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1983，哈佛大學(xué)的教育學(xué)教授Howard Gardner博士提出了多元智力的存在：語言智力、數(shù)理邏輯智力、空間智力、身體-知覺智力、音樂智力、人際交往智力、自我認(rèn)知智力和自然觀察智力。今天，教育家們正致力于鼓勵學(xué)生發(fā)展對工程學(xué)的興趣并開發(fā)以上各種智力。教育家發(fā)現(xiàn)機器人能夠吸引學(xué)生的注意力，并提供可以使學(xué)生親身體驗的學(xué)習(xí)機會去開發(fā)各個方面的智力。 幫助學(xué)生探索科學(xué)和工程學(xué)概念，同時開發(fā)并充分發(fā)揮學(xué)生多方面智力的工具是至關(guān)重要的。應(yīng)用NI LabVIEW圖形化編程能使學(xué)生專注于工程問題的解決，而不會因低水平的實現(xiàn)細(xì)節(jié)而氣餒。LabVIEW提供了高度集成的I/O，促進(jìn)了基于實際項目和動手操作的教學(xué)方式。作為系統(tǒng)級的設(shè)計平臺，LabVIEW 使學(xué)生能夠在統(tǒng)一平臺上實現(xiàn)機器人的設(shè)計、建模及部署。 現(xiàn)在，LabVIEW被用于從幼兒園到大學(xué)研究的各等級教學(xué)中的機器人應(yīng)用。學(xué)生不僅學(xué)習(xí)到數(shù)學(xué)、科學(xué)和工程概念，還學(xué)到了被工業(yè)界廣泛采用的編程范例。 美國國家儀器公司與LEGO®教育合作建立了WeDo，它是一款面向培養(yǎng)7歲及以上兒童動手實踐的機器人平臺。學(xué)生能夠創(chuàng)建類似鳥、鱷魚、飛機及更多其它東西的機器人，并可通過易用的基于LabVIEW的圖形化軟件實現(xiàn)控制。通過高級系統(tǒng)設(shè)計工具，如基于LabVIEW的工具，兒童能夠?qū)⑺麄兊南胂笤诂F(xiàn)實中實現(xiàn)，根據(jù)他們的創(chuàng)造編寫故事，并在過程中與其他孩子互動。 
圖1. LEGO Education WeDo是培養(yǎng)7歲兒童動手實踐教學(xué)的機器人平臺。 LEGO MINDSTORMS NXT是基于LabVIEW圖形化編程軟件的另一款機器人平臺，幫助10歲及以上兒童設(shè)計機器人和解決工程問題，同時不會因為低水平的編程和實現(xiàn)細(xì)節(jié)而感到氣餒。板載ARM7微處理器的并行編程、算法設(shè)計和傳感器數(shù)據(jù)處理因LabVIEW圖形化編程而簡化。FIRST LEGO League (FLL)等競賽使9歲及以上兒童通過機器人和自己的研究能夠解決現(xiàn)實世界中的問題。
圖2. FLL使9歲及以上兒童通過機器人和自己的研究能夠解決現(xiàn)實世界中的問題。 針對高中水平，F(xiàn)IRST機器人競賽(FRC)使學(xué)生更加貼近現(xiàn)實世界中的專業(yè)體驗。有限的時間、資金和資源對學(xué)生提出了挑戰(zhàn)，要求在創(chuàng)新中盡可能協(xié)作。從2009年起，超過50,000名來自世界各地的學(xué)生參加了FRC，他們將采用NI CompactRIO 現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)可重配置嵌入式控制器作為機器人的大腦。競賽中他們能通過LabVIEW或ANSI-C對CompactRIO進(jìn)行編程。通過模塊化的堅固的 CompactRIO硬件，團(tuán)隊能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的視覺處理、機器人自我控制的操作或通過操縱桿人工控制的操作，并與各類傳感器和I/O交互。他們必須在6周內(nèi)完成所有任務(wù)。
圖3. CompactRIO FPGA可重配置嵌入式控制器是FRC機器人的“大腦”。 機器人專家可通過LabVIEW輕松實現(xiàn)大多數(shù)前沿技術(shù)，如多核計算及并行處理。Victor Tango是一只佛吉尼亞理工大學(xué)與TORC Technologies公司的合作團(tuán)隊，他們采用LabVIEW在無人車輛Odin上實現(xiàn)多核處理，并最終在DARPA城市挑戰(zhàn)賽上獲得第三名。團(tuán)隊采用兩臺四核服務(wù)器及運行LabVIEW應(yīng)用的CompactRIO來處理激光雷達(dá)(LIDAR)數(shù)據(jù)，并執(zhí)行決策和控制算法。
圖4. 無人車輛Odin獲得DARPA城市挑戰(zhàn)賽的第三名。 新加波南洋理工大學(xué)研究人員采用LabVIEW集成傳感器和電機，最終部署到微控制器上成功開發(fā)了蜘蛛機器人，支持危險的救生任務(wù)。機器人的24個智能DC電機、智能視覺及距離傳感器、以及無線通信可在低功率Analog Devices (ADI) Blackfin處理器及其它處理器上實現(xiàn)，并使用LabVIEW進(jìn)行實時并行處理和編程。
圖5. 南洋理工大學(xué)的研究人員開發(fā)了支持危險救生任務(wù)的蜘蛛機器人。 機器人技術(shù)激發(fā)了親身體驗、基于項目的多學(xué)科交叉，并促進(jìn)開發(fā)和培養(yǎng)多種技能的教學(xué)形式，同時也演示了關(guān)鍵的科學(xué)和工程概念。今天，學(xué)生和教育者發(fā)現(xiàn)LabVIEW圖形化系統(tǒng)設(shè)計所帶來的直觀的、圖形化的方法是探索機器人技術(shù)的理想途徑。 Anu Saha是美國國家儀器公司的院校產(chǎn)品經(jīng)理。他擁有田納西大學(xué)的計算機工程和電子工程學(xué)士學(xué)位。 來源：NI公司 |
