目錄
第1章 機器人分析基礎 1
1.1 機器人運動學基礎 1
1.1.1 常用空間坐標系介紹 1
1.1.2 空間姿態(tài)描述方法 2
1.1.3 機器人連桿坐標建立的D-H模型 8
1.1.4 正運動學分析 12
1.1.5 逆運動學分析 14
1.2 機器人動力學基礎 16
1.2.1 拉格朗日法 16
1.2.2 牛頓-歐拉法 20
1.2.3 旋量法 22
1.3 機械臂軌跡規(guī)劃 23
1.3.1 關節(jié)空間軌跡規(guī)劃 24
1.3.2 笛卡兒空間軌跡規(guī)劃 28
1.4 運動學分析算法舉例 30
1.4.1 攀爬機器人的正運動學分析 30
1.4.2 基于灰狼遺傳算法的逆運動學求解 33
1.5 動力學分析算法舉例 49
1.5.1 基于旋量理論的拉格朗日動力學方程 49
1.5.2 連桿雅可比矩陣的計算 51
1.5.3 攀爬機器人的動力學方程 52
1.6 軌跡規(guī)劃仿真 54
1.6.1 靈巧手單根手指正運動學分析仿真 54
1.6.2 單根手指軌跡規(guī)劃算法的仿真 55
1.6.3 單根手指軌跡規(guī)劃算法的實驗 58
第2章 機器人感知系統(tǒng) 61
2.1 機器人傳感器 61
2.1.1 關節(jié)位置傳感器 61
2.1.2 距離傳感器 67
2.1.3 觸覺傳感器 73
2.1.4 視覺傳感器 77
2.2 感知數據采集與處理 78
2.2.1 預處理 79
2.2.2 多傳感器融合架構 81
2.3 人工智能與機器學習 82
2.4 應用設計 83
2.4.1 人體姿態(tài)解算算法及人機姿態(tài)映射的研究 83
2.4.2 模糊神經網絡自主導航閉環(huán)算法 89
第3章 機器人運動控制系統(tǒng) 96
3.1 機器人運動控制系統(tǒng)的分類 97
3.2 機器人運動規(guī)劃控制策略 99
3.3 機器人運動控制系統(tǒng)的設計 100
3.3.1 機器人運動控制系統(tǒng)的硬件設計 101
3.3.2 機器人運動控制系統(tǒng)的軟件設計 101
3.4 機器人運動控制系統(tǒng)設計舉例 102
3.4.1 靈巧手接觸力反饋控制 102
3.4.2 靈巧手控制系統(tǒng) 105
第4章 微體系結構集成電路設計 112
4.1 微體系結構集成電路設計的方法 112
4.2 微體系結構集成電路設計的工具 114
4.3 微體系結構集成電路設計的關鍵技術 114
4.3.1 機器人控制系統(tǒng)集成——流水線技術 115
4.3.2 機器人控制系統(tǒng)集成——浮點運算部件 129
4.3.3 機器人控制系統(tǒng)集成——高速緩沖存儲器 139
4.3.4 機器人控制系統(tǒng)集成——總線技術 155
4.3.5 機器人控制系統(tǒng)集成——中斷處理 174
第5章 數字集成電路設計 179
5.1 數字集成電路設計描述 180
5.1.1 規(guī)格設計 180
5.1.2 RTL設計 180
5.1.3 功能仿真 181
5.2 數字集成電路設計綜合 182
5.2.1 邏輯綜合 182
5.2.2 形式驗證 183
5.2.3 靜態(tài)時序分析 183
5.2.4 綜合后仿真 184
5.3 可測性設計 184
5.3.1 掃描鏈 184
5.3.2 邊界掃描 185
5.3.3 內建自測試 186
5.4 后端設計 188
5.5 低功耗設計 189
5.5.1 動態(tài)功耗 189
5.5.2 靜態(tài)功耗 190
5.5.3 不同層次低功耗設計 190
5.6 集成電路制造工藝 192
第6章 基于FPGA的集成電路設計 197
6.1 FPGA的結構和特點 197
6.2 FPGA的設計流程 198
6.3 基于FPGA的集成電路設計案例 199
6.3.1 5級深度超標量流水線的FPGA仿真 199
6.3.2 浮點部件輸入數據級的FPGA仿真 205
6.3.3 高速緩沖存儲器中CAM的FPGA仿真 210
6.3.4 IIC協(xié)議及控制的FPGA仿真 214
6.3.5 中斷控制器仿真 228
參考文獻 238