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水下機器人自主操作導論

為了解決雙頻車機的問題，作者（美）賈科莫·馬銳 這樣論述：

自主操作是一門極具挑戰的、里程碑式的技術，是指機器人系統在非結構化環境中，執行水下作業（幹預）任務時，在脫離人類連續監管的情況下，與目標進行物理接觸的能力。這種機器人系統開拓了幾種新興市場和應用領域，包括安全救援行動、空中、水下作業、軍事領域以及醫療保健行業等。 　　 2005年3月10日和11日，在美國德克薩斯州的休斯頓，美國國家科學基金會和國家航空航天局發起了關於自主移動操作的研討會，會議指出發展自主移動操作勢必會強有力地推動科學、經濟、社會的發展。自主移動作業系統可以被認為是-個具備自主移動性和自主操作性的集成系統。   最近，在美國國防部高級研究計畫局（DARPA）舉辦的挑戰賽上，自動

駕駛車輛和人形機器人技術已經邁向成熟。機器人在結構化的環境中，如工業環境等，已經具備了一定程度的可操作能力。然而，在非結構化環境中，基於感測器資訊的自主操作仍然是極具挑戰性的研究課題。《水下機器人自主操作導論》旨在介紹這一至關重要的技術，即開發執行作業（幹預）任務的自主機器人。 　　 目前，機器人執行作業任務還需要人類的廣泛監管，需要高頻寬的通信資料鏈，或者必須在結構化環境中完成，這就導致了其應用範圍受到了很大的限制，在對人類有危害或人類無法到達的區域中，如自然災害或人為災難、深海、冰層下以及星球探索等，自主作業系統可以進行探測並執行操作任務。 　　 遙控作業系統，是操作員在視覺和其他感知回饋

資訊的説明下進行操控，自主作業系統並不如此，其必須具備態勢評估的能力，包括根據感測器資訊進行自我校準，並在沒有連續人工幹預的情況下執行或重新規劃出一個任務序列。從人工遙控操作逐漸向自主操作的轉變，這種思維是十分明智的。 　　 在《水下機器人自主操作導論》中，值得注意的方面是機器人系統與人為監管體系之間資訊交換級別的提高。在遙控操作模式下，為了設定機械臂的位置，操作員需要借助於視覺回饋資訊發送和接收低級別的交互資訊。隨著系統自主能力的提高，操作員可以只提供一些更高層次的決策命令；由艇載系統負責低級別功能的管控（如驅動電機來完成某項特定任務）。機器人系統的自主水準與其執行特定作業任務時所需交互資訊

的級別息息相關。在任務執行層面，機器人系統必須具備廣泛使用感測器資料處理的方法對環境進行作用和反作用的能力。 　　 《水下機器人自主操作導論》論述了水下機器人自主操作的若干關鍵問題，其中包括SAUVIM研究專案中的各種實例（此專案是夏威夷大學自主系統實驗室、夏威夷M.A.S.E.公司以及羅德島海軍水下作戰中心聯合開發的）。SAUVIM憑藉其獨特的性能，已進人世界上先進水下機器人的行列。SAUVIM是一個6自由度的自主式水下機器人，下潛深度6000m，配有電機驅動的7自由度機械臂、8個無刷推進器、6個CPU處理器，以及一系列各種用途的感測器，如成像聲納、攝像頭、超聲波跟蹤器和鐳射測距儀等。 　　

第2章介紹了帶有機械臂的移動機器人作為多剛體系統的建模方法。鑒於已有大量的文獻研究了多剛體系統的建模方法，本章僅介紹其中關鍵的步驟，以避免嚴格的數學推導，有利於讀者理解後續章節的內容。 　　 第3章重點介紹了機械臂的控制系統。在自主系統中，雖然在理論上可以完成所需的任務，但在實際中還必須確保機器人在工作空間內的行為可靠，如避免碰撞、系統不穩定以及不必要的動作等。控制系統還必須解決其他通用的操作問題，如面向任務空間的規劃問題、任務優先順序的分配問題，以及與環境交互時的動態優先順序的決策問題等。 　　 第4章給出了艇載機械臂系統的整體實現。基於前面各章節的理論分析，對於移動操作中的空間優化問題，

