基于LabVIEW構建智能的移動機器人及無人駕駛車

　　實例分析2：弗吉尼亞理工大學使用NI LabVIEW設計全自主地面車參加DARPA 城市挑戰賽

　　DARPA城市挑戰賽需要設計一輛全自主地面車能夠在城市環境中自動導航行駛。在整個賽程中，全自主車需要在6小時內穿越60英里，途經道路、路口和停車場等各種交通狀態。

　　來自弗吉尼亞理工大學的團隊需要在12個月開發出全自主地面車，他們將開發任務分成4個主要部分：基礎平臺、感知系統、決策規劃和通訊架構，如圖4所示。每一部分都基于NI的軟硬件平臺進行開發：通過NI硬件與現有車載系統進行交互，并提供操作接口;使用LabVIEW圖形化編程環境來開發系統軟件，包括通訊架構、傳感器處理和目標識別算法、激光測距儀和基于視覺的道路檢測、駕駛行為控制、以及底層的車輛接口。

　　參賽車Odin是2005年福特翼虎(Escape)混合動力型越野車，并為自主駕駛做了一定程度的改裝。NI CompactRIO系統與翼虎操控系統進行交互，通過線控驅動的方式控制油門、方向盤、轉向和制動。利用LabVIEW控制設計與仿真模塊開發了路徑曲率和速度控制系統，并通過LabVIEW實時模塊和FPGA模塊部署到CompactRIO硬件平臺加以實現，從而建立了一個獨立的車輛控制平臺。與此同時使用LabVIEW觸摸屏模塊和NI TPC - 2006觸摸屏構建用戶界面并安裝在控制臺。

　　通過LabVIEW開發環境，團隊快速可以構建系統原型并加快設計的往復周期。LabVIEW與硬件的無縫連接，對于執行某些關鍵操作如傳感器處理和車輛控制是至關重要的。由于城市挑戰賽問題復雜且開發時間很短，這些因素對于開發團隊的成功發揮了關鍵作用。

　　結語

　　圖形化系統設計對于繼續加快機器人設計中的創新而言是必不可少的。復雜的傳統工具可能會阻礙機器人技術的進步。LabVIEW提供了一個綜合的、可擴展的平臺，能夠橫跨設計、原型開發和部署階段，因此工程師們能夠不用為微小的實現細節所困擾，可以更加關注機器人本身。他們可以使用同樣強大的平臺，對微控制器直至FPGA等各種控制器進行編程;還可以同幾乎任何傳感器和執行器發送與接收信號;設計并仿真動態控制系統;以及實現進行遠程監視或控制機器人的接口。LabVIEW圖形化系統設計平臺通過為所有機器人設計者提供一個統一的平臺，鼓勵設計更為精妙的機器人。

　　參考文獻：

　　[1] 嵌入式圖形系統設計助力救生機器人蜘蛛[R/OL]. http://sine.ni.com/cs/app/doc/p/id/cs-11745

　　[2]Victor Tango車隊“Odin”戰車殺手锏：應用NI LabVIEW助威 DARPA無人駕駛汽車城市挑戰賽[R/OL]. http://sine.ni.com/cs/app/doc/p/id/cs-11323

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　　[4] Nof, Shimon Y. Handbook of Industrial Robotics (2nd Edition ed)[M]. John Wiley & Sons, 1999

　　[5] Menzel P, D'Aluisio F . Robo sapiens: evolution of a new species[M]. The MIT Press,2000