Author(s):
Karl Muecke – Virginia Tech University
Industry:
Education, Research, Mechatronics
Products:
LabVIEW, Machine Vision, Real-Time Module
The Challenge:
开发作为新步态研讨渠道的机器人体系，规划美国第一个参与RoboCup（自主型机器人足球竞赛）的仿人机器人。
The Solution:
该计划选用NI LabVIEW与第三方硬件交互,加快新步态研讨的开发与测验；一起选用LabVIEW实时模块和NI视觉软件创立人工智能，从而使机器人能够履行高档功用，如踢足球。
用NI LabVIEW开发的机器人DARWin,是美国第一个进入“机器人世界杯足球赛“的。
为研讨双足步态，弗吉尼亚理工大学机器人和机械实验室（RoMela）规划了开始的智能型动态拟人机器人(DARwIn)。在RoMela，咱们在硬件上测验了步态研讨的想象和理论。咱们决议用RoboCup这一国际性机器人足球竞赛作为展现这一款机器人优越性和可行性的舞台，一起展现DARwIn的鲁棒性。
当时机器人编程和操控技能一般选用C代码，其学习曲线比较峻峭，并且硬件更新难度也相对较大。在RoMeLa，咱们选用NI技能加快新机器人步态研制，最终使彻底自主型仿人机器人面世。该机器人不只可踢足球，也可作为新步态的研讨渠道。咱们选用LabVIEW图形化开发渠道不只为了创立可扩展、习惯性强的软件,一起也可开发履行高档使命的机器人大脑，如踢足球竞赛。
LabVIEW作为可扩展硬件接口
因为RoMeLa中的机器人渠道多种多样，咱们需求挑选一款经过简略装备即可习惯不同硬件设置的体系。大多数小型机器人研讨运用个人数字助理（PDA）自主操控机器人。在PC104+核算机上选用 LabVIEW 实时模块后，简直无需任何开支即可完结核算机架构扩展。与PDA不同，该体系可兼容一系列不同传感器――IEEE 1384相机、RS485通讯、多个无线网络和其他很多设备。增加新相机或802.11端口、适配型驱动器，写入C或C++代码花费均需消耗很多时刻，而 LabVIEW VI使得一切问题方便的解决。
现在，咱们选用LabVIEW经过RS485操控机器人动作，并从同一串行网络的伺服电机内置电位计上读取关节方位。在机器人行走或移动的一起，带加快度和方向信息速率的陀螺仪经过RS232串口与LabVIEW通讯，此刻程序即可实时修正行走步态从而高效地操控机器人平衡。
开始的机器人研制渠道，仅需伺服电机和速率陀螺仪接口。可是，参与2007年7月RoboCup的竞赛机器人所需的硬件和编程无疑更为杂乱。除须机器人行走和保持平衡外，软件还须供给视觉、大脑和通讯功用。因为在RoboCup竞赛中，机器人有必要彻底自主和无线操控，因此只能选用网络主机操控机器人的起/停信号。LabVIEW实时运转一切机器人软件，本钱和CPU时刻都得以下降。
验证步态研讨
生成机器人步态数学公式时，很难可视化看到成果。选用LabVIEW不只可调用其它核算软件包生成的步态（如 Wolfram Mathematica或Microsoft Excel），并且可经过树立机器人的可视化运动图形协助研讨步态。使用LabVIEW的3D图形操控，咱们能够仿真机器人履行所生成步态时的行为。因为无需使用物理硬件设置和测验步态，节省了很多的研制时刻。
在物理硬件上进行机器人步态测验时，咱们能够经过用户操控的游戏手柄仿照机器人的人工智能。用户作为机器人的眼睛和大脑，而手柄作为操控机器人动作的接口，经过发送指令操控机器人行走、踢、补救等动作。使用LabVIEW游戏手柄VI，这种想象可轻松完结。咱们可轻松地调试步态和运动，无需同步调试机器人动作。
创立人工智能
在未进行任何预先视觉处理的情况下，短短两小时内，一位研讨生即可装备两台IEEE 1394相机并写一段VI程序（用于RoboCup所用桔黄色足球的相对方位辨认和物理定位）。完结这一使命，全球任何其他院校或许需求很多学生花费很长时刻研讨代码。可是以咱们的开发功率，一位学生在短短一周内即可完结DARwIn足球动作操控，该机器人是首台并且是美国仅有的一台参与RoboCup竞赛的仿人机器人。
