智慧型機器人實作 ─ 使用 FPGA, 2/e

廖裕評、陸瑞強

  • 出版商: 文京
  • 出版日期: 2016-09-14
  • 售價: $480
  • 貴賓價: 9.5$456
  • 語言: 繁體中文
  • 頁數: 427
  • ISBN: 986430206X
  • ISBN-13: 9789864302062
  • 相關分類: FPGA機器人製作 Robots

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商品描述

<內容簡介>

機器人產業是一門彙集電子、資訊、機械、通訊、自動控制等跨領域相關產業技術的整合性學科,各大專院校的電子、電機、自動化工程等科系也都開設相關課程。學習機器人設計的基礎,即是從自走車的設計開始,各大專院校也經常舉行自走車競賽,讓學生從自走車的設計與製作奠定進一步學習機器人設計的基礎。

完整的機器人零組件包含:構裝用的機構模組;視覺、距離或溫度等感測器模組;致動用的驅動模組;以及編程動作的控制模組等四大部分,而自走車的設計即為練習這四大模組的入門。本書藉由簡單且趣味性的自走車控制,引導學生學習機器人零組件的四大模組,做為將來繼續學習機器人設計與製作之基礎。

本書第一章先帶領讀者認識本書中所使用的軟體與硬體,包括Altera Installer的安裝及FBBCar的介紹;第二章則引導讀者建立Quartus II 專案,包括多工器、比較器、加法器、暫存器、計數器、狀態機等之設計與模擬;第三章教讀者伺服機之控制;第四章開始學習控制自走車;第五章講述FBBCar觸鬚導航;第六章介紹循黑區行走的自走車;第七章學習將紅外線感測器應用於自走車;第八章學習以智慧手機遙控FBBCar。

智慧型機器人已廣泛結合在人類生活中。工業上使用的產業機器人可運用在製造業的加工、焊接及噴漆,或者是產品的組裝與搬運;而家用的服務機器人則可提供人類服務或與人互動,例如醫療、復健,或是娛樂寵物,甚至用在居家保全及掃地清潔等。未來人類科技生活發展的趨勢,將是整合居家環境、居家照護、安全監測、防災救災、休閒娛樂等等智慧生活與空間的自動化生活。

台灣自動化產業(即機器人產業)之產值,已於2015年突破1.2兆元,成為半導體及面板等兩大製造業以外的熱門產業。智慧型機器人已和人類生活廣泛結合,工業上,產業機器人可運用在工各種製程、組裝與搬運;服務機器人則可走入家庭,為人類提供如醫療、復健、娛樂、寵物、居家保全及掃地清潔等各種服務。未來人類科技生活發展的趨勢,將會整合居家環境、居家照護、安全監測、防災救災、休閒娛樂等,生活與空間皆講求智慧化與自動化的生活。

為了迎接未來的趨勢,國內亟需高階的操作人才,但高級人員不是埋頭苦練就可養成,必須結合數學、空間以及電腦資訊等理論基礎,且需要會遠端操控及編程。

本書藉由簡單且趣味性的自走車控制,以寓教於樂的方式,啟發讀者自發性學習的興趣,進而引導學生解決問題之能力,並促進學生對FPGA的程式設計的熟悉。希望讀者能藉由自走車的學習,進入機器人的領域,並了解實務脈動,建立學校與產業界相互合作的機制,寄能進而躍動整體技術人才之水平,幫助台灣產業轉型升級,讓台灣經濟再度起飛。

近年來,物聯網與工業4.0非常的搶手,本書第二版除了全面檢視更新相關資料,更增加了第九章,加入使用影像偵測物體移動方向來控制機器車左右轉,並將馬達狀況上傳至雲端,可透過網頁觀看馬達狀況變化的曲線圖;希望讓讀者了解使用FPGA做影像處理能有更多廣泛的應用。

本書隨書附贈範例光碟,方便讀者操作練習,並將習題解答收錄於光碟中。

<章節目錄>

Chapter 01 軟體與硬體介紹
1-1 Quartus II與ModelSim-Altera Starter軟體下載
1-2 軟體安裝
1-3 FBBCar介紹
1-4 隨書光碟內容

Chapter 02 使用硬體描述語言設計數位電路
2-1 Quatus II專案建立方式與文字編輯環境
2-2 多工器之設計與模擬
2-3 加法器之設計與模擬
2-4 暫存器之設計與模擬
2-5 計數器之設計與模擬
2-6 狀態機之設計與模擬

Chapter 03 伺服機控制
3-1 伺服機控制介紹
3-2 除頻器
3-3 PWM訊號產生器
3-4 DE0-nano控制連續旋轉馬達電路設計
3-5 指撥開關控制馬達轉動電路

Chapter 04 開始控制自走車
4-1 FBBCar前進控制
4-2 FBBCar轉一圈
4-3 FBBCar指撥開關控制兩個連續旋轉馬達電路
4-4 FBBCar車子連續變換動作電路設計

Chapter 05 FBBCar觸鬚導航
5-1 FBBCar觸鬚導航
5-2 FBBCar觸鬚導航結合壓電揚聲器

Chapter 06 循黑區行走的自走車
6-1 光敏電阻與FBBCar上DE0-Nano組合
6-2 顯示一個光敏電阻感測值於FBBCar上之LED燈
6-3 顯示兩個光敏電阻感測值於FBBCar之LED燈
6-4 循黑線走的FBBCar

Chapter 07 紅外線感測器應用
7-1 紅外線LED驅動電路訊號控制器
7-2 使用一組IR感測器訊號處理設計
7-3 使用兩組IR LED與IR感測器訊號處理設計
7-4 結合兩組IR發射器與感測器之FBBCar避障控制電路

Chapter 08 以智慧型手機遙控FBBCar
8-1 手機APP按鍵編碼顯示於FBBCar之LED燈
8-2 以智慧型手機遙控FBBCar
8-3 將專案配置檔載入至EPCS16的步驟

Chapter 09 FBBCar影像與連網應用
9-1 FBBCar視覺與連網應用硬體設計
9-2 FBBCar視覺與連網應用Nios II程式設計

附錄
隨堂練習解答(收錄於隨書光碟)