機器人是一個由許多的子系統構成的複雜系統,傳統的設計方式是將這許多的子系統,建構在一起,因此在開發、製造及後續的維護上,就須要有專業人員,也會需要較多的成本與時間;由於這樣的系統過於複雜,之後就開始有模組化的架構出現,也就是將機器人的各個功能予以模組化,然後再將這些模組連接起來組成機器人,但此種方式仍有些問題存在,由於各個模組間的通訊、連接方式及參數設定並無標準化,因此仍然需要專業人員來進行,雖然可以減少一些時間與成本,但事實上仍無法解決機器人系統複雜的問題,因此本文即提出一個以HOLTEK單晶片為模組核心,並且透過標準的通訊介面I2C與通訊協定,使得機器人的各個模組都能快速連接,而達到”隨插即用”的功能,並且透過一個易使用的介面,讓維護人員或使用者,能夠快速的知道那些模組已經連接,以及對連線的模組進行設定,使得機器人的建構與維護能夠更為快速,並且由於”隨插即用”的特性,不論開發人員或使用者,都能夠依照自己的需求來更換模組,讓機器人的建構更加靈活快速,也使機器人的應用更為廣泛。
系統架構
機器人的系統架構如圖一,分為三個部分,模組化系統主要就是構成機器人所需的馬達驅動與控制、電力偵測與控制、環境偵測、機器人狀態感測及避障偵測等模組,利用這些模組來將機器人建構起來。在本文中所有模組所使用的單晶片皆為盛群公司所生產的,之所以會選用盛群公司的產品,主要原因有三,(1)單晶片為RISC結構,使用學習方便,(2)具備A/D、D/A、PWM及I2C與RS232等功能,且整合在一顆IC中功能強大,(3)價格低廉、取得容易由於盛群為台灣本地公司,相關資料、晶片及技術資源容易取得,因此我們選用盛群的單晶片來作為機器人模組的主控晶片。
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