|
|
|
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。
機器人產業，也就是自動化產業，台灣自動化產業可望在2013年突破一兆元，成為半導體及面板這兩大製造業之外另一個產值破兆元的產業。不可諱言 工業自動化是台灣必走的一條路，目前最大的問題是缺少高階的操作人才，因高級人員不是埋頭苦練就可養成，必須有數學、空間以及電腦資訊等理論基礎才行，還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。
本書於書末附錄隨堂練習的解答，讓讀者自行檢驗學習成果，提高學習效率；並隨書附贈範例光碟，方便讀者操作練習。
Chapter 1 軟體與硬體介紹
1-1 Altera Installer安裝軟體工具下載
1-2 軟體安裝
1-3 FBBCar介紹
1-4 隨書光碟內容
Chapter 2 使用硬體描述語言設計數位電路
2-1 Quartus 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 比較器之設計與模擬
2-4 加法器之設計與模擬
2-5 暫存器之設計與模擬
2-6 計數器之設計與模擬
2-7 狀態機之設計與模擬
Chapter 3 伺服機控制
3-1 伺服機介紹
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 指撥開關控制連續旋轉馬達
Chapter 4 開始控制自走車
4-1 FBBCar前進控制
4-2 FBBCar轉一圈
4-3 FBBCar指撥開關控制兩個馬達轉動
4-4 FBBCar連續變換動作電路設計
Chapter 5 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
5-3 FBBCar觸鬚導航會倒車轉向
Chapter 6 循黑區行走的自走車
6-1 光敏電阻與FBBCar上DE0-Nano組合
6-2 顯示光敏電阻感測值於FBBCar上之LED燈
6-3 顯示2個光敏電阻感測值於FBBCar之LED燈
6-4 指撥開關控制2個光敏電阻感測值顯示於FBBCar之LED燈
6-5 循黑線走的FBBCar
Chapter 7 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SignalTap II邏輯分析儀觀察IR感測器訊號處理電路之脈波訊號
7-4 使用兩組IR感測器訊號處理設計
7-5 結合兩組IR發射器與感測器之FBBCar避障控制電路
Chapter 8 以智慧手機遙控FBBCar
8-1 手機APP按鍵編碼顯示於FBBCar之LED燈
8-2 智慧手機遙控FBBCar
8-3 將專案配置檔載入至EPCS16之步驟
附錄 隨堂練習解答
