关键词：LabVIEW；机器人设计；应用
随着目前社会中机械与电气类产品的发展，以及计算机水平的提升，机电一体化机器人所涉及到的范围与领域逐渐变得广泛，其也融合了各个学科的技术与知识，这也致使当前机器人在设计与研究的过程中变得越来越复杂，对于设计者而言，也增加了一定的难度，并提出了更高的要求。目前的市场经济发展速度越来越快，机器人产品的竞争也越来越激烈，因此，想要更好的在竞争中获得一席之地，一定要增强产品的竞争力。本文探讨了LabVIEW在机器人设计中的应用情况，希望可以缩短设计者的研发周期，并且能够进一步满足消费者的需求。
一、虚拟仪器LabVIEW的概述
虚拟仪器主要将计算机中的测试模块等硬件设备作为基础，将计算机软件系统作为核心，在计算机屏幕上显示数据的一种虚拟的仪器面板，系统所需要完成的主要功能则由用户所需要的软件功能来定义的一种计算机仪器。LabVIEW是一个程序开发的环境，与C和BASIC开发环境相类似，但LabVIEW与其他计算机语言也有着明显的区别显著区别，其他种类的计算机语言主要都是基于文本语言来产生代码，而LabVIEW则主要使用图形化来编写程序，所产生的程序主要是框图的形式，是开发测量与控制系统的比较理想的一种选择。
（一）虚拟仪器中“虚拟”的含义
虚拟仪器的面板也是虚拟的，包括器件方面，传统仪器面板的开关、按钮、显示器等标识均由图标表示。虚拟仪器的测控功能主要由软件编程来实现，仪器的功能主要取决于软件的功能，软件功能则有用户来设计与定义，软件也就是仪器本身[1]。
（二）虚拟仪器系统构成
虚拟仪器系统的硬件平台主要包括PC机与工作站，I/O接口设备则主要包括PC-DAQ、GPIB仪器等，软件平台则包括开发软件的专用语言VC++，与专用工具LabVIEW。
（三）虚拟仪器的特点
软件可以取代传统仪器中的硬件的功能，来完成先关的功能。仪器的面板则根据用户的相关需求来进行操作设计。仪器的相关功能也能通过用户自己对软件进行自定义，功能不是完全有厂家来进行定义与固化的。仪器的性能与功能可以随时进行拓展，不需要再购买新的仪器，而且仪器更新的周期非常短，性价比非常高，其还具有开放与灵活的特点，并且可以更计算机做到同步的发展，可以通过网络的方式跟其他设备进行互联[2]。
（四）应用软件开发环境—LabVIEW
LabVIEW是一个图形化的编程语言，又可以称之为“G”语言，LabVIEW的程序又可以缩写成为VI，是一种虚拟的仪器，LabVIEW中所使用的术语、图标、概念等都是技术人员、科学家与工程师都比较熟悉的，其使编程的内容更加的简单与直观。在使用LabVIEW进行编程的过程中，可以不用写程序与代码，主要是流程图，而使用者就可以通过图标、连线等方式，用画电路板的方式来编写程序，这样的编程过程非常直观，而且还可以便于修改与移植[3]。
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二、虚拟仪器LabVIEW的发展
1986年美国一家仪器公司首次提出了与虚拟仪器有关的创新概念，并且推出了相关的虚拟仪器的LabVIEW开发平台，自从推出了虚拟仪器技术以来，其也一直是发达国家对自动测控领域进行研究的一大热点[4]。近些年来，我国的计算机技术与通信技术，包括互联网技术与传感器技术都得到了飞速的发展，而虚拟仪器也一直朝向高性能、多功能与集成、网络化的方向发展，尤其是网络虚拟仪器，其不仅可以有效的实现远程的数据采集，还能够实现远程的监控与资源共享。虚拟仪器的技术也是由计算机技术与仪器的技术进行深层次结合得来的，对人们在传统仪器方面的观念也是一个比较重大的变革。虚拟仪器在工程应用与经济效益方面的优势都十分突出，逐渐成为当前流行的仪器构成方案[5]。
