課程資訊
課程名稱
自動化系統設計
Design of Automated Systems 
開課學期
111-1 
授課對象
生物資源暨農學院  生物產業機電工程學研究所  
授課教師
周瑞仁 
課號
BME7051 
課程識別碼
631 M1500 
班次
 
學分
3.0 
全/半年
半年 
必/選修
選修 
上課時間
星期四7,8,9(14:20~17:20) 
上課地點
電電實驗室 
備註
機電控制領域核心課程
總人數上限:50人 
 
課程簡介影片
 
核心能力關聯
核心能力與課程規劃關聯圖
課程大綱
為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
課程概述

課程內容:
本課程「自動化系統設計」與大學部的總整課程「機電整合與系統設計—機電整合(四) 」都是從整體的視野與整合的角度來規畫與設計製作系統,從實踐中學習,透過從做中學(Learning by doing),統整先前所學的個別知能,實作解決問題,要求學生習得第一手的經驗,培育解決實際問題的能力。
「自動化系統設計」課程承繼「機電整合與系統設計—機電整合(四) 」自行設計自動導引車輛的知識、技能與經驗,應用到環境的偵測上,也就是在車輛 (不必自行設計製作車體,採用授課教師準備好的Duckietown自走車)上配置環境偵測系統,透過MCU與各類環境感測器,包括pH值、溫度、濕度、CO2、PM2.5、超音波測距儀、GPS定位訊號等,擷取當前作物生長環境的各種資訊;並利用網路通訊將資訊傳送至Raspberry Pi的雲端資料庫中;再經由網路將資訊傳送至使用者端進行即時顯示。使用者介面結合了GPS定位與Google maps,設計手機APP與動態網頁、網路伺服器建置、資料庫運用、通訊與運動控制間的協調整合。使用者可在介面上方的輸入欄中輸入欲偵測的環境項目及時間,即可得到偵測結果。發展的系統可巡走於田間、溫室或植物工廠,亦可擴充作為環保署空氣或水質品質偵測巡邏車。

課程大綱:
一、 Introduction to the course (Labs, HW, and Final project)
二、 控制工程給我的一些人生體悟
三、 Introduction to IoT
四、 Introduction to IMU, LCD Display and PID
五、 Introduction to Duckietown Robot (Duckiebot AGV), Raspberry Pi, Arduino, ROS
六、 Assembly and Control of Duckietown Robot (Duckiebot AGV)
七、 Introduction to IOT & MQTT (Implementation of Publisher, Broker and Subscriber)
八、 Introduction to Node-Red
九、 Application of IOT on Healthcare (Application of Accelerometer)
十、 Application of IOT on Environmental Monitoring
十一、 Introduction to MySQL
十二、 Webpage or APP Served as User Interface
十三、 Demonstration and Presentation of Final Project

學程規畫:機電整合與實習// 自動化系統設計
開課頻度:每年開一次
相關課程:電工學、電子學、機電整合與實習,自動控制,數位控制系統,
機器人動力與控制,智慧型控制,微處理機原理與應用

備註:
  1.上課時間為每周四下午6, 7, 8節
  2.上課地點為知武館電電實驗室



 

課程目標
期待修課同學能夠解決生活上或產業上牽涉到自動化或機電工程相關問題,培養解決問題、實作與自主學習的能力。 
課程要求
1. Labs. & HW: 55%
2. Final Project: 45% 
預期每週課後學習時數
 
Office Hours
備註: TA: 閻憲廷 Class Time: 14:20~17:10, Thursday Afternoon Classroom: EE Lab., Tomatake Hall, Dept. of BME Mail :r10631021@ntu.edu.tw 
指定閱讀
講義
 
參考書目
上課時指定 
評量方式
(僅供參考)
 
