《電子技術(shù)應(yīng)用》
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機器人4-1-1:在一個月之內(nèi)實現(xiàn)原型開發(fā)的四個平臺
Meghan Meckstroth
摘要: 將NI LabVIEW圖形化系統(tǒng)軟件與商用硬件整合在一起,,您可以在一個月內(nèi)開發(fā)軟件,,并完成功能齊全的原型系統(tǒng),。您需要根據(jù)一系列因素進行開發(fā)平臺的選擇,其中包括價格,、靈活性,、I/O數(shù)量、處理器速度,、堅固性和板載傳感器,。一些用于原型開發(fā)的通用平臺使用了LEGO® MINDSTORMS® NXT、嵌入式NI CompactRIO和NI Single-Board RIO系統(tǒng),。表1提供了可用平臺的比較,。
關(guān)鍵詞: 虛擬儀器 LabView NI
Abstract:
Key words :

從工業(yè)自動化機器直至模仿人類行為的類人機器人,都要求使用當(dāng)今最高級的控制系統(tǒng)和復(fù)雜機械結(jié)構(gòu),。機器人通常部署在動態(tài)環(huán)境中,,這使得開發(fā)更具挑戰(zhàn)。即便是最先進的軟件仿真也無法仿真現(xiàn)實環(huán)境中的所有變量,。要了解機器人在投入實際應(yīng)用前如何響應(yīng)不同的狀況,,功能原型是十分重要的。

ni.com/labview/zhs">NI LabVIEW圖形化系統(tǒng)軟件與商用硬件整合在一起,,您可以在一個月內(nèi)開發(fā)軟件,,并完成功能齊全的原型系統(tǒng)。您需要根據(jù)一系列因素進行開發(fā)平臺的選擇,,其中包括價格,、靈活性、I/O數(shù)量,、處理器速度,、堅固性和板載傳感器。一些用于原型開發(fā)的通用平臺使用了LEGO® MINDSTORMS® NXT,、嵌入式NI CompactRIONI Single-Board RIO系統(tǒng),。表1提供了可用平臺的比較。

 

機器人平臺

iRobot Create Plus指令模塊

LEGO MINDSTORMS NXT基本套件

NI Single-Board RIO評估套件

MobileRobots Inc Pioneer 3-DX

最低配置價格

$229.99 USD

$279.95 USD

$999.00 USD

超過$1,000 USD

處理器速度

18 MHz

48 MHz

400 MHz

50 MHz

RS232界面

1個端口

1個端口

3個端口

自定義I/O

25個DIO,、AI以及AO

4個輸入端口和3個輸出端口

110個DIO,、32個AI以及4個AO

8位外部I/O總線,帶有高達16個設(shè)備和PC104

非易失存儲器

144 KB

256 KB

256 Mb

1 Mb

適用場合

室內(nèi),、平地板,、承重2.27 kg

室內(nèi)、平地板,、承重3 kg

可選的電機和輪子

室內(nèi),、超過2.5 cm門檻、兼容輪椅斜坡,、承重14-23kg

自帶傳感器

 

1:針對不同應(yīng)用和價位的機器人都有相應(yīng)的原型開發(fā)平臺,。

使用LEGO MINDSTORMS NXT進行原型開發(fā)

LEGO MINDSTORM NXT包含智能的,、用于計算機控制的LEGO模塊,是預(yù)算較少的情況下進行原型開發(fā)的理想選擇,。它包含32位ARM微控制器,,可以用于和多種傳感器及電機一起使用。通過使用用于LEGO MINDSTORMS NXT的LabVIEW工具包,,您可以創(chuàng)建程序并直接下載到NXT模塊上,。NXT模塊使用10位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)作為輸入,可以作為數(shù)據(jù)采集單元,,控制多達三個電機和轉(zhuǎn)數(shù)器,。

新加坡義安理工學(xué)院的工程學(xué)院開發(fā)了視覺引導(dǎo)的自動化機器人,用于撿網(wǎng)球,。通過使用相機采集圖像和NI機器視覺軟件完成目標(biāo)跟蹤,,機器以高精度和高速度完成了這個任務(wù)。在實際應(yīng)用中,,您需要更大的撿球系統(tǒng)完成整個網(wǎng)球場的任務(wù),,但是新加坡義安理工學(xué)院通過在NXT原型上測試其理論算法,從而降低了成本,。

1:新加坡義安理工學(xué)院工程學(xué)院使用LabVIEW開發(fā)了視覺引導(dǎo)的自動化機器人用于撿網(wǎng)球,。

使用iRobot Create進行原型開發(fā)

如果您正在尋找使用開發(fā)時間更短、價格更低的方案,,iRobot Create整個系統(tǒng)價格低于300美元,。iRobot Create是可靠的多功能機器人平臺,可以用于機器人興趣開發(fā)和研究應(yīng)用,。它具有32個內(nèi)置傳感器,、兩個驅(qū)動輪子、一個小腳輪,、10種預(yù)編程行為,、一個用于自定義傳感器和執(zhí)行機構(gòu)的可擴展I/O、一個帶有裝配點的貨箱和后擋板,。

