簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 楊錢威
Yang, Chien-Wei
論文名稱: 智慧型居家清潔機器人之充電站研製
Design and Implementation of The Charging Station for Intelligent House Cleaning Robot
指導教授: 王榮泰
Wang, Rong-Tyai
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 工程科學系
Department of Engineering Science
論文出版年: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 95
中文關鍵詞: 充電器智慧型居家清潔機器人
外文關鍵詞: charging stati, intelligent house cleaning robot
相關次數: 點閱:153下載:9
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  •   於本文內設計與研製一個智慧型居家清潔機器人之充電站,此充電站包含有充電電路、充電控制、電力估測電路、自動充電等功能。充電站的控制核心是使用Altera公司所生產的CPLD晶片,並且以硬體描述語言(VHDL)對整體控制系統作一個模組化的電路設計,完成電路的模擬與佈局,並透過MAX+plus II軟體將其下載至CPLD內,而實現充電站的整體設計。

      Charging station of the intelligent house cleaning robot is developed in the paper. The charging station includes charging circuit, capacity estimation, and automatic charge etc..
      In order for electric circuit to be more space conserving and to avoid instability, it is better to use CPLD to generate PWM signals than traditional analog systems. An Altera Company’s CPLD chip is used in the control core of the charging station. In the paper, the VHDL language is used to design the program for CPLD. Experimental results show the validity of the proposed charging station.

    中文摘要                  I Abstract                   II 誌謝                   III 目錄                   IV 圖目錄                    VIII 表目錄                    XIII 第 1 章 緒論                 1  1.1 前言                  1  1.2 研究動機                1  1.3 文獻回顧                2  1.4 論文架構                3 第 2 章 智慧型清潔機器人之電池充電技術    4  2.1 二次電池之回顧與展望          4   2.1.1 鉛酸電池              5   2.1.2 鎳鎘電池              5   2.1.3 鎳氫電池              6   2.1.4 鋰離子電池             7   2.1.5 鋰離子高分子電池          9   2.1.6 燃料電池              9  2.2 鉛酸電池的介紹             13   2.2.1 鉛酸電池的構造           13   2.2.2 鉛酸電池的工作原理         15   2.2.3 鉛酸電池的等效電路模型       16  2.3 充電方法簡介              18   2.3.1 定電壓充電法            19   2.3.2 定電流充電法            20   2.3.3 混合定電流與定電壓充電法      22   2.3.4 脈衝電流充電法           25   2.3.5 ReflexTM充電法           28 第 3 章 電池殘電量預估與檢測方法       31  3.1 前言                  31  3.2 開路電壓法               32  3.3 比重計法                33  3.4 加載電壓法               34  3.5 查表法                 37  3.6 庫倫量測法               