機器人嵌入式傳感與人機交互技術設計的分析

熊曉倩

摘 要：對機器人嵌入式傳感與人際交互技術設計進行研究，能夠有效提高機器人的設計質量?；诖?，本文將對機器人嵌入式傳感系統進行分析，其中主要包括線圈傳感的設計、通道測速單元的設計、溫度壓力測試單元的設計3個方面內容。并對人機交互技術設計進行分析，其中主要包括人機交互控制技術的設計、軟件的開發設計以及遠程監控程序設計3個方面內容。

關鍵詞：機器人嵌入式傳感 人機交互技術 遠程監控技術

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）03（c）-0010-02

隨著時代的發展，機器人逐漸進入了人們的生活。機器人不僅能夠代替人們進行重復機械的工作，甚至還能夠從事一些高科技的技術工作，提高了工作質量。機器人在今后具有較為廣闊的發展空間，其中結構設計會向著模塊化以及重構化的方向發展，同時機器人的控制系統更加精密，集成程度更高，在使用過程中的安全性以及可靠性也逐漸增強。在對機器人進行設計的過程中，傳感器的應用質量起著至關重要的作用，傳感器主要負責對外界環境進行感受，其中主要包括聲音、光線、觸覺以及力量感覺等，目前機器人的傳感系統正逐漸向著多傳感系統發展。

1 機器人嵌入式傳感系統

1.1 線圈傳感的設計

在利用線圈對機器人進行傳感的過程中，通常情況下每組線圈由勵磁線圈和感應線圈構成，其中勵磁線圈會產生一個恒定的磁場，感應線圈同樣出在該磁場中，當有金屬進入感應系統中時，磁場中會發生相應的電動勢，進而形成一個電信號，通過對電信號進行分析處理的方式能夠得出其中移動物體的速度。在對線圈傳感進行設計的過程中，需要從以下兩方面內容進行考慮，一方面為線圈的制作材料。在對材料進行選擇的過程中，需要根據實際情況進行材料選擇，其中電磁線主要分為以下幾種類型，普通漆包線、耐高溫漆包線、絕緣漆包線以及纖維漆包線等，每種類型漆包線具有的功能也不同。例如：QY型漆包線屬于耐高溫漆包線的一種，其中熱級為220，直徑在0.16mm左右。另一方面為結構設計，在對線圈進行結構設計的過程中，需要根據單粗線圈的模式進行設計，在此基礎上將勵磁線圈以及感應線圈相互連接，在此過程中使用的連接方式為串聯。

1.2 通道測速單元的設計

通道測速單元主要由線圈傳感器以及測速單元構成，其中線圈傳感器對其中的信號進行檢測以及信號模塊調理，主要包括信號采集模塊、電壓保護模塊、轉換模塊、緩存模塊等。在此過程中，為了節省運行過程中的耗電量，在勵磁線圈中安裝了電源通斷模塊，在不需要勵磁線圈工作時，會自動停止供電，節省運行成本，在需要對系統進行感應測速的過程中，通過主控芯片對勵磁線圈進行供電。在對通道測速單元進行設計的過程中，主要包括以下幾部分，其中信號采集模塊、電壓保護模塊以及轉換模塊相互連接與信號調理模塊相連接，信號調理模塊與感應線圈相互連接。勵磁線圈與電源通斷模塊相互連接，這種方式能夠將系統中的多種模塊進行充分利用[1]。

1.3 溫度壓力測試單元的設計

在機器人設計過程中，溫度以及壓力的信號傳輸形式都是電信號，這種信號輸出方式與線圈傳感器的輸出方式相似，因此，可以將測速單元中的技術應用到其中。溫度壓力測試單元傳感器主要由3個部分構成，第一部分為2.4G無線模塊；第二部分為主控模塊；第三部分為3.3V電平轉換模塊以及信號調理模塊。在此過程中，無線模塊主要負責與測量數據進行接收和反饋，在此過程中不需要對溫度信號以及壓力信號進行采樣，因此，節省了一定的處理時間。電平轉換模塊主要負責對系統提供電壓，該系統中的電壓為3.3V。

