机器人4-1-1：短时间内实现原型开发的四个平台

　　机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。机器人是整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。在工业 、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。现在，国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般来说，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。”从工业自动化机器直至模仿人类行为的类人机器人，都要求使用当今的控制系统和复杂机械结构。即便是的软件仿真也无法仿真现实环境中的所有变量。

　　将图形化系统软件与商用硬件整合在一起，您可以在一个月内开发软件，并完成功能齐全的原型系统。您需要根据一系列因素进行开发平台的选择，其中包括价格、灵活性、I/O数量、处理器速度、坚固性和板载传感器。表1提供了可用平台的比较。

	iRobot Create Plus指令模块	LEGO MINDSTORMS NXT基本套件	NI Single-Board RIO评估套件	MobileRobots Inc Pioneer 3-DX
配置价格	$229.99 USD	$279.95 USD	$999.00 USD	超过$1,000 USD
处理器速度	18 MHz	48 MHz	400 MHz	50 MHz
RS232界面
自定义I/O	25个DIO、AI以及AO		110个DIO、32个AI以及4个AO	8位外部I/O总线，带有高达16个设备和PC104
非易失存储器	144 KB	256 KB	256 Mb	1 Mb
适用场合	室内、平地板、承重2.27 kg	室内、平地板、承重3 kg		室内、超过2.5 cm门槛、兼容轮椅斜坡、承重14-23kg
自带传感器

　　表1：针对不同应用和价位的机器人都有相应的原型开发平台。

　　使用LEGO MINDSTORMS NXT进行原型开发

　　LEGO MINDSTORM NXT包含智能的、用于计算机控制的LEGO模块，是预算较少的情况下进行原型开发的理想选择。它包含32位ARM微控制器，可以用于和多种传感器及电机一起使用。NXT模块使用10位模拟数字转换器（ADC）作为输入，可以作为数据采集单元，控制多达三个电机和转数器。

　　新加坡义安理工学院的工程学院开发了视觉引导的自动化机器人，用于捡网球。通过使用相机采集图像和NI机器视觉软件完成目标跟踪，机器以高和高速度完成了这个任务。在实际应用中，您需要更大的捡球系统完成整个网球场的任务。

　　图1：新加坡义安理工学院工程学院使用LabVIEW开发了视觉引导的自动化机器人用于捡网球。

　　使用iRobot Create进行原型开发

　　如果您正在寻找使用开发时间更短、价格更低的方案，iRobot Create整个系统价格低于300美元。iRobot Create是可靠的多功能机器人平台，可以用于机器人兴趣开发和研究应用。

　　图2：Boston Engineering使用LabVIEW构建跳舞、唱歌的iRobot。

　　Boston Engineering近将iRobot Create的使用推向了新的阶段，通过添加能够使用LabVIEW进行编程的FlexStack模块，他们编制了让机器人唱歌和跳舞的程序。机器人根据RFID标签完成不同形式的舞蹈。

　　使用NI Single-Board RIO和NI CompactRIO进行原型开发

　　有许多预先装配的商用机器人平台可以让您在几周之内完成原型开发。但是，如果机器人原型开发需要一个更灵活的平台，带有确定性的实时执行、可自定义的I/O定时和控制，请考虑CompactRIO和NI Single-Board RIO嵌入式平台。

　　使用LabVIEW图形化编程工具和RIO嵌入式平台，您可以快速地开发功能完整的自动化机器人。KC BioMediX Inc是一家刚刚起步的医疗器械公司，位于堪萨斯州的肖尼市，他们开发了称为NTrainer System的产品，帮助早产婴儿进行口腔进食，提高存活机率。

　　图3：使用LabVIEW和CompactRIO，KC BioMediX, Inc.能够将其开发成本缩减250000美元。

　　使用Mobile Robots Inc.进行原型开发

　　图4：由CCS Robotics使用MobileRobots PatrolBot作为平台开发的机器人SpeciMinder正在被CCS Robotics应用于医院中。

　　如果您需要带有灵活性的商业解决方案，MobileRobotics Inc.提供了基于可以用于所有目的和几乎所有价格下的平台。如果您正在寻找能够与人类交互的、讲究“机器人礼仪”的机器人，PeopleBot和GuiaBot知道如何进行社交。

　　MobileRobots Inc. PatrolBot已经用于实际使用，如将样本送到医院的多个实验室中。将样本置于CCS Robotics开发的SpeciMinder顶部，PatrolBot可以在无需人工干预的情况下从一个地方移动到另一个地方。

　　功能原型验证能够减少开发时间和成本。从低成本解决方案需要少的I/O（例如基于LEGO MINDSTORMS NXT捡网球的机器人）直至高通道数确定性的解决方案，针对不同应用都有对应的机器人平台。

　　了解更多关于NI进行原型开发的方法

　　-Meghan Meckstroth

　　Meghan Meckstroth是专注于机器人技术的NI应用工程师。她获得了美国田纳西大学机械工程的学士学位。

　　LEGO和MINDSTORMS是LEGO Group.  2009 The LEGO Group的注册商标。

　　目前NI已全面推出LabVIEW Robotics 2009，用于自主地面机器人系统的设计、原型与发布。