Cuộc cách mạng người máy: LabVIEW nêu lên các nhu cầu của một thị trường mới nổi

Chúng đang hút bụi sàn nhà trong phòng khách, lắp ráp xe lai tạo (hybrid car), và thực hiện các nhiệm vụ trinh sát quân sự một cách tự động. Chúng phục vụ cho chính phủ, quốc phòng, y tế, nông nghiệp, khai khoáng, không gian, và nhiều ngành công nghiệp khác bằng cách thực hiện các công việc buồn tẻ, bẩn thỉu hoặc nguy hiểm cho con người.

Bất kể những kì công gần đây, các chuyên gia công nghiệp gợi ý rằng làn sóng đổi mới chỉ mới bắt đầu và ngành công nghiệp người máy sẽ là một trong những doanh nghiệp phát triển nhanh nhất trong thập kỉ tới. Trong một bài viết trên tạp chí Scientific American, “Một người máy trong mỗi nhà”, Bill Gates phát biểu rằng ngành công nghiệp người máy (robotics) đang phát triển theo lối của các doanh nghiệp máy tính 30 năm trước đây. Với các công nghệ đột phá như xử lí đa lõi và mảng cổng lập trình được dạng trường (FPGAs), các nhà chế tạo người máy có thể truy cập đến việc xử lí trên máy tính nhỏ hơn, nhanh hơn, và rẻ hơn. Họ cũng có thể chọn từ nhiều loại cảm biến thương mại có sẵn (commercial off-the-shelf - COTS) khác nhau – từ các cảm biến hệ thống vi cơ điện tử (MEMS) hồng ngoại rẻ tiền đến các máy định tầm (rangefinder) la-de độ phức tạp cao, hoặc công nghệ LIDAR, sản xuất các mô hình 3D phức tạp của môi trường xung quanh.
Vậy tại sao ngành công nghiệp người máy chưa đạt đến điểm bùng phát của nó ? “Khả năng phần cứng hầu như đã có; vấn đề hiện nay là có được một phần mềm thích hợp”, Gates phát biểu trong bài viết của mình.


Hình . Xây dựng một người máy đòi hỏi kiến thức từ nhiều chuyên ngành khác nhau. Tìm một nền tảng phần mềm phục vụ cho tất cả những kiến thức này là điều chính yếu
.
Ngành công nghiệp người máy cần có một nền tảng phát triển phần mềm giống như Microsoft BASIC cần cho ngành công nghiệp PC. Tiến sĩ Dave Barrett, giáo sư tại trường cao đẳng Olin và là cựu phó chủ tịch phụ trách kĩ thuật của công ty iRobot, giải thích:
“Khi chế tạo một người máy mới, một người thường phải bắt đầu từ đầu. Với phần mềm không có tiêu chuẩn, có rất ít cơ hội để tái sử dụng hoặc chia sẻ mã. Trên hết, để xây dựng những người máy di động tinh vi, một người phải có, ở mức tối thiểu, kiến thức làm việc về kĩ thuật cơ khí, kĩ thuật điện, khoa học máy tính, và lý thuyết điều khiển.”

Một thách thức đối với nhiều nhà người máy học là tìm một nền tảng phát triển phần mềm tái sử dụng được theo mô-đun phục vụ cho tất cả những kiến thức này.

Barrett nói rằng các chuyên gia người máy đã cất lên một tiếng kêu phiền não. “Chúng tôi cần một hệ thống phát triển phần mềm loại công nghiệp, cứng rắn, được hỗ trợ phong phú để xây dựng các người máy di động tự động có thể cảm nhận, suy nghĩ và hành động trong thế giới xung quanh chúng. Tôi đã trải qua 15 năm cố gắng đi tìm ngôn ngữ lập trình người máy tốt nhất, và LabVIEW đã đạt được điều đó.”

Các nhà người máy học làm được nhiều hơn với LabVIEW
Nhiều nhà thiết kế người máy, như là Barrett, đã tìm thấy một câu trả lời cho tiếng kêu phiền não của họ trong LabVIEW; những khả năng cơ bản tích hợp sẵn làm cho nó trở thành một nền tảng lập trình lí tưởng cho ngành khoa học người máy.