38  3.7 內電阻測定法              40   3.7.1 何謂內電阻             40   3.7.2 內電阻測定法之介紹         42 第 4 章 充電器硬體架構設計與結果分析     44  4.1 充電站之系統架構            44  4.2 CPLD晶片之硬體架構與設計流程      46   4.2.1 可程式邏輯元件之發展        47   4.2.2 VHDL硬體描述語言簡介        49   4.2.3 CPLD晶片設計流程          52   4.2.4 CPLD晶片介紹            55   4.2.5 實驗板之介紹            57  4.3 A/D轉換電路              61  4.4 脈波寬度調變控制電路          63   4.4.1 脈波寬度調變簡介與工作原理     63   4.4.2 脈波寬度調變電路分析        65   4.4.3 閘極驅動電路            66  4.5 電壓檢測電路              68  4.6 電流感測電路              72  4.7 充電站之設計              77  4.8 充電站與電路板之整合          82  4.9 實驗結果與討論             88   4.9.1 電池充電實驗            88   4.9.2 電池放電與內電阻量測之實驗     89   4.9.3 電池電壓不足測試實驗        93 第 5 章 結論與未來展望            95  5.1 結論                  95  5.2 未來研究方向              95 參考文獻                   a

    [1] http://www.sony.net/Products/aibo/index.html
    [2] http://robotics.jpl.nasa.gov/tasks/scirover/homepage.html
    [3] http://www.honda.co.jp/ASIMO/
    [4] Tzuu-Hseng S. Li;Chang-An Lai;You-Jen Guo;“Design of fuzzy field control for a one-on-one robot soccer system”;IECON 02 [Industrial Electronics Society,IEEE 2002 28th Annual Conference of the] ,Volume: 4 , 5-8 Nov. 2002 Page(s): 2605 -2610。
    [5] Tzuu-Hseng S. Li;Chi-Yang Chen;Lee, S.;Youlhen Guo;“Design and implementation of fuzzy ring univector field for robot soccer game”, Computational Intelligence in Robotics and Automation,2003. Proceedings. 2003 IEEE International Symposium on,Volume: 1,July 16 - 20,2003 Page(s): 85 -90。
    [6] 宋開泰;林俊育,“足球機器人之影像感測系統設計與實驗”,2000年自動控制研討會,3月9-10日,2000。
    [7] 周明豐,DSP主控之機器足球員設計,淡江大學電機工程學系碩士論文,民國九十年。
    [8] 沈伸鴻,遠端行動式保全系統之研發應用於多重感測保全機器人,中正大學碩士論文,民國九十年。
    [9] 周昭宇,自發型居家保全防災系統及家電控制器之設計與實現,成功大學碩士論文,民國八十九年。
    [10] 蔡寶賢,以DSP實現具室內導航控制功能之機器人及其居家保全之應用,成功大學電機工程學系碩士論文,民國九十年。
    [11] 蘇國嵐;蕭勝文;張耀仁,“智慧型保全機器人遠端監控及診斷架構之設計”,中國機械工程學會第二十屆全國學術研討會,12月5-6日,台北,台灣大學,2003。
    [12] Marrone, F.;Strobel, H.;Cleaning Assistant-a service robot designed for cleaning tasks Advanced Intelligent Mechatronics,2001. Proceedings. 2001 IEEE/ASME International Conference on,Volume: 2,8-12 July 2001 Page(s): 1041 -1046 vol.2。
    [13] Kiho Kim;Hohee Lee;Jangjin Park;Myungseung Yang,“Robotic contamination cleaning system, Intelligent Robots and System”,2002. IEEE/RSJ International Conference on , Volume: 2,30 Sept.-5 Oct. 2002 Page(s): 1874-1879 vol.2。
