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(zhàn)賽

　　DARPA城市挑戰(zhàn)賽需要設計一輛全自主地面車能夠在城市環(huán)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(tài)。

　　來自弗吉尼亞理工大學的團隊需要在12個月開發(fā)出全自主地面車，他們將開發(fā)任務分成4個主要部分：基礎平臺、感知系統(tǒng)、決策規(guī)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(fā)：通過NI硬件與現(xiàn)有車載系統(tǒng)進行交互，并提供操作接口;使用LabVIEW圖形化編程環(huán)境來開發(fā)系統(tǒng)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(tǒng)與翼虎操控系統(tǒng)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(fā)了路徑曲率和速度控制系統(tǒng)，并通過LabVIEW實時模塊和FPGA模塊部署到CompactRIO硬件平臺加以實現(xiàn)，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(fā)環(huán)境，團隊快速可以構建系統(tǒng)原型并加快設計的往復周期。LabVIEW與硬件的無縫連接，對于執(zhí)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(zhàn)賽問題復雜且開發(fā)時間很短，這些因素對于開發(fā)團隊的成功發(fā)揮了關鍵作用。

　　結語

　　圖形化系統(tǒng)設計對于繼續(xù)加快機器人設計中的創(chuàng)新而言是必不可少的。復雜的傳統(tǒng)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(fā)和部署階段，因此工程師們能夠不用為微小的實現(xiàn)細節(jié)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(zhí)行器發(fā)送與接收信號;設計并仿真動態(tài)控制系統(tǒng);以及實現(xiàn)進行遠程監(jiān)視或控制機器人的接口。LabVIEW圖形化系統(tǒng)設計平臺通過為所有機器人設計者提供一個統(tǒng)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(tǒng)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(zhàn)車殺手锏：應用NI LabVIEW助威 DARPA無人駕駛汽車城市挑戰(zhàn)賽[R/OL]. http://sine.ni.com/cs/app/doc/p/id/cs-11323

　　[3] NI LabVIEW 虛擬儀器動力之源[R/OL].http://www.ni.com/labview/zhs/

　　[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