章安福

摘要：運輸機器人是可以進行自動化運輸作業(yè)的工業(yè)機器人。由NI的MY RIO來實現(xiàn)運輸機器人系統(tǒng)設(shè)計，主要根據(jù)實際藥房中對藥品進行自動搬運的要求，對運輸機器人的總體結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計和組裝。最后，制作了一臺以MYRIO控制器為核心，基于LabVIEW的集成開發(fā)環(huán)境的四輪運輸機器人設(shè)備的軟件系統(tǒng)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：運輸機器人;MY RIO;LabVIEW

中圖分類號：G642.41 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2019）31-0266-02

一、LabVIEW簡介

美國國家儀器公司（簡稱NI公司）開發(fā)的面向儀器與測試過程的圖形化開發(fā)平臺——LabVIEW，在這種開發(fā)環(huán)境下，用戶可以從自己的需要出發(fā)，隨心所欲地組織儀器的前面板，然后經(jīng)過簡單的連線操作，一臺適合自己需要的測試系統(tǒng)的設(shè)計工作便大功告成。

（一）LabVIEW概述

LabVIEW的英文全稱是Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench。這個軟件編程不是用代碼，而是用圖形符號。LabVIEW開發(fā)環(huán)境可以搭建在Windows，Mac或Linux系統(tǒng)上，LabVIEW的程序可以在上述系統(tǒng)上運行，還可以運行在Microsoft Pocket PC，Microsoft Windows CE，Palm OS以及多種嵌入式平臺上，包括DSP、FPGA和微處理器。

（二）LabVIEW的特點

NI公司經(jīng)過多年的不懈努力，使LabVlEW不僅擁有卓越的功能，而且形成了豐富的實用工具軟件包，這不僅保證了系統(tǒng)開發(fā)的質(zhì)量，而且簡化了開發(fā)的難度。它具有如下特點：

1.LabVlEW使用“所見即所得”的可視化技術(shù)建立人機界面。

2.LabVlEW使用圖標表示功能模塊，使用圖標間的連線表示在各功能模塊間的數(shù)據(jù)傳遞。

3.LabVlEW提供程序調(diào)試功能。

4.LabVlEW繼承了傳統(tǒng)的編程語言中的結(jié)構(gòu)化和模塊化編程的優(yōu)點。

5.LabVlEW采用編譯方式運行32位應(yīng)用程序。

6.LabVlEW支持多種系統(tǒng)平臺。

7.LabVlEW提供了大量的函數(shù)庫供用戶直接調(diào)用。

8.LabVlEW是一個開放式的平臺，提供DLL庫接口和CIN節(jié)點，使用戶有能力在LabVlEW平臺上使用由其他軟件平臺編譯的模塊。

LabVlEW是一個具有高度靈活性的開發(fā)系統(tǒng)，用戶可以根據(jù)自己的應(yīng)用領(lǐng)域和開發(fā)要求選擇系統(tǒng)配置。

（三）LabVIEW應(yīng)用程序的組成

一個LabVIEW程序由多個（至少一個）虛擬儀器（VI）組成。它的內(nèi)部的邏輯處理思維具有主程序、子程序、函數(shù)等，使用者看到或者操作上的都是封裝了這些邏輯處理的外觀，使得使用起來更加方便高效。

1.前面板（Panel）。與物理儀器的前面板相似，是VI的交互式用戶界面。

2.流程圖（Diagram Programme）。LabVIEW編程又稱為“數(shù)據(jù)流編程”。其流程圖提供的圖形化VI源程序。

3.LabVIEW的操作模板（圖表/連接器）。在LabVIEW的用戶界面上，應(yīng)特別注意它提供的操作模板，包括工具模板、控制模板和功能模板。

（1）工具模板（Tools Palette）。工具模板是創(chuàng)建框圖程序的工具。該模板上的每一個頂層圖標都表示一個子模板。

（2）控制模板（Controls Palette）?？刂颇０蹇梢越o前面板添加輸入控制和輸出顯示。每個圖標代表一個子模板。

（3）功能模板（Functions Palette）。功能模板是創(chuàng)建框圖程序的工具。該模板上的每一個頂層圖標都表示一個子模板。

（四）LabVIEW程序設(shè)計步驟

LabVIEW有一個圖形編輯器來產(chǎn)生最優(yōu)化編程代碼，利用應(yīng)用程序生成器，用戶能夠產(chǎn)生虛擬儀器，就像獨立的可執(zhí)行程序一樣。

