編者語：LabVIEW及CompactRIO為視力障礙人群設計半自動車輛。"在資金和開發時間有限的情況下
，NI產品在項目成功中起到了關鍵作用，它提供了簡單易用、低成本的原型開發平台。"

15歲的失明者Ishaan Rostogi(圖片輪椅上)，駕駛由弗吉尼亞理工大學采用NI技術設計的世界首輛盲人駕駛車輛。

　　致(zhi)力(li)於(yu)提(ti)升(sheng)並(bing)發(fa)揮(hui)失(shi)明(ming)人(ren)群(qun)經(jing)常(chang)被(bei)低(di)估(gu)的(de)能(neng)力(li)，鼓(gu)勵(li)服(fu)務(wu)於(yu)視(shi)力(li)障(zhang)礙(ai)群(qun)體(ti)的(de)技(ji)術(shu)創(chuang)新(xin)開(kai)發(fa)，美(mei)國(guo)國(guo)家(jia)失(shi)明(ming)人(ren)士(shi)聯(lian)合(he)會(hui)提(ti)出(chu)建(jian)議(yi)
，設(she)計(ji)一(yi)種(zhong)係(xi)統(tong)來(lai)幫(bang)助(zhu)失(shi)明(ming)人(ren)群(qun)嚐(chang)試(shi)從(cong)未(wei)有(you)過(guo)的(de)體(ti)驗(yan)：駕駛。弗吉尼亞理工大學的機器人與器械實驗室(RoMeLa)是唯一一個接收挑戰的組織。該大學機械工程係 於2008年重新建立了高年級設計團隊和大學生研究項目弗吉尼亞大學盲人駕駛挑戰(BDC)，他們為世界首輛可用的盲人駕駛車輛原型定義了最初的目標。

　　9名大學生僅花費兩個學期，$3,000 USD經費就完成了設計，盲人駕駛員可安全地實現三種基本駕駛任務：在由單排的錐形交通路標定義的曲線駕駛路線中行進
；預先設定的正常速度行駛；有效的緊急刹車能力以避開與障礙物的碰撞。

　　我們的原型平台

　　從項目的最初開始，盲人駕駛係統的軟硬件設計中僅用了NI的產品。我們選擇NI產品的原因是其低成本的原型設計平台

、快速的數據采集和處理，確保在實時係統中能最小化時間遲滯、與各類傳感器及設備的兼容性、苛刻測試環境下的性能及可靠性、直觀的編程界麵
、模塊化

、尺寸、重量
、以及未來開發中的硬件擴展能力。研究人員考察了RoMeLa在各類應用中長期使用NI產品的成功經驗，包括從類人足球機器人到全自治式車輛。除了盲人駕駛係統，這些應用證明了NI軟硬件在機器人應用建模平台上的多功能性及功能理想性。

　　環境感知

　　目前的盲人駕駛係統由各類傳感器和新穎的非視覺駕駛界麵組成，就像附加在沙漠越野汽車上的模塊化係統。我們采用Hokuyo UTM-30LX單平麵激光測距儀作為環境探測器，掃描駕駛環境中的錐形交通路標及其它障礙，並將掃描信息送到板載NI cRIO-9072實時處理器及實時可編程門陣列(FPGA)處理目標上。現有的NI設備驅動能夠直接支持Hokuyo LRF產品，因為NI工程師在UTM-30LX公開發布之前就提供了自定義驅動。

　　運行LabVIEW軟件的筆記本電腦提供了支持cRIO-9072的臨時USB連接能力，由於30LX僅有USB接口，不像以前使用的其它多數模塊可選RS232接口。我們做了進一步設計使實時控製器提供USB連接能力，並繞開筆記本電腦采用第三方轉換芯片
；然而，cRIO-9072與筆記本電腦間的以太網通信對目前的需求來說已經足夠了。 筆記本電腦還支持正常視力的乘客被動監視所有軟硬件的操作
，輕鬆修改任何啟發式編程
，從而能夠在現場試驗中快速標定。

