基于NI myrio控制的智能循迹车的设计◎王博
随着科学技术的发展，机器人的设计越来越精细，功能越来越复杂特别是服务型机器人，智能循迹车作为在现实中被广泛应用，在不断创新发展。关于小车的智能化功能的实现也多种多样，该设计的智能循迹车，除了能自动识别行走轨迹道路外，还增加了躲避障碍物的功能。
一、设计方案
本设计主要有NI myrio控制器、传感器模块、运动模块以及电源模块组成，小车具有自动寻轨迹的功能。本次设计采用美国国家仪器有限公司（National In-struments，简称NI）的NI myrio作为控制芯片；传感器模块采用灰度传感器，能够准确识别轨迹路面、超声波传感器能够避开障碍物；运动模块采用带编码功能的直流电机；电源模块采用了两块24V锂电池组给系统供电，确保实现小车的自动循迹的功能。
1.N I myrio控制器。本系统采用采用美国国家仪器有限公司（National Instru-ments，简称NI）的NI myrio作为控制芯片。NI myRIO通过实时应用、FPGA、内置WiFi功能，可以远程编程控制应用，不用常规的远程电脑操作连接。它有三个I/O 端口（两个MXP和一个与NI myDAQ接口相同的MSP端口，能够满足输入输出信号的处理，以支持该系统的搭建。NI myRIO 共有40条数字I/O线，支持SPI、PWM输出、正交编码器输入、UART和I2C，以及8个单端模拟输入，2个差分模拟输入，4个单端模拟输出和2个对地参考模拟输出，方便通过编程控制连接各种传感器及外围设备。
NI myRIO能够最大限度的简化硬件设置，提供了专门的配置与设置工具，与NI Measurement&Automation Explorer （MAX）的配置功能不同。但仍可通过MAX 进行设置、软件安装和其他高级设置等操作。当设备连接到计算机时，NI myRIO的USB监控器自动运行。编程软件采用图形化编程的Labview编程软件，图形化的编程语言，广泛地应用于工业界、学术界和各类研究实验室，可被视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的
硬件及数据采集卡通信的全部功能。它还
内置了便于应用TCP／IP、Acvex等软件
标准的库函数。利用它可以方便地建立自
己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程
及使用过程都生动有趣。
与Visual Basic、Visual C＋＋等计算
机专业编程语言相比，图形化编程工具
LABVIEW有一个重要的不同点：不采用基
于文本的语言产生代码行，而使用图形化
编程语言G编写程序；产生的程序是框图
9547900
的形式，用框图代替了传统的程序代码。
2.传感器模块。该模块采用使用的是
FC-123数字输出式灰度传感器和
HC-SRO4型超声波传感器。灰度传感器利
用不同颜的检测面对光的反射程度不
同，光敏电阻对不同检测面返回的光敏阻
值也不同的原理进行颜深浅检测；在有
效的检测距离内，发光二极管发出白光，
照射在检测面上，检测面反射部分光线，
光敏电阻检测此光线的强度并将其转换
为机器人可识别的信号。使用myRIO的3
个数字I/O口读取三个数字式灰度传感器
值和一模拟I/O口读取模拟量灰度传感器
的输出电压；本系统使用的是A口的
冷库蒸发器
DI/O0、DI/O1、DI/O2与AI0四个口，在
LabVIEW中可以到关于直接读取编码
器的I/O口电平VI与I/O口的电压VI；超
声波传感器共有四个接线脚，由左到右分
别为GND、Echo、Trig、Vcc，工作原理为先 向Trig脚输入至少10us的触发信号，该
模块内部将发出8个40kHz周期电平并
检测回波，一但检测到回波信号，Echo输
出高电平回响信号，回响信号的脉冲宽度
与所测的距离成正比。由此可通过发射信
号与收到的回响信号的时间间隔计算得
到距离。公式：距离=高电平时间*声速
（340M/S）/2。
3.运动模块。该模块采用直流无刷电
动机驱动三个全向轮（Omni Wheel）进行
运动。
电机是传动以及控制系统中的重要
组成部分，随着现代科学技术的发展，电
机在实际应用中的重点已经开始从过去
简单的传动向复杂的控制转移；尤其是对
电机的速度、位置、转矩的精确控制。但电
机根据不同的应用会有不同的设计和驱
