維吉尼亞理工大學 (Virginia Tech) 工程系學生使用 NI LabVIEW 開發完整的自動化類人機器人

維吉尼亞理工大學 (Virginia Tech) 的機器人與機器裝置實驗室 (Robotics & Mechanisms Laboratory RoMeLa) 學生,使用 NI LabVIEW 圖形化系統設計平台,開發雙足的類人機器人。智慧型動態擬人機器人 (Dynamic Anthropomorphic Robot with Intelligence,DARwIn) 原來是為了義肢的研究與開發所設計。DARwIn 可進行全範圍的運動,並精確模擬人類的活動方式,因此修正過後參加了機器人盃 (RoboCup) 的足球大賽。該項比賽為國際性的機器人足球競賽,藉以推廣機器人、人工智慧,與相關領域的研究。因此,DARwIn 成為美國第一位參加機器人盃類人組的機器人。

「我們的學生使用 LabVIEW 設計可擴充的軟體平台,並作為 DARwIn 的計算中樞,使之可以執行高階工作,甚至可進行踢足球。」RoMeLa 的指導教授 Dennis Hong 博士如此表示。「當執行特定工作,並進行快速設計、原型製作,與佈署模擬程式碼至嵌入式系統時,亦可透過模擬 DARwIn 的可能行為而進一步縮短開發時間。」

由於 LabVIEW,讓 1 名不具影像處理經驗的研究生,竟可使用 IMAQ Vision 設定 2 組 IEEE 1394 相機,並在 2 個小時內撰寫出可識別足球實際相關位置的 VI。這些簡易使用的功能,讓我們在僅僅 1 個禮拜內建立 DARwIn 的踢足球行為模式。

「NI 很榮幸可找到 Dennis Hong 博士與他的學生共同合作此專案。」NI 產品行銷與學術關係的副理 Ray Almgren 接著表示。「我們看到使用 LabVIEW 圖形化系統設計平台所獲得的龐大教學優勢,而類似 DARwIn 的專案更成為學生的參考資料,讓他們可進一步完成嵌入式的設計。」

RoMeLa 使用多組機器人平台,亦需要可針對不同硬體設定進行組態的系統。學生可使用 LabVIEW Real-Time Module 建立具擴充性的電腦架構,以使用多種感測器,包含 IEEE 1394 相機、RS-485 通訊裝置,與多重無線網路。LabVIEW 透過 RS-485 控制機器人的運動,並可從伺服馬達內建的電位計中,於相同的序列網路讀取聯合位置 (Joint position)。當機器人步行或移動時,LabVIEW 將透過 RS-232 的序列連結,溝通加速度陀螺儀 (Rate gyro) 與定位 (Orientation) 的資訊,讓程式可即時修正機器人的步伐以保持平衡。

由於 LabVIEW 透過可程式化的硬體,讓使用者以圖形化的程式設計進行設計、原型製作,與佈署嵌入式系統,因此 LabVIEW 圖形化系統設計方式在機器人設計領域中愈形普遍。

若需更多此項應用的相關資訊,可至 www.ni.com/niweek/best.htm 觀看維吉尼亞理工學院的 NIWeek 2007 虛擬儀控應用報告內容 (NIWeek 2007 Virtual Instrumentation Applications Paper Contest)。若需要更多 RoMeLa 的相關資訊,可至 www.me.vt.edu/romela