整合感測系統提升安全效率 智慧充電樁異常偵測降風險

近年綠能意識抬頭,帶動綠能產業持續成長。電動車(EV)被視為未來綠能交通的重要一環,銷量也逐年上升。根據市場數據顯示,電動車市場的年均成長率達到25%,預計到2030年全球電動車數量將突破2億輛,如圖1所示。 圖1 電動車2025預估銷量圖   隨著電動車銷量快速上升,充電樁的供應卻遠遠不足,充電樁與電動車的比例依然維持在1:10,這使得充電樁逐漸成為車主選擇停車位置的考量之一。然而,駕駛者不可能隨時移動車輛,導致許多充電停車格被長期地占據,加劇了充電樁供應不足的問題,過度充電導致起火的情況也層出不窮,這些問題都嚴重影響了電動車的普及與便利性。 為了解決充電樁不足以及過熱的問題,本文試著提出一個解決方案—可以移動的充電樁機器人。移動式充電樁機器人讓駕駛者不必特地尋找具有充電樁的車位,停在一般車位就能進行充電,解決了充電停車格被長期占用的問題。此外,機器人配備智慧監測系統,能夠監控充電過程並防止過度充電,降低過熱及火災風險。 這種設計不僅提升充電的便利性,也增加了充電樁的使用效率。對於停車場運營商和電動車車主而言,這款充電樁機器人有顯著的商業吸引力,它解決了充電設施不足的問題,還為電動車充電帶來了靈活、安全的解決方案,滿足市場對於高效充電設備日益成長的需求。 本充電樁的五大特色功能,如圖2所示。 圖2 系統功能特色圖   充電樁機器人的運作原理 本文以盛群HT32F52352微控制器為核心,以實現充電樁機器人的自主移動和監控功能。充電樁機器人使用太陽能板收集環境中的能量,並將其儲存至內部的電池中,同時,充電樁機器人會自行移動到電動車旁為其充電。 機器人內部的光感測模組和溫濕度偵測模組會監控周圍環境的變化,當環境不利於充電(例如光照不足或天氣惡劣)時,微控制器將控制機器人自行移動到合適的位置待機,以保持能量的最佳利用。此外,當偵測到異常溫度變化時,系統會透過連接的設備通知用戶,以避免危險發生。 系統功能與硬體結構介紹 本文內含多種系統,如圖3所示,包括電能供給系統,負責提供太陽能源為車輛充電。日光判斷系統會自動感測光照度判斷目前天氣是否適合充電,若充電效率過低則返回待機,並等待下次適合外出充電的時機。雨天預測系統將開發板加入AI迴歸分析模型,搭配溫溼度感測模組,可以預判接下來是否下雨。異溫感測系統則是利用溫溼度感測模組,檢測機器人充電的當下是否有溫度異常問題,並立即回報車主。BLE藍牙模組負責將感測器偵測數據資料、以及降雨機率的預測結果傳輸至手機APP和人機介面,數據結果會完整展示於手機APP與雲端系統THINGSPEAK。 圖3 系統架構圖   以下介紹硬體裝置及功能用途: 盛群HT32F52352開發板 本文利用盛群HT32F52352開發板,透過接收溫濕度偵測模組感測之數據進行AI預測是否下雨,並將資訊透過藍牙BLE5.2傳送至手機。 溫濕度偵測模組 本文利用數位型溫濕度偵測模組,偵測周圍異常溫度及濕度,並利用杜邦線連結HT32F52352及模組,以此感測周遭環境之溫濕度數據。 光感測模組 本文另使用簡易型光敏電阻感測器監測周圍環境光強度,判斷是否適合進行充電。一旦光強度低於理想臨界值,機器人會自動回到待機位置;當光強度高於理想臨界值時,再外出充電,以達到即時監控環境及高機動性的成果。 直流減速馬達與L298N馬達驅動模組 本文使用TT直流減速馬達,可以降低馬達轉速並提高馬達轉動力矩,提供自走車轉動動力,使小車移動。再搭配兩個L298N馬達驅動板,控制四個直流減速馬達,並根據HT32F52352傳送的訊號來控制馬達轉動速度,再透過馬達轉動方向的差異,驅使小車前進、後退。 麥克納姆輪 本文採用四顆麥克納姆輪,使充電樁可前後移動。輪子周圍另鑲有多顆與中心呈45度角的小滾輪,使車輛在前進和後退時可以保持穩定。每顆輪子各自由一顆直流減速馬達控制轉速及方向,實現充電樁在不同方向間自由移動。所有輪子朝同一方向旋轉時,其合力方向總和可實現機器人的前進或後退,可見圖4所示。 圖4 機器人行進方向控制   日光判斷系統與電源控制 本文使用光感測模組檢測周圍環境光照度,並將結果回傳至微控制器,判斷目前的太陽光照是否達到適合充電的最低臨界值(設定為2900),若有達到,HT32F52352會驅動直流減速馬達轉動,使充電樁移動到戶外進行充電,若低於臨界值則返回室內待機,一段時間後再次出門採集數據,充電樁移動流程,如圖5所示。 圖5 充電樁移動流程   本文所採用的高效單晶太陽能電池板,可作為充電樁充電來源,並使用DFRobot太陽能電源控制板,將充電樁獲得之能量分配給電動車的電池,同時進行電量管理與保護,確保系統在充足電力下運作,防止電池過充或過放電而導致事故的發生。 雨天預測系統 本文將BME33M251溫濕度感測模組與微控制器HT32F52352整合,以預測降雨機率,再利用BME33M251感測器之Data...
2025 年 08 月 12 日

