焦丹丹，那宏壯，曹傳德，丁 銳

(黑龍江省科學(xué)院高技術(shù)研究院，哈爾濱 150001)

工業(yè)制造技術(shù)和智能化技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了機(jī)器人的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)，越來(lái)越多的機(jī)器人廣泛應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)生活中。地質(zhì)測(cè)量工作中應(yīng)用的測(cè)量機(jī)器人具有目標(biāo)識(shí)別、跟蹤及ATR補(bǔ)償?shù)葍?yōu)勢(shì)，可以廣泛應(yīng)用于地質(zhì)變形監(jiān)測(cè)和精密工程測(cè)量。借助開(kāi)放性的指令集可以幫助用戶(hù)制訂各種程序控制儀器，以實(shí)現(xiàn)高精度的數(shù)據(jù)采集工作。安卓系統(tǒng)具有強(qiáng)大的功能，已成為應(yīng)用最為廣泛的移動(dòng)端操作系統(tǒng)?；诎沧肯到y(tǒng)開(kāi)發(fā)的測(cè)量程序也越來(lái)越多，其操作原理是通過(guò)藍(lán)牙串口向機(jī)器人發(fā)送各種指令完成測(cè)量工作。自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集工作一方面為測(cè)量用戶(hù)提供了更加靈活、科學(xué)的體驗(yàn)，另一方面保證了測(cè)量數(shù)據(jù)成果的真實(shí)性和有效性。

1 測(cè)量機(jī)器人的測(cè)控原理

基于安卓系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的徠卡測(cè)量機(jī)器人的測(cè)控主要是通過(guò)CeoCOM接口實(shí)現(xiàn)測(cè)量。CeoCOM是地理數(shù)據(jù)通信接口技術(shù)，這種新型的接口技術(shù)是基于SUN公司開(kāi)發(fā)的遠(yuǎn)程調(diào)用協(xié)議而建立的，屬于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信協(xié)議。在CeoCOM接口幫助下，測(cè)量機(jī)器人的基本通信方式由客戶(hù)端的請(qǐng)求和應(yīng)答以及服務(wù)器組成，而客戶(hù)端通常是指控制計(jì)算機(jī)，服務(wù)器是指全站儀。

CeoCOM接口是一個(gè)封裝了用戶(hù)和徠卡全站儀進(jìn)行通信交互時(shí)調(diào)用儀器上的子系統(tǒng)所需的客戶(hù)端調(diào)用接口函數(shù)庫(kù)，實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中用戶(hù)不需要對(duì)函數(shù)庫(kù)內(nèi)函數(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行分析，只需要對(duì)已經(jīng)設(shè)置好的程序進(jìn)行控制調(diào)用即可，程序以低級(jí)模式和高級(jí)模式兩種模式為主?；诎沧科脚_(tái)開(kāi)發(fā)的地質(zhì)測(cè)量程序主要是通過(guò)ASCII協(xié)議實(shí)現(xiàn)通信目標(biāo)控制。ASCII協(xié)議的工作流程是依據(jù)線(xiàn)性通信協(xié)議，由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)將請(qǐng)求信號(hào)傳達(dá)至全站儀，等待全站儀控制器的應(yīng)答和回復(fù)。除了ASCII協(xié)議，測(cè)量機(jī)器人工作過(guò)程中還需要借助RFCOMM通信方式的支持。選擇應(yīng)用RFCOMM通信方式的原因是其可以和傳統(tǒng)串口應(yīng)用相兼容。最重要的是，RFCOMM通信方式完全支持安卓平臺(tái)開(kāi)發(fā)的測(cè)量機(jī)器人所開(kāi)展的一系列測(cè)量工作，測(cè)量用戶(hù)可以利用安卓系統(tǒng)的API調(diào)用函數(shù)對(duì)測(cè)量機(jī)器人進(jìn)行程序控制，進(jìn)而完成各種地質(zhì)測(cè)量工作。