三、虚拟仪器LabVIEW与机器人设计的整合
（一）慧鱼机器人的控制系统的设计
慧鱼的创意模型主要通过技术含量比较高的工程技术类的智趣拼装模型，并且可以通过各种各样的组合变化的形式再一些简单的加工后，就可以实现从简单到复杂的装配流水线，并且可以通过计算机接口与相关的软件，用多种的编程语言来进行控制，为当前的创新教育与实验都提供了优质的载体。LabVIEW的软件主要用于测控与自动化的领域，是一种能够进行数据采集与仪器控制的图形化的程序语言[6]。在硬件系统设计方面，首先通过慧鱼来进行模型组装，组装成的机器人可以完成前进、后退、旋转等功能，还能使机器人的工作臂有上升与下降的功能；其次，在软件系统设计方面，多功能的搬运机器人模型主要装有4个电机，以及多个形成开关，控制该机器人的方式主要由手动与自动两种，不管是通过哪种方式来进行控制，重点在于LabVIEW跟慧鱼智能接口板之间串口通讯的问题，慧鱼接口板的串口通讯协议是控制端口的参数：波特率是9600，数据位是8位，停止位为1，其与LabVIEW的串行通讯的接口程序中的缺省格式相同，其通讯格式中COM口语接口板的通讯格式都为两个字节。通过PC机的LabVIEW串行通信编程过程中，使用LabVIEW中的VISA串行的通信节点，在通过对串口进行打开、初始化、读、写、关闭等操作过程中，在使用过程中都是非常方便的，并且可以按照协议进行模块化的通讯程序的设计。
（二）基于LabVIEW工业机器人自动分拣的设计
LabVIEW软件中自带的视觉助手已经集成了图像标定与视觉模板匹配功能并且通过修正图像的方式，将像素与视觉距离进行转换。在LabVIEW 软件中，有相应的程序，可以通过库编程，来提升系统的稳定性，比如说：机器人在抓取物料的时候，可以通过视觉识别的方式，来将坐标进行平移的方式，将得到的新坐标通过传递的方式递给工业机器人，使其可以准确的移动到物料的上方。通过传输带控制的方法，LabVIEW的软件也可以起到直接调用动态库来进行操作。
结束语：
综上所述，通过对传统的机电一体化机器人系统、程序等进行分析之后，发现其中还是存在着比较多的缺陷的，在提出基于LabVIEW的应用平台中的机电机器人的设计运动与仿真开发模式的过程中，设计仿真与可操作性方面都优于传统的操作系统。通过LabVIEW在机器人中的设计与应用不仅加快了机电产品设计的速度，也缩短了相关研发的周期，提高了效率。
参考文献：
[1] 北京智行鸿远汽车有限公司. 一种基于LabVIEW的BMS从控制器测试系统及测试方法[P]. 2018-08-07.
[2] 李宪华,张雷刚,郭帅,等. 一种开放式机械臂3D虚拟仿真平台快速构建方法[J]. 机械科学与技术,2018,(4):599-606.d
[3] 王建国,孙小明,王少锋,等. 基于LabVIEW的风电机组齿轮箱健康状态监测系统设计[J]. 测控技术,2017,(3):119-122,131.
[4] 鲁红权,刘秋鹤,史涛. 基于STM32的双足避障机器人设计[J]. 电子测试,2017,(7):7-8.
[5] 朱明杰,梁志超,黄锶淳. 基于STM32的机器人运动控制系统[J]. 中国新通信,2019,21(7):76-77.
[6] 河池学院. 一种基于LabVIEW的多机器人检测系统[P]. 2017-08-04.
论文作者:隆开峰
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第12期
论文发表时间:2019/11/14
标签：机器人论文; 仪器论文; 虚拟仪器论文; 功能论文; 软件论文; 方式论文; 程序论文; 《科学与技术》2019年第12期论文;