Cuộc thi chế tạo robot cắt cỏ đã thu hút các sinh viên “lao động kỹ thuật” 

Các sinh viên trường đại học Case Wetern Reserve đã phát triển máy cắt cỏ tự động tránh các vật cản khi cắt cỏ. Bao gồm một nhóm các cảm biến phối hợp làm việc, thuật toán điều khiển, hệ thống điều khiển và xử lý ảnh để “do engineer”. Trong tháng 6 năm 2010, nhóm nghiên cứu đã nhận được giải thưởng thường niên 7 năm 1 lần của Viện Hàng Hải (ION) trong cuộc thi chế tạo robot cắt cỏ.
Qua nhiều khóa học liên tục, nhóm sinh viên đã nhanh chóng tích hợp đầy đủ các thiết bị để thiết kế robot. Hệ thống điều khiển robot có nhiệm vụ phối hợp các thiết bị sao cho tốt nhất, bao gồm sự phối hợp cá cảm biến và cơ cấu chấp hành, thuật toán điều khiển, và xử lý hình ảnh tối ưu nhất. Phần mềm NI Lab VIEW mang lại cho sinh viên những công cụ tối ưu hóa để lập trình.

Phần cứng API

Sử dụng module I/O NI9401 C để đo tốc độ và vị trí thông qua encoder. Yêu cầu của việc thu thập thử dữ liệu từ các cảm biến phải nhanh thông qua sự đáp ứng của phần cứng.

Thư viện phân tích

Để xác đinh trạng thái của robot, nhóm nghiên cứu đã sử dụng hàm ma trận toán để thực hiện phương pháp lọc Kalman. Với việc tích hợp hàm toán học bên trong phần mềm LabVIEW, nhóm đã phân tích trực tiếp các dữ liệu từ cảm biến đưa về.

Giao tiếp người dùng

Để phát hiện chướng ngại vật, các sinh viên đã sử dụng phần mềm xử lý ảnh của NI (vision software) để thực hiện, xử lý và hiển thị hình ảnh từ camera. Với giao diện người dùng ( user interface) nhóm sinh viên đã xác định vật thể dựa trên màu sắc của hình ảnh.

Robot đạt được tối ưu hóa điều khiển bằng cách sử dụng bộ xử lý thời gian thực và mạch FPGA. Hệ thống gồm các module I/O được kết nối với các cảm biến và cơ cấu chấp hành và thực hiện chức năng xử lý ảnh thời gian thực.
Nhóm sinh viên đã sử dụng công nghệ tốt nhất FPGA để thu thập dữ liệu nhanh nhất để điều khiển robot. Ngôn ngữ Lập trình hình ảnh LabVIEW giúp giảm sự phức tạp của chương trình của FPGA so với ngôn ngữ VHDL.
Để tích hợp các code có sẵn, nhóm sinh viên sử dụng Call Library Function Node để kết hợp các thuật toán trong ANSIC. Bằng cách kết hợp nhiều chương trình trong LabVIEW, nhóm sinh viên đã sử dụng lại các code và tôi ưu hóa.