利用手機藍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藍牙從模塊的MCU作為仿生機器人的遙控信號接受端，利用藍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責發(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牙模塊和手機自帶藍牙模塊進行通訊。

2 硬件設(shè)計部分

HC-06藍牙從模塊與單片機通過總線驅(qū)動器連接。當總線驅(qū)動器的T/R端口接地時，藍牙從模塊發(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T/R端口為高電平時，HC-06藍牙從模塊作為數(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。藍牙模塊默認波特率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牙設(shè)備連接界面可以進行藍牙配對。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 手機藍牙編程

使用藍牙設(shè)備進行通信，需要完成4個步驟：藍牙設(shè)置、藍牙配對、藍牙連接和數(shù)據(jù)傳輸。安卓開發(fā)中所有涉及藍牙的活動都要請求BluetoothAdapter來實現(xiàn)，藍牙設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過Socket通道實現(xiàn)，必須用到藍牙串口服務(wù)的通用唯一識別碼UUID。當手機與藍牙從模塊進行連接時，它將攜帶一個UUID用來唯一標識它要連接的服務(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)用手機的藍牙功能時需要權(quán)限，因此要在 AndroidManifest.xml文件中聲明藍牙允許的使用權(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

文章介紹了利用藍牙技術(shù)實現(xiàn)手機對機器人的遠程控制?？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

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