基于myRIO的移動(dòng)機(jī)器人開發(fā)平臺(tái)

本平臺(tái)主要針對(duì)學(xué)生的機(jī)器人教學(xué)，覆蓋包含機(jī)械設(shè)計(jì)，虛擬儀器編程，控制理論等學(xué)科創(chuàng)新，學(xué)生可以設(shè)計(jì)搭建不同用途的機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)高度自定義的項(xiàng)目開發(fā)。NI myRIO作為針對(duì)教學(xué)和學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用而推出的開發(fā)平臺(tái)，特別適合用于控制、機(jī)器人、機(jī)電一體化、測(cè)控及物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用領(lǐng)域的課程設(shè)計(jì)或?qū)W生創(chuàng)新項(xiàng)目。

本平臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)，具備通用型接口，主要包括三種移動(dòng)平臺(tái)、多功能機(jī)械手、NI myRIO控制器、視覺傳感器、伺服電機(jī)等，功能涉及編程與控制邏輯、機(jī)器人定位控制、傳感器應(yīng)用、SLAM構(gòu)建、機(jī)器人視覺等方面，移動(dòng)機(jī)器人發(fā)展方向。可根據(jù)需求組成不同結(jié)構(gòu)形式，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，編程采用LabVIEW圖形化編程方式。該設(shè)備技術(shù)涵蓋全面，設(shè)計(jì)合理可靠，配套資源豐富，適合實(shí)訓(xùn)教學(xué)、競(jìng)賽訓(xùn)練和能力評(píng)價(jià)等。

一、實(shí)現(xiàn)功能

1、移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)

學(xué)生可以搭建一個(gè)移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)，平臺(tái)使用兩個(gè)齒輪傳動(dòng)的直流電機(jī)執(zhí)行行走動(dòng)作，一個(gè)伺服電機(jī)執(zhí)行轉(zhuǎn)向動(dòng)作。集成紅外測(cè)距傳感器，伺服控制爪等進(jìn)行拓展功能設(shè)計(jì)。平臺(tái)采用labview編程代碼進(jìn)行前進(jìn)，后退，轉(zhuǎn)向，停止等操作，支持計(jì)算機(jī)通過有線和無線的方法完成移動(dòng)機(jī)器人控制。基于現(xiàn)有平臺(tái)，學(xué)生可以自行修改代碼完成詢及跟蹤，無人駕駛等拓展功能。

2、平衡臂機(jī)器人

提供了平衡臂機(jī)器人的搭建方法。平臺(tái)使用紅外測(cè)距傳感器和伺服電機(jī)進(jìn)行平衡臂的球體位置控制，同時(shí)基于現(xiàn)成的LabVIEW編程代碼實(shí)現(xiàn)比例、積分和微分（PID）算法控制球體位置，學(xué)生可以結(jié)合平衡臂機(jī)器人學(xué)習(xí)相關(guān)控制參數(shù)的調(diào)整和設(shè)定，并且通過修改代碼實(shí)現(xiàn)平衡臂的自主運(yùn)動(dòng)和球體位置自適應(yīng)功能。

3、自平衡機(jī)器人

可以實(shí)現(xiàn)自主平衡小車的平臺(tái)開發(fā)，其中使用編程的LabVIEW代碼可以實(shí)現(xiàn)閉

二、技術(shù)參數(shù)

1、支持三種不同機(jī)器人模型所需要的所有機(jī)械鋁合金結(jié)構(gòu)組件。包括增強(qiáng)型齒條齒輪式線性滑軌、鋁墊片、直線運(yùn)動(dòng)軸和滑動(dòng)單元、樞軸臂、小梁和連桿、角撐板和平板等。

2、配置NI LabVIEW學(xué)生版軟件：

支持用LabVIEW或 C/C++對(duì)ARM進(jìn)行編程，LabVIEW中包含大量現(xiàn)成算法函數(shù)，同時(shí)針對(duì)NI myRIO上的各種I/O接口提供經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)的現(xiàn)成驅(qū)動(dòng)函數(shù)，方便快速調(diào)用，甚至比使用數(shù)據(jù)采集（DAQ）設(shè)備還要方便；如果對(duì)FPGA進(jìn)行自定義編程，可采用LabVIEW圖形化編程方式進(jìn)行開發(fā)。