智慧清潔提升居家環境品質 實現多功能吸塵/氣體偵測(1)

智慧清潔助手的研發目的,是簡化家庭清潔的工作,以提高居家生活品質。本系統會先即時偵測路上垃圾,同時做到吸塵功能和即時檢測空氣中危險氣體並發出警報,偵測到垃圾時,把垃圾夾起丟掉。 由於現今人們對於生活品質的要求愈來愈高,並且隨著生活型態的改變,雙薪家庭的比率居高不下。因為傳統的家庭清潔工作需要大量的時間和體力,對於現代忙碌的雙薪家庭來說,這往往是一個挑戰,若是因為垃圾長時間的不當累積進而產生惡臭,甚至是有害氣體,想必後果將會不堪設想。 另外目前國內外的市面上,清潔機器人主要具有兩大功能,分別為吸塵和拖地,但對於較大型的垃圾則束手無策,如寶特瓶、鐵鋁罐等等。因此團隊以清潔機器人為基礎,加上視覺辨識、雙手臂系統及感測器的結合,設計出能夠完成家庭清潔和居家安全檢測任務的裝置。 居家清潔助手的目的是在提高生活品質,以及有效地節省上班族的負擔,能夠辨識垃圾及與垃圾的距離、夾取垃圾、吸塵、燃氣檢測和及時LINE通知等任務(圖1)。總結來說,智慧清潔助手整合了多項功能,及雙手臂的未來發展性,成為了居家清潔和安全檢測的最佳助手。 圖1 情境圖 使系統由BMduino主控板控制步進馬達完成前進和轉彎,以及超音波感測器達到避障的功能,和自製的吸塵設備來完成基本的家庭清潔任務。接著利Intel小電腦透過Intel...
2024 年 06 月 14 日

智慧清潔提升居家環境品質 實現多功能吸塵/氣體偵測(2)

智慧清潔助手的研發目的,是簡化家庭清潔的工作,以提高居家生活品質。本系統會先即時偵測路上垃圾,同時做到吸塵功能和即時檢測空氣中危險氣體並發出警報,偵測到垃圾時,把垃圾夾起丟掉。 產品結構 (承前文)圖8為本系統的架構,包含Intel...
2024 年 06 月 14 日

智慧清潔提升居家環境品質 實現多功能吸塵/氣體偵測(3)