2 人機交互技術設計

2.1 人機交互控制技術的設計

人機交互控制單元主要包括語音模塊、功能按鍵模塊、電平轉換模塊、藍牙模塊以及無線模塊等，每個模塊具有相對性的功能，其中語音模塊能夠實現人與機器人之間的對話，利用無線網絡通信模塊與用戶實現通信連接，保證信息數據交換的實時性。在此過程中需要從以下兩個方面內容進行研究，一方面是藍牙模塊的電路設計，主要將藍牙的技術特點進行充分利用，使其成為人機交互技術中的應用技術。藍牙在實際應用過程中主要具有以下特點，第一，適應性能強，藍牙功能幾乎每個手機中都有，因此，只要使用人員擁有手機就能夠對機器人進行控制，只要在手機中下載一個藍牙交互軟件就可以對機器人進行控制。第二，安全性能高，在利用藍牙進行數據傳輸的過程中，主要使用24字節CRC校驗模式，在這種模式中能夠對傳輸數據進行加密，因此具有較強的穩定性以及安全性。另一方面為GSM電路設計技術，GSM指的是移動通信系統，該系統在實際應用過程中具有較廣的覆蓋面積，在使用過程中不需要建立獨立得到網絡設備，同時對使用人數也沒有限制規定，另外還具有穩定性強以及數據信息傳輸方便等特點。

2.2 軟件的開發設計

軟件開發設計主要指的是藍牙軟件的開發設計，在當今時代中，智能手機已經越來越普遍，每部智能手機中都具有藍牙功能，因此，在人機交互過程中利用藍牙軟件進行互動，具有較高的應用價值。在對藍牙交互軟件進行設計的過程中，主要分為以下幾個階段：第一，對本地的藍牙設備進行獲取，這種方式能夠在短時間內找到與藍牙相互適應的適配器，保證信息數據傳輸的安全性。第二，對遠程藍牙設備進行搜索，在與適應的藍牙設備進行查詢配對之后，才能夠進行數據傳輸。第三，對遠程藍牙設備進行連接，此過程是在設備搜索之后進行的，在連接過程中需要將服務器端代碼與客戶端代碼相互連接，只有代碼連接成功，才能夠在兩個設備之間進行有效連接，進而實現數據信息的傳輸。

2.3 遠程監控程序設計

遠程監控程序能夠在對系統運行情況進行及時監控的同時，與GSM模塊相互連接，這種方式能夠將遠程監控傳感系統中的測量信息進行及時傳輸，該系統在運行過程中主要在Linux的平臺中實現。其中通信服務器負責與模塊建立連接，并將系統中的數據傳輸到數據庫中進行存儲。Web服務器能夠對控制人員提供網頁互動頁面，將數據庫中存儲的信息進行顯示，同時將控制人員需要進行存儲的信息存儲到數據庫中，通過這種方式實現人機互動。遠程監控程序主要包括移動網絡、GSM模塊、電腦網頁交互、通信服務器、Web服務器以及數據庫組成，其中通信服務器、Web服務器以及數據庫屬于電腦LINUX服務器，主要負責將系統中的數據信息進行傳輸，為人機交互提供一定的運行數據。由此可以看出，在對遠程監控程序進行設計的過程中，需要對系統中的各個模塊進行充分的利用，這種方式能保證遠程監控模塊的設計質量，同時還能夠提高人機交互技術的實際應用質量，促進我國機器人設計行業的發展[2]。

3 結語

綜上所述，隨著人們對機器人設計質量的要求越來越高，如何提高機器人的實際應用質量，成為有關人員關注的重點問題。本文通過對機器人嵌入式傳感系統設計與人機交互技術進行研究發現，對其進行研究，能夠有效提高機器人的設計質量，同時提高機器人在實際應用中的安全性以及可靠性。由此可以看出，對機器人嵌入式傳感系統以及人機交互技術進行研究，能夠為今后機器人的設計應用的發展奠定基礎。

參考文獻

[1] 王常磊.機器人嵌入式傳感與人機交互技術設計[D].南京理工大學，2017.

[2] 張軍.智能機器人嵌入式系統應用研究[D].中北大學，2005.