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從工業(yè)自動(dòng)化機器直至模仿人類(lèi)行為的類(lèi)人機器人，都要求使用當今最高級的控制系統和復雜機械結構。機器人通常部署在動(dòng)態(tài)環(huán)境中，這使得開(kāi)發(fā)更具挑戰。即便是最先進(jìn)的軟件仿真也無(wú)法仿真現實(shí)環(huán)境中的所有變量。要了解機器人在投入實(shí)際應用前如何響應不同的狀況，功能原型是十分重要的。 將NI LabVIEW圖形化系統軟件與商用硬件整合在一起，您可以在一個(gè)月內開(kāi)發(fā)軟件，并完成功能齊全的原型系統。您需要根據一系列因素進(jìn)行開(kāi)發(fā)平臺的選擇，其中包括價(jià)格、靈活性、I/O數量、處理器速度、堅固性和板載傳感器。一些用于原型開(kāi)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。表1提供了可用平臺的比較。 表1：針對不同應用和價(jià)位的機器人都有相應的原型開(kāi)發(fā)平臺
使用LEGO MINDSTORMS NXT進(jìn)行原型開(kāi)發(fā) LEGO MINDSTORM NXT包含智能的、用于計算機控制的LEGO模塊，是預算較少的情況下進(jìn)行原型開(kāi)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(guò)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位模擬數字轉換器（ADC）作為輸入，可以作為數據采集單元，控制多達三個(gè)電機和轉數器。 新加坡義安理工學(xué)院的工程學(xué)院開(kāi)發(fā)了視覺(jué)引導的自動(dòng)化機器人，用于撿網(wǎng)球。通過(guò)使用相機采集圖像和NI機器視覺(jué)軟件完成目標跟蹤，機器以高精度和高速度完成了這個(gè)任務(wù)。在實(shí)際應用中，您需要更大的撿球系統完成整個(gè)網(wǎng)球場(chǎng)的任務(wù)，但是新加坡義安理工學(xué)院通過(guò)在NXT原型上測試其理論算法，從而降低了成本。 
圖1：新加坡義安理工學(xué)院工程學(xué)院使用LabVIEW開(kāi)發(fā)了視覺(jué)引導的自動(dòng)化機器人用于撿網(wǎng)球。 使用iRobot Create進(jìn)行原型開(kāi)發(fā) 如果您正在尋找使用開(kāi)發(fā)時(shí)間更短、價(jià)格更低的方案，iRobot Create整個(gè)系統價(jià)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(kāi)發(fā)和研究應用。它具有32個(gè)內置傳感器、兩個(gè)驅動(dòng)輪子、一個(gè)小腳輪、10種預編程行為、一個(gè)用于自定義傳感器和執行機構的可擴展I/O、一個(gè)帶有裝配點(diǎn)的貨箱和后擋板。
圖2：Boston Engineering使用LabVIEW構建跳舞、唱歌的iRobot。 Boston Engineering最近將iRobot Create的使用推向了新的階段，通過(guò)添加能夠使用LabVIEW進(jìn)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 RFID標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(shí)期內開(kāi)發(fā)完成了應用程序，實(shí)際上他們在為FlexStack開(kāi)發(fā)塑料外殼所花的時(shí)間比對機器人編程的時(shí)間還長(cháng)。因為他們使用了LabVIEW，讓iRobot Create唱歌跳舞只花了不到一天的時(shí)間。 使用NI Single-Board RIO和NI CompactRIO進(jìn)行原型開(kāi)發(fā) 有許多預先裝配的商用機器人平臺可以讓您在幾周之內完成原型開(kāi)發(fā)。但是，如果機器人原型開(kāi)發(fā)需要一個(gè)更靈活的平臺，帶有確定性的實(shí)時(shí)執行、可自定義的I/O定時(shí)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計的。CompactRIO是共享相同體系結構和組件的堅固平臺。使用CompactRIO或NI Single-Board RIO作為機器人的平臺，您能夠定制架構、移動(dòng)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(kāi)發(fā)功能完整的自動(dòng)化機器人。KC BioMediX Inc是一家剛剛起步的醫療器械公司，位于堪薩斯州的肖尼市，他們開(kāi)發(fā)了稱(chēng)為NTrainer System的產(chǎn)品，幫助早產(chǎn)嬰兒進(jìn)行口腔進(jìn)食，提高存活機率。使用LabVIEW和CompactRIO，KC BioMediX, Inc.能夠將其開(kāi)發(fā)成本縮減250000美元。此外，他們能夠將開(kāi)發(fā)時(shí)間從四個(gè)月減少到四周，不必自己開(kāi)發(fā)控制軟件和驅動(dòng)。
圖3：使用LabVIEW和CompactRIO，KC BioMediX, Inc.能夠將其開(kāi)發(fā)成本縮減250000美元。 使用Mobile Robots Inc.進(jìn)行原型開(kāi)發(fā)
圖4：由CCS Robotics使用MobileRobots PatrolBot作為平臺開(kāi)發(fā)的機器人SpeciMinder正在被CCS Robotics應用于醫院中。 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(jià)格下的平臺。如果您正在尋找能夠與人類(lèi)交互的、講究“機器人禮儀”的機器人，PeopleBot和 GuiaBot知道如何進(jìn)行社交。如果您需要滿(mǎn)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(shí)際使用，如將樣本送到醫院的多個(gè)實(shí)驗室中。將樣本置于CCS Robotics開(kāi)發(fā)的SpeciMinder頂部，PatrolBot可以在無(wú)需人工干預的情況下從一個(gè)地方移動(dòng)到另一個(gè)地方。它會(huì )通知它的到達，等待裝載完成，然后移動(dòng)到下一個(gè)地方。如果有東西擋住它的去路，機器人會(huì )想辦法繞過(guò)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(dòng)了超過(guò)10000 km。 功能原型驗證能夠減少開(kāi)發(fā)時(shí)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）直至高通道數確定性的解決方案（例如基于CompactRIO的NTrainer Sytem），針對不同應用都有對應的機器人平臺。使用LabVIEW對機器人進(jìn)行編程，您可以方便地在一個(gè)月內完成機器人的原型開(kāi)發(fā)。 訪(fǎng)問(wèn)ni.com/robotics查看視頻、案例研究、產(chǎn)品信息和其他關(guān)于機器人的內容。 作者：Meghan Meckstroth Meghan Meckstroth是專(zhuān)注于機器人技術(shù)的NI應用工程師。她獲得了美國田納西大學(xué)機械工程的學(xué)士學(xué)位。 來(lái)源：NI公司 |