1.建立方案。利用LabVIEW軟件，可以構(gòu)建虛擬儀器，而不是編寫程序。

2.建立前面板。從控制模塊上選擇所需的對象放在虛擬儀器的前面板上。

3.構(gòu)建圖形化的流程圖。對虛擬儀器進行程序設(shè)計，不用擔心很多傳統(tǒng)程序設(shè)計所需的語法細節(jié)，而可以自己構(gòu)建流程圖。

4.數(shù)據(jù)流程序設(shè)計。LabVIEW用一種精巧的數(shù)據(jù)流程序設(shè)計模式把用戶從文本式語言的線性化方式構(gòu)建程序的辦法中解脫出來。

5.模塊化和層次。LabVIEW虛擬儀器實行模塊化設(shè)計，因而任何虛擬儀器既能獨立運行，又能被其他虛擬儀器調(diào)用。

6.圖形編輯器。LabVIEW軟件是唯一的帶有編輯器的圖形化編程環(huán)境，它可以產(chǎn)生最優(yōu)化的代碼。

二、NI FPGA簡介

對于FPGA，LabVIEW仍然提供了一些強大而方便的工具包，這樣就很容易地解決我們的編程問題。在myRIO的RT中運行程序，其精確度可精確到微秒級別，而在FPGA中，其精確度可達納秒級別，所以程序在FPGA中能更快速地運行，定時精確度更高。

（一）數(shù)字量及模擬量輸入/輸出

數(shù)字量的輸入與輸出有兩種方式，Line和Port方式，采用Line方式可以一次控制一個或多個I/O，數(shù)據(jù)類型為布爾型。采用Port方式，則控制整個I/O寄存器，比如一次可以控制0到7（DIO0至DIO7），8到15（DIO8至DIO15）的數(shù)字I/O，數(shù)據(jù)類型為數(shù)值型。

“設(shè)置輸出數(shù)據(jù)”可以配置輸出數(shù)據(jù)，當選擇Line方式需要輸入布爾型數(shù)據(jù)，當選擇port方式可以直接輸入整型數(shù)，這樣一次可以寫入多個數(shù)字I/O。

當數(shù)字I/O口需要同時實現(xiàn)輸出及輸入時，將用到“設(shè)置輸出啟動”，Line方式需要輸入布爾型數(shù)據(jù)，Port方式可以直接輸入整型數(shù)，這樣一次可以配置多個數(shù)字I/O。

模擬量的輸入與輸出與數(shù)字量的輸入與輸出不同，模擬量的輸入與輸出只有Line方式，即單獨控制一個模擬口。數(shù)據(jù)類型為整型。模擬量的輸入與輸出還涉及分辨率的問題，因此在寫入和讀取的時候都需要讀取出一個LSB的值，并在RT中將模擬口讀取回來的數(shù)據(jù)除以LSB的值，最終的結(jié)果才是模擬值;同樣地，在寫入模擬量之前在RT中乘以LSB的值再賦給模擬口。

（二）FPGA常用定時函數(shù)

FPGA定時函數(shù)選板包括三個函數(shù)，分別為循環(huán)定時函數(shù)、等待函數(shù)、滴答計數(shù)。它們的配置對話框完全相同，不再贅述。

LoopTime（循環(huán)定時）：該函數(shù)用于確定兩次循環(huán)之間的時間間隔。當程序代碼執(zhí)行時間小于循環(huán)定時，則定時循環(huán)可以精確地控制每個循環(huán)時間保持一致。但是如果程序代代碼執(zhí)行時間大于所設(shè)定循環(huán)間隔，下次循環(huán)便會立即執(zhí)行，同時把下次循環(huán)開始的時間設(shè)置為啟動時刻，而且循環(huán)計時器會把它作為新的時間基準。

Wait（等待）：當程序運行到該函數(shù)時，先讓當前線程暫停，等待所設(shè)定的時間，然后再繼續(xù)執(zhí)行程序代碼。

Tick Count（滴答計數(shù)）：該函數(shù)用于返回當前計數(shù)器的值。需要注意的是計數(shù)器存在計數(shù)的最大值，因此當計數(shù)達到最大值時，會自動從0開始計數(shù)。所以當我們利用Tick Count函數(shù)測量時間間隔，并采用了Ticks作為單位時，就需要考慮計數(shù)器自動復(fù)位的情況。

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