现代汽车基于LabVIEW和LabVIEW RIO架构开发了穿戴式步行辅助机器人.docx

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1、现代汽车基于1abVIEW和1abVIEWR1O架构开发了穿戴式步行辅助机器人挑战：开发一种系统来处理复杂的控制算法，用以同时远程捕获来自各种传感器的数据并实时控制穿戴式机器人装置的多个致动器来实现步行辅助。解决方案：1abVIEWR1O平台包含了COmPaCtR1O嵌入式系统和实时控制器，采用了基于Sing1e-BoardRIO的FPGA控制架构来采集来自各种传感器的数据并控制外设设备、高速通信设备和致动器；同时使用1abV1EW软件来采集可靠的数据，执行实时分析并应用各种机器人控制算法，以显着缩短开发时间。DongJinHyun,PhD-HyundaiMotorCOmPany现代汽车公司的

2、中央高级研究与工程研究所研发了未来移动技术。这个研究中心不再为客户提供传统汽车产品，而是开发了新的移动设备，为各类人士提供了不同的移动速度，包括老年人和残疾人。随着社会日益老龄化，人们对移动辅助系统的需求日益增加。因此，我们正在使用N1嵌入式控制器开发穿戴式外骨骼机器人，以帮助老年人和脊髓损伤患者。在可穿戴机器人领域，人体和机器人之间的物理连接会导致机械设计、控制架构和致动算法设计等方面的各种工程问题。电气设备之间可允许的空间和重量是极其有限的，因为可穿戴机器人需要像穿西装那样穿上去。此外，机器人的总体控制采样速率应足够快才能不妨碍人的运动，并可以正确响应外力。同时，虽然许多机器人研究人员经过

3、不断研发已经成功实现穿戴式机器人，但是可穿戴机器人的人类机能增进和辅助控制算法仍存在许多问题。因此，我们小组在选择用于穿戴式机器人的主控制器主要考虑以下几个要求：高速处理从各种传感器获得的数据尺寸和重量实时数据可视化以开发控制算法连接到其他智能设备以提供更多便捷的功能系统配置实时控制和FPGA硬件环境通过提供可兼容各种机器人控制设备的I/O来确保可靠性和稳定性。例如，在开发穿戴式机器人的过程中，由于传感器的替换或者通信控制方法的改变，整体的控制架构有可能发生巨大的变化。然而，N1产品提供了独特的实时控制器和FPGA功能板载组合，使得我们能够及时管理这些变化，这有助于缩短我们的开发周期。此外，采

4、用紧凑型sbRIO-9651模块系统(SOM)设备帮助我们将机器人的重量降低到低于IOkg,同时通过低功率基本系统配置来最大化电池的效率。图1.穿戴式机器人系统配置为什么我们选择1abVIEW我们需要大量增加机器人传感器和致动器的数量才能实现更复杂的任务，而且控制算法的复杂性也呈指数级增长。因此，在机器人开发过程中我们面临的主要挑战之一是同步处理多个传感器传输的所有数据并向多个致动器发出指令。1abVIEW支持并行可视化，可以帮助我们对机器人上安装的传感器进行直观的信号处理并在实验阶段进行深入的控制算法设计。最后，N1产品均具有可扩展性和兼容性，所以未来我们可以使用智能设备作为用户界面(UI)。图2.机器人控制的1abVIEW前面板JF-.图3.机器人控制的1abVIEW程序框图穿戴式步行辅助机器人到目前为止，我们己经开发了以下类型的穿戴式机器人：a.微关节模块化外骨骼-为酸关节不适的病人提供步行辅助的模块化机器人b.膝关节模块化外骨骼-为膝关节不适的病人提供步行辅助的模块化机器人c.生活护理外骨骼-将髅关节和膝关节相结合为老年人或者下半身行动不便的患者提供步行辅助的模块化机器人图4,现代下肢外骨骼图5.模块化外骨骼和下肢外骨骼概念利用物联网技术来实现未来发展