我們提出了一個新的解決方案，並在SAUVIM中成功實現並通過了測試。第4章還提出了SAUVIM懸停的優化配置解決方案，這是水下自主作業任務的關鍵部分。針對工作空間和SAUVIM的懸停優化問題，提出了具體的、詳細的解決方法，並給出了試驗結果。 　　 目標定位是自主操作的另一個關鍵問題。水下機器人應該具備感知能力，+以完成水下的目標定位。它可以通過不同的技術來實現，如視頻／影像處理、鐳射三維掃描器、運動追蹤器（超聲波、磁性或慣性）、形狀識別演算法等。在水下機器人和外部環境之間的交互中，自我檢校是至關重要的。第5章介紹了使用雙頻識別聲納DIDSON（中程）和光學系統（短程）實現目標定位的方法。 　　

第6章對我們的工作進行了總結，並提出了水下機器人SAUVIM主要的軟體體系框架。在該框架下，我們可以驗證前面已提出的解決方案的正確性。設計合理的SAUVIM軟體體系框架，需要在整合所有系統元件方面做出相當大的努力。在控制系統的頂端，一種執行作業任務的半自主決策層被定義，它由一個通信介面（客戶機／伺服器軟體體系結構）所支援，這既是任務執行層面中的程式設計環境，同時也是使用者的操作介面。在這一章裡，我們也總結了之前章節尚未提到的其他技術問題的解決方案，如電機驅動和路徑規劃問題等。 第1章 引言 1．1 自主操作 1．2 最新研究：自主式水下機器人SAUVIM自主作業 參考文獻

第2章 多剛休系統的幾何學、運動學和動力學 2．1 多剛體系統幾何學 2．1．1 向量運算 2．1．2 坐標系 2．1．3 機器人結構幾何學 2．2 多剛體系統運動學 2．2．1 機器人運動學概述 2．2．2 關節運動學 2．2．3 機器人系統的運動學 2．3 多剛體系統動力學 2．3．1 操作結構的平衡性研究 2．3．2 拉格朗日方程 參考文獻 第3章 運動學控制 3．1 初始化參考速度 3．1．1 構造回饋閉環 3．2 逆運動學 3．2．1 運動速率控制求解 3．2．2 任務優先順序分解 3．2．3 可操作性的度量指標 3．3 避奇異任務重構 3．3．1 任務重構：單一控制變數 3．

3．2 任務重構：帶優先順序的雙任務 3．3．3 多工重構概述 3．3．4 試驗結果 參考文獻 第4章 水下機器人作業系統 4．1 水下機器人SAUVIM機械臂作業系統建模 4．2 任務重構中的工作空間優化 4．2．1 工作空間中的任務優化配置 4．3 水下機器人SAUVIM動態控制系統 4．3．1 水下機器人SAUVIM動力學 4．4 動態參數識別 4．4．1 基於擴展卡爾曼濾波演算法的浮力中心識別 4．4．2 懸停的優化配置 4．4．3 演算法實現 4．4．4 模擬結果 4．4．5 試驗結果 參考文獻 第5章 目標定位 5．1 目標識別和定位 5．2 基於雙頻識別聲納的中等距離範圍目標

識別 5．2．1 水下目標定位模型建立 5．2．2 圖像採集和濾波處理 5．2．3 匹配濾波器 5．2．4 水下目標定位和反覆運算計算 5．3 短距離水下目標定位 5．3．1 基於視頻處理的運動目標跟蹤方法 5．3．2 電纜切割演示 參考文獻 …… 第6章 水下機器人SAUVIM自主操作綜合案例研究 附錄A 數學補充

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彰化地區地層下陷趨勢之探討

為了解決雙頻車機的問題，作者王秀華 這樣論述：

彰化地區之地層下陷問題，經本研究發現主要下陷區域已由早期主要分布於沿海區域，近年來已轉變為分布於內陸地區之趨勢，例如溪湖、二林、溪州等地區。這個現象不僅會造成該地區逢雨成災，而且也會引發鄰近高鐵的行車安全疑慮，同時也會影響未來在該地區工商業進一步的發展以及重大投資之展開。如果地層下陷的問題沒有進一步的改善，則其未來的影響程度恐將更為嚴重，因為一旦地面發生下沉的變形時，即無法恢復至原本地層高度，所以降低本地區持續下陷是目前最重要的課題。本論文採用了 QGIS(Quantum Geographic Information System，以下簡稱 QGIS)地理資訊系統，該系統是蓋瑞歇爾曼(Gar

y Sherman)在2002年創立，然後在2009年元月開始發行了1.0版本，目前已經發行到3.26版本並且在持續發行中，因為這是使用GNU(General Public License)授權免費而且開放原始碼的軟體。本研究利用了該系統所提供的強大功能，進行了彰化地區近10年水準點的量測數據資料的分析，獲得了地層下陷的速率以及累積量分布的概況。同時，蒐集了區域內所有地下水井的水位觀測資料，與在靠近水準點位置的地面沉陷量的量測資料加以比對分析，尋求當地地層下陷趨勢的關聯性。本研究進行了以上所述的相關數據加以分析與探討之後，獲得了以下的結論：(1)本研究結果顯示在本地區原先發生地層下陷最嚴重的位

