Применения LabVIEW на практике

Исследование изображений для хирургии

"Код, ранее разработанный на С++ за 6 человеко-лет, мы реализовали в среде LabVIEW на базе CompactRIO за 6 человеко-месяцев. При этом мы расширили функциональные возможности и увеличили производительность, это позволило облегчить привлечение к проекту студентов, проще стало и управление проектом."

- Dr. Scott Banks, University of Florida

В лаборатории ортопедической биомеханики университета Флориды мы разрабатываем программное обеспечение и системы для лучшего понимания и изучения двигательных функций человека. В одном из таких проектов оригинальная робототехническая платформа используется при исследовании изображений для хирургии и определении механических свойств человеческого позвоночника. Ранее мы использовали эту платформу и рентгеновскую установку при динамическом слежении за суставами и имплантатами в процессе естественных движений человека.

Создание системы, в которой программное обеспечение интегрировано с серийными роботами-манипуляторами Mitsubushi PA10-6C, специализированный 5-координатный робот-позиционер, различные сенсоры и компьютерные платформы, является непростой задачей.

Разработанная нами ранее структура, функционирующая под операционной системой реального времени Linux (RTAI или Xenomai), требовала частой перекомпиляции ядра и корректировок, была построена на основе нескольких проектов с открытым исходным кодом и содержала десятки тысяч строк кода. Внесение существенных изменений в этот код требовало знаний ANSI C/C++ и инструментальных средств, таких, как CMake, Subversion и ICE. Эта структура работает хорошо, но ее сложность отпугивала новых студентов и исследователей.

Мы поставили перед собой задачу создать программное обеспечение, которое способствовало бы привлечению к участию в проекте новых студентов и исследователей, позволило бы ускорить выполнение начатых исследований, уменьшить количество необходимого оборудования и повысить производительность системы в целом.

Для этого вместо Linux и ANSI C++ мы использовали NI LabVIEW Real-Time Module, NI LabVIEW MathScript Module, а вместо специализированного оборудования - универсальную платформу NI CompactRIO.

Шкаф управления серводвигателем манипулятора робота обменивается данными по оптоволоконному каналу связи со скоростью 5 Мбит/с с использованием протокола ARCNET. Двоичная "1" представлется импульсом длительностью 100 нс. Реализовать такой канал связи оказалось возможным только с помощью FPGA. У нас не было никакого опыта работы с модулем LabVIEW Module. Однако всего несколько месяцев спустя мы смогли использовать FPGA для передачи сообщений ARCNET на низких скоростях. А после оптимизации кода и увеличения тактовой частоты от 40 МГц до 120 МГц, мы достигли требуемой скорости передачи данных и управления манипулятором робота.

Переход на проектирование в среде LabVIEW и платформу CompactRIO помог нам обеспечить простоту и удобство работы с системой для начинающих, управлять производительностью и улучшить управляемость проектом.

Интерактивный пользовательский интерфейс LabVIEW предоставляет возможность исследователям легко вводить информацию о траектории, переключаться между схемами управления, визуализировать робота в 3D-пространстве в режиме онлайн или оффлайн.

В департаменте механики и аэрокосмической техники университета Флориды мы используем LabVIEW, по крайней мере, в трех обязательных курсах, и на новой системе студенты старших курсов оказываются более готовы для участия в исследованиях, чем на предыдущей версии системы.


Возврат к списку