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        利用手機(jī)藍(lán)牙功能的仿生機(jī)器人控制平臺(tái)設(shè)計(jì)

        2016-12-31 00:00:00蘆文彬寧祎郭愛(ài)芹
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年19期

        摘 要:文章利用Android智能手機(jī)作為上位機(jī),將帶有HC-06藍(lán)牙從模塊的MCU作為仿生機(jī)器人的遙控信號(hào)接受端,利用藍(lán)牙作為媒介完成對(duì)仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的控制。由此實(shí)現(xiàn)了以智能手機(jī)為依托的新型仿生機(jī)器人控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)。

        關(guān)鍵詞:Android智能手機(jī);仿生機(jī)器人;藍(lán)牙模塊

        引言

        仿生雙足機(jī)器人具有出色的移動(dòng)性能,因而對(duì)其行走控制的研究成為當(dāng)今仿生機(jī)器人領(lǐng)域中最前沿的問(wèn)題。采用有線控制方式對(duì)機(jī)器人的移動(dòng)性能產(chǎn)生較大約束,而傳統(tǒng)的無(wú)線調(diào)試方案,沒(méi)有可視化界面,互動(dòng)性差,功能單一;電腦作為無(wú)線調(diào)試終端體積龐大,不適合攜帶。因此尋找新的適合于移動(dòng)機(jī)器人的控制終端對(duì)于仿生機(jī)器人的發(fā)展具有重要作用。

        近年來(lái)Android智能手機(jī)廣泛普及,其系統(tǒng)良好的開(kāi)源性和java語(yǔ)言的可移植性使手機(jī)正逐漸發(fā)展為眾多設(shè)備的控制終端。文章就智能手機(jī)與仿生機(jī)器人的交互式控制原理進(jìn)行介紹。重點(diǎn)講解仿生機(jī)器人調(diào)試平臺(tái)手機(jī)app的研究與設(shè)計(jì)。

        1 總體設(shè)計(jì)方案

        本設(shè)計(jì)方案基于微控制單元(Microcontroller Unit;MCU)、Android智能手機(jī)和 HC-06藍(lán)牙模塊進(jìn)行研究。整體控制流程如圖1所示,手機(jī)作為控制終端負(fù)責(zé)發(fā)布指令和接收處理傳感器采集的信息,并通過(guò)可視化界面予以顯示。手機(jī)與仿生機(jī)器人之間的信息交互通過(guò)安裝在單片機(jī)上的藍(lán)牙模塊和手機(jī)自帶藍(lán)牙模塊進(jìn)行通訊。

        2 硬件設(shè)計(jì)部分

        HC-06藍(lán)牙從模塊與單片機(jī)通過(guò)總線驅(qū)動(dòng)器連接。當(dāng)總線驅(qū)動(dòng)器的T/R端口接地時(shí),藍(lán)牙從模塊發(fā)送數(shù)據(jù),機(jī)器人接收來(lái)自手機(jī)終端的指令。此時(shí)BTXD端口與單片機(jī)BRXD端口連接;當(dāng)T/R端口為高電平時(shí),HC-06藍(lán)牙從模塊作為數(shù)據(jù)接收端,手機(jī)終端顯示單片機(jī)反饋的各種數(shù)據(jù)。此時(shí)RXD端口與單片機(jī)TXD端口連接。藍(lán)牙模塊默認(rèn)波特率9600波特。模塊上電以后綠色指示燈不斷閃爍等待主藍(lán)牙模塊連接,建立連接后綠色指示燈變?yōu)槌A痢?/p>

        3 上位機(jī)控制平臺(tái)設(shè)計(jì)

        Android是基于Linux系統(tǒng)為核心的開(kāi)源手機(jī)操作系統(tǒng)。在集成開(kāi)發(fā)環(huán)境Eclipse IDE和Android SDK上利用Java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)文章所需的Android應(yīng)用軟件:仿生機(jī)器人移動(dòng)控制平臺(tái)。軟件編寫(xiě)過(guò)程中主要用到Android手機(jī)系統(tǒng)的活動(dòng)、服務(wù)、廣播接收者等組件。

        3.1 界面設(shè)計(jì)