Chẳng hạn, khi phục vụ ngành công nghiệp thăm dò không gian với các giải pháp người máy, Alliance Spacesystems đầu tiên phải nhanh chóng chế tạo mẫu và kiểm tra các khái niệm để thể hiện tính khả thi của mình cho các khách hàng như NASA. Alliance Spacesystems đã tìm thấy một lợi thế chiến lược thông qua nền tảng thiết kế hệ thống bằng đồ họa của NI và đã sử dụng LabVIEW cho việc phát triển người máy một cách nhanh chóng trong hơn 10 năm qua. “Những thứ phải mất nhiều năm để chế tạo mẫu chỉ mất vài tháng với LabVIEW”, ông Sean Dougherty, cố vấn kĩ thuật cơ điện tử, phát biểu. “NI mang đến sự kết hợp của các công cụ thiết kế hệ thống bằng đồ họa trực giác dễ sử dụng mà vẫn cung cấp sức mạnh và sự linh hoạt để làm những điều chúng ta cần làm với một hệ thống nhúng phức tạp.”

Tiến sĩ Thomas Bewley, giáo sư của phòng thí nghiệm người máy phối hợp tại trường Đại học California, San Diego, đã sử dụng LabVIEW để tạo ra những thiết kế người máy mới lạ như là Switchblade, một người máy nhỏ chuyển động bằng vành lăn thao tác một khối lượng lớn tại một đầu để tự nâng lên thẳng đứng và thăng bằng trên một điểm.

Switchblade có thể thực hiện các vận động độc nhất, như leo lên các bậc thang, trong các nhiệm vụ tìm kiếm và cứu hộ. Nó được thiết kế và kiểm nghiệm hoàn toàn trong chưa đầy một tháng sử dụng Mô-đun mô phỏng và thiết kế bộ điều khiển (LabVIEW Control Design and Simulation Module). Khi đến thời điểm chế tạo mẫu vật lý, sự tích hợp liền mạch giữa LabVIEW và các đối tượng xử lí nhúng, như là NI Single-Board RIO, cho Bewley khả năng chuyển tiếp mã điều khiển phản hồi vòng kín đến phần cứng nhúng chỉ trong vài phút. Bộ xử lí onboard 400 MHz PowerPC kết hợp với một cổng 2 M FPGA để lại nhiều năng lượng bộ xử lí cho việc xử lí truyền hình và các tác vụ khác đòi hỏi trong các nhiệm vụ tìm kiếm và giải cứu.

Các kĩ sư tại TORC Technologies đã sử dụng LabVIEW để đạt được một sự khởi đầu chạy khi tạo ra phương tiện không người lái nhanh nhất thế giới, với đồng hồ chỉ tốc độ 102 dặm/giờ. Michael Fleming, giám đốc điều hành (CEO) của TORC Technologies, nói, “Chúng tôi thấy các tổ chức người máy vượt trội chi tiêu quá nhiều tài nguyên cho việc tái phát minh truyền cảm biến, động cơ, và các chi tiết năng lượng hơn là tập trung vào mức độ nhận thức cao hơn, lập kế hoạch, và các vấn đề điều khiển.” Mạng lưới NI với hàng trăm cảm biến, thiết bị truyền động, và trình điều khiển công cụ loại trừ nhu cầu của TORC Technologies để tạo ra những chiến lược “cây nhà lá vườn” (homegrown) cho một giải pháp tự động điều khiển bằng dây (drive-by-wire) cho phương tiện xe Ford Escape Hybrid. Ngoài ra, vì LabVIEW là một nền tảng thiết kế mở có thể chạy các tập lệnh file .m trên các đối tượng thời gian thực và chuyển tiếp mã ANSI C đến FPGA sử dụng giao diện C mở, TORC Technologies đã tạo ra một giải pháp xử lí phân bố không đồng nhất sử dụng một hệ thống NI CompactRIO để quản lí sự hợp nhất cảm biến và điều khiển bằng dây và hai server 4 lõi (quad-core) chạy các hệ điều hành Linux và Windows để thực hiện việc nhận thức, lập kế hoạch, và thực hiện thuật toán.

Điểm bùng phát của ngành công nghiệp người máy sẽ xảy ra khi các nhà người máy học tìm thấy giải pháp lập trình phần mềm của họ. Barrett, Dougherty, Bewley, và Fleming là những ví dụ của các kĩ sư cơ khí, kĩ sư điện, các chuyên gia điều khiển, và các nhà khoa học máy tính đã trở thành những nhà người máy học toàn diện có thể nhanh chóng chế tạo mẫu và xây dựng các thiết kế người máy tinh vi bằng cách sử dụng LabVIEW.


Tin mới
Sản phẩm & dịch vụ
Sự kiện
Hoạt động
Copyright by Industrial Automation Magazine Vietnam
Sponsor by: Ministry Of Industry and Trade (MOIT)
All rights reserved of IAVIETNAM.net
Add: 79 Truongdinh St, Dist 1, HCMC
Tel: +84- 6290 6349
Email: info@iavietnam.net