利用CeoCOM接口技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，可以通過(guò)藍(lán)牙通信端口向測(cè)量機(jī)器人發(fā)出各種指令，測(cè)量機(jī)器人收到控制系統(tǒng)發(fā)出的信息后可以立即進(jìn)行分析和應(yīng)答。通過(guò)客戶(hù)端和服務(wù)器的協(xié)同作用可以實(shí)現(xiàn)CeoCOM初始化、儀器連接、測(cè)量以及端口測(cè)控等工作，并根據(jù)事先設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)測(cè)量程序和流程對(duì)測(cè)量機(jī)器人操作進(jìn)行優(yōu)化組合，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)地質(zhì)測(cè)量工作的自動(dòng)化[1]。

2 安卓平臺(tái)下測(cè)量設(shè)備測(cè)控實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵

基于安卓平臺(tái)開(kāi)發(fā)的測(cè)量機(jī)器人從事的測(cè)量工作實(shí)質(zhì)是一系列ASCII指令組織、發(fā)送和解析的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，測(cè)量機(jī)器人執(zhí)行的測(cè)量任務(wù)主要包括定向、棱鏡搜索、精瞄、測(cè)量以及測(cè)量結(jié)果獲取這五個(gè)動(dòng)作。圖1為測(cè)量機(jī)器人自動(dòng)化測(cè)量的流程圖。

圖1 自動(dòng)化測(cè)量流程圖Fig.1 Flow chart of automation measurement

為了確保整個(gè)自動(dòng)化測(cè)量工作的順利進(jìn)行，安卓平臺(tái)在設(shè)計(jì)應(yīng)用過(guò)程中首先要考慮確保藍(lán)牙通信下的ASCII指令得到最快的發(fā)送和解析，而RFCOMM通信方式具有一令一答的功能，在一個(gè)指令發(fā)送完成后，儀器可以在最快的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行解析并獲取結(jié)果，客戶(hù)端可以根據(jù)字符串的解析確定下一條指令。在整個(gè)指令發(fā)送和解析過(guò)程中，Send And Recieve Data發(fā)揮著重要的作用，作為字符串發(fā)送和解析的應(yīng)用函數(shù)，Send And Recieve Data可以利用ASCII指令實(shí)現(xiàn)一系列的測(cè)量操作動(dòng)作。測(cè)量機(jī)器人的ASCII關(guān)鍵操作指令主要有以下幾方面：利用安卓藍(lán)牙端口RFCOMM協(xié)議將測(cè)量?jī)x器和安卓設(shè)備連接起來(lái)，這一步執(zhí)行命令為：bt Device=bt Adaper.get Remote Device(MyAd-dress)；bt Soket=bt Device.create Rfcomm Socket To Service Record(MY-UUID)；bt Soket.connet()。測(cè)量前期準(zhǔn)備工作完成后，接下來(lái)需要做的是定向，定向工作依據(jù)的指令函數(shù)主要是：String Command=″ % R1Q，9027,3：″+HZ+″，″V+″，″+Pos Mode+″，″+Atr Mode+″，″+Atr Mode+″，0 ″；String strR= Send And Recieve Data(Command，3)。定向工作完成后，就需要在指定位置處尋找目標(biāo)棱鏡，這一測(cè)量操作的指令為：String Command=″ % R1Q，9029，4:″+HZ+″，″+V+″，0 ″;String strR=Send And Recieve Data(Command，4)。棱鏡目標(biāo)搜索完成后，要進(jìn)行精準(zhǔn)瞄準(zhǔn)，精準(zhǔn)瞄準(zhǔn)的具體指令為：String Command=″ % R1Q，9037，5:″+HZ+″，″+V+″，0 ″;String strR=Send And Recieve Data(Command，5)。上述工作完成后，就可以進(jìn)行測(cè)量任務(wù)的批量操作了，批量操作環(huán)節(jié)的指令為：String Command=″ %R1Q，2008，6:1，1 ″;String strR=Send And Recieve Data(Command，6)。批量操作完成后，可以直接獲取測(cè)量成果，在最后操作環(huán)節(jié)中，必須對(duì)“是否為最后一點(diǎn)”進(jìn)行復(fù)核，如果不是最后一點(diǎn)則要重新進(jìn)行整個(gè)測(cè)量任務(wù)，當(dāng)限差合格時(shí)就可以關(guān)閉數(shù)據(jù)端口，斷開(kāi)儀器，結(jié)束本次測(cè)量工作。此環(huán)節(jié)所應(yīng)用的指令為：String Result=″ %R1Q，2108,7∶1000,1 ″；String strR=Send And Recieve Data(Command，7)。

