ロボット工学のLabView-ロボットを制御するためのSCADAシステムの作成

こんにちは、ハブラフチアン！

LabViewとは何で、何を食べますか？

LabViewは、National Instrumentsによるクロスプラットフォームのグラフィカル開発環境です。 LabViewは、データ収集システム、および技術オブジェクトと技術プロセスの管理に広く使用されています。







LabViewの特徴は、「鉄」の下で開発するための「シャープな」環境です。 さまざまなメーカーの機器とやり取りするように設計された多数のライブラリにより、ロボットやマシンビジョンシステムの制御など、さまざまな問題に対するソリューションを非常に迅速かつ快適にプロトタイプ化できます。 ナショナルインスツルメンツが提供し、さまざまなロボットコンポーネントとやり取りするためのライブラリを含む公式のLabVIEWロボットモジュールに加えて、愛好家自身が多数のライブラリを開発し、最も重要なこととして、無料で配布しています。 今日、LabViewを使用したロボティクスの多数のソリューションを見ることができます。これは、わが国で近年最も印象的なものの1つです。Robocross-2013およびEurathlon 2013のNAMTチームの自律型ロボットです。

それがすべて始まった方法。

私はMSTUを卒業しています。 N.E.バウマンとロボット工学が好きですが、私の活動の主な焦点は産業オートメーションです。 数年前にLabViewに出会い、この環境に夢中になり、それ以来、可能な限りそれを使用しようと試みてきました。 現在、さまざまなプロジェクトでLabViewを使用することに加えて、データ収集システムでのLabViewの使用に関連する学生のために、オプションのクラスと実験室作業を行っています。 最近、私たちのロボットセンターのおかげで、さまざまな科学的目的でそれらを使用するためのロボットキットを手に入れることができました。 この点で、ロボット工学におけるLabViewの使用に関連する一連の作品を公開したいと思います。主な重点は、学生のための実験室作業でのさらなる使用のための単純な例の実装にあります。 少し前まで、私は韓国の企業Robotisのロボットデザイナーに対処し、このデザイナーとやり取りするためにLabViewでいくつかの簡単な例を開発するよう提案されました。 特に興味深いのは、Zigbeeワイヤレスインターフェイスを介してデータ交換を調整する必要があるという事実でした。 プロトタイプとして、OLLO BUGとBioloid STEMキットが来ました。











OLLOの特徴的な機能は、バイオロイドと比較して、より「単純な」コンポーネントです。 特に、OLLOキットにはCM-100コントローラーが含まれていますが、CM-530にはBioloidキットが付属しています。











ワイヤレスインターフェイスを整理するために、Robotisが提供する「ネイティブ」アダプターの束を使用しました。

1. ZIG-100 / 110A-コントローラー（テール付きのもの）に接続し、アダプター（チップの形で作られています）にインストールします。



2. ZIG2Serial-スカーフ。これは、基本的にzigbeeモジュールから標準のrs-232へのアダプターです。



3. USB2Dynamixelは非常に興味深く有用なものです。 TTL、RS485、RS232-オプションの3つのモードで動作します。 このアダプターをUSBからRS232へのアダプターとして使用します。





結果はこの設計です：





残る唯一のことは、ZIG-100 / 110Aの2つの「半分」の間に接続を確立し、LabViewの例の実装画面内で正方形を実際に移動することです。 これは、「ネイティブ」プログラムを使用して行われます-RoboPlus Managerとプロセス自体は、開発者のWebサイトで詳細に説明されています。

コントローラーがZigBeeモジュールが接続されていることを理解し、コントローラーと接続された周辺機器との間でデータを交換するには、適切なファームウェアを書き込む必要がありました。 ファームウェアは、ネイティブのRoboPlus Taskを使用して作成されました。 ファームウェアを書き込むプロセスは次のとおりです。



