FIRST與NI共同開發(fā)下一代機器人控制系統(tǒng)

　　FIRST重新定義了獲勝的條件，因為學(xué)生們已從出色的設(shè)計、團(tuán)隊精神、專業(yè)技能和成熟、以及克服困難的能力等方面獲得了回報。此時獲得更高的分?jǐn)?shù)已經(jīng)成為次要的了。

　　艱難的設(shè)計限制反映了工業(yè)挑戰(zhàn)

　　設(shè)計和建造FRC機器人是一個段令人難忘的體驗，它真實地反映了現(xiàn)實世界中的工程項目。每年，學(xué)生們必須解決機器人設(shè)計中的機械設(shè)計、電子設(shè)計、編程等問題。所有FRC團(tuán)隊只擁有有限的資金，僅有六周有限的時間，并且每年需要滿足不同的設(shè)計要求，需要快速學(xué)習(xí)新“Kit of Parts”。舉例來說，2009年的競賽中，要求團(tuán)隊設(shè)計可行進(jìn)于低摩擦力表面，同時收集目標(biāo)物的機器人。幾乎所有團(tuán)隊都將機器人程序編程為自主式或操縱桿操作模式的。有經(jīng)驗的團(tuán)隊甚至集成了各類傳感器和激勵器，如電機馬達(dá)和攝像頭。

　　FRC機器人需要新的大腦

　　在2007和2008年，我們開始計劃采用最新工業(yè)技術(shù)來升級FRC控制系統(tǒng)，在競賽中不斷挑戰(zhàn)參賽學(xué)生。我們希望學(xué)生能夠接觸大學(xué)甚至將來職業(yè)中廣泛使用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。此外，我們希望找到一個靈活的嵌入式設(shè)計平臺，提供軟硬件工具之間的緊密集成性。系統(tǒng)還需要能夠集成各類I/O和傳感器，并且在競賽環(huán)境的操作中足夠耐用。參照機器人的復(fù)雜特性和較短的開發(fā)時間，以上所有要求都是非常必要的。

　　FIRST 選擇美國國家儀器公司作為戰(zhàn)略伙伴

　　我們采用美國國家儀器公司的CompactRIO平臺作為下一代FRC 控制器，或稱為機器人控制系統(tǒng)的“大腦”。通過與NI的合作，我們向高中生提供了高性能控制設(shè)備，包括400 MHz PowerPC以及基于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的I/O。CompactRIO模塊化 I/O系統(tǒng)提供了與傳感器、激勵器陣列的連接性，功能強大的視覺處理能力，幫助學(xué)生創(chuàng)建高級機器人系統(tǒng)。參賽團(tuán)隊能夠通過最新技術(shù)開發(fā)集成驅(qū)動控制和全自主系統(tǒng)的機器人，包括用于更多競賽中控制和精確設(shè)計的無線監(jiān)視及仿真技術(shù)。學(xué)生可以通過 LabVIEW圖形化編程軟件或ANSI C/C++語言在基于CompactRIO的平臺上對機器人進(jìn)行編程。

　　NI提供獨特的軟硬件組合的平臺可應(yīng)對復(fù)雜的機器人應(yīng)用。例如，每年的挑戰(zhàn)中都包含部分自主控制操作，參賽團(tuán)隊只允許通過遠(yuǎn)程方式操控機器人;遠(yuǎn)程控制下機器人得分比有線操控下的得分擁有更大的分值。以前，自主控制僅僅是一小部分團(tuán)隊能夠掌握的操控模式。在新平臺更加鼓勵自主式操作的規(guī)則下，更多的團(tuán)隊開始成功地應(yīng)用自主式操控方案。

　　同時，多個工業(yè)領(lǐng)域的工程師正在使用CompactRIO也是我們決定選擇高品質(zhì)及應(yīng)用廣泛的工業(yè)技術(shù)的重要原因之一。我們讓學(xué)生接觸到當(dāng)前工業(yè)工程中的挑戰(zhàn)，以及行業(yè)領(lǐng)先的工具及技術(shù)。NI與其供應(yīng)商，如Analog Devices、Texas Instruments、Xilinx、Wind River、Freescale、Altera、Boston Engineering、ChipX、Dove Electronics、MSI、TTI及Westak合作，專門為FIRST提供CompactRIO控制器。除了為競賽提供高品質(zhì)技術(shù)，NI還提供了專職的技術(shù)支持工程師及針對競賽的培訓(xùn)資源。為了滿足導(dǎo)師和學(xué)生在競賽及設(shè)計中的培訓(xùn)和支持需求，NI為FIRST參與者發(fā)起了一個在線用戶社團(tuán)。NI FIRST機器人社團(tuán)包括LabVIEW范例代碼、討論論壇及視頻教程，幫助參賽團(tuán)隊快速應(yīng)用新技術(shù)。該社團(tuán)還培養(yǎng)了一個獨特的支持項目 – LabVIEW虛擬導(dǎo)師 – 使學(xué)生可以在線獲得專業(yè)工程師對機器人問題的指導(dǎo)。

　　分享成功的愿景

　　我們相信NI與我們有共同的愿景，那就是使FIRST更趨全球化，從而影響到更多學(xué)生。通過在競賽中的機器人平臺上加入CompactRIO和LabVIEW，我們提升了參賽團(tuán)隊機器人的技術(shù)能力，使得該項目能夠吸引更多的學(xué)生參加。