置是在大成鄉內，但是近10年來已經往內陸的城鄉發展，但是沉陷量比以前和緩很多。(2)本研究在目前地層下陷最嚴重的埔鹽鄉、溪湖鎮、二林鎮、埤頭鄉與溪州鄉五個鄉鎮中，分別進行地層下陷與地下水位關連性的分析。經過逐年的檢驗所有水準監測點所量測到的每一年的沉陷速率與附近地下水監測井所量測到的地下水位的變化量的數據後，結果發現如果該年地下水水位越高，則該年附近的地層下陷速率大部分就會趨緩。

GPS衛星定位測量概論(三版)

為了解決雙頻車機的問題，作者高書屏 這樣論述：

　　本書以作者長年於中興大學土木系及研究所開設之「GPS全球定位系統概論」、「GPS衛星定位測量」課程為編撰基礎，並參考了GPS領域最新的書籍、論文與技術報告，以淺顯易懂的方式，使土木、測量、建築、水利等科系學子在利用此項新技術進行測量定位時有所參酌依循。此外，凡歷年土木與測量製圖類高普考、專技考試中與GPS相關內容之考題範例，亦列入各章節中供讀者參考。

超音波於液流式鋅空氣電池系統還原鋅微粒之研究

為了解決雙頻車機的問題，作者方承郁 這樣論述：

目錄摘 要 iABSTRACT iii誌 謝 v目錄 vi表目錄 ix圖目錄 x第一章 緒論 11.1前言 11.2研究動機與目的 21.3鋅顆粒金屬燃料電池基本原理 31.4 鋅金屬燃料電池極化種類 51.4.1 濃度極化 61.4.2 活性極化 61.4.3 歐姆極化 61.4.4 鋅顆粒金屬燃料電池內阻 7第二章 文獻回顧 82.1金屬鋅空氣燃料電池研究現況 82.2電化學沉積介紹 82.2.1金屬電沉積影響之因素 92.2.2脈波充電 92.2.3佔空比 102.2.4脈波充電電流頻率 112.2.5脈衝電流對液流式鋅空氣電池儲能之優化

研究 132.3超音波介紹 132.3.1超音波清洗 14第三章 實驗方法與步驟 153.1電池設計及實驗系統平台建構 153.2實驗耗材與設備 193.2.1實驗耗材 193.2.2實驗設備 223.3實驗步驟 273.4田口法 323.5實驗參數與水準選擇 33第四章 結果與討論 394.1田口直交表實驗結果 394.2 輸出響應及S/N分析 444.3 輸出響應分析 464.4鋅顆粒產量田口實驗結果與討論 484.4.1電流密度對鋅顆粒產量結果與討論 484.4.2電解液濃度對鋅顆粒產量結果與討論 494.4.3超音波頻率對鋅顆粒產量結果與討論 49

4.4.4電解液溫度對鋅顆粒產量結果與討論 504.5鋅顆粒大小田口實驗結果與討論 514.5.1超音波頻率對鋅顆粒大小結果與討論 514.5.2超音波關閉間隔時間對鋅顆粒大小結果與討論 524.5.3佔空比對鋅顆粒大小結果與討論 534.5.4脈波充電電流頻率對鋅顆粒大小結果與討論 544.6使用田口分析各水準與參數影響力權重 554.7充電電流效率 574.8 SEM拍攝之鋅顆粒狀態 594.8.1根據表(14)各實驗案例刮除之鋅顆粒狀態 594.8.2各頻率超音波刮除後顆粒沉澱狀態 614.8.3超音波28 kHz顆粒沉澱狀態 614.8.4超音波40 kHz顆粒

沉澱狀態 624.8.5雙頻超音波28 & 40 kHz顆粒沉澱狀態 634.9鋅顆粒大小與團聚現象結果與討論 64第五章 結論與未來展望 655.1 結果與討論 655.2 未來展望 68參考文獻 69