交通大學系統工程創新教學 控制系統實驗 期末專題

1. 控制實驗專題
自動清掃車
第七組
電機105
0110711 劉欽平
0110826 李育澤

2. 產品設計原因
 傳統人工清潔地板費時且費力，自走車整合滾筒及掃帚，可
以手機遙控省力打掃，也可以自動打掃既省時又省力。

3. icleaner
調整(a)
滾輪做成履帶式
腹部可換為吸塵器
其他用途(P：put
to other uses)
定時搭配蜂鳴器，
組合成鬧鐘
修改(m)
可以判斷地形、障礙物
可以調整定時打掃
自動回家充電
判定打掃完成
整合(c)
結合自走車及
清潔器具(e.g.
滾輪、掃帚)
SCAMPER與可行性

4. 功能介紹:
 藍芽控制
 自動模式
 手動模式
 充電循跡模式
 掃帚&3M滾筒整合

5. 時程規劃
週次 時間
上課
時間
大致工作目標
(範例)
工作細項分析
Wee
k
-11
5/03
~
5/09
5/05
1.量測待測物
體參數
2.確定回授訊
號
3.確定sensor
確定超音波sensor回授訊號
Wee
k
-12
5/10
~
5/16
5/12
1.量測sensor
回傳值
2.加入PID
controller
測量自走車參數並加入PID控制
Wee
k
-13
5/17
~
5/23
5/19
1.PID
controller設
定
2.撰寫App &
MCU
開始撰寫Arduino的code控制自走車的行進方向

6. Wee
k
-14
5/24
~
5/30
5/26
1.PID
controller設
定
2.撰寫App &
MCU
加入超音波的回授訊號，以控制行走模式避障
Wee
k
-15
5/31
~
6/06
6/02
連結
控制系統 &
實際系統
結合轉動的掃帚系統和滾筒系統
Wee
k
-16
6/07
~
6/13
6/09 實際搭配測試
製作貼黑膠帶的軌道測試讓車子可以到家充電，並嘗試製
作改採無線傳輸模組和光感模組的方式
Wee
k
-17
6/14
~
6/20
6/16
1.數據整理
2.實際測試
3.報告製作
數據整理、測試、做報告
Wee
k
-18
6/21
~
6/27
6/23
Final
Presentation
Presentation

7. 藍芽控制
 利用app inventor 搭配藍芽模組
可以選擇自走模式(巡邏型or牛耕型)
or手動遙控模式
or回家充電循跡模式
手機遙控App實際畫面

8. 自動模式
 巡邏型:碰到障礙物先往後移至超音波感測
<10CM後，會先退後至距離10公分處之後再
右轉90度繼續直走
補充說明:因為考慮到滾輪的
摩擦力會過大，轉彎採用一
輪當軸心，另一輪扇形旋轉

9.  牛耕型:直行遇到障礙物(設定距離10CM偵測到障礙物)先退
後一小段之後(類似於巡邏式一開始)再右轉180度後再繼續
直行；直到下一次碰到障礙物換為右轉180度後再直行。
補充說明:角落會先轉90度
撞到牆壁停住到delay跑完，
之後再偵測有障礙物後再轉
180度繼續另一階段牛耕模
式

10.  牛耕型(續):
如果中間遇到障礙物，理
論上來說，經過兩個方向
的牛耕法，還是能完成所
以空間的打掃

11. 藍芽手動搖控模式
 如右圖所示，有上下左右遙控按鍵，以
及Manual(手動)、auto1(自動:巡邏)、
auto2(自動:牛耕)、(充電紅外線循跡模
式)

12.  App Inventor 程式撰寫
主畫面

13. 啟動部分+連線部分

14. 切換模式按鈕

15. 方向按鈕:使用touch up (前、後、左、右)以及 touch down(停)，
讓遙控更加人性化

16. 充電循跡模式
 因為電壓感應模組未能如期到貨，
所以改用手動遙控觸發此模式，自
動避障直到偵測到黑膠後，會沿著
軌跡至充電站充電
補充說明:利用兩個紅外線
收發模組，當左邊的紅外線
收發模組碰到黑色膠帶時，
此時左轉導正移動方向；反
之，則右轉。
軌跡設計成圓形一周，不論自走車從哪一個
方向進入，最終都可以找到充電站

17.  充電站:在車上的電池盒&充電站的正負極，各拉出導線至同
一側，焊上鐵墊片，並在其後黏上磁鐵，當自走車沿軌道接
近充電站時，兩磁鐵互相吸引，便可以準確充電
 (此部分尚未完整測試完畢)
電池電壓約3.7V 經過充電器的變壓器轉換
因此鐵片端點電壓大約4V上下

18. 實體整合
 掃帚&滾輪整合:
四驅車小馬達 + 自製掃帚
旋轉具有強大的清掃功能
3M滾筒鬆綁在自走車後
轉彎時不會因為摩擦力太大
讓車子無法驅動

19. 設置一個超音波向下測距
，防止掉落階梯
紅外線收發感測裝置
0.2-2CM最佳感測距離
高扭力馬達:克服加入滾輪之後的重量以及摩擦力
前超音波:感測障礙物
藍芽模組:切換四種模式
電壓放大模組:上面顯示的電壓
為輸入電壓(3.5V-3.9V)
輸出6.5-7V操作電壓

20. 成品: 自動清掃車(icleaner)

22. 問題一
 再加入滾筒之後，發現馬力不足，因此拆除原先自走車附帶
的馬達換成扭力強的馬達

23. 問題二
 在任何模式下，常常在轉彎之後的下一次直走，整台車也會
漸漸的偏向一邊，後來發現主要原因可能有兩個：
1.後輪問題
2.左右輪問題

24. 問題三
 在加入第二個超音波之後(底部超音波)，原先先測試兩個超
音波同時給一個相同的pulse並分開接收回授訊號用來判斷兩
個超音波測到的距離分別為何，但都會有一個超音波收不到
值，後來把程式改成兩個超音波分開才解決這個問題

25. 問題四
 在自走模式下，發現常常會沒碰到東西就開始後退轉彎，後
來用Serial Port讀值才發現是超音波問題，超音波不太準確，
容易三不五時讀到一個很奇怪的值，後來在判定的程式中加
入一些count的變數才改善這個問題。

26. 問題四
 在自走模式中

27. 未來展望
 充電站，並讓充電站的黑膠軌跡更容易上軌道，並結合電壓
感測模組
 時間控制和蜂鳴器
 滾筒的模式改變