3 機(jī)器人自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集測(cè)控的開(kāi)發(fā)和實(shí)現(xiàn)

安卓系統(tǒng)構(gòu)架按照從高到低的排序方式依次是應(yīng)用程序?qū)?、?yīng)用程序框架層、系統(tǒng)運(yùn)行庫(kù)層以及Linux內(nèi)核層。其中，四大組件分別為：活動(dòng)，在安卓系統(tǒng)構(gòu)架中主要發(fā)揮表現(xiàn)的功能。服務(wù)，是整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中所涉及的后臺(tái)運(yùn)行服務(wù)。廣播接收器，用于接收測(cè)量過(guò)程中的各種廣播信息。內(nèi)容提供商，相當(dāng)于數(shù)據(jù)庫(kù)，可以對(duì)發(fā)送和接收的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取和存儲(chǔ)，具有方便安全和開(kāi)放的特點(diǎn)。測(cè)量工作中借助的平臺(tái)除了安卓，還有一種基于安卓環(huán)境下開(kāi)發(fā)的平臺(tái)——Android Studio，其與Eclipse ADT插件功能相似。因?yàn)锳ndroid Studio是Google的IDE，所以可以為安卓應(yīng)用程序的各項(xiàng)開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支持，提供的工具技術(shù)支持主要包括布局編輯器、代碼編輯和分析、工具調(diào)試、模擬器及構(gòu)建系統(tǒng)的模擬建設(shè)等[2]。

目前，通過(guò)ASCII指令的發(fā)送和解析已經(jīng)充分實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人測(cè)量的自動(dòng)化操作，安卓系統(tǒng)中對(duì)機(jī)器人測(cè)量操作的程序模塊主要以工程管理、學(xué)習(xí)測(cè)量、參數(shù)設(shè)置、自動(dòng)測(cè)量及成果輸出為主。在地質(zhì)測(cè)量的自動(dòng)化過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用界面提示，在工程管理模塊選擇工程文件，如果事先沒(méi)有進(jìn)行學(xué)習(xí)測(cè)量，則在測(cè)量開(kāi)始前要先進(jìn)行學(xué)習(xí)測(cè)量，完成后再根據(jù)測(cè)量要求和需要對(duì)測(cè)量參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，確保測(cè)量輸出結(jié)果的真實(shí)性。在自動(dòng)測(cè)量方式選擇設(shè)置過(guò)程中，測(cè)量工作完成后可以對(duì)測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出處理，并做好相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄和保存。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人自動(dòng)化測(cè)量地質(zhì)工作成為發(fā)展的必然趨勢(shì)，將機(jī)器人自動(dòng)測(cè)量技術(shù)和無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)相結(jié)合，可以更快地獲取測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)節(jié)約測(cè)量資金具有重要的意義。基于安卓平臺(tái)開(kāi)發(fā)的測(cè)量程序在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量的同時(shí)，可以增強(qiáng)客戶(hù)的使用體驗(yàn)。在安卓平臺(tái)上進(jìn)行機(jī)器人測(cè)量具有廣闊的應(yīng)用前景，需要技術(shù)人員堅(jiān)持創(chuàng)新，不斷提升技術(shù)水平，確保地質(zhì)測(cè)量工作的高質(zhì)量開(kāi)展。