式時按下停止鍵結束所有流程。
圖
3
履帶型機器人機介面程式流程圖
2. Basic Stamp單晶片程式流程圖
如圖四所示，在Basic
Stamp單晶片的PBasic程
式中，我們先等待LabVIEW圖控語言輸入參數進行
副迴圈的選取，然候藉由PBasic程式裡的case指令
來判斷要進入的副迴圈，副迴圈分別有馬達控制、
機械手臂控制、感測器控制，馬達控制部½，先選
擇馬達½向，再載入½速後，即可執行車子的移動
與½向，機械手臂控制部½，選擇手臂馬達軸承與
正反½動½後，手臂就可做出抓取等動½，而感測
器控制，只要執行開關與切換量測項目的功½後，
就可在LabVIEW人機介面讀取到數值，當執行完迴
圏的動½後，返回繼續等待LabVIEW執行選擇動
½。
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亞東學報 第 32 期
圖
4 Basic Stamp
單晶片流程圖
參、 實體實½
履帶型機器人整體外觀如圖一所示，其實體實
½包括硬體實½與軟體實½兩部½，說明如下:
一、硬體實½包括以下元件，簡單說明如下:
1. ASUS Eee BOX:如圖五所示，ASUS Eee BOX內建
Windows XP½業系統 CPU½用Intel Atom N330，
，
顯示卡為NVIDIA
ION
高畫質顯示晶片，記憶體
是DDR2
2GB，硬碟機空間有320GB。
圖
6 BASIC Stamp
外觀及元件示意圖
3. Robotics connection履帶型自走車機座內含直流伺
服馬達:如圖七所示。
圖
5 ASUS Eee BOX
2.
履帶型自走車的控制核心-BASIC
STAMP:
如圖
六所示，Basic
Stamp微控制器，體積小、整合性
高且易於擴展、學習門檻½。
圖
7
履帶型自走車外觀
4.
直流伺服馬達控制器:如圖八所示，直流伺服馬達
控制器由美國Parallax公司所½造，電壓範圍6½
40
履帶型機器人研½
18V
峰值電流大小3
Amp Peak
控制軸數為單軸
、
、
、
PWM頻寬為2KHz、串列傳輸速度2000 ~ 40000
bps、尺寸3.6cm x 3.6 cm。直流伺服馬達需要七個
腳½來達成指令的傳送，其中有兩個腳½是Vcc
與GND為單晶片½用，另外兩個腳½是VIN與
GND為輸入馬達電壓½用，還有兩個腳½為輸出
馬達的正負電壓½用，最後一個腳½是輸入串列
傳輸訊號½用。
圖
9
XBee
模組(左)、XBee 連接板(右上)、XBee
對
USB
連接板(右下)
(飆機器人提供)
6. SL-4112多功½感測器:
如圖十所示，SL-4112多
功½感測器具有分貝、溫度、濕度、風速、照度
等功½，所有產生的數據½以16進制½元透過
RS232回傳給電腦。
圖
8
直流伺服馬達控制器外觀
5. XBee
無線模組:如圖九所示 包括
XBee
無線模組
，
，
XBee
連接板與
Bee
對
USB
連接板，其資料傳
送速率最大
250kbps
工½範圍
1mile (1500m)、
，
½功率的無線感測網路。
圖
11
Logitech USB C120 Webcam
8. MR-999機械手臂:如圖十二所示，MR-999機械手
臂由日本
ELEKIT公司所½造
，用五軸馬達控
制機械手臂的動½，電壓可達3~6V，最高延伸可
達510mm，最長半徑延伸可達360mm。
圖
10
SL-4112
多功½感測器
7. Logitech USB Webcam:
如 圖 十 一 所 示 ， ½ 用
Logitech USB Webcam來½為機器人的前方½像。
擷取高畫質VGA
(640 x 480)視訊與130萬像素
(軟體增強)
½像。利用LabVIEW裡的IMAQ
USB
Function，就½擷取Webcam攝取的½像。
圖
12
MR-999
機械手臂
9. MR-999
機械手臂驅動 電路 板
:如圖十三所示
，
MR-999機械手臂驅動電路板由TA7279P IC所組
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