        為了操作的便捷性,調(diào)試平臺(tái)主界面設(shè)計(jì)的比較簡(jiǎn)潔,包括藍(lán)牙連接、參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)查詢、控制平臺(tái)和系統(tǒng)幫助五個(gè)進(jìn)入二級(jí)界面的圖形按鈕。參數(shù)設(shè)置界面可對(duì)仿生機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。狀態(tài)查詢界面可對(duì)仿生機(jī)器人的速度、位置和AD值進(jìn)行實(shí)時(shí)查詢。主界面如圖2所示。

        通過(guò)主控界面下的藍(lán)牙設(shè)備連接界面可以進(jìn)行藍(lán)牙配對(duì)。該界面打開(kāi)后有兩個(gè)視圖列表控件,一個(gè)是曾經(jīng)配對(duì)過(guò)的設(shè)備,另一個(gè)是對(duì)話列表。設(shè)備連接界面如圖3所示。

        3.2 手機(jī)藍(lán)牙編程

        使用藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行通信,需要完成4個(gè)步驟:藍(lán)牙設(shè)置、藍(lán)牙配對(duì)、藍(lán)牙連接和數(shù)據(jù)傳輸。安卓開(kāi)發(fā)中所有涉及藍(lán)牙的活動(dòng)都要請(qǐng)求BluetoothAdapter來(lái)實(shí)現(xiàn),藍(lán)牙設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過(guò)Socket通道實(shí)現(xiàn),必須用到藍(lán)牙串口服務(wù)的通用唯一識(shí)別碼UUID。當(dāng)手機(jī)與藍(lán)牙從模塊進(jìn)行連接時(shí),它將攜帶一個(gè)UUID用來(lái)唯一標(biāo)識(shí)它要連接的服務(wù),UUID必須匹配,連接才會(huì)被接受。此外仿生機(jī)器人調(diào)試平臺(tái)在調(diào)用手機(jī)的藍(lán)牙功能時(shí)需要權(quán)限,因此要在 AndroidManifest.xml文件中聲明藍(lán)牙允許的使用權(quán)限:

        < uses - permissionandroid: name = \"android, permission. Bluetooth\"/

        >。

        3.3 指令發(fā)送和數(shù)據(jù)處理

        實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送要對(duì)每個(gè) button按鈕設(shè)置監(jiān)聽(tīng)器,當(dāng)觸發(fā)按鈕的時(shí)候才能利用建立好的通信信道發(fā)送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的處理與發(fā)送都在監(jiān)聽(tīng)器里的 Datachanged()方法實(shí)現(xiàn);部分程序示例如下:

        // 發(fā)送數(shù)據(jù)

        public void

        sendMessage(String msg)

        {if (socket == 1)

        {Toast.makeText(this, \"沒(méi)有連接\", Toast.LENGTH_SHORT).show();

        return;}

        try{OutputStream os = socket.getOutputStream();

        os.write(msg.getBytes());L.e(\"BLSend:\"+msg);}

        catch (IOException e){

        e.printStackTrace();}}

        public Context getInstance()

        {return BluethoothService.this;}

        4 結(jié)束語(yǔ)

        文章介紹了利用藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)手機(jī)對(duì)機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制??朔藗鹘y(tǒng)的遙控技術(shù)如紅線遙控和調(diào)頻遙控技術(shù)的部分缺點(diǎn)。該控制系統(tǒng)具有移動(dòng)性強(qiáng)、便攜式好、成本低、不依賴網(wǎng)絡(luò)等特點(diǎn),經(jīng)過(guò)測(cè)試,設(shè)計(jì)的上位機(jī)軟件能夠在android手機(jī)終端順利安裝并流暢運(yùn)行,可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的控制和行走狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控,該設(shè)計(jì)還可以進(jìn)一步完善,包括增加障礙感應(yīng),攝像功能等。

        參考文獻(xiàn)

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        [3]蒲昌玖.基于藍(lán)牙的機(jī)器人通信控制方法[J].重慶教育學(xué)院學(xué)報(bào),2010,11.

        [4]肖愛(ài)平,孫漢旭,譚月勝.基于藍(lán)牙技術(shù)的機(jī)器人模塊化無(wú)線通信設(shè)計(jì)[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào),2004,2.

        [5]張群,楊絮,張正言,等.藍(lán)牙模塊串口通信的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),2012,3.

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