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1983，哈佛大學(xué)的教育學(xué)教授Howard Gardner博士提出了多元智力的存在：語(yǔ)言智力、數理邏輯智力、空間智力、身體-知覺(jué)智力、音樂(lè )智力、人際交往智力、自我認知智力和自然觀(guān)察智力。今天，教育家們正致力于鼓勵學(xué)生發(fā)展對工程學(xué)的興趣并開(kāi)發(fā)以上各種智力。教育家發(fā)現機器人能夠吸引學(xué)生的注意力，并提供可以使學(xué)生親身體驗的學(xué)習機會(huì )去開(kāi)發(fā)各個(gè)方面的智力。 幫助學(xué)生探索科學(xué)和工程學(xué)概念，同時(shí)開(kāi)發(fā)并充分發(fā)揮學(xué)生多方面智力的工具是至關(guān)重要的。應用NI LabVIEW圖形化編程能使學(xué)生專(zhuān)注于工程問(wèn)題的解決，而不會(huì )因低水平的實(shí)現細節而氣餒。LabVIEW提供了高度集成的I/O，促進(jìn)了基于實(shí)際項目和動(dòng)手操作的教學(xué)方式。作為系統級的設計平臺，LabVIEW 使學(xué)生能夠在統一平臺上實(shí)現機器人的設計、建模及部署。 現在，LabVIEW被用于從幼兒園到大學(xué)研究的各等級教學(xué)中的機器人應用。學(xué)生不僅學(xué)習到數學(xué)、科學(xué)和工程概念，還學(xué)到了被工業(yè)界廣泛采用的編程范例。 美國國家儀器公司與LEGO®教育合作建立了WeDo，它是一款面向培養7歲及以上兒童動(dòng)手實(shí)踐的機器人平臺。學(xué)生能夠創(chuàng )建類(lèi)似鳥(niǎo)、鱷魚(yú)、飛機及更多其它東西的機器人，并可通過(guò)易用的基于LabVIEW的圖形化軟件實(shí)現控制。通過(guò)高級系統設計工具，如基于LabVIEW的工具，兒童能夠將他們的想象在現實(shí)中實(shí)現，根據他們的創(chuàng )造編寫(xiě)故事，并在過(guò)程中與其他孩子互動(dòng)。 
圖1. LEGO Education WeDo是培養7歲兒童動(dòng)手實(shí)踐教學(xué)的機器人平臺。 LEGO MINDSTORMS NXT是基于LabVIEW圖形化編程軟件的另一款機器人平臺，幫助10歲及以上兒童設計機器人和解決工程問(wèn)題，同時(shí)不會(huì )因為低水平的編程和實(shí)現細節而感到氣餒。板載ARM7微處理器的并行編程、算法設計和傳感器數據處理因LabVIEW圖形化編程而簡(jiǎn)化。FIRST LEGO League (FLL)等競賽使9歲及以上兒童通過(guò)機器人和自己的研究能夠解決現實(shí)世界中的問(wèn)題。
圖2. FLL使9歲及以上兒童通過(guò)機器人和自己的研究能夠解決現實(shí)世界中的問(wèn)題。 針對高中水平，FIRST機器人競賽(FRC)使學(xué)生更加貼近現實(shí)世界中的專(zhuān)業(yè)體驗。有限的時(shí)間、資金和資源對學(xué)生提出了挑戰，要求在創(chuàng )新中盡可能協(xié)作。從2009年起，超過(guò)50,000名來(lái)自世界各地的學(xué)生參加了FRC，他們將采用NI CompactRIO 現場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)可重配置嵌入式控制器作為機器人的大腦。競賽中他們能通過(guò)LabVIEW或ANSI-C對CompactRIO進(jìn)行編程。通過(guò)模塊化的堅固的 CompactRIO硬件，團隊能夠實(shí)現復雜的視覺(jué)處理、機器人自我控制的操作或通過(guò)操縱桿人工控制的操作，并與各類(lèi)傳感器和I/O交互。他們必須在6周內完成所有任務(wù)。
圖3. CompactRIO FPGA可重配置嵌入式控制器是FRC機器人的“大腦”。 機器人專(zhuān)家可通過(guò)LabVIEW輕松實(shí)現大多數前沿技術(shù)，如多核計算及并行處理。Victor Tango是一只佛吉尼亞理工大學(xué)與TORC Technologies公司的合作團隊，他們采用LabVIEW在無(wú)人車(chē)輛Odin上實(shí)現多核處理，并最終在DARPA城市挑戰賽上獲得第三名。團隊采用兩臺四核服務(wù)器及運行LabVIEW應用的CompactRIO來(lái)處理激光雷達(LIDAR)數據，并執行決策和控制算法。
圖4. 無(wú)人車(chē)輛Odin獲得DARPA城市挑戰賽的第三名。 新加波南洋理工大學(xué)研究人員采用LabVIEW集成傳感器和電機，最終部署到微控制器上成功開(kāi)發(fā)了蜘蛛機器人，支持危險的救生任務(wù)。機器人的24個(gè)智能DC電機、智能視覺(jué)及距離傳感器、以及無(wú)線(xiàn)通信可在低功率Analog Devices (ADI) Blackfin處理器及其它處理器上實(shí)現，并使用LabVIEW進(jìn)行實(shí)時(shí)并行處理和編程。
圖5. 南洋理工大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了支持危險救生任務(wù)的蜘蛛機器人。 機器人技術(shù)激發(fā)了親身體驗、基于項目的多學(xué)科交叉，并促進(jìn)開(kāi)發(fā)和培養多種技能的教學(xué)形式，同時(shí)也演示了關(guān)鍵的科學(xué)和工程概念。今天，學(xué)生和教育者發(fā)現LabVIEW圖形化系統設計所帶來(lái)的直觀(guān)的、圖形化的方法是探索機器人技術(shù)的理想途徑。 Anu Saha是美國國家儀器公司的院校產(chǎn)品經(jīng)理。他擁有田納西大學(xué)的計算機工程和電子工程學(xué)士學(xué)位。 來(lái)源：NI公司 |
