运用LabVIEW令“20岁”的机器人规复生机
Author(s):JonasNeubert-ImperialCollegeLondonIndustry:ResearchProducts:CompactRIO,FPGAModule,Real-TImeModuleTheChallenge:为已丧失节制器的20岁工业机器人替换新的节制器，并对其开展扩大，使之具有当代机器人节制软件中的典范功效。建立可通过直观图形化用户界面(GUI)操纵的、适于本科生实验课程的体系。
TheSoluTIon:利用NICompactRIO操纵器作为机械人驱动器和编码器取LabVIEW8.5软件、比例-积分-微分(PID)工具箱、3D图象渲染和VI服务器间的接口，实现机械人活动软件，并能够经由过程图形界面举行拜访。正在曩昔的几十年里，工业机械人手艺阅历了飞速的成长。自二十世纪80年代以来，它们曾经由只能以有限精度沿着预订轨迹活动的抓放式机械人，成长成具有高精度、能够正在手术室中使用，并且灵敏适应环境，与此同时可常常取视觉体系及出产单位中的别的机械人举行交互的体系。这便是我们正在大学的堆栈中发觉20岁的三菱Movemaster机械人时，第一反应是决议把它送给博物馆的缘故原由。然则，一个西席决议把它交给我——那时我还只是一位帝国理工学院的本科生，来使机械人“复生”。项目方针起初的时分，三菱Movemaster机械人配有一个手持式讲授盒、一个微波炉巨细的驱动单位和一个可经由过程串行接口将全部机械枢纽所需的角位置传输到驱动单位的可选计算机。然则现正在全部外设皆丧失了，所以我们须要修复机械人底座上的36根未定义管脚，使其规复原有的功用。我们须要替代之前适用于由PC机的可视化用户界面来操纵机械人的过期的编程言语。考虑须要保存大概作为讲授辅佐的使用，我们须要创建出一种能够答应学生正在将来举行便利扩大的体系。设计选项体系所需的通道数(15路脉宽调制[PWM]数字输出和10路数字输入)和采样速率(PWM为1kHz而输入采样速率为100kHz)皆没有超越尺度微操纵器电路板的个性化解决方案的规模。然则，编程环境的多样性和开辟如许体系所面对的挑衅，超越了本科生项目标时限和规模。因为美国国度仪器公司的产物，能够给予由数据收集到初级图形用户界面开辟等全部所需的功用，有目共睹能够作为我们的挑选之一。我们挑选了CompactRIO可编程主动操纵器，利用它来实时收集和处置惩罚所需数目标旌旗灯号。虽然产物的耗费超越了典范本科生项目标预算，但考虑CompactRIO的全面性和易用性，我们照样挑选了它。我们能够正在5分钟内设定好CompactRIO操纵器(包孕接线和全部软件的布置)，并且能够正在其他项目中共用这一个操纵器。
快递公司分拣机器人食品分拣机器人销售商闪兔分拣机快件自动分拣机器人旌旗灯号I/OCompactRIO操纵器的现场可编程门阵列(FPGA)背板，能够以完整并行化的体式格局读取、输出和处置I/O模块通道。哄骗数目足够的可编程门电路，我们能够以1kHz的频次输出5个自力的PWM旌旗灯号，输出10个数字旌旗灯号到外部的马达驱动芯片，与此同时以100kHz频次对10条编码通道举行采样。正在FPGA上，我们将每一个机器人枢纽上的两个编码器上得到的旌旗灯号，显现成整数以表现相对的枢纽角度。运用NI网站上供应的VI资助我们进一步缩短了FPGA上VI的开辟工夫。两个高速切换的数字输出和数字输入模块为我们的使用供应了足够的通道数。图形化用户界面以上硬件接口的功用肯定程度上受到FPGA技能才能的限定，然则体系的用户界面正在WindowsPC上运转，能够充分哄骗LabVIEW8.5的特征。运用基于事务的界面，用户能够根据输入位置向量或高低、摆布和前后增量式移动机器人，来设定机器人终端效应器的笛卡尔坐标位置和标的目的。然后举行坐标变更，计算出每一个机器人枢纽所需的枢纽角。这一些数据会反馈给操纵器子VI，由所需和事实的枢纽角入彀算出机电下令旌旗灯号。为了同意门生们正在未来实现不一样的操纵算法，只要模板界说的前面板元件存正在，操纵器子VI正在每一次运转时皆加载并能够包罗肆意的逻辑。这极度有效，由于门生们也许不能够运用LabVIEW环境下的全部功用，而只会运用贫乏LabVIEWFPGA和LabVIEWReal-TImeModule的门生版本。虽然门生版软件不能够翻开全部的机器人软件，但门生们仍旧能够运用它开辟机器人操纵器，并正在机器人上举行测试。我们的“老”机器人的可靠性是全部项目中的一个题目，我们须要一个机器人仿真以便我们正在机器人维修时继承事情。运用LabVIEW3D图象操纵，我们创建了机器人的表示原理图。运用图形化用户界面，用户能够得知软件是不是切确表现了当前机器人的位置。当可视化取事实不符应时，用户可将机器人送到启动原点，并按下按钮重新启动软件。结论运用CompactRIO和LabVIEW，我们能够正在同一个编程环境中，由零开始构建完备的机器人驱动和操纵体系。借助于CompactRIO操纵器的易用性，运用高科技的FPGA技能来叫醒我们的“骨董”机器人的确易如反掌。作为本科生的我，哄骗不到九个月的兼职项目事情，就开辟出了包孕软件和硬件的全部体系。
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