引言
從廣義范疇上說，機器人主要包括移動機器人、機械手、教育機器人三大種類。機械手與教育機器人都已經(jīng)有了相對成熟的行業(yè)解決方案，而移動機器人構(gòu)成復雜、應用靈活，目前商業(yè)化程度還不高，主要處于前沿研究的階段，一直以來都是科學家和工程師們關(guān)注的重點，本文將主要探討移動機器人的快速原型與開發(fā)。
移動 機器人的應用領(lǐng)域非常廣泛，如圖1所示，從軍用、航空航天－比如無人飛行器 (UAV) 、無人潛航器 (UUV) 和無人地面車 (UGV) ，到工農(nóng)業(yè)裝備－比如采收機器人、智能化耕作機械，到家用服務機器人等，不一而足。而隨著應用領(lǐng)域和環(huán)境的不同，機器人需要具備相對應的自主程度，這也為機器人的開發(fā)帶來了不同的技術(shù)難點。全自主機器人通過會涉及到控制系統(tǒng)、自定位、實時視覺、多傳感器融合等關(guān)鍵技術(shù)，而遙操作機器人則往往側(cè)重于雙向力反饋控制、虛擬環(huán)境建模、力覺接口等方面的研究。

圖1 移動機器人的應用領(lǐng)域
盡管按照不同的應用場合機器人分類復雜且關(guān)鍵技術(shù)眾多，但他們具有某些共同的構(gòu)架和組成部分，是一個融合了眾多機電系統(tǒng)和子系統(tǒng)的綜合體系，并通過這些組成部分與子系統(tǒng)的有機結(jié)合協(xié)調(diào)工作。由于移動機器人構(gòu)成復雜、應用靈活，雖則部分子系統(tǒng)已有現(xiàn)成的軟硬件工具和解決方案，但如何快速地把各子系統(tǒng)集成在一起、進行早期的整體功能性驗證，就成了決定機器人設計成敗的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。

圖形化系統(tǒng)設計――機器人設計的前沿方法
在Google X PRIZE機構(gòu)、FIRST組織（科學技術(shù)的啟示與認知組織）、RoboCup以及美國國防高級研究計劃局（DARPA）之間展開的競爭推進了機器人學領(lǐng)域的創(chuàng)新。富有創(chuàng)新思維的開發(fā)者們將機器人學的前沿方法推進到了圖形化系統(tǒng)設計。在LabVIEW圖形化編程平臺下，機器人學的領(lǐng)域?qū)＜夷軌驅(qū)碗s的機器人方案進行快速的原型設計。這些創(chuàng)新工作者能夠不用關(guān)心底層的實現(xiàn)細節(jié)，可以將注意力集中到解決手上的工程問題中去。
機器人設計通常包含以下部分的工作內(nèi)容，如圖2所示：
傳感器連接－連接到陀螺儀、CCD、光電、超聲等傳感器，獲取并處理信息
控制設計與仿真－根據(jù)工作環(huán)境和應用需求，設計機器人的控制算法
嵌入式控制－嵌入式控制系統(tǒng)相當于機器人的‘大腦’，根據(jù)算法進行控制決策，完成管理協(xié)調(diào)、信息處理、運動規(guī)劃等任務
運動控制（執(zhí)行器）－根據(jù)具體的作業(yè)指令，通過驅(qū)動控制器、編碼器和電機完成機器人的伺服控制與運動執(zhí)行
網(wǎng)絡通訊與控制－機器人各子系統(tǒng)間的通訊網(wǎng)絡，完成分布式控制與實時控制

圖2 機器人設計平臺
過去，由于在每個領(lǐng)域中必須使用各自的傳統(tǒng)工具，其中涉及的知識具有較大的縱向深度，機械工程師、電氣工程師以及程序員團隊都各自領(lǐng)導機器人學的開發(fā)。LabVIEW和NI硬件提供了一個獨特的、功能多樣的平臺，它提供了一套標準的可供所有機器人設計人員使用的工具，從而使機器人開發(fā)得到了統(tǒng)一。