智慧清潔助手的研發目的,是簡化家庭清潔的工作,以提高居家生活品質。本系統會先即時偵測路上垃圾,同時做到吸塵功能和即時檢測空氣中危險氣體並發出警報,偵測到垃圾時,把垃圾夾起丟掉。 測距 (承前文)事先準備好間距為10公分的方格紙素材,進行以下測試: ‧步驟一:以Intel...
2024 年 06 月 14 日

整合嵌入式系統/神經網絡/邊緣運算 Easy Chat+為障礙者發聲(1)

無法有效表達自己的思想以及在與他人溝通方面的挑戰,已導致聽力損失和言語障礙者生活中的許多不便。透過整合嵌入式系統、神經網路和邊緣運算,團隊設計Easy Chat+替代人類言語和聽覺,為聽力和言語障礙者提供聲音。 聽覺及言語功能障礙者通常採用手語作為溝通手段,但他們收到的回應可能包括比手畫腳。然而並非每個人都精通手語,這可能導致誤解和溝通的困難。對於因手術而暫時不能說話或聽到聲音的患者來說,這一挑戰變得更為重要。因此,Easy...
2024 年 03 月 07 日

整合嵌入式系統/神經網絡/邊緣運算 Easy Chat+為障礙者發聲(2)

無法有效表達自己的思想以及在與他人溝通方面的挑戰,已導致聽力損失和言語障礙者生活中的許多不便。透過整合嵌入式系統、神經網路和邊緣運算,團隊設計Easy Chat+替代人類言語和聽覺,為聽力和言語障礙者提供聲音。 產品結構 系統運作 (承前文)Easy...
2024 年 03 月 07 日

整合嵌入式系統/神經網絡/邊緣運算 Easy Chat+為障礙者發聲(3)

無法有效表達自己的思想以及在與他人溝通方面的挑戰,已導致聽力損失和言語障礙者生活中的許多不便。透過整合嵌入式系統、神經網路和邊緣運算,團隊設計Easy Chat+替代人類言語和聽覺,為聽力和言語障礙者提供聲音。 測試方法 空中手寫與CNN模型 手勢 (承前文)使用Mediapipe進行手部節點識別,並定義四個手勢以利於空中書寫。 空中手寫操作 使用Mediapipe找出食指指尖位置,並記錄其位置移動軌跡。圖21為空中手寫操作流程圖,並展示全部使用之可能性,與其四大手勢使用方法,包括手寫、中斷、清除、儲存(表1)。 圖21 空中手寫操作流程圖...
2024 年 03 月 07 日

感測號誌即時警示 交通糾察機器人守護路口安全

台灣近年來的交通事故頻率年年攀升,根據交通部的統計,台灣平均每天會有8人死於交通事故,其中又以老齡人口的比例最高。然而,日常生活中難以完全避開馬路,現今闖紅燈的違規情形屢見不鮮,進而有馬路如虎口的說法來強調路口的危險。這個現象已是刻不容緩的問題,考量政府對於行人的安全一直沒有完善的處理措施,再加上台灣早已成為老齡化和少子化的社會,甚至即將步入超高齡社會,未來對於老年人的照護,以及人力資源的需求將持續加劇,因此希望以智慧機器人來彌補未來人力不足的問題。本文將介紹以「降低馬路交通事故」為宗旨,所設計之能夠協助行人過馬路的交通糾察機器人ESCORTER,目標是讓每位行人能夠安心且安全的過馬路,實現交通友善的環境。 ESCORTER交通糾察機器人是為了在這個低頭族盛行、交通事故頻繁的時代,增加行人對於路口通知的警示性而設計,設置於學區、醫院附近時,可協助行人更加安全地通過馬路。產品設計利用Raspberry...
2023 年 03 月 05 日

防疫旅館自走車助隔離照護 HAI Robot實現零接觸服務

疫情的時代來臨,改變了人們的生活、工作、社交等多個領域。疫情期間,出入境者皆須居家檢疫14天,因此,防疫旅館成了必不可少的場所。因此產品設計以減少人與人之間的接觸為宗旨,做出能在防疫旅館中協助隔離管理的防疫自走車—HAI...
2022 年 06 月 19 日