每周进度报告.docx
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每周进度报告
每週進度報告
指導教授：
李吉群教授
組員：
林根豐
許尹融
蘇正宇
1、專題主題
障礙地形運動載具--大樓外牆清洗機
2、源起
大樓外牆清洗機的功能主要在於清洗大樓窗戶、外牆等外部結構，然而礙於在清洗大樓時清洗後廢水的處理，清洗的效果、效率等等。
綜觀目前市面上可見的洗牆機，清洗方式主要還是以人工清洗為主，以掛籠垂降，再以人工方式清洗牆面。
本組設計的考量就是希望以機械取代人力，操作人員只需在旁監控操作，省時省人力又降低人員傷亡的危險度。
3、功能要求
我們整個大樓清洗機的設計，是希望使其能夠在一次的作動中完成三件事情：
1.清潔劑噴灑、2.壁面洗刷、3.清水沖淨，並且安置在大樓頂樓的機座可以沿著固定在大樓頂樓的滑軌水平位移，洗刷大樓四邊的壁面。
我們希望實體做出來時能具備有以下性能：
⏹清洗機構下降速度：
0.25m/s
⏹清洗機構上升速度：
0.5m/s
⏹移動平台水平位移速度：
0.25m/s
⏹清潔片旋轉速度：
180rpm
⏹活動臂活動角度：
120度
⏹清洗刷長：
5m
以上述性能清洗一道高50公尺，寬50公尺的壁面
50m/5（m/次）=10次（清洗次數）
50m/0.25（m/s）+50m/0.5（m/s）=300秒=5分鐘（清洗機構一趟來回需時間）
（5/0.25）*9=180秒=3分鐘（機台平移所需時間）
5*10+3=53分鐘（共需時間）
預計清洗一面50mX50m的壁面約需53分鐘
4、模型規格
我們在實務製作上，規格以模型為準，規格尺寸如下：
預計清潔系統模型重量小於三公斤，若活動臂長250mm，則基座系統至少須重4.33公斤，若考慮到安全性，則重量再增加一些是妥當的。
在清潔機構方面，清洗方式仍需要討論，所以沒辦法有確定的形狀出來。
大樓清洗機
示意簡圖
5、系統圖
系統圖1/3
基座系統名詞解釋
移動平台：
安置在大樓頂樓的主體結構，可藉由滑軌延大樓邊緣平移；
活動臂：
有兩組，可活動範圍120度；
活動臂馬達：
驅動活動桿；
控制器甲：
控制活動臂馬達；
升降裝置：
能使清潔機構系統上下移動；
纜繩：
連接清洗機構系統；
纜繩馬達：
負責收放纜繩（扭力大，轉速小）；
控制器乙：
控制馬達纜繩；
滑軌：
位置在移動平台下方，帶動平台移動；
滑軌馬達：
啟動時能使滑軌作平移的運動；
控制器丙：
控制滑軌馬達；
系統圖2/3
清洗機構系統名詞解釋
骨架：
清洗機構的主體機構；
扭轉彈簧：
其作用在清洗時，清潔刷自動貼合壁面；
彈簧馬達：
停止清洗時，使清潔刷摺疊入外殼；
控制器丁：
控制彈簧馬達；
清潔刷：
啟動時旋轉清洗壁面；
清洗馬達：
帶動清潔刷；
控制器戊：
控制清洗馬達；
泵：
將廢水抽到大樓上處理；
外殼：
避免水花四濺，再者增加美觀；
及時監控裝置：
操作者透過攝影機，明白清洗狀況，並做適當控制。
系統圖3/3（跨系統線路）
涉及範圍包括基座系統及清洗機構系統，包含電源供應、清洗管路系統
輸送管線
輸送管線
電線
電線
6、目前組員分工
經過不斷的研商討論，我們本組發現對整個系統的相關應用技術所知甚少，所以這個禮拜我們著重於蒐集尋找本專題可能會使用的一切資料。
目前我們大致上分成了以下幾類：
1.機構部分：
林根豐
2.控制介面部分：
蘇正宇
3.馬達部份：
許尹融
7、機構部分
針對我們所設計的大樓清洗機，其機構上我們需要找到最佳設計，以確保機構活動的最適當範圍，以實現我們設計這部清洗機的期待。
以方便與經濟作考量，我們選用軟體模擬機構，模擬機構的運動，來發現元件間的最佳配置及工作情形。
我們選用Pro/ENGINEER軟體來進行模擬。
目前各元件正在建構中。
8、控制部分
9、馬達部分