2Boston Engineering使用LabVIEW構(gòu)建跳舞,、唱歌的iRobot

Boston Engineering最近將iRobot Create的使用推向了新的階段,,通過添加能夠使用LabVIEW進行編程的FlexStack模塊,,他們編制了讓機器人唱歌和跳舞的程序。機器人根據(jù)RFID標(biāo)簽完成不同形式的舞蹈,。因為圖形化編程的生產(chǎn)力出眾,,Boston Engineering在短時期內(nèi)開發(fā)完成了應(yīng)用程序,實際上他們在為FlexStack開發(fā)塑料外殼所花的時間比對機器人編程的時間還長,。因為他們使用了LabVIEW,,讓iRobot Create唱歌跳舞只花了不到一天的時間。

使用NI Single-Board RIONI CompactRIO進行原型開發(fā)

有許多預(yù)先裝配的商用機器人平臺可以讓您在幾周之內(nèi)完成原型開發(fā),。但是,,如果機器人原型開發(fā)需要一個更靈活的平臺,帶有確定性的實時執(zhí)行,、可自定義的I/O定時和高級控制(例如美國弗吉尼亞理工大學(xué)Odin和Vecna BEAR),,請考慮CompactRIO和NI Single-Board RIO嵌入式平臺。這些平臺是為高性能和高可靠性設(shè)計的,。CompactRIO是共享相同體系結(jié)構(gòu)和組件的堅固平臺,。使用CompactRIO或NI Single-Board RIO作為機器人的平臺,您能夠定制架構(gòu),、移動性,、感知和I/O。

使用LabVIEW圖形化編程工具和RIO嵌入式平臺,,您可以快速地開發(fā)功能完整的自動化機器人,。KC BioMediX Inc是一家剛剛起步的醫(yī)療器械公司,位于堪薩斯州的肖尼市,,他們開發(fā)了稱為NTrainer System的產(chǎn)品,,幫助早產(chǎn)嬰兒進行口腔進食,提高存活機率,。使用LabVIEW和CompactRIO,,KC BioMediX, Inc.能夠?qū)⑵溟_發(fā)成本縮減250000美元。此外,,他們能夠?qū)㈤_發(fā)時間從四個月減少到四周,,不必自己開發(fā)控制軟件和驅(qū)動。

3:使用LabVIEWCompactRIO,,KC BioMediX, Inc.能夠?qū)⑵溟_發(fā)成本縮減250000美元,。

使用Mobile Robots Inc.進行原型開發(fā)


4:由CCS Robotics使用MobileRobots PatrolBot作為平臺開發(fā)的機器人SpeciMinder正在被CCS Robotics應(yīng)用于醫(yī)院中。

如果您需要帶有靈活性的商業(yè)解決方案,,MobileRobotics Inc.提供了基于可以用于所有目的和幾乎所有價格下的平臺,。如果您正在尋找能夠與人類交互的、講究“機器人禮儀”的機器人,,PeopleBot和GuiaBot知道如何進行社交,。如果您需要滿足所有地形的平臺,P3AT可以用于室外或惡劣地形下的項目,。P3DX是最流行的課堂機器人,,PowerBot用于重負荷工作,就像工業(yè)機械臂一樣。

MobileRobots Inc. PatrolBot已經(jīng)用于實際使用,,如將樣本送到醫(yī)院的多個實驗室中,。將樣本置于CCS Robotics開發(fā)的SpeciMinder頂部,PatrolBot可以在無需人工干預(yù)的情況下從一個地方移動到另一個地方,。它會通知它的到達,,等待裝載完成,然后移動到下一個地方,。如果有東西擋住它的去路,,機器人會想辦法繞過它,或是使用不同的通道,。一些在一年前安裝的SpeciMinder已經(jīng)累計移動了超過10000 km,。

功能原型驗證能夠減少開發(fā)時間和成本。從低成本解決方案需要最少的I/O(例如基于LEGO MINDSTORMS NXT撿網(wǎng)球的機器人)直至高通道數(shù)確定性的解決方案(例如基于CompactRIO的NTrainer Sytem),,針對不同應(yīng)用都有對應(yīng)的機器人平臺,。使用LabVIEW對機器人進行編程,您可以方便地在一個月內(nèi)完成機器人的原型開發(fā),。

訪問ni.com/robotics查看視頻,、案例研究、產(chǎn)品信息和其他關(guān)于機器人的內(nèi)容,。

了解更多關(guān)于NI進行原型開發(fā)的方法

-Meghan Meckstroth

Meghan Meckstroth是專注于機器人技術(shù)的NI應(yīng)用工程師,。她獲得了美國田納西大學(xué)機械工程的學(xué)士學(xué)位。

LEGOMINDSTORMSLEGO Group. © 2009 The LEGO Group的注冊商標(biāo),。

目前NI已全面推出LabVIEW Robotics 2009,,用于自主地面機器人系統(tǒng)的設(shè)計、原型與發(fā)布,,更多信息請訪問www.ni.com/robotics/zhs,。

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