动方式，根据旋转电机的用途，进行了基
本的分类。无刷直流电机（BLDCM）是在有
刷直流电机的基础上发展来的，但它的驱
动电流是不折不扣的交流；无刷直流电机
又可以分为无刷速率电机和无刷力矩电
机。无刷直流电机为了减少转动惯量，通
常采用“细长”的结构。无刷直流电机在重
量和体积上要比有刷直流电机小的多，相
应的转动惯量可以减少40%—50%左右。
由于永磁材料的加工问题，致使无刷直流
电机一般的容量都在100kW以下。这种电
机的机械特性和调节特性的线性度好，调
速范围广，寿命长，维护方便噪声小，不存
在因电刷而引起的一系列问题，所以这种
电机在控制系统中有很大的应用潜力。
脉冲宽度调制是一种对模拟信号电
平进行数字编码的方法。通过高分辨率计
风筝绞盘数器的使用，方波的占空比被调制用来对
一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM
信号仍然是数字的，因为在给定的任何时
刻，满幅值的直流供电要么完全有（ON），
要么完全无（OFF）。电压或电流源是以一
种通（ON）或断（OFF）的重复脉冲序列被
加到模拟负载上去的。通的时候即是直流
供电被加到负载上的时候，断的时候即是
供电被断开的时候。只要带宽足够，任何
模拟值都可以使用PWM进行编码。通过
对半导体开关器件的导通和关断进行控
制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度
防盗车牌架
不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波
或其他所需要的波形。按一定的规则对各
脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路
输出电压的大小，也可改变输出频率。还
可根据相应载荷的变化来调制晶体管栅
极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输
出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种
方式能使电源的输出电压在工作条件变
化时保持恒定。
全向轮（Omni Wheel）能够在许多不
同的方向移动。全向轮可以像一个正常的
车轮滚动，也可以像一个使用滚轮的辊侧
向滚动，它适用于在使用机器人、手推车、
转移输送机、货运车、行李等，全方位车轮
将提供完善的性能，当集成与传统的车
轮。例如，您可以使用两种传统的车轮中
心车轴和四个全方位前轴和后轴车轮，以
（作者单位：上海斯美科汇建设工程咨询有限公司）（上接第80页）
纠错财务的作用，然而却无法提前防范的
整合优化各种监督约束的方式方法，注重
财务内控机制的建立，推行财务监控、岗
财务管理效果，以此规避财务管理出错的
情况。
2.积极利用电子信息技术。
社会发展进程中，电子信息技术提供
了必不可缺的动力，是企业财务管理信息
化赖以实现的必要支撑。企业财务管理中
通过电子信息技术的应用，有利于财务信
息透明度、准确度的提高，同时能加快企铌高
业信息结构优化速度并共享内部信息资
源。所以，企业需要积极引进电子信息技
术，加大信息化建设力度。具体来说，可从
下述两方面入手：一方面，构建财务管理
数据库，促进数据化、网络化会计内容的
实现，同时通过对ERP 系统的完善，促进
财务信息管理一体化的实现。在有效衔接
ERP、MES 及OA 等管理系统的基础上，将
生产、仓储、预算等集为一体，将内部信息
无法准确传递或难以及时反馈的问题彻
底解决；另一方面，围绕信息风险构建防
控系统，将泄漏财务信息的情况全面规
指纹套制作避，赋予财务管理应有的保密性、安全性。 3.全面提升员工综合素质。企业经营管理的成本、效益及发展的好坏与员工素质休戚相关，因此，企业需要予以足够的重视，创新观念，在日常工作中纳入员工培训，为有效开展内控建设及财务管理奠定基础。具体来说要做到以下几个方面：首先需要从专业知识、理论、基本工作等方面入手，及时更新员工自身能力、知识储备，保障他们能与新时代发展下