3、工具包1套；

4、配置傳感器套件：智能相機(jī)1套、無線遙控手柄1套、USB擴(kuò)展模塊1套、超聲波測(cè)距傳感器7套、陀螺儀1套、IR紅外傳感器2套、光電傳感器2套、急停開關(guān)1套、電壓顯示模塊1套、導(dǎo)線若干。配置帶編碼器的12V直流減速電機(jī)4套，帶編碼器的12V直流大減速比電機(jī)1套。配置5V全金屬數(shù)字舵機(jī)3套。

5、配置麥克納姆輪胎組件4套；

6、配置直線導(dǎo)軌和滑塊2套；

7、主控制器：NI myRIO內(nèi)嵌Xilinx Zynq芯片，使學(xué)生可以利用雙核ARM Cortex-A9的實(shí)時(shí)性能以及Xilinx FPGA定制化I/O，學(xué)習(xí)從簡(jiǎn)單嵌入式系統(tǒng)開發(fā)到具有一定復(fù)雜度的系統(tǒng)設(shè)計(jì),并可進(jìn)行云端控制。直流供電范圍為6V-16V，易于上手使用、編程開發(fā)簡(jiǎn)單，板載資源豐富：共40條數(shù)字I/O線，支持SPI、PWM 輸出、正交編碼器輸入、UART和I2C，以及8個(gè)單端模擬輸入，2個(gè)差分模擬輸入，4個(gè)單端模擬輸出和2個(gè)對(duì)地參考模擬輸出，方便通過編程控制連接各種傳感器及外圍設(shè)備。

8、電機(jī)和傳感器控制板1套，包含直流減速電機(jī)控制模塊、電源模塊、光耦隔離模塊、舵機(jī)模塊、傳感器模塊等；6路電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出；4路舵機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出；6路數(shù)字量傳感器輸入；3路模擬量傳感器輸入；5路超聲波測(cè)距輸入；1路陀螺儀傳感器輸入；單、雙電源選擇供電；A、B、C口全部引出方便擴(kuò)展使用；雙P34插針接口等方便控制和連接主控制器。

9、金屬和塑料配件及緊固件1套

10、配套移動(dòng)機(jī)器人專用工具：高精度數(shù)字萬用表、3mm內(nèi)六角扳手、2.5mm內(nèi)六角扳手、2mm內(nèi)六角扳手、5.5mm開口扳手、一字螺絲刀、十字螺絲刀、偏口鉗、尖嘴鉗、卡簧鉗、套筒螺絲刀、卷尺各1個(gè)。12V，6800mAh的鋰電池和充電器2個(gè)、電源一分二轉(zhuǎn)接線2個(gè)、電池固定綁帶4個(gè)。

11、教學(xué)配套：永磁交流電機(jī)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

詳細(xì)功能要求：

技術(shù)要求：采用5V三相交流發(fā)電機(jī)，輸入電源采用+12V，鋁合金固定件固定5V三相發(fā)電機(jī)電，源輸入采用12V鋰電池，電位計(jì)調(diào)節(jié)占空比控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，面板上安裝內(nèi)徑為2mm銅質(zhì)端子用于連接電源端子和示波器檢測(cè)端子，電源輸入≤2mm銅制端子。

安全保護(hù)：帶蓋箱體保護(hù)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，底盒保護(hù)防止控制電路短路，并安裝有6個(gè)強(qiáng)磁鐵。

工藝質(zhì)量：面板采用≤2mm厚玻纖板面板及覆銅板腐蝕電路、貼片元件，配備內(nèi)徑為≤2mm的鍍鎳銅質(zhì)端子，固定零部件采用激光數(shù)控加工成型，金屬件電鍍金黃色。

12、配套專用工具及安全保護(hù)裝備各一套。