　　其qi它ta傳chuan感gan器qi根gen據ju車che輛liang的de狀zhuang態tai來lai采cai集ji重zhong要yao信xin息xi
，如ru霍huo爾er效xiao應ying傳chuan感gan器qi通tong過guo弦xian絲si電dian位wei器qi采cai集ji速su度du信xin息xi及ji操cao縱zong角jiao度du。我wo們men從cong這zhe些xie傳chuan感gan器qi采cai集ji數shu據ju，並bing采cai用yongCompactRIO實時控製器上的高速FPGA直接處理。

　　非視覺駕駛界麵

　　通過各類傳感器完成駕駛環境圖像采集後，我們對數據進行處理並通過非視覺方式傳送給駕駛員。開發非視覺駕駛界麵 (NVDI) 的最終目標是向駕駛員提供高效的信息，最大化駕駛員的環境感知度
，從而快速精確的作出駕駛決策。車輛最初的NVDI上的包含了針對安全性和冗餘備份的信息和指示。

　　對dui於yu限xian速su規gui則ze，駕jia駛shi員yuan可ke自zi如ru地di駕jia駛shi直zhi至zhi到dao達da速su度du上shang限xian，此ci時shi座zuo椅yi安an全quan帶dai上shang的de震zhen動dong觸chu覺jiao的de背bei心xin會hui提ti示shi駕jia駛shi員yuan需xu要yao多duo大da的de刹sha車che力li度du來lai使shi車che輛liang回hui到dao安an全quan速su度du。如ru果guo車che輛liang探tan測ce到dao不bu可ke避bi免mian的de障zhang礙ai物wu碰peng撞zhuang

，背bei心xin會hui提ti示shi駕jia駛shi員yuan緊jin急ji刹sha車che。

　　最初的背心測試中
，我們采用了自定義電路板來控製電機馬達。RS232信號從PC上的LabVIEW軟件傳輸到PIC控製器，通過控製晶體管和繼電器來驅動電機實現背心各種強度的振動。采用CompactRIO以後由於有了NI 9485 8tongdaojidianqimokuai，womenbuzaixuyaodianluban。dianlubandetihuansuoxiaoletiji，jiangdiletianjiayingjianshideqianzaifuzadu，xianzhujianhualeruanjianbianxie，jidasuoduanlecongtancedaozhangaidaodianjimadaquansuzhendongzhijiandeshijian，zhedianduiyujiashiyuanzaijinjiqingkuangxiadecaokongshizhiguanzhongyaode。

　　對(dui)於(yu)方(fang)向(xiang)控(kong)製(zhi)，勢(shi)場(chang)算(suan)法(fa)提(ti)供(gong)了(le)道(dao)路(lu)的(de)生(sheng)成(cheng)。完(wan)成(cheng)道(dao)路(lu)計(ji)算(suan)後(hou)
，係(xi)統(tong)指(zhi)示(shi)駕(jia)駛(shi)員(yuan)如(ru)何(he)轉(zhuan)向(xiang)保(bao)持(chi)車(che)輛(liang)方(fang)向(xiang)以(yi)及(ji)回(hui)避(bi)障(zhang)礙(ai)物(wu)。駕(jia)駛(shi)員(yuan)通(tong)過(guo)耳(er)機(ji)和(he)LabVIEW語音合成軟件得到信息，從而知道方向盤需要轉多少個“嘀嗒”聲。與轉向柱連接的機構每五度發出一聲“嘀嗒”聲
，提供精確的反饋聲響。

　　此ci外wai
，我wo們men開kai發fa了le觸chu覺jiao地di圖tu原yuan型xing，從cong概gai念nian上shang類lei似si於yu高gao分fen辨bian率lv柵zha格ge的de可ke再zai生sheng盲mang文wen。地di圖tu將jiang周zhou圍wei環huan境jing的de圖tu像xiang真zhen切qie地di顯xian示shi在zai駕jia駛shi員yuan的de手shou上shang。類lei似si曲qu棍gun球qiu台tai上shang的de小xiao洞dong，將jiang壓ya縮suo空kong氣qi通tong過guo小xiao孔kong來lai描miao繪hui激ji光guang測ce距ju儀yi探tan測ce到dao的de周zhou圍wei障zhang礙ai
，從cong而er生sheng成cheng物wu理li地di圖tu。該gai設she備bei我wo們men稱cheng之zhi為wei AirPix，可讓駕駛員“看到”周圍環境並安全地駕駛通過。聲音和震動觸覺NVDI仍然需要作為備份，但應用了該觸覺地圖技術提供的高帶寬感知特性允許駕駛員使用其它駕駛方式 ，如通過聲音識別軟件來收聽和使用GPS

