Graphical_systems_design_solutions

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1、NATIONALINSTRUMENTS图形化系统设计应用方案——2010年优秀论文合订本ni.com/china/solutions目录最高成就奖基于CompactRIO的家居监控机器人1单项奖（测试与验证）基于PXI平台的ESP系统性能测试平台9单项奖（工业自动化）基于CompactRIO的随钻嵌入式处理单元13单项奖（控制与仿真）构建基于PXI电子液压制动系统EHB驾驶员在回路混合仿真实验平台18单项奖（院校研究）基于LabVIEW平台的寒地日光温室群远程监控系统设计25单项奖（创新应用）&网络人气奖基于LabVIEW和PXI的人体通信基带处理器

2、的设计33LabVIEW特别奖为基于CompactRIO的大型桥梁结构安全监测系统研究40网络人气奖基于LabVIEW和PXI的智能型网络化小家电测控平台50网络人气奖基于LabVIEW的EMG信号的采集与假肢控制57最高成就奖第十一届NI虚拟仪器技术应用方案有奖竞赛基于CompactRIO的家居监控机器人申纯太谭福生杨军上海电气集团股份有限公司中央研究院挑战：需要CompactRIO同时控制多个设备运动。2根5自由度机械臂运动，头部1自由度旋转运动，双主动轮底盘运动控制。CompactRIO内要部署机械臂运动控制算法，LIDAR数据采集和导航避障算

3、法，基于编码器和光雷达数据以及FPGA的移动位置控制算法等。应用方案：将机器人的功能进行划分为两部分。将双5自由度机械臂运动，头部1自由度的旋转运动，双主动轮底盘的运动，光雷达数据采集处理和编码器数据采集，自主导航，轮椅模式切换判断，机器人体表LED状态情感或信息显示，电池电源管理等基本行为和设备层控制归为一部分，由“小脑”控制；将家庭智能家居网络交互，其他智能机器人监控，语音识别对话和人脸识别的人机交互功能等归为一部分，由“大脑”控制。使用的产品：NI-cRIO9024cRIO-9113NI9403NI9205NI9264NI9485LabVIEW

4、2009RT，FPGA介绍：本方案的背景是国家863多机器人系统控制项目的一个主角，家居监控机器人，它的设计概念主要是面向未来老年家庭，负责通过网络监控家居环境中的各种家电，具有语音和人脸识别等人机交互功能，具有双机械臂完成一些取物、递送等任务，并且可以作为智能轮椅载人移动。在2010世博会沪上生态家案例馆中展出。正文：选用NICompactRIO作为机器人的“小脑”。NICompactRIO是美国NI公司的工业级嵌入式控制器，集成以太网接口和RS232串行接口，具有体积小，高可靠性，高性能，低功耗等优点。ni.com/china1最高成就奖第十一届

5、NI虚拟仪器技术应用方案有奖竞赛图1主控制器CompactRIO的安装位置将各种设备的控制算法例如机械臂运动控制，头部运动控制，导航算法，基于以太网的光雷达数据采集，与大脑通讯等程序部署在RT中；将数字信号采集，例如限位开关和紧急停止逻辑还有编码器数据采集和处理，地盘运动伺服控制等算法部署在FPGA中。选用工业嵌入式触摸平板电脑IPC作为机器人的“大脑”。部署WinCE，具有人机界面功能以及触摸屏交互功能，部署控制人脸识别模块以及语音识别算法，智能家居监控管理算法等。用FSM来封装每个设备对象：Finite-statemachine(FSM)称为有限

6、状态机广泛用于数字电路和计算机程序。我们使用了两种状态机来封装设备。StringBasedQueuedStateMachine基于字符串队列状态机和普通基于枚举的状态机。使用状态机作为一种机制来处理单个设备的状态转换，或者说，用状态机这种行为模型来用于单个设备的事件处理。图2LIDAR状态机ni.com/china2最高成就奖第十一届NI虚拟仪器技术应用方案有奖竞赛例如光雷达的状态机框图，它具有4个状态，Idle，Start，Running，Stop。在Running状态中，程序不断向光雷达发送指令读取数据，然后由一个SharedVariable来传

7、出数据。使用一个LIRAR.vi来封装这个状态机。图3RemoteControlReaction状态机图3是一个远程控制指令解析状态机，它使用StringBasedQueuedStateMachine来实现。这样的好处是，可以使用队列来组织动作，较为灵活地实现各种不同组合以及复杂度。每一个设备的状态机都用一个独立的vi来封装，并且单独进行测试，这样也有利于工程化。多状态机的协作：单个状态机只能完成部分功能，我们需要把所有设备状态机集成起来，按照一定的通讯机制拼装成一个完整的机器人。由于所有的设备状态机都由一个VI来封装，只需要把他们拖入一个主vi中，

8、就能调用他们。如图所示：图4状态机集成ni.com/china3最高成就奖第十一届NI虚拟仪器技术应用方案有