利用手機藍(lán)牙功能的仿生機器人控制平臺設(shè)計

摘 要：文章利用Android智能手機作為上位機，將帶有HC-06藍(lán)牙從模塊的MCU作為仿生機器人的遙控信號接受端，利用藍(lán)牙作為媒介完成對仿生機器人運動的控制。由此實現(xiàn)了以智能手機為依托的新型仿生機器人控制平臺的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：Android智能手機；仿生機器人；藍(lán)牙模塊

引言

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

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

1 總體設(shè)計方案

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

2 硬件設(shè)計部分

HC-06藍(lán)牙從模塊與單片機通過總線驅(qū)動器連接。當(dāng)總線驅(qū)動器的T/R端口接地時，藍(lán)牙從模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，機器人接收來自手機終端的指令。此時BTXD端口與單片機BRXD端口連接；當(dāng)T/R端口為高電平時，HC-06藍(lán)牙從模塊作為數(shù)據(jù)接收端，手機終端顯示單片機反饋的各種數(shù)據(jù)。此時RXD端口與單片機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 上位機控制平臺設(shè)計

Android是基于Linux系統(tǒng)為核心的開源手機操作系統(tǒng)。在集成開發(fā)環(huán)境Eclipse IDE和Android SDK上利用Java語言開發(fā)文章所需的Android應(yīng)用軟件：仿生機器人移動控制平臺。軟件編寫過程中主要用到Android手機系統(tǒng)的活動、服務(wù)、廣播接收者等組件。

3.1 界面設(shè)計

為了操作的便捷性，調(diào)試平臺主界面設(shè)計的比較簡潔，包括藍(lán)牙連接、參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)查詢、控制平臺和系統(tǒng)幫助五個進入二級界面的圖形按鈕。參數(shù)設(shè)置界面可對仿生機器人的運動參數(shù)進行設(shè)置。狀態(tài)查詢界面可對仿生機器人的速度、位置和AD值進行實時查詢。主界面如圖2所示。

通過主控界面下的藍(lán)牙設(shè)備連接界面可以進行藍(lán)牙配對。該界面打開后有兩個視圖列表控件，一個是曾經(jīng)配對過的設(shè)備，另一個是對話列表。設(shè)備連接界面如圖3所示。

3.2 手機藍(lán)牙編程

使用藍(lán)牙設(shè)備進行通信，需要完成4個步驟：藍(lán)牙設(shè)置、藍(lán)牙配對、藍(lán)牙連接和數(shù)據(jù)傳輸。安卓開發(fā)中所有涉及藍(lán)牙的活動都要請求BluetoothAdapter來實現(xiàn)，藍(lán)牙設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過Socket通道實現(xiàn)，必須用到藍(lán)牙串口服務(wù)的通用唯一識別碼UUID。當(dāng)手機與藍(lán)牙從模塊進行連接時，它將攜帶一個UUID用來唯一標(biāo)識它要連接的服務(wù)，UUID必須匹配，連接才會被接受。此外仿生機器人調(diào)試平臺在調(diào)用手機的藍(lán)牙功能時需要權(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

實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送要對每個 button按鈕設(shè)置監(jiān)聽器，當(dāng)觸發(fā)按鈕的時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)聽器里的 Datachanged（）方法實現(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

文章介紹了利用藍(lán)牙技術(shù)實現(xiàn)手機對機器人的遠(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。該控制系統(tǒng)具有移動性強、便攜式好、成本低、不依賴網(wǎng)絡(luò)等特點，經(jīng)過測試，設(shè)計的上位機軟件能夠在android手機終端順利安裝并流暢運行，可實現(xiàn)對機器人運動的控制和行走狀態(tài)的實時監(jiān)控，該設(shè)計還可以進一步完善，包括增加障礙感應(yīng)，攝像功能等。

參考文獻

[1]Pu Changjiu，Wang Yujun.A method for lateral motion planning on the biped robot.The proceedings of IFITA 2009，2009，5.

[2]Bluetooth specifications Version 2.0+EDR.370650.http：//www.docin.com/p57455142.html.

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

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

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