，實現更高層次的道路規劃。

　　NI軟硬件的優勢

　　我們使用NI軟化硬件設計了世界上首輛盲人駕駛車輛的原型機。在資金和開發時間有限的情況下，NI產品是項目成功的關鍵
，它提供了簡單易用且低成本的原型開發平台。LabVIEW直觀的圖形編程界麵使機械工程的大學生團隊快速有效的創建自定義嵌入式軟件，無需任何文本編程語言的專業經驗。

　　模塊化設計及CompactRIO與 I/O模塊的連接性
，結合LabVIEW與外部設備的廣泛兼容型
，確保了係統在未來擴展與改進時隻需最小的精力和成本。實時FPGA處理目標提供了高速的數據采集和處理能力
，有效地從實時駕駛環境下采集到重要數據。除了外設的兼容性，CompactRIO方便合適的尺寸及較輕的重量是目前空間、負載有限的盲人駕駛車輛的理想選擇。

　　在大量反複的整個原型設計過程中，NI模塊化產品非常適用於特殊、要求苛刻的測試環境、車輛平台的改變
、以及項目目標的轉換。通過使用多功能多用途的NI軟硬件，弗吉尼亞理工大學盲人駕駛挑戰賽在盲人應用技術領域中不斷“創造未來”。

　　衍生技術和未來計劃

　　在2008 至2009學年之後的數月中
，弗吉尼亞理工大學盲人駕駛挑戰賽向超過全國各地的30位各年齡段的失明及弱視者提供了駕駛汽車的機會。無論是首次坐在駕駛盤前，或是多年後重新駕駛汽車
，他們的反應都是無比積極
、充滿希望的。國內及國際媒體的報道引起了對失明人群能力的強烈關注，也激發了合作研究及開發各領域的新型盲人應用技術的興趣。

　　各ge種zhong潛qian在zai的de衍yan生sheng技ji術shu是shi設she計ji過guo程cheng中zhong的de重zhong點dian。由you於yu這zhe些xie設she備bei在zai支zhi持chi盲mang人ren駕jia駛shi車che輛liang中zhong被bei證zheng明ming是shi有you效xiao的de，接jie下xia來lai我wo們men可ke以yi想xiang象xiang這zhe些xie設she備bei可ke以yi讓rang其qi它ta駕jia駛shi員yuan獲huo益yi，如ru視shi野ye不bu佳jia、打電話或收發短消息、打瞌睡
、及ji其qi它ta注zhu意yi力li分fen散san的de駕jia駛shi員yuan。我wo們men能neng夠gou為wei各ge類lei駕jia駛shi環huan境jing設she計ji提ti前qian警jing告gao的de設she備bei以yi及ji緩huan解jie碰peng撞zhuang的de係xi統tong
，尤you其qi是shi天tian氣qi環huan境jing惡e劣lie或huo低di能neng見jian度du的de環huan境jing。

　　除chu了le汽qi車che應ying用yong以yi外wai，在zai觸chu覺jiao人ren機ji界jie麵mian設she備bei領ling域yu也ye有you潛qian在zai的de應ying用yong，尤you其qi是shi失shi明ming行xing人ren。非fei視shi覺jiao界jie麵mian可ke輕qing鬆song部bu署shu到dao飛fei機ji駕jia駛shi艙cang，目mu前qian的de技ji術shu使shi駕jia駛shi員yuan在zai很hen大da程cheng度du上shang依yi賴lai視shi覺jiao能neng力li。在zai高gao飽bao和he度du的de視shi覺jiao環huan境jing下xia發fa送song高gao帶dai寬kuan的de其qi它ta感gan知zhi信xin息xi將jiang極ji大da提ti升sheng飛fei行xing員yuan的de環huan境jing感gan知zhi，這zhe也ye是shi操cao作zuo任ren何he交jiao通tong工gong具ju時shi的de關guan鍵jian。

　　盡管在未來的很多年中我們不太可能看到盲人駕駛員，但潛在的衍生技術都能即刻適用於各類領域中。