    [14] Trilobite機器人http://trilobite.electrolux.co.uk/
    [15] Roomba機器人http://www.roomba.com.tw/
    [16] Roomba機器人http://www.roombavac.com/buyroomba/defaultB.asp
    [17] 黃士航;陳財榮;陳德超;莊智鋒;黃俊盛,“密閉式鉛酸電池充放電特性之研究”,中華民國第二十二屆電力工程研討會,p288~292,11月22-23日,高雄,國立高雄應用科技大學,2001年。
    [18] 陳財榮;杜茂河;陳德超;劉豐旗;張永昌,“電動車車上型充電器之研製”,中華民國第二十二屆電力工程研討會,p960~964,11月22-23日,高雄,國立高雄應用科技大學,2001年。
    [19] 熊芝源,鉛酸電池動態負載特性,中原大學電機工程學系碩士學位論文,民國九十二年。
    [20] 王志民;陳財榮;劉豐旗;陳德超;黃士航,“脈衝充電特性之研究” ,中華民國第二十二屆電力工程研討會,p732~736,11月22-23日,高雄,國立高雄應用科技大學,2001年。
    [21] 梁從主;陳建富;文達;曾國境;朱延松,“新型再生脈衝高性能充電器之研製” ,中華民國第二十二屆電力工程研討會,p1206~1209,11月22-23日,高雄,國立高雄應用科技大學,2001年。
    [22] 朱延松,具能量回送與功因修正之正負脈衝電池充電器,國立成功大學電機工程學系碩士班,民國九十一年。
    [23] 沈里和,數位化正負脈衝急速充電器之研製,國立成功大學電機工程學系碩士班,民國九十一年。
    [24] 林季鋒,應用模糊控制於正負脈衝充電法之快速充電器,國立中央大學電機工程研究所,民國九十一年。
    [25] 林保全;陳志信;劉益華,“電動機車快速充電機與充電波形之研究” ,2000工業自動控制與電力應用研討會,pB1-7~B1-12,12月16日,高雄,義守大學,2000年。
    [26] 林保全;劉永祥;陳志信;劉益華,“電動機車用全數位快速充電機之研究”,中華民國第二十二屆電力工程研討會,p276~282,11月22-23日,高雄,國立高雄應用科技大學,2001年。
    [27] 黃俊盛;陳財榮;陳德超;莊智鋒;張文地,“電動車用鉛酸電池快速充電策略之研究”,中華民國第二十二屆電力工程研討會,p283~287,11月22-23日,高雄,國立高雄應用科技大學,2001年。
    [28] 華志強;吳俊緯,“電動車鉛酸電池200安培快速充電控制” ,中華民國第二十二屆電力工程研討會,p1261~1266,11月22-23日,高雄,國立高雄應用科技大學,2001年。
    [29] 邱明利,以截相式電流充電方法對鉛酸電池作快速充電最適化策略分析與實驗之研究,國立彰化師範大學工業教育學系碩士論文,民國九十年。
    [30] 陳秋婷,高功率截波電路應用在鉛酸電池快速充電系統之研製,彰化師範大學電機工程學系,民國九十一年。
    [31] 李明駿,鉛酸電池之快速充電技術研究,國立中央大學電機工程研究所,民國九十二年。
    [32] 張文地;陳財榮;劉豐旗;王志民;陳德超,“電動車電池殘量預估之研究”,中華民國第二十二屆電力工程研討會,p965~969,11月22-23日,高雄,國立高雄應用科技大學,2001年。
    [33] 陳松誼,電動機車殘存電量顯示之研究,國立臺灣大學機械工程學研究所,民國九十年。
    [34] 林威佐,電池電容量檢測技術之研究,國立臺灣大學電機工程學研究所,民國九十年。
    [35] 鄭福剛,智慧型電動機車電池充殘電管理與診斷,國立中山大學電機工程學系碩士論文,民國九十年。
    [36] 林明彥,電動車蓄電池電容量估測技術之研究,國立臺灣大學機械工程學研究所,民國九十一年。
    [37] 何文隆,電動車輛負載之電池殘電量研究,大葉大學車輛工程學系碩士論文,民國九十三年。
    [38] 何金滿;曾裕傑,“鉛蓄電池充電特性與檢測之研究”,中華民國第二十二屆電力工程研討會,p27~31,11月22-23日,高雄,國立高雄應用科技大學,2001年。
    [39] 陳盈州,智慧型電池充殘電器之研製,國立中山大學電機工程學系研究所,民國九十一年。
    [40] 黃銘信,鉛酸電池充電方法與監控系統之研究,彰化師範大學電機工程學系,民國九十一年。
    [41] 黃國華,應用類神經網路與決策樹於鉛酸蓄電池容量之估測,國立台北科技大學電機工程系碩士班,民國九十二年。
    [42] 行政院國科會電子期刊http://nr.stic.gov.tw/ejournal/
    [43] 萬其超;董質芸;林忠宏,“鉛酸電池之技術發展”,行政院國科會科學發展月刊,10卷4期。
    [44] 李文雄,“E世代的能源---鋰電池”,行政院國科會科學發展月刊,2003年2月,362期。
    [45] 洪為民,“鋰離子二次電池原理、特性與應用”,小型二次電池市場與技術專輯,p58,1996。
