FIRST 与 National Instruments 共同开发下一代机器人控制系统

   2023-04-21 工业品商城64
核心提示:FIRST 计划包括各种级别的比赛,针对从小学到高中的学生。 排在首位的是 FIRST 机器人竞赛 (FRC),这是一项独特的“青少年学生智力运动”,可帮助年轻人培养兴趣并从工程和研究过程中收获回报。 FRC 要求学生和教师(通常是专业工程师)使用标准“零件套件”和通用规则在六周内解决复杂问题。 团队设计和制造机器人来应对每

FIRST 计划包括各种级别的比赛,针对从小学到高中的学生。 排在首位的是 FIRST 机器人竞赛 (FRC),这是一项独特的“青少年学生智力运动”,可帮助年轻人培养兴趣并从工程和研究过程中收获回报。  FRC 要求学生和教师(通常是专业工程师)使用标准“零件套件”和通用规则在六周内解决复杂问题。 团队设计和制造机器人来应对每场比赛的具体挑战。

FIRST 重新定义了获胜的条件,因为学生在卓越的设计、团队合作、专业技能和成熟度以及克服逆境的能力方面得到了奖励。 在这一点上获得更高的分数已经成为次要的。

设计和建造 FRC 机器人是一次难忘的经历,它真实地反映了现实世界的工程项目。 每年,学生都必须在机器人设计中解决机械设计、电子设计、编程等问题。 所有FRC团队只有有限的资金,只有六周的有限时间,而且每年都需要满足不同的设计需求,需要快速学习新的“Kit of Parts”。 例如,在 2009 年的比赛中,团队被要求设计能够在低摩擦表面上行走并收集物体的机器人。 几乎所有团队都将他们的机器人编程为自主或操纵杆操作。 经验丰富的团队甚至会集成各种传感器和执行器,例如电机和摄像头。

2007年和2008年,我们开始筹划利用最新的工业技术对FRC控制系统进行升级,不断向参赛学生发起挑战。 我们希望学生接触到在大学乃至未来职业中广泛使用的行业标准技术。 此外,我们希望找到一个灵活的嵌入式设计平台,以提供硬件和软件工具之间的紧密集成。 该系统还需要能够集成各种类型的 I/O 和传感器,并且足够耐用以在竞争环境中运行。 鉴于机器人的复杂性和开发时间短,上述所有要求都是必要的。

我们使用 National Instruments 的 CompactRIO 平台作为下一代 FRC 控制器,或者说是机器人控制系统的“大脑”。 通过与 National Instruments 的合作,我们为高中生提供了高性能的控制设备,包括 400 MHz PowerPC 和基于现场可编程门阵列 (FPGA) 的 I/O。  CompactRIO 模块化 I/O 系统提供与传感器阵列、执行器和强大视觉处理的连接,以帮助学生创建先进的机器人系统。 参赛队伍将能够使用最新技术开发具有集成驱动控制和完全自主系统的机器人,包括无线监控和仿真技术,用于在更多比赛中进行控制和精确设计。 学生可以通过LabVIEW图形化编程软件或ANSI C/C语言在基于CompactRIO的平台上对机器人进行编程。
  NI 提供独特的硬件和软件平台组合来处理复杂的机器人应用。 例如,每年的挑战包括部分自主控制操作,参赛队伍只允许远程控制机器人; 机器人在遥控下的得分比有线控制下的得分高。 此前,自主控制只是少数团队能够掌握的操控方式。 在更加鼓励自主运营的新平台规则下,更多的团队开始成功应用自主控制方案。

同时,许多工业领域的工程师都在使用CompactRIO,这也是我们决定选择优质且应用广泛的工业技术的重要原因之一。 我们让学生了解当前工业工程面临的挑战,以及行业领先的工具和技术。  NI与Analog Devices、Texas Instruments、Xilinx、Wind River、Freescale、Altera、Boston Engineering、ChipX、Dove Electronics、MSI、TTI、Westak等供应商合作,为FIRST独家提供CompactRIO控制器。 除了为赛事提供优质技术外,NI还为赛事提供了专职的技术支持工程师和培训资源。 为了满足导师和学生在竞赛和设计方面的培训和支持需求,NI 为 FIRST 参与者推出了一个在线用户社区。  NI FIRST 机器人社区包括 LabVIEW 示例代码、论坛和视频教程,以帮助参与团队快速应用新技术。 该协会还培育了一个独特的支持计划——LabVIEW Virtual Tutor——允许学生从专业工程师那里获得关于机器人技术问题的在线指导。

 
 
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