關於馬達這個部份，經過我們組員間多次的討論，在想到更好的方案之前，我們將以目前比較可行的方案做為主要設計方向。
我們目前的構想如下：
直流馬達×1
選用直流馬達來帶動清洗機構的清洗片（如右圖一所示），是因為清洗片在旋轉清洗時，不需定位。
對直流馬達的特性而言，其轉動的速度與扭力呈反比，也就是速度愈快扭力愈小，速度愈慢扭力愈大。
在實際應用中，我們可以考慮到速度與力矩的關係，在直流馬達轉子後端配上適當比例的減速齒輪，以達到我們要的功能。
步進馬達×1
由於我們對基座在樓頂平面的水平移動、清潔機構的升降高度、活動臂的轉動角度等有定位的需求，所以我們採用的是步進馬達。
在步進馬達這個部份，負責XY軸方向的移動，如圖二所示：
利用步進馬達來驅動基座，在大樓的樓頂平面上做X軸方向的水平移動，然後再配合齒輪切換機構，將動力轉到Y軸方向，控制繩索的收放（清潔機構的升降）以及活動臂的轉動等等。
程式控制部份
爲了能更快的熟悉8051的操作應用，我們最近著手一些基本的8051單板來作基本的I/O控制，礙於最近期中考試將屆，我們這周先介紹了一個簡單的LED指示燈操作。
單板上工作指示LED
在單板上8051埠3位元7接有一LED指示燈，我們稱為工作指示LED，送出低電位時，LED點亮，高電位時則使LED熄滅。
我們可以用來表示如下的一些狀態：
◆程式執行在有狀況產生時，LED閃動一下。
◆做狀態區分表示，如狀態1閃動一下，狀態2閃動兩下，依此類推。
◆程式執行遇到特殊錯誤時，持續閃動著。
因此靠一個LED閃動情況，可以判斷程式執行的正確性及顯示程式執行的結果，這是一個相當簡單容易的輸出裝置，用來表示一個位元的數位狀態。
IO51板上設計有此控制電路，可以直接在板上驗證其控制程式功能。
程式列表
0;----------------------------
1;LEDA.ASMtestDELAYtime
2;----------------------------
3ORG0H;程式由位址0開始執行
4JMPBEGIN
5;----------------------------
6BEGIN:
MOVESP,#60H;設定堆疊指標至RAM位址60H
7LOOP:
;無窮迴圈
8CPLP3.7;位元反向
9MOVR5,#10;載入延遲參數
10CALLDELAY;呼叫延遲副程式延遲0.1秒
11JMPLOOP;再執行迴圈一次
12;-------------------------
13;DELAYXmsR5*10ms
14DELAY:
;延遲副程式
15MOVR6,#50;總延遲時間R5*10ms
16$1:
MOVR7,#100
17DJNZR7,#100
18DJNZR6,$1
19DJNZR5,DELAY
20RET
21END
22;-------------------------
執行結果
程式執行後工作指示LED持續閃動著，亮滅之間約0.1秒。
程式說明
行號
說明
3
設定程式油單晶片內部程式ROM位址0開始執行
6
設定堆疊指標至RAM位址60H
7~11
無窮迴圈控制工作指示LED持續閃動，亮滅之間延遲約0.1秒。
13~20
delay（）副程式，延遲時間由工作暫存器R5決定，共可延遲（R5*10）ms，若R5值為10則執行此副程式10次，因此約略延遲時間為100ms等於0.1秒。
當P3.7位元為低電位時LED點亮，延遲0.1秒後P3.7位元反向變為高電位於是LED熄滅，延遲0.1秒後，再被點亮，如此一直循環下去，中間的延遲時間可以調整，當值小一點則LED閃動快些。
其實可以示波器來驗證延遲時間的正確性，也可以做延遲時間的調整，只要反覆地調整工作暫存器R6及R7的值，由觀看示波器可以設定自己想要的延遲時間。
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