基于移動互聯網手機與機器人無線通信接口的研制

陳雪

沈陽工學院

基于移動互聯網手機與機器人無線通信接口的研制

陳雪

沈陽工學院

隨著現代科技的發展機器人的應用越來越廣泛，在很多領域機器人已成為了重要的組成部分。從發展趨勢來看使用手機APP對機器人進行操控將是非常方便的。本設計基于Cotex-M4內核的STM32F4單片機作為主要芯片，通過易語言對手機APP程序進行編程，實現手機APP通過WIFI對機器人的無線視頻監控和動作操控，大大增加機器人的實用性和實時性。

APP STM32F4 WIFI 視頻監控

1 系統整體設計

本系統由硬件STM32SF4板子、DS-2CD3410FD-IW網絡攝像機和軟件程序部分組成，主要分為5大部分，手機APP（客戶端）、無線WIFI模塊、STM32F4單片機控制程序（服務器）、機器人驅動電路、無線視頻傳輸模塊，整個系統需要2個5v電源模塊和1個12v電源模塊進行供電。本系統實現手機APP和單片機用WIFI模塊進行雙工通信，對機器人無線視頻控制，增加機器人的控制手段，方便人快速、準確、有效地通過手機終端解決的機器人的遠程移動監控問題。其系統整體設計框圖如圖1所示。

圖1 移動互聯網手機與機器人無線通信接口整體框圖

2 手機APP

通過手機這一常見通信工具并利用移動互聯網完成對機器人進行無線遠程控制，建立手機和機器人之間的通信信道以及完成基于移動互聯網下手機與機器人之間通信協議的設計。手機APP采用手機安卓平臺和易語言進行編程，用視頻采集卡接收機器人上攝像頭發送的視頻信號，手機APP用易語言編寫控制界面顯示監控信息以及機器人（車體）控制功能鍵，并通過這些功能鍵實現機器人的運動控制。機器人（小車）具備前進、后退、左轉、右轉、停止等運動功能。

3 無線WIFI模塊

在小車上安裝WIIFI通信模塊，手機端連接小車上的WIFI通信模塊，通過該WIFI模塊接收手機的控制信息，手機上編寫控制功能App程序。本系統所采用的WIFI模塊是ESP8266，是一款超低功耗的UART-WIFI透傳模塊，硬件接口豐富，支持STA/AP/STA+AP三種工作模式，本系統采用其AP模式，AP模式將WIFI模塊作為熱點，實現手機直接與模塊通信，實現局域網無線控制。

4 STM32F4單片機控制程序及機器人驅動電路

用STM32控制電機驅動模塊L298N完成對機器人的精確控制，將單片機接收的信號直接加以進行判別，完成機器人的運動控制。機器人以自身程序調節的方式補償電機控制以達到控制機器人運動路線的目的。由于電源是12V直流電源直接提供給驅動模塊，模塊輸出口為5V直流電壓，可以直接給STM32單片機供電。驅動電路的功能流程框圖如圖2所示。

圖2 驅動電路的功能流程框圖

5 無線視頻傳輸模塊

本系統采用DS-2CD3410FD-IW網絡攝像機，可實現高清晰視頻和穩定的畫面，支持無線WIFI功能和插卡，可實現手機WIFI遠程監控，可實現實時視頻采集。單片機（機器人部分）將WIFI模塊無線控制的移動設備（即車體）結合在一起，使監控設備的監控場所從局限于一個點的360°解放到地面上可移動范圍的所有空間，使用戶可以從在監控處得到即時信息，無線車載視頻系統為監控系統打造一個具有輕便的、遠程的、即時的、科學的管理體系奠定了堅實基礎。

[1]吳常玉.ARM Cortex-M3與Cortex-M4權威指南（第3版）[M].清華大學出版社

[2]李志.基于ZigBee技術控制機器人運動監控系統的設計[J].數碼世界2016年07期

李志