本教材以機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃為控制對(duì)象，系統(tǒng)的介紹了機(jī)器人控制技術(shù)中微體系結(jié)構(gòu)集成電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用知識(shí)，包含了國內(nèi)外領(lǐng)先性的技術(shù)理論和實(shí)踐案例，適用于電子信息本科和研究生的機(jī)器人控制和微電子制造領(lǐng)域擴(kuò)展知識(shí)和技能培養(yǎng)。主要包括以下部分內(nèi)容：機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)、機(jī)器人感知系統(tǒng)、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、微體系結(jié)構(gòu)集成電路設(shè)計(jì)、基于FPGA集成電路設(shè)計(jì)方法和攀爬機(jī)器人和靈巧手應(yīng)用設(shè)計(jì)。在內(nèi)容編排上，將理論知識(shí)與實(shí)踐操作進(jìn)行結(jié)合，力求使教材內(nèi)容更具有實(shí)用性和應(yīng)用性，同時(shí)還包括了多個(gè)國內(nèi)外領(lǐng)先技術(shù)案例，可以幫助學(xué)生更好地了解機(jī)器人控制技術(shù)中微體系結(jié)構(gòu)集成電路的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀。 本書注重基礎(chǔ)，取材新穎，內(nèi)容豐富，涉及的技術(shù)較新，實(shí)用性強(qiáng)，反映了現(xiàn)代微處理機(jī)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。本書既可作為高等院校集成電路工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)、微電科學(xué)與工程系和傳感科學(xué)與工程系等專業(yè)的教學(xué)用書，也可供其他專業(yè)作為選修課教材以及社會(huì)讀者參考。

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2004.09-2009.06，吉林大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院，博士

目錄
第1章 機(jī)器人分析基礎(chǔ) 1
1.1 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ) 1
1.1.1 常用空間坐標(biāo)系介紹 1
1.1.2 空間姿態(tài)描述方法 2
1.1.3 機(jī)器人連桿坐標(biāo)建立的D-H模型 8
1.1.4 正運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 12
1.1.5 逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 14
1.2 機(jī)器人動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 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(jī)械臂軌跡規(guī)劃 23
1.3.1 關(guān)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(yùn)動(dòng)學(xué)分析算法舉例 30
1.4.1 攀爬機(jī)器人的正運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 30
1.4.2 基于灰狼遺傳算法的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解 33
1.5 動(dòng)力學(xué)分析算法舉例 49
1.5.1 基于旋量理論的拉格朗日動(dòng)力學(xué)方程 49
1.5.2 連桿雅可比矩陣的計(jì)算 51
1.5.3 攀爬機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)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(yùn)動(dòng)學(xué)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(shí)驗(yàn) 58
第2章 機(jī)器人感知系統(tǒng) 61
2.1 機(jī)器人傳感器 61
2.1.1 關(guān)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(shù)據(jù)采集與處理 78
2.2.1 預(yù)處理 79
2.2.2 多傳感器融合架構(gòu) 81
2.3 人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí) 82
2.4 應(yīng)用設(shè)計(jì) 83
2.4.1 人體姿態(tài)解算算法及人機(jī)姿態(tài)映射的研究 83
2.4.2 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自主導(dǎo)航閉環(huán)算法 89
第3章 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 96
3.1 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的分類 97
3.2 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃控制策略 99
3.3 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 100
3.3.1 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 101
3.3.2 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 101
3.4 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)集成電路設(shè)計(jì) 112
4.1 微體系結(jié)構(gòu)集成電路設(shè)計(jì)的方法 112
4.2 微體系結(jié)構(gòu)集成電路設(shè)計(jì)的工具 114
4.3 微體系結(jié)構(gòu)集成電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù) 114
4.3.1 機(jī)器人控制系統(tǒng)集成——流水線技術(shù) 115
4.3.2 機(jī)器人控制系統(tǒng)集成——浮點(diǎn)運(yùn)算部件 129
4.3.3 機(jī)器人控制系統(tǒng)集成——高速緩沖存儲(chǔ)器 139
4.3.4 機(jī)器人控制系統(tǒng)集成——總線技術(shù) 155
4.3.5 機(jī)器人控制系統(tǒng)集成——中斷處理 174
第5章 數(shù)字集成電路設(shè)計(jì) 179
5.1 數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)描述 180
5.1.1 規(guī)格設(shè)計(jì) 180
5.1.2 RTL設(shè)計(jì) 180
5.1.3 功能仿真 181
5.2 數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)綜合 182
5.2.1 邏輯綜合 182
5.2.2 形式驗(yàn)證 183
5.2.3 靜態(tài)時(shí)序分析 183
5.2.4 綜合后仿真 184
5.3 可測(cè)性設(shè)計(jì) 184
5.3.1 掃描鏈 184
5.3.2 邊界掃描 185
5.3.3 內(nèi)建自測(cè)試 186
5.4 后端設(shè)計(jì) 188
5.5 低功耗設(shè)計(jì) 189
5.5.1 動(dòng)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(shè)計(jì) 190
5.6 集成電路制造工藝 192
第6章 基于FPGA的集成電路設(shè)計(jì) 197
6.1 FPGA的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn) 197
6.2 FPGA的設(shè)計(jì)流程 198
6.3 基于FPGA的集成電路設(shè)計(jì)案例 199
6.3.1 5級(jí)深度超標(biāo)量流水線的FPGA仿真 199
6.3.2 浮點(diǎn)部件輸入數(shù)據(jù)級(jí)的FPGA仿真 205
6.3.3 高速緩沖存儲(chǔ)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(xiàn) 238