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　　FIRST與NI協力開發新一代機器人掌控技術

　　國際金屬加工網

　　先進制造 ◇ 系列技術講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國機器人行業典型研討會

FIRST (For Inspiration and Recognition of Science and Technology，引導及認識自然科學技術)是技師、發明家Dean Kamen先生于1989年創立的兩個非營利性組織，目的是激發青少年成為自然科學技術的未來領袖。FIRST 將小學生們吸引到令人激動的機器人體育競技中，小學生工程項目組在專精指導老師的指導下進行繁雜的機器人掌控系統設計。工程項目結合了微積分、工程建設學和技術;引導創新;培養全方位的潛能，主要包括斗志、交流及創新力。目前，已有將近200,000名來自世界各地的小學生重新加入到FIRST工程項目中。重新加入到該組織往往會改變兩個人的人生，因為FIRST 小學生相比同年齡小學生更多地取得了工程建設、自然科學或微積分學位，并繼續順利完成研究生自學。

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　　FRC工程項目組打造的機器人必須應付現實生活世界中的設計考驗，能順利完成諸如繪圖和多感應器數據采集等繁雜任務。

FIRST 工程項目由各個不同級別的體育競技組成，針對從小學到高中學校的小學生。最高級別的是FIRST 機器人體育競技(FRC)，這是一項獨特的“青年小學生頭腦運動”，協助年輕人開發興趣并從工程建設和研究過程中贏得投資回報。FRC向小學生和指導老師，一般為專精技師發出考驗，明確要求在五周內選用標準"Kit of Parts"及通用的準則來化解繁雜的問題。工程項目組順利完成設計并修建機器人來滿足用戶每屆體育競技的特定考驗。

　　FIRST重新定義了獲勝的條件，因為小學生們已從出色的設計、工程項目組精神、專精技能和成熟、和齊心協力的潛能等方面贏得了投資回報。此時贏得更高的分數已經成為次要的了。

　　艱難的設計限制充分反映了工業考驗

設計和修建FRC機器人是兩個段令人激動的體驗，它真實地充分反映了現實生活世界中的工程建設工程項目。每月，小學生們必須化解機器人設計中的機械設計、電子設計、程式設計等問題。所有FRC工程項目組只擁有有限的資金，僅有五周有限的時間，因此每月須要滿足用戶不同的設計明確要求，須要快速自學新“Kit of Parts”。比方說，2009年的體育競技中，明確要求工程項目組設計可行進于低空氣阻力表面，同時收集目標物的機器人。幾乎所有工程項目組都將機器人程序程式設計為獨立自主式或控制桿操作方式商業模式的。有經驗的工程項目組甚至軟件系統了各類感應器和鞭策器，如電機馬達和探頭。

　　FRC機器人須要新的大腦

在2007和2008年，他們開始計劃選用新一代工業技術來升級FRC掌控技術，在體育競技中不斷考驗參賽選手小學生。他們期望小學生能碰觸大學甚至將來職業中廣為使用的工業標準技術。此外，他們期望找到兩個靈活的PDP設計平臺，提供更多硬件輔助工具之間的緊密軟件系統性。掌控系統還須要能軟件系統各類I/O和感應器，因此在體育競技環境的操作方式中足夠耐用。參照機器人的繁雜特性和較長的開發時間，以上所有明確要求都是非常必要的。

　　FIRST 優先選擇美國國家儀器公司作為友好密切合作

他們選用美國國家儀器公司的CompactRIO平臺作為新一代FRC 掌控器，或稱為機器人掌控技術的“大腦”。透過與NI的密切合作，他們向高后生提供更多了高性能掌控設備，主要包括400 MHz PowerPC和如前所述現場可程式設計電子電路(FPGA)的I/O。CompactRIO模組化 I/O掌控系統提供更多了與感應器、鞭策器偵測器的連接性，功能強大的視覺處理潛能，協助小學生創建高級機器人掌控系統。參賽選手工程項目組能透過新一代技術開發軟件系統驅動掌控和全獨立自主掌控系統的機器人，主要包括用于更多體育競技中掌控和精確設計的無線監視及仿真技術。小學生可以透過 LabVIEWGUI程式設計軟件或ANSI C/C++語言在如前所述CompactRIO的平臺上對機器人進行程式設計。

　　NI提供更多獨特的硬件組合的平臺可應付繁雜的機器人應用領域。例如，每月的考驗中都包含部分獨立自主掌控操作方式，參賽選手工程項目組只允許透過遠程方式駕馭機器人;遠程掌控下機器人罰球比有線駕馭下的罰球擁有更大的分數。以前，獨立自主掌控僅僅是一小部分工程項目組能掌握的駕馭商業模式。在新平臺更加引導獨立自主式操作方式的準則下，更多的工程項目組開始成功地應用領域獨立自主式駕馭方案。

同時，多個工業領域的技師正在使用CompactRIO也是他們決定優先選擇高品質及應用領域廣為的工業技術的重要原因之一。他們讓小學生碰觸到當前工業工程建設中的考驗，和行業領先的輔助工具及技術。NI與其供應商，如Analog Devices、Texas Instruments、Xilinx、Wind River、Freescale、Altera、Boston Engineering、ChipX、Dove Electronics、MSI、TTI及Westak密切合作，專門為FIRST提供更多CompactRIO掌控器。除了為體育競技提供更多高品質技術，NI還提供更多了專職的技術支持技師及針對體育競技的培訓資源。為了滿足用戶指導老師和小學生在體育競技及設計中的培訓和支持需求，NI為FIRST參與者發起了兩個在線用戶社團。NI FIRST機器人社團主要包括LabVIEW范例代碼、討論論壇及視頻教程，協助參賽選手工程項目組快速應用領域新技術。該社團還培養了兩個獨特的支持項目 – LabVIEW虛擬指導老師 – 使小學生可以在線贏得專精技師對機器人問題的指導。

　　分享成功的愿景

　　他們相信NI與他們有協力的愿景，那就是使FIRST更趨全球化，從而影響到更多小學生。透過在體育競技中的機器人平臺上重新加入CompactRIO和LabVIEW，他們提升了參賽選手工程項目組機器人的技術潛能，使得該工程項目能吸引更多的小學生參加。

　　( 文章來源：互聯網 )

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