基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)手機(jī)與機(jī)器人無(wú)線通信接口的研制

陳雪

沈陽(yáng)工學(xué)院

基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)手機(jī)與機(jī)器人無(wú)線通信接口的研制

陳雪

沈陽(yáng)工學(xué)院

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在很多領(lǐng)域機(jī)器人已成為了重要的組成部分。從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看使用手機(jī)APP對(duì)機(jī)器人進(jìn)行操控將是非常方便的。本設(shè)計(jì)基于Cotex-M4內(nèi)核的STM32F4單片機(jī)作為主要芯片，通過(guò)易語(yǔ)言對(duì)手機(jī)APP程序進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)手機(jī)APP通過(guò)WIFI對(duì)機(jī)器人的無(wú)線視頻監(jiān)控和動(dòng)作操控，大大增加機(jī)器人的實(shí)用性和實(shí)時(shí)性。

APP STM32F4 WIFI 視頻監(jiān)控

1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)由硬件STM32SF4板子、DS-2CD3410FD-IW網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和軟件程序部分組成，主要分為5大部分，手機(jī)APP（客戶端）、無(wú)線WIFI模塊、STM32F4單片機(jī)控制程序（服務(wù)器）、機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電路、無(wú)線視頻傳輸模塊，整個(gè)系統(tǒng)需要2個(gè)5v電源模塊和1個(gè)12v電源模塊進(jìn)行供電。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)手機(jī)APP和單片機(jī)用WIFI模塊進(jìn)行雙工通信，對(duì)機(jī)器人無(wú)線視頻控制，增加機(jī)器人的控制手段，方便人快速、準(zhǔn)確、有效地通過(guò)手機(jī)終端解決的機(jī)器人的遠(yuǎn)程移動(dòng)監(jiān)控問(wèn)題。其系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

圖1 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)手機(jī)與機(jī)器人無(wú)線通信接口整體框圖

2 手機(jī)APP

通過(guò)手機(jī)這一常見(jiàn)通信工具并利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)完成對(duì)機(jī)器人進(jìn)行無(wú)線遠(yuǎn)程控制，建立手機(jī)和機(jī)器人之間的通信信道以及完成基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)下手機(jī)與機(jī)器人之間通信協(xié)議的設(shè)計(jì)。手機(jī)APP采用手機(jī)安卓平臺(tái)和易語(yǔ)言進(jìn)行編程，用視頻采集卡接收機(jī)器人上攝像頭發(fā)送的視頻信號(hào)，手機(jī)APP用易語(yǔ)言編寫控制界面顯示監(jiān)控信息以及機(jī)器人（車體）控制功能鍵，并通過(guò)這些功能鍵實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制。機(jī)器人（小車）具備前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止等運(yùn)動(dòng)功能。

3 無(wú)線WIFI模塊

在小車上安裝WIIFI通信模塊，手機(jī)端連接小車上的WIFI通信模塊，通過(guò)該WIFI模塊接收手機(jī)的控制信息，手機(jī)上編寫控制功能App程序。本系統(tǒng)所采用的WIFI模塊是ESP8266，是一款超低功耗的UART-WIFI透?jìng)髂K，硬件接口豐富，支持STA/AP/STA+AP三種工作模式，本系統(tǒng)采用其AP模式，AP模式將WIFI模塊作為熱點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)手機(jī)直接與模塊通信，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)無(wú)線控制。

4 STM32F4單片機(jī)控制程序及機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電路

用STM32控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊L298N完成對(duì)機(jī)器人的精確控制，將單片機(jī)接收的信號(hào)直接加以進(jìn)行判別，完成機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制。機(jī)器人以自身程序調(diào)節(jié)的方式補(bǔ)償電機(jī)控制以達(dá)到控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路線的目的。由于電源是12V直流電源直接提供給驅(qū)動(dòng)模塊，模塊輸出口為5V直流電壓，可以直接給STM32單片機(jī)供電。驅(qū)動(dòng)電路的功能流程框圖如圖2所示。

圖2 驅(qū)動(dòng)電路的功能流程框圖

5 無(wú)線視頻傳輸模塊

本系統(tǒng)采用DS-2CD3410FD-IW網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，可實(shí)現(xiàn)高清晰視頻和穩(wěn)定的畫(huà)面，支持無(wú)線WIFI功能和插卡，可實(shí)現(xiàn)手機(jī)WIFI遠(yuǎn)程監(jiān)控，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻采集。單片機(jī)（機(jī)器人部分）將WIFI模塊無(wú)線控制的移動(dòng)設(shè)備（即車體）結(jié)合在一起，使監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)控場(chǎng)所從局限于一個(gè)點(diǎn)的360°解放到地面上可移動(dòng)范圍的所有空間，使用戶可以從在監(jiān)控處得到即時(shí)信息，無(wú)線車載視頻系統(tǒng)為監(jiān)控系統(tǒng)打造一個(gè)具有輕便的、遠(yuǎn)程的、即時(shí)的、科學(xué)的管理體系奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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

[2]李志.基于ZigBee技術(shù)控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].數(shù)碼世界2016年07期

李志