RoboPlus Taskからファームウェアコードを目に優しいコンパクトな形で引き出すことは不可能であるため、今後はファームウェアのスクリーンショットをアップロードしません。 さらに、開発プロセス自体は非常に直感的であり、特別な問題を引き起こすことはありません。 誰かがファームウェア自体に興味がある場合は、.tsk形式で追加します。

最初は、ZIG2Serialで動作するようにライブラリを自分で開発する必要があると想定されていましたが、Robotisの公式Webサイトで、古典的なImport Shared Library（.dll）を介してLabViewにシームレスに統合されるZigbee SDKを見つけました。 LV2010およびLV2012でこのプロセスを実行しました-統合の問題は見つかりませんでした。 その結果、ユーザーライブラリに別のパレットがあります。







LabViewの機能を実証するために、トレーニング例として以下を実装することが決定されました。

1. Zigbeeインターフェースを介してコントローラーに制御コマンドを送信します。

2.コントローラーに接続された赤外線センサーのアレイをポーリングします。

3.赤外線センサーの尋問。

4.ダイナミクセルサーボとの相互作用。



それでは、順番に始めましょう：

1. Zigbeeインターフェースを介してコントローラーに制御コマンドを送信します。

この例の制御コマンドとは、コントローラーがRC-100コントロールパネルから送信されたコマンドとして認識するコマンドを意味しますが、他の送信を妨げるものは何もありません。この場合、ファームウェアをさらに変更する必要があります。



この場合の動作原理は次のとおりです。com-port経由でアダプターに接続され、コントローラーにデータを転送します。 コントローラはそれらを解釈し、適切なコマンドをロボットのサーボに送信します。







その結果、この例では、ブロック図は次のようになります。



およびフロントパネル：

2.コントローラーに接続された赤外線センサーのアレイをポーリングします。

IRセンサーアレイセンサーのアレイをCM-530コントローラーに接続できます。



例として、オンデマンドで興味のあるセンサーをポーリングします。

この場合の動作原理は次のとおりです。アダプターを介してアダプターに接続し、目的のセンサーの番号をコントローラーに送信し、それに応答して値を取得します。







その結果、ブロック図は次のようになります。



およびフロントパネル：

3.赤外線センサーの尋問。

IRセンサーのアレイに加えて、個別のIRセンサーをコントローラーに接続できます。



この例の実装は、前の実装の実装とそれほど違わないため、開発プロセスで停止しないようにします。最後に何が起こったのかを示します。



ブロック図は次のとおりです。



フロントパネル：

4.ダイナミクセルサーボとの相互作用。

Bioloid STEMキットには2つのダイナミクセルAX-12Aサーボが含まれており、ジョイントとホイールの2つのモードで作業できます。 ホイールモードでは、サーボは回転モーターとして機能し、メインインジケーターは回転速度です。 ジョイントモードでは、サーボはヒンジとして機能し、その主な指標は初期位置からの一定量の偏差です。 動作モードは、RoboPlus Managerを介して切り替えられます。 この例の特徴は、Zigbeeインターフェースを介したコントローラーとの継続的な交換です。 これを行うために、ブロック図に並列whileループが追加されました。 動作モード（ドライブの回転またはその偏差の制御）を選択した後、データは継続的にコントローラーに送信されます。データは1〜1023の整数値です。ホイールモードの場合、このデータは速度値、ジョイントモードの場合-ゼロからのドライブ位置の偏差の値です。



ブロック図は次のとおりです。



フロントパネル：





その結果、これらの例は、当社が提供するロボット工学の基礎に関するトレーニングコースに含まれていました。

おわりに

さて、結論として、かなり原始的な例の開発がそこで終わったわけではないと言いたいと思います。 セットに「すばやく」慣れるために、デモアプリケーションが開発されました。これには、上記の例に基づく「思いやり」機能、および「有線」動作モードでサーボを制御および設定する高度な機能が含まれています。



















開発中の主な情報源はwww.robotis.com-メーカーの公式ウェブサイトでした。