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系統整合 V2

系統整合 V2. 方煒 台大生機系教授 林宸平、嚴天斈 同學. 感測. 人體五官功能的延伸： 視覺、味覺、聽覺、觸覺、嗅覺 接觸、非接觸式 空間性、時間性. Data  Information  Knowledge 數據  資料  知識 分析 、整理 消化、吸收 賦予意義. 車輛內建感測器. 1998 年全世界有 120 萬人因車禍而喪生。 車禍在 1990 年是全球第九大死亡原因，預計 2020 年會爬升為第三大死亡原因。 ( 世界衛生組織 )

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系統整合 V2

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Presentation Transcript

  1. 系統整合 V2 方煒 台大生機系教授 林宸平、嚴天斈 同學

  2. 感測 • 人體五官功能的延伸： • 視覺、味覺、聽覺、觸覺、嗅覺 • 接觸、非接觸式 • 空間性、時間性

  3. Data  Information Knowledge • 數據  資料  知識 • 分析、整理 • 消化、吸收 • 賦予意義

  4. 車輛內建感測器 • 1998年全世界有120萬人因車禍而喪生。 • 車禍在1990年是全球第九大死亡原因，預計2020年會爬升為第三大死亡原因。(世界衛生組織) • 世界各地的汽車製造商、零組件供應商和政府單位不斷努力開發並推廣能夠避免意外或降低事故嚴重性的主動安全與先進駕駛輔助系統(ADAS)。

  5. 夜視系統則使用紅外線感測器 停車輔助系統使用超音波 死角偵測 使用超音波 行人偵測 疲勞偵測 車道偏離警告系統使用CMOS影像感測器 適應性定速控制通常使用雷達

  6. 感測器無所不在 只會更多、更小、更便宜

  7. Top Viw of Tmote Sky (130 US$) 4 sensors on board

  8. 溫、溼度感測器 (SHT11, Sensirion AG , Switzerland ) CMOS 製程 整合溫度、溼度感測器於同一模組 12bits ADC Converter in Humidity sensor 溼度量測範圍可達0-100% RH，誤差在3% RH 14bits 的ADC Converter in Temperature sensor 溫度量測範圍在-40~123.8°C 下量測， 在25 °C下溫度量測方面誤差在±0.4°C 反應時間小，低耗電 溫溼度精確度曲線 (摘自SHT series datasheet)

  9. 光量感測器 (S1087 Series, Hamamatsu, Japan) TSR 總光量感測器 (S1087-01) PAR 光合作用光感測器 (S1087) 可同時量測全光譜及光合作用有效光 其工作溫度範圍在-10~60oC S1087系列光感測器的光敏感度比較圖 摘自S1087 series datasheet

  10. XCTC - Exportable Combat Training Capability • Equipped with GPS to provide location outdoors and ultrasonic transducers to  approximate location indoors, the system allows team leaders to monitor their squads movements and reactions to different scenarios as their location is communicated to the beacons set up throughout the training facilities.

  11. SBT80 plugged into TelosB Mote

  12. Top View of SBT80 (179.99 US$) 2. 可見光感測器 5. 雙軸磁力計 1. 近紅外光感測器 6 sensors on board 3. 聲音感測器 4. 溫度感測器 6. 雙軸加速度計

  13. 1.近紅外光感測器(PDB-C139F-ND, Advance Photonix, USA ) 採用了藍光強化的矽材料之光電導管 搭配日光的濾波器 反應速度極佳 量測波段為700~1100nm (摘自PDB-C139F-ND datasheet) 波長與敏感度關係圖

  14. 2. 可見光感測器(BPW21R, VISHAY, USA) 矽的光電二極體 可量測波段在330nm~720nm 高靈敏度 (摘自BPW21R datasheet) 波長與敏感度關係圖

  15. 3. 聲音感測器(EM6050P-423, Horn, China) 高靈敏度、全方位收音 運作溫度範圍在 -10~45oC、濕度範圍小於85% 頻率響應曲線圖 (摘自EM6050P-423 datasheet)

  16. 4. 溫度感測器(MAX6612MXK, Maxim, USA) 25oC下，溫度量測誤差是±1.2oC 量測範圍：-55 ~ +150oC 低電壓、低耗電、高解析度(0.5 oC/V) 電壓與溫度關係圖 (摘自MAX6612MXK datasheet)

  17. 5. 二軸磁力計 (HMC1052, Honeywell, USA) • 利用4個惠斯通電橋量測磁場強度，再將數值微分轉為電壓訊號 • 可量測範圍在±6gauss • 具有120μgauss的高解析度 • 運作溫度範圍在-40 ~125°C。 接腳配置圖 (摘自HMC105X series datasheet)

  18. 6. 二軸加速度計 (MMA6260Q, Freescale, USA) 抗雜訊的功能良好，低功率 高靈敏度，基本的靈敏度值為800 mV/g 量測加速度範圍為±1.5g 平常狀態(0g)所量測數據1600mV的量值 可運作溫度範圍在-40~125°C 靜態下，受地心引力作用時的量值 動態測量時的各軸方向 摘自MMA626XQ series datasheet

  19. 智慧型機器人的特色 • 具有感測器 (五官)，處理器（大腦） • 透過感測的資訊，就可以跟處理器內的電腦程式結合（資訊判讀與決策：電腦或微處理器、微控器、高階的嵌入式微處理器、數位訊號處理程式的運作） • 具有致動器（手、腳、肌肉等） • 可因應環境的變化，因此它的智慧性就可以呈現出來。甚至透過明辨式的這樣一個技術，它還可以跟人類來做對話，也可以來學習一些人類日常生活中的類似行為。 • 具有通訊能力 (神經、語言) • 可做內部溝通與外部(同儕)溝通 • 具有自主電源

  20. 系統整合範例

  21. 2005 愛知 世界博覽會 機器人展覽區展出五種機器人 • 讓家居更添安全 • 讓接待更加便利 • 讓生活更多驚喜 • 讓家居更加舒適 • 讓生命更多呵護

  22. Tasting robot, Optical-tongue robot(EXPO 2005, 愛知, 日本) Name:Health and Food Advisor Robot Feature: 世界第一台有味覺的機器人 Height: 40 cm Weight: 6 kg

  23. 內含 近場紅外線分光光度計Field IR Spectrometer

  24. Electronic transitions • low information content • Vibrational transitions • high information content Optical Tongue光學舌頭

  25. Prototype Robot Exhibition (EXPO 2005, Aichi, Japan) • 6/18-6/23 Newspaper：5, Magazine：2, Web（Local）：16, Web（World）：14 Demonstration ＭＳＮＢＣ ＣＮＮ 　“ This is surprisingly (for me, anyway) accurate “

  26. 2007電腦應用展--台日機器人 • 13 家廠商，展出20多種機器人 • 展區分為 • 情境區 • 體驗區 • 產品技術研發及零組件模組區

  27. 新保2號

  28. 攜帶Packbot的美軍士兵

  29. Sword 魔爪武裝機器人

  30. RS MediaRoboraptor 機器雷霸龍

  31. 機械雷霸龍 • 遙控器說明 • 基本功能 • 作動原理 • 各部位感應器 • 各種漫遊情境 • 探討

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