No.
項目
百分比
說明
1. 
實習與作業 
55% 
 
2. 
期末計畫與報告成績 
45% 
 
 
針對學生困難提供學生調整方式
 
上課形式
以錄影輔助, 提供學生彈性出席課程方式
作業繳交方式
延長作業繳交期限, 團體報告取代個人報告
考試形式
書面(口頭)報告取代考試
其他
課程進度
週次
日期
單元主題
第1週
09/08   Theme: Introduction to the course (Labs, HW, and Final project); 控制工程給我的一些人生體悟; Introduction to IoT I
 Activity: Grouping, Photo taking, Q&A

 
第2週
09/15   Theme: Introduction to IoT lI; Introduction to IMU, LCD Display and PID
 Activity: Experimental Material and Kits Distribution
 Assignment: Hands-on: Lab. 1_Balance of Seesaw via IMU and Display of its YPR
 
第3週
09/22   Theme: Introduction to Duckietown Robot (Duckiebot AGV), Raspberry Pi, Arduino, ROS; Assembly and Control of Duckietown Robot (Duckiebot AGV)
 Activity: Hands-on: Lab. 2_Assembly and Control of Duckiebot AGV
 Assignment: HW1_Reading assignment- Article "Duckietown_an Open Inexpensive and Flexible Platform for Autonomy Education and Research "

 
第4週
09/29   Theme: Introduction to Duckietown Robot (Duckiebot AGV), Raspberry Pi, Arduino, ROS; Assembly and Control of Duckietown Robot (Duckiebot AGV)
 Assignment: Hands-on: Lab. 2_Assembly and Control of Duckiebot AGV
 
第5週
10/06   Theme: Introduction to IOT & MQTT (Implementation of Publisher, Broker and Subscriber) and Node-Red
 Activity: Hands-on: Lab. 2_Assembly and Control of Duckiebot AGV
 Submission: Lab. 1
 
第6週
10/13   Theme: Introduction to IOT & MQTT (Implementation of Publisher, Broker and Subscriber) and Node-Red
 Activity: Hands-on: Lab. 3_Implementation of IOT & MQTT and Node-Red
 Assignment: Lab. 3
 
第7週
10/20   農機與生機論文發表會[No class]
 
第8週
10/27   Theme: Introduction to IOT & MQTT (Implementation of Publisher, Broker and Subscriber) and Node-Red
 Activity: Hands-on: Lab. 3_Implementation of IOT & MQTT and Node-Red
 Submission: Lab. 2
 
第9週
11/03   Theme: Application of IOT on Healthcare (Application of Accelerometer)
 Activity: Hands-on: Lab. 4_ Fall Alert via IOT
 Assignment: Lab. 4
 Submission: Lab. 3
 
第10週
11/10   Theme: Application of IOT on Healthcare (Application of Accelerometer)
 Activity: Hands-on: Lab. 4_ Fall Alert via IOT
 
第11週
11/17   ISMAB (No class)
 
第12週
11/24   Theme: Application of IOT on Environmental Monitoring, Introduction to MySQL
 Activity: Hands-on: Lab. 5_ Sensing of Environment and Data Display via IOT; Lab. 6_ Sensing of Environment and Database Construction
 Assignment: Lab. 5, Lab. 6
 Submission: Lab. 4
 
第13週
12/01   Theme: Application of IOT on Environmental Monitoring, Introduction to MySQL
 Activity: Hands-on: Lab. 5_ Sensing of Environment and Data Display via IOT; Lab. 6_ Sensing of Environment and Database Construction
 
第14週
12/08   Theme: Webpage or APP Served as User Interface
 Activity: Hands-on: Lab. 7_ Sensing Data Displayed on Web or APP; Check the Progress of Final Project (Video Clip and PPT)
 Assignment: Lab. 7
 Submission: Lab. 5, Lab. 6
 
第15週
12/15   Theme: Webpage or APP Served as User Interface
 Activity: Hands-on: Lab. 7_ Sensing Data Displayed on Web or APP

 
第16週
12/22   Activity: Do your Final Project
 Submission: Lab. 7
 
第17週
12/29   Activity: Demonstration and Presentation of Final Project
 Submission: All final project material (Report, Video Clip, PPT)