采用LabVIEW及CompactRIO為視力障礙人群設計半自動(dòng)車(chē)輛

　　對于限速規則，駕駛員可自如地駕駛直至到達速度上限，此時(shí)座椅安全帶上的震動(dòng)觸覺(jué)的背心會(huì )提示駕駛員需要多大的剎車(chē)力度來(lái)使車(chē)輛回到安全速度。如果車(chē)輛探測到不可避免的障礙物碰撞，背心會(huì )提示駕駛員緊急剎車(chē)。

　　最初的背心測試中，我們采用了自定義電路板來(lái)控制電機馬達。RS232信號從PC上的LabVIEW軟件傳輸到PIC控制器，通過(guò)控制晶體管和繼電器來(lái)驅動(dòng)電機實(shí)現背心各種強度的振動(dòng)。采用CompactRIO以后由于有了NI 9485 8通道繼電器模塊，我們不再需要電路板。電路板的替換縮小了體積，降低了添加硬件時(shí)的潛在復雜度，顯著(zhù)簡(jiǎn)化了軟件編寫(xiě)，極大縮短了從探測到障礙到電機馬達全速振動(dòng)之間的時(shí)間，這點(diǎn)對于駕駛員在緊急情況下的操控是至關(guān)重要的。

　　對于方向控制，勢場(chǎng)算法提供了道路的生成。完成道路計算后，系統指示駕駛員如何轉向保持車(chē)輛方向以及回避障礙物。駕駛員通過(guò)耳機和LabVIEW語(yǔ)音合成軟件得到信息，從而知道方向盤(pán)需要轉多少個(gè)“嘀嗒”聲。與轉向柱連接的機構每五度發(fā)出一聲“嘀嗒”聲，提供精確的反饋聲響。

　　此外，我們開(kāi)發(fā)了觸覺(jué)地圖原型，從概念上類(lèi)似于高分辨率柵格的可再生盲文。地圖將周?chē)h(huán)境的圖像真切地顯示在駕駛員的手上。類(lèi)似曲棍球臺上的小洞，將壓縮空氣通過(guò)小孔來(lái)描繪激光測距儀探測到的周?chē)系K，從而生成物理地圖。該設備我們稱(chēng)之為 AirPix，可讓駕駛員“看到”周?chē)h(huán)境并安全地駕駛通過(guò)。聲音和震動(dòng)觸覺(jué)NVDI仍然需要作為備份，但應用了該觸覺(jué)地圖技術(shù)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(guò)聲音識別軟件來(lái)收聽(tīng)和使用GPS，實(shí)現更高層次的道路規劃。

　　NI軟硬件的優(yōu)勢

　　我們使用NI軟化硬件設計了世界上首輛盲人駕駛車(chē)輛的原型機。在資金和開(kāi)發(fā)時(shí)間有限的情況下，NI產(chǎn)品是項目成功的關(guān)鍵，它提供了簡(jiǎn)單易用且低成本的原型開(kāi)發(fā)平臺。LabVIEW直觀(guān)的圖形編程界面使機械工程的大學(xué)生團隊快速有效的創(chuàng )建自定義嵌入式軟件，無(wú)需任何文本編程語(yǔ)言的專(zhuān)業(yè)經(jīng)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，確保了系統在未來(lái)擴展與改進(jìn)時(shí)只需最小的精力和成本。實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)駕駛環(huán)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(chē)輛的理想選擇。

　　在大量反復的整個(gè)原型設計過(guò)程中，NI模塊化產(chǎn)品非常適用于特殊、要求苛刻的測試環(huán)境、車(chē)輛平臺的改變、以及項目目標的轉換。通過(guò)使用多功能多用途的NI軟硬件，弗吉尼亞理工大學(xué)盲人駕駛挑戰賽在盲人應用技術(shù)領(lǐng)域中不斷“創(chuàng )造未來(lái)”。

　　衍生技術(shù)和未來(lái)計劃

　　在2008 至2009學(xué)年之后的數月中，弗吉尼亞理工大學(xué)盲人駕駛挑戰賽向超過(guò)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(chē)的機會(huì )。無(wú)論是首次坐在駕駛盤(pán)前，或是多年后重新駕駛汽車(chē)，他們的反應都是無(wú)比積極、充滿(mǎn)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(guān)注，也激發(fā)了合作研究及開(kāi)發(fā)各領(lǐng)域的新型盲人應用技術(shù)的興趣。

　　各種潛在的衍生技術(shù)是設計過(guò)程中的重點(diǎn)。由于這些設備在支持盲人駕駛車(chē)輛中被證明是有效的，接下來(lái)我們可以想象這些設備可以讓其它駕駛員獲益，如視野不佳、打電話(huà)或收發(fā)短消息、打瞌睡、及其它注意力分散的駕駛員。我們能夠為各類(lèi)駕駛環(huán)境設計提前警告的設備以及緩解碰撞的系統，尤其是天氣環(huán)境惡劣或低能見(jiàn)度的環(huán)境。

　　除了汽車(chē)應用以外，在觸覺(jué)人機界面設備領(lǐng)域也有潛在的應用，尤其是失明行人。非視覺(jué)界面可輕松部署到飛機駕駛艙，目前的技術(shù)使駕駛員在很大程度上依賴(lài)視覺(jué)能力。在高飽和度的視覺(jué)環(huán)境下發(fā)送高帶寬的其它感知信息將極大提升飛行員的環(huán)境感知，這也是操作任何交通工具時(shí)的關(guān)鍵。

　　盡管在未來(lái)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(shù)都能即刻適用于各類(lèi)領(lǐng)域中。