利用手機藍牙功能的仿生機器人控制平臺設計

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。由此實現了以智能手機為依托的新型仿生機器人控制平臺的設計。

關鍵詞：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生較大約束，而傳統的無線調試方案，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展具有重要作用。

近年來Android智能手機廣泛普及，其系統良好的開源性和java語言的可移植性使手機正逐漸發展為眾多設備的控制終端。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試平臺手機app的研究與設計。

1 總體設計方案

本設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 硬件設計部分

HC-06藍牙從模塊與單片機通過總線驅動器連接。當總線驅動器的T/R端口接地時，藍牙從模塊發送數據，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藍牙從模塊作為數據接收端，手機終端顯示單片機反饋的各種數據。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為常亮。

3 上位機控制平臺設計

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

3.1 界面設計

為了操作的便捷性，調試平臺主界面設計的比較簡潔，包括藍牙連接、參數設置、狀態查詢、控制平臺和系統幫助五個進入二級界面的圖形按鈕。參數設置界面可對仿生機器人的運動參數進行設置。狀態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，一個是曾經配對過的設備，另一個是對話列表。設備連接界面如圖3所示。

3.2 手機藍牙編程

使用藍牙設備進行通信，需要完成4個步驟：藍牙設置、藍牙配對、藍牙連接和數據傳輸。安卓開發中所有涉及藍牙的活動都要請求BluetoothAdapter來實現，藍牙設備之間的數據傳輸是通過Socket通道實現，必須用到藍牙串口服務的通用唯一識別碼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，UUID必須匹配，連接才會被接受。此外仿生機器人調試平臺在調用手機的藍牙功能時需要權限，因此要在 AndroidManifest.xml文件中聲明藍牙允許的使用權限：

< uses - permissionandroid： name = \"android， permission. Bluetooth\"/

>。

3.3 指令發送和數據處理

實現數據的發送要對每個 button按鈕設置監聽器，當觸發按鈕的時候才能利用建立好的通信信道發送數據。數據的處理與發送都在監聽器里的 Datachanged（）方法實現；部分程序示例如下：

// 發送數據

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 結束語

文章介紹了利用藍牙技術實現手機對機器人的遠程控制。克服了傳統的遙控技術如紅線遙控和調頻遙控技術的部分缺點。該控制系統具有移動性強、便攜式好、成本低、不依賴網絡等特點，經過測試，設計的上位機軟件能夠在android手機終端順利安裝并流暢運行，可實現對機器人運動的控制和行走狀態的實時監控，該設計還可以進一步完善，包括增加障礙感應，攝像功能等。

參考文獻

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