王德貴

一、設(shè)計思想與工作原理

1.設(shè)計思想

開源硬件既方便，又實惠，頗受廣大創(chuàng)客教育工作者的喜愛。眾多開源硬件中Arduino是最優(yōu)選擇，價格便宜，兼容性好，能完成各種功能的定制。

目前安卓應(yīng)用開發(fā)基礎(chǔ)課程APPInventor也熱了起來，很多學(xué)校開設(shè)了相關(guān)課程。APPInventor的優(yōu)勢在于既能學(xué)習(xí)編程的知識，又能掌握安卓應(yīng)用開發(fā)過程，提高使用者的分析、解決問題的綜合能力，還能開發(fā)一些基于手機的實用項目。

一款A(yù)rduino機器人，要是用自己設(shè)計的手機APP控制，就更吸引人了！

2.工作原理

工作模塊分為兩大部分。一部分是Arduino機器人，它通過藍(lán)牙接收指令，通過控制馬達(dá)從而指揮機器人運動，編程用Mixly軟件，硬件接線如圖1，完成機器人如圖2。

另一部分是手機APP，利用APPInventor開發(fā)平臺，設(shè)計一款屬于自己的個性化APP應(yīng)用（如圖3）。其原理是利用手機APP將馬達(dá)轉(zhuǎn)向信息和速度信息兩個數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析、合成、處理后，發(fā)送給藍(lán)牙。藍(lán)牙接收信息數(shù)據(jù)，并進行檢索，識別方向和速度量，再傳給Arduino主板，控制馬達(dá)運轉(zhuǎn)，從而控制機器人運動。

APP也接收主板返回的信息，確認(rèn)當(dāng)前工作狀態(tài)，并在手機上顯示出當(dāng)前LED開關(guān)狀態(tài)。設(shè)計利用百度語音識別功能，用語音控制機器人運動，本文只講最基本的方法。

二、Arduino機器人的設(shè)計與制作

1.接線圖

機器人搭建比較簡單，按圖接好線路，即可進行調(diào)試。接線時注意以下幾個問題。

L298N的4個輸入端in1～4分別接Arduino主板D5/D6，D9/D10，輸出接對應(yīng)的兩個馬達(dá)。注意，L298N一定要和Arduino共地，并需要外接電源，本例接7.4V航模電池。L298N也可以用L9110s代替，通過對比測試，L298N功率更大一點，運動更靈敏，速度更快一點，L9110s價格更便宜。

藍(lán)牙模塊的VCC和GND端子，分別接Arduino主板+5V和GND。

LED正極接Arduino主板D7，負(fù)極接GND。

2.機器人搭建

（1）器材：機器人底盤，萬向輪，馬達(dá)固定支架，7.4V2S20C800mAh航模電池，開關(guān)，馬達(dá)，Arduino主板，L298N驅(qū)動模塊，BT05藍(lán)牙模塊，5mm LED燈，杜邦線、螺絲若干。

（2）搭建：搭建過程比較簡單，不做詳述。注意固定好底盤和馬達(dá)，功耗就會小一點。成品底面如圖4。

3.程序設(shè)計

利用Mixly軟件進行數(shù)據(jù)接收及處理。在Arduino兼容方面，Mixly軟件為首選圖形化軟件，如果用代碼編程還是首選IDE。

這是初始化程序，定義三個變量，存儲方向信息、速度值和小燈狀態(tài)值，同時設(shè)置串口波特率9600以保證正常通信，波特率會因為藍(lán)牙型號的不同而有變化（如圖5）。

通過自定義函數(shù)，接收手機APP發(fā)來的數(shù)據(jù)信息，然后進行分離處理，以控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速（如圖6）。

加上指示燈，掌握機器人的工作狀態(tài)，同時通過藍(lán)牙發(fā)送小燈狀態(tài)信息，在手機APP上顯示出來，達(dá)到相互通信的目的（如圖7）。

三、APP設(shè)計與制作

1.組件設(shè)計

利用app.wxbit.com開發(fā)環(huán)境，組件的屬性設(shè)置可隨個人喜好修改，只要美觀和方便操作即可，具體組件設(shè)置見下表。

百度語音功能需要去百度智能云注冊，創(chuàng)建人工智能類應(yīng)用，記錄三個參數(shù)AppId/ApiKey/SecretKey，依次點擊組件面板→人工智能→百度語音識別→組件屬性，將三個Key填入。