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针对新步态研究而开发的完全自主型仿人机器人,成为美国首个参加RoboCup(机器人世界杯足球赛)的仿人机器人
来源:本站整理  作者:佚名  2010-02-24 09:27:41



LabVIEW作为可扩展硬件接口

    由于RoMeLa中的机器人平台多种多样,我们需要选择一款通过简单配置即可适应不同硬件设置的系统。大多数小型机器人研究使用个人数字助理(PDA)自主控制机器人。在PC104+计算机上采用 LabVIEW 实时模块后,几乎无需任何开销即可实现计算机架构扩展。与PDA不同,该系统可兼容一系列不同传感器——IEEE 1384相机、RS485通信、多个无线网络和其他众多设备。添加新相机或802.11端口、适配型驱动器,写入C或C++代码花费均需耗费大量时间,而 LabVIEW VI使得所有问题迎刃而解。

   目前,我们采用LabVIEW通过RS485控制机器人动作,并从同一串行网络的伺服电机内置电位计上读取关节位置。在机器人行走或移动的同时,带加速度和方向信息速率的陀螺仪通过RS232串口与LabVIEW通信,此时程序即可实时修改行走步态进而高效地控制机器人平衡。

   最初的机器人研发平台,仅需伺服电机和速率陀螺仪接口。然而,参加2007年7月RoboCup的竞赛机器人所需的硬件和编程无疑更为复杂。除须机器人行走和维持平衡外,软件还须提供视觉、大脑和通讯功能。由于在RoboCup比赛中,机器人必须完全自主和无线控制,因而只能采用网络主机控制机器人的起/停信号。LabVIEW实时运行所有机器人软件,成本和CPU时间都得以降低。

验证步态研究

   生成机器人步态数学公式时,很难可视化看到结果。采用LabVIEW不仅可调用其它计算软件包生成的步态(如 Wolfram Mathematica或Microsoft Excel),而且可通过建立机器人的可视化运动图形帮助研究步态。利用LabVIEW的3D图形控制,我们可以仿真机器人执行所生成步态时的行为。由于无需利用物理硬件设置和测试步态,节省了大量的研发时间。

   在物理硬件上进行机器人步态测试时,我们可以通过用户控制的游戏手柄模仿机器人的人工智能。用户作为机器人的眼睛和大脑,而手柄作为控制机器人动作的接口,通过发送命令控制机器人行走、踢、扑救等动作。利用LabVIEW游戏手柄VI,这种设想可轻松实现。我们可轻松地调试步态和运动,无需同步调试机器人动作。

创建人工智能

  在未进行任何预先视觉处理的情况下,短短两小时内,一位研究生即可配置两台IEEE 1394相机并写一段VI程序(用于RoboCup所用桔黄色足球的相对位置识别和物理定位)。完成这一任务,全球任何其他院校可能需要众多学生花费很长时间研究代码。但是以我们的开发效率,一位学生在短短一周内即可实现DARwIn足球动作控制,该机器人是首台而且是美国仅有的一台参加RoboCup比赛的仿人机器人。

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