KNR機器人實驗手冊

　　KNR實作教學教材是一本提供給學校老師教學、學生自習的參考書籍，從講解機器人原理開始，帶入機器人硬體軟體發展的實用性技術，由淺至深的教學法可讓老師帶著新手學生照步驟完成任務並熟悉機器人軟硬體；想自修的學生或是對於機器人有一定程度了解的人也可以透過本教材快速了解KNR機器人，進而降低上手難度。使學生可藉由模組化機器人進行快速機器人應用練習。

本書特色

　　KNR機器人控制系統是一個容易使用且功能強大的軟硬體元件，整合感測器、馬達、金屬機構與應用軟體，適用於教學、競賽、機器人開發等應用領域。只要熟悉KNR的基本操作，就可快速實現進階的機器人專題或應用。

　　配合不同的實作競賽單元，有效學習機器人相關知識並熟練KNR機器人的相關應用，透過做中學達到實作機器人的目標。

　　使用多種範例程式進行教學，對於直流馬達、伺服機、超音波感應器與紅外線感測器等硬體進行原理介紹，並配合LabVIEW範例程式內容，講解各模組內容與使用方式，可建立紮實基礎。

作者簡介

宋開泰

　　國立交通大學電機工程學系教授。1989年於比利時荷語魯汶大學取得博士學位，之後便任職於交通大學電機工程學系，同時也是臺灣機器人學會、臺灣智慧自動化與機器人協會、中華民國自動控制學會、中華民國系統學會的理事。研究領域包括移動機器人、影像處理、視覺追蹤、嵌入式系統和機電整合。

吳巧敏

　　清華大學物理系光電組學士畢業，交通大學電控所博士候選人；具有多年實驗課程助教經歷，現任職於IC設計公司。

林明翰

　　交通大學電控所碩士畢業，曾擔任智慧機器人實驗課程助教；於2013 IRHOCS國際機器人實作競賽帶領團隊獲得籃球賽大專組第二名。

第2章 KNR控制器與機器人平臺介紹

1.實驗目的

認識KNR機器人控制系統與Matrix機器人平臺。
學習KNR控制器的介面連線與操作。

2.原理說明

2.1 KNR機器人控制系統

KNR機器人控制系統為一套適用於教學、競賽、機器人開發等應用領域的機器人開發平臺，讓使用者可輕鬆整合感測器、馬達、金屬機構與應用軟體。使用 NI Single-Board RIO嵌入式系統以及NI LabVIEW為核心，KNR機器人控制系統同時提供了易於使用且功能強大的軟硬體元件。一旦熟悉了KNR的基本操作，可快速實現更進階的機器人專題或應用，獲得更好的機器人應用經驗，從機器人競賽的開發平臺、學校的教學實驗到專題設計時的創意開發，都可以快速地利用KNR來完成。

2.2 KNR的開發環境

KNR搭配NI LabVIEW來做應用程式的撰寫。LabVIEW擁有豐富的分析、訊號處理、控制、人機介面等函式庫與範例程式，可縮短應用程式開發的時間。KNR需搭配NI LabVIEW 2011（至少需要NI RIO 4.0以上），且電腦端需要安裝下列三個NI module才可達到基本功能，在安裝LabVIEW的過程中必須選擇安裝：

．LabVIEW Professional Development System
．LabVIEW FPGA Module
．LabVIEW Real-Time Module

KNR工具組中提供了KNR的軟體工具，包含必要的連線程式以及驅動程式，還有量身設計的高階程式API，讓使用者可以很方便地寫程式控制連接上KNR的感測器與馬達。KNR LabVIEW工具組包含以下工具：

．KNR Setup Utility
．KNR LabVIEW Toolkit
．LabVIEW FPGA Advanced Interface Tools

2.3 KNR機器人控制器的硬體配置與外部介面

KNR使用NI Single-Board RIO嵌入式系統做為控制核心，NI Single-Board RIO上內建處理器與記憶體，讓使用者可以輕鬆地把應用程式放到上面來執行。在通訊介面上也有豐富的支援，包含CAN、RS232、USB等介面，此豐富性讓KNR可應用的領域變得更豐富，例如某些雷射測距儀是透過RS232傳輸資料，使用者可快速地將其連接到KNR控制器上。除此之外，NI Single-Board RIO包含了可重複燒錄的FPGA晶片，提供給進階的使用者做更彈性的開發，例如使用者可以把機器人控制演算法放到FPGA晶片中做運算，即可降低處理器的負擔，獲得更快的反應時間。