提出的新要求相适应；其次，通过不断革新财务管理的内涵与深度，确保财务管理工作的高效性，使企业能够顺应时代发展，达成健康可持续发展的目标；第三，立足于专业素质、职业道德等方面开展针对性培养工作，提高对思政工作的重视力度，培养员工优良道德品质、增强员工法律意识，避免各类徇私舞弊问题，确保员工具备胜任工作岗位的能力；最后，在科技飞速发展的现代社会背景下，促使企业更多更快的推进了信息化建设工作，对有关财务管理人员也提出了更高的要求。4.优化健全内部审计制度企业以内部审核为对象采取进行监督的内部审计，是再监督企业内控的重要举措，能对内控结果予以更可观的评价。审计制度作为企业关键性监督机制之一，也是实施内控机制的必要前提。企业所开
展的审计工作，并非仅是负责审计监督会计工作，同时也将企业经营过程中的所有资金流、现金流作为对象进行监管。所以，内审制度要向事前、事中及事后阶段延伸，拓展监督范围。此外，需要以每项工作为对象单独制定对应的职能审核标准，确保能将问题源头第一时间抓住，通过更全面的防范，可促进企业组织运行效率的提高，并为自身财产提供保障。四、结语综上所述，企业内部控制建设旨在为企业自身的有序经营提供保障，规范经营秩序。而在企业资金管理控制中，财务管理作为核心工作之一，能为企业内部控制建设提供强有力的支撑。新时代下，市场竞争更为激烈，财务管理也是企业核心竞争力的构成要素之一，企业管理人员应当深刻认识到财务管理的巨大作用和价值，在内控建设中以在完善财务管理机制流程为抓手，积极引入现代化电子信息技术，并注重财务管理人员综合素
质的培养，确保财务管理工作的有序进行，依托财务管理工作推进内部控制建设，可起到纲举目张作用，为企业自身健康可持续发展奠定牢固的基础。（作者单位：漯河技师学院）
建立一个六轮车辆。全方位轮移动和旋转，这是很容易的方向控制和跟踪，并尽可能快地转动。全方位轮无需润滑或现场维护和安装选项非常简单和稳定。全方位轮通常可以大致可以分为两种类型：一类是单盘的全方位轮，一个是双排的全方位轮。单盘全方位轮的被动辊的单盘，而双板的全方位轮被动辊有两个板块是相互垂直，旋转稍。相比单盘的全方位轮，双板的全方位轮滚筒之间没有死区的优势。
这种全方位移动方式是基于一个有许多位于机轮周边的轮轴中心轮原理上，这些成角度的周边轮轴把一部分的机轮转向力转化到一个机轮法向力上面。依靠各自机轮的方向和速度，这些力的最终合成在任何要求的方向上产生一个合力矢量从而保证了这个平台在最终的合力矢量的方向上能自由地移动，而不改变机轮自身的方向。在它的轮缘上斜向分布着许多小滚子，故轮子可以横向滑移。小滚子的母线很特殊，当轮子绕着固定的轮心轴转动时，各个小滚子的包络线为圆柱面，所以该轮能够连续地向前滚动。麦克纳姆轮结构紧凑，运动灵活，是很成功的一种全方位轮。有4个这种新型轮子进行组合，可以更灵活方便的实现全方位移动功能。
4.电源模块。该模块采用两块12V 锂电池分开供电的方式，一块给myrio 控制器、传感器供电，另一块给电机供电，这样极大限度的减少了电源干扰系统的目的，使系统稳定运行。
二、设备安装调试设备安装完成后，确保线路连接无误，系统即可正常工作。安装时注意：（1）灰
度传感器、超声波传感器的电源和信号端，不能插反或插错；（2）确保两块锂电池的电压要达到12V 以上（3）直流电机模块线路要安装接正确，特别是编码器的线路顺序，不能接错，不然可能会造成直流电机烧毁（4）万向轮的安装要规范，确保电机轴承与轮子已完全固定好。
检查无误后，打开电源给设备供电，把编写好的LabVIEW 程序下载到myrio 控制器，用黑绝缘胶带测试灰度传感器是否有信号输出，用挡板测试超声波传感是否有信号输出，测试完成后，下载编写好的设备程序，在场地运行。三、设备使用说明
打开设备电源开关，看到红指示灯亮，这时设备进入待机状态；按下‘运行键’，红指示灯编程绿，小车灰度传感器开始检测黑线，超声波传感器检测前方5CM 是否有障碍物，如果没有发现前方有障碍物且灰度传感器检测到黑线，小车就开始沿黑线运行，直到遇到前方有障碍物
或寻不到黑线，小车才停止。结语：本系统采用NI myrio 控制器、FC-123数字输出式灰度传感器和HC-SRO4型超声波传感器模块、万向轮和带编码器的直流无刷电机模块以及两块12V 锂电池电源模块组成，小车具有自动寻轨迹的功能，小车能够准确识别轨迹路面避开障碍物，实现小车的自动循迹的功能。作者简介：王博，男（1984.6-），大学本科学历，一级实习指导教师，电工高级技师，现供职于漯河技师学院，主要从事电工电子及移动机器人应用与教学研究。
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