    [46] 溫添進,“鋰離子高分子電池之研究發展簡述”,行政院國科會科學發展月刊,29卷7期。
    [47] 林家齊,整合CPLD之鋰電池快速充電機研究,義守大學電機工程學系碩士論文,民國九十一年。
    [48] 鄧人豪;林家齊;劉益華,“整合PIC單晶片及CPLD之鋰電池快速充電機研究” ,中華民國第二十二屆電力工程研討會,p1215~1220,11月22-23日,高雄,國立高雄應用科技大學,2001年。
    [49] 張維志,“小型二次電池市場分析”,小型二次電池市場與技術專輯,p19,1996。
    [50] 鄭耀宗,“燃料電池與電動車輛”,行政院國科會科學發展月刊,2003年7月,367期。
    [51] 楊志忠;林頌恩;韋文誠,“燃料電池的發展現況”,行政院國科會科學發展月刊,2003年7月,367期。
    [52] 陳陵援;林修正,“萬事具備,不可欠「東風」---燃料電池中的觸媒”,行政院國科會科學發展月刊,2003年10月,370期。
    [53] 許哲源,自走車之驅動控制與避障規劃,國立成功大學工程科學系碩士論文,民國九十一年。
    [54] 顧高至,智慧型多功能自走車之研發,國立成功大學工程科學系碩士論文,民國九十一年。
    [55] 陳柏昌、顧高至、周榮華,“應用單一超音波建立未知環境地圖”,中國機械工程學會第二十屆全國學術研討會,12月5-6日,台北,台灣大學,2003。
    [56] http://www.csb-battery.com/top/tec_support/tec_support_vrla.htm
    [57] Y. H. Kim;H. D. Ha,“Design of Interface Circuits With Electrical Battery Models”,IEEE Transactions on Industrial Electronics,Vol. 44,No. 1,pp. 81-86,1997。
    [58] Z. M. Salameh;M. A. Casacca;W. A. Lynch,“A Mathematical Model for Lead-Acid Batteries”,IEEE Transactions on Energy Conversion,Vol. 7,No. 1,pp. 93-98,1992。
    [59] 鄭培璿,高頻快速充電電路策略之研究,國立台灣大學電機工程學研究所博士論文,民國九十三年。
    [60] 鄭戎傑,鉛酸電池脈衝充電特性研究,國立中山大學電機工程學系碩士論文,民國九十二年。
    [61] 李至章,應用DSP於電動車充電站快充控制系統之研究,國立成功大學電機工程學系碩士論文,民國九十年。
    [62] R. C. Cope;Y. Podrazhansky,“The Art of Battery Charging”,Battery Conference on Applications and Advances,pp. 12-15,Jan. 1999。
    [63] A. Kaswamura;T. Yanagihara,“State of Charge Estimation of Sealed Lead-Acid Batteries used for Electric Vehicles“,IEEE Power Electronics Specialists Conf. Rec.,pp.583-587,1998。
    [64] 楊詠宜,智慧型電動機車電池充殘電器之研製,國立中山大學電機工程學系碩士論文,民國八十九年。
    [65] 葉家銘,以DSP為控制單元之智慧型電源管理,國立中山大學電機工程學系碩士論文,民國八十九年。
    [66] 唐佩忠,VHDL與數位邏輯設計,高立圖書有限公司,民國八十八年。
    [67] 蕭如宣,個人電腦輔助數位電路設計,儒林圖書有限公司。
    [68] 林容益,CPLD數位電路設計發展應用,全華科技圖書股份有限公司。
    [69] 林傳生,使用VHDL電路設計語言之數位電路設計,儒林圖書有限公司,民國九十年。
    [70] 胡師賢,科技新貴IC設計入門配合國家矽導計劃之養成教材,學貫行銷股份有限公司,民國九十一年。
    [71] 林國良,VHDL硬體電路設計語言,全華科技圖書股份有限公司,民國八十五年。
    [72] 徐正育,應用FPGA於電動機車驅動系統之分析與設計,大葉大學機電自動化研究所碩士論文,民國九十三年。
    [73] 陳意祥,具智慧型停車功能車型機器人之設計與研製,國立成功大學電機工程學系碩士論文,民國九十一年。
    [74] 侯惠傑,機器人之避障路徑規劃與FPGA實現,淡江大學電機工程學系碩士論文,民國九十年。
    [75] 陳天青;廖信德;戴任詔,機電整合-Modern Control Technology Components and System,高立圖書有限公司,民國九十一年。
    [76] 鄭淼仁,自走車電力系統規劃與設計,國立成功大學工程科學系碩士論文,民國八十七年。

    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2005-08-24公開
    QR CODE