交通大學系統工程創新教學 控制系統實驗 期末專題

1. 第八組
0111073 陳建在
0111087 陳彥芳

2.  構想
 可行性分析
 軟硬體架構
 Demo影片
 問題分析、重要功能
 Future work

3. 原因
市面上類似產品
SCAMPER

4. • 分揀作業是物流中心內最複雜、最耗時費力的工作，
卻也是物流作業價值所在。在人力薪資高漲的時代，
自動分揀設備的使用可以提高作業效率降低對人力的
依度賴度，讓分揀作業更快更精準。
物流
中心
• 每個生產批號所需要的原料成分比例不盡相同，因此
需要在原料配置場設置抓取原料的天車系統，或是透
過怪手挖取原料
煉鋼
產業

5. 自動化撿料系統
怪手
輸送帶

6.  在這些系統中，需要配置許多人力管理和執行原料
配置作業，因此希望能夠做出自動化的物料分揀系
統，節省人力，也能同時執行多條產線的配料作業，
提高效率。
 有些規模較小的企業，生產線上所需要的配料並不
複雜，因此類似物流中心所使用的全自動化系統不
符合所需，僅需要簡單的取料、配料即可，節省員
工在料倉或貨架之間移動的時間。

7.  替代(S):動力傳動-連桿+馬達尼龍繩+馬達

8.  調適(A):控制方式-無線傳輸有線傳輸
◦ 無線:不會受到電線干擾，但須考慮電源
◦ 有線:範圍受到限制，但電源問題可同時解決
 修改(M):移動系統-天車地面軌道
◦ 天車系統:能在XY平面上移動 ex.夾娃娃機
 比較複雜
 需考慮重力與結構穩定性問題
◦ 地面軌道:
 比較穩固
 可承受負載較高

9. 平台
時間規劃

10.  藍芽遙控程式
 控制單晶片
 繪圖軟體
 3D列印

11. 取料手臂 自走平台 控制介面
第10週 手臂機構設計 - -
第11週 草圖修改階段、部分零件製作 - -
第12週 手臂零件組裝與改良、料斗設計 步進馬達測試 -
第13週 組裝與改良、馬達測試 自走車Arduino控制 -
第14週 與車體組裝，行進測試 與手臂組裝，行進測試 APP INVENTOR
第15週 手臂、料斗馬達控制 - 藍芽測試、Arduino程式整合
第16週 手臂、料斗馬達修正 - Arduino程式整合
第17週 手臂、料斗馬達修正 - Arduino程式整合

12. 硬體-上部結構
下部結構
軟體-雙A計劃

13. 取料手臂
• 材料:
• PVC管手臂、ABS零件
• 尼龍纜繩、潤滑脂、ABS料斗
• 動力:12V步進馬達*5、
Arduino Servo Motor*1(料斗)
• 電源:12V變壓器接市電

14. 自走平台
• 材料:
• 木頭軌道(長1m)
• 鋁合金平台(20cm*30cm)
• 塑膠輪胎、M3螺絲螺帽
• 動力:5V步進馬達*4
(28BYJ-48)
• 電源:公對公USB接市電

15.  Arduino*2
◦ I/O輸出:
 步進馬達
 藍芽傳輸
 I2C通訊:SDA、SCL(A0,A1)
◦ Master:
◦ Slave:
 APP INVENTOR2
2~9 12V步進(第三桿)
10~13 12V步進(第二桿)
0,1 藍芽RX0,TX0
4~7 12V步進(料斗)
8~11 5V1A步進(自走平台)

17.  行進測試:
 遙控+手臂測試:

19.  功能一-取物手臂
◦ 取料手臂能對目標進行挖取
 功能二-自走車
◦ 自走車平台沿軌道前進，並在指定位置停下
 功能三-藍芽遙控
◦ 由手機藍芽通訊完成整體動作

20.  馬達直接對轉軸驅動，並使用12V電源供電
 問題:
◦ 所需力矩太大，因此驅動力不足，在無負載情
況下，無法旋轉超過45度
◦ 若更換為較大功率馬達，會因為
馬達重量使基座處需要更大
轉矩。惡性發展下，馬
達會重到水平移動系統
(自走平台)動不了

21.  1. 將馬達移至基座處，並搭配捲軸和纜繩，對手臂端
點施力，使馬達所需出力較小(缺點是移動速度較慢)
 2. 配合新的施力方式，在基座處新增一固定桿，將整
隻手臂提高(缺點是重心變高)
 3. 第三桿有兩個施力點，分別用來抬高手臂和提供向
下挖掘的力量
 4. 料斗部分保持原設計
新增(第一桿)
第三桿

22.  載重:
◦ 5V1A步進馬達*5
◦ 12V步進馬達*4
◦ PVC連桿組
◦ 驅動板
 平台材料:
◦ 1mm鋁合金板
 改良方法:
◦ 增加板厚
◦ 換鋼鐵材料(重量↑)

23.  振動問題:
 前端料斗動作時產生反作用力
 解決方案:
 1.改變材質-
將PVC材質的手臂改成金屬(鋁or不鏽鋼)
 2.改變結構-
將手臂由單根管改成雙管，並在兩管之間放置支架

25.  重力感測器:
◦ 保護料斗不受力過重
◦ 搭配排出裝置:控制抓取量
 利用紅外線定位:
◦ 在軌道定點上貼電工膠布，移動平台接收紅外線判斷
◦ 提升定位的精準度
 結構改良
◦ 調整連桿長度與材料：增加穩定性，減少振動
◦ 自走平台材料改良：增加機構堅固性
◦ 提升馬達性能：增加速度或增大力矩