用于机器人的RIO嵌入式控制平台

概览

自动或半自动机器人常常需要嵌入式控制系统，从而能够结合高度智能化的确定性控制，并且可以方便地连接到不同的传感器和执行器上。NI提供了多种嵌入式硬件平台，以满足复杂系统的需求。从尖端的机器人研究项目直至高级行业应用，NI平台被证实是高效的机器人解决方案。
可重复配置I/O（RIO）体系结构

NI嵌入式硬件平台共享通用一个可重复配置I/O（RIO）体系结构。这个体系结构整合了实时处理器、现场可编程门阵列（FPGA）和多样的I/O，包括模拟、数字、运动和通信I/O。使用这个标准的体系结构和NI LabVIEW图形化开发工具，您可以使用灵活的高性能硬件，快速对机器人系统进行设计和原型开发。

 
图1：NI RIO部署曲线：多种用于机器人的嵌入式硬件解决方案

NI CompactRIO和NI单板RIO

CompactRIO嵌入式系统具有实时嵌入式处理器、包含用户可编程FPGA的四槽或八槽可重复配置机箱以及可热插拔的工业I/O模块。这个低成本的嵌入式体系结构提供了开放的低级硬件资源,可以用于机器人系统的快速开发。另外, 它还包含提供保护的机械外壳。

 
图2：美国弗吉尼亚理工大学学生在CompactRIO的基础上开发半自动化地面车辆。

NI单板RIO是基于与CompactRIO相同体系结构的低成本板卡级嵌入式系统。NI单板RIO具有板载的模拟 I/O和数字I/O，当然您还可以通过其它I/O模块来进行扩展。参照表1中的规格，决定哪种RIO硬件平台最适合您的应用需求。

 
图3：来自USCD坐标机器人实验室的灵活行走漫游者是基于NI单板RIO开发的。


表1：NI RIO硬件比较

	CompactRIO模块化系统	CompactRIO集成系统	NI单板RIO
温度范围	-40至70 ºC	-20至55 ºC	-20至55 ºC
EMC认证	√	√	−
提供机械外壳	√	√	−
能够混和匹配控制器和机箱	√	−	−
C系列插槽或扩展	4或8个插槽	8个插槽	3个用于扩展I/O的接头
LabVIEW实时模块扫描模式支持	√	√	−
用于基于USB存储器的全速USB主机端口	√	−	−
内置永久存储器	高达4 GB	高达256 MB	高达256 MB
电源输入范围	双9至35 VDC	单19至30 VDC	单19至30 VDC
FPGA	Xilinx Virtex FPGA	Xilinx Spartan-3 FPGA	Xilinx Spartan-3 FPGA

使用LabVIEW机器人模块，您可以方便地对实时处理器、可重复配置FPGA和RIO嵌入式系统I/O进行编程。LabVIEW机器人模块还包含机器人IP、范例以及传感器和执行器驱动程序，可用于实时模块编程和FPGA编程。