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機器人項目為機械、電子和軟件工程師們提供親手實踐設計的機會。從FIRST機器人高中競賽到某些最高級的機器人系統開發研究，學生們都能將NI CompactRIO作為機器人設計平臺。本文調研了幾項學生團隊采用CompactRIO作為嵌入式機器人控制平臺實現的成果。 FIRST 機器人競賽(FRC) 從1989開始FIRST 就鼓勵年輕人成為科學技術的領導者。如今，世界范圍內有將近200,000名學生參與到FIRST 的項目中，其中最重要的一項是FIRST 機器人競賽(FRC)。 FRC是專門針對高中學生設計的項目。競賽要求每個團隊在6周時間內通過設計和搭建機器人來解決一個復雜問題。然后這些學生需要與其他團隊比賽，比賽的項目每年都不相同。每個學生團隊擁有一個或兩個導師，一般都為專業工程師。最終，每個團隊將因他們出色的設計和專業精神而獲得獎勵。 
圖1. 2009 FIRST機器人世界冠軍賽于2009年4月在亞特蘭大的Georgia Dome舉辦。 FRC向高中學生提出現實世界中的問題和任務，提供給每個參賽隊相同的工具；此外，參賽隊還可以花費一定資金來購買他們選擇的工具作為補充。這就要求每個參賽隊嚴格地管理資金。參賽隊必須在他們的設計中集成各類不同供應商的傳感器、攝像頭和電機。此外，參賽者必須遵守嚴格的時間限制，并做出包括軟件、電子和機械等組件的設計考量。 2008年FIRST官方宣布他們將采用NI CompactRIO嵌入式控制平臺作為競賽的下一代FRC機器人控制器。CompactRIO平臺讓高中學生體驗了高級控制能力和高端性能，它配備了 400 MHz PowerPC和基于FPGA的I/O。CompactRIO模塊化I/O系統可以連接相當多種類的傳感器和執行器，并具有功能強大的實時視覺處理能力，可搭建出高級的機器人。學生能通過包括無線監視和仿真在內的最新技術設計出由駕駛員控制或全自主的機器人，從而實現更多的臨場控制和更多精確的設計。 兩項使用CompactRIO的大型應用 許多教育和研究領域的領導者采用CompactRIO成功開發了復雜的機器人系統。本部分討論兩個特殊的應用：弗吉尼亞理工大學工程學學生開發的無人駕駛地面車，以及麻省理工大學(MIT)學生設計的橋梁檢測機器人。 Victor Tango團隊的Odin：DARPA城市挑戰賽 Victor Tango是由弗吉尼亞理工大學工程學學生組成的團隊，他們成功搭建了一個完整的機器人系統來控制該團隊的2005 Ford Escape混合動力車Odin。該團隊在由89名參賽者參加的美國國防高級研究計劃局(DARPA)城市挑戰賽中獲得第三名。Victor Tango團隊采用LabVIEW圖形化編程及CompactRIO來進行機器人控制系統的設計和建模。
圖2. Victor Tango的Odin全自主車輛在擁有89名參賽者的DARPA城市挑戰賽中獲得第三名。 CompactRIO和LabVIEW為這個主要由機械工程師組成的團隊提供了高級算法設計能力，而無需涉及太多的計算機科學背景�？焖儆布蛙浖芍С种庇^的應用調試，從而實現快速原型開發和設計優化。此外， CompactRIO可以為圖像采集，傳感器信號采集和系統控制提供時間關鍵處理, 在團隊的成功中起到了關鍵作用。 MIT用于橋梁檢測的機器人 在麻省理工大學(MIT)，機械工程學研究生在Harry Asada博士的指導下采用CompactRIO和LabVIEW開發了用于橋梁檢測的緊湊型機器人。研究人員嘗試采用可懸掛在需要監測的橋梁上的低功率機器人來創建虛擬傳感器網絡。機器人裝備有攝像頭和加速度計，從而可連續進行測量。
圖3. MIT橋梁檢測機器人的最終設計中采用了磁鐵來將其懸掛在橋梁下。 最終的設計中采用了磁鐵將機器人永久倒立懸掛，允許機器人以最小的功率在各類表面上行動。最后，團隊采用了CompactRIO和LabVIEW來實現控制算法。在機器人軌跡跟蹤的設計和記錄來自機器人攝像頭和傳感器數據等方面，CompactRIO起到了關鍵作用。機器人上搭載的FPGA用于高速電機控制及傳感器反饋。 總結 美國國家儀器公司的機器人圖形化系統設計方法向學生和工程師提供了高效解決工程問題的能力。通過CompactRIO和 LabVIEW圖形化編程，使參加FIRST 機器人競賽的學生能夠接觸到與MIT研究人員和弗吉尼亞理工大學工程系學生所用的相同的技術。 工業和學術界的每個人都能使用NI平臺成功進行機器人系統的設計、建模和發布。美國國家儀器公司支持將機器人作為培養數學和科學明日之星的工具。從 FRC機器人到結構健康監測，LabVIEW和CompactRIO作為普適且直觀式平臺可用于解決當今大多數復雜問題。 NI公司供稿 |
