基于移動互聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)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(xiàn)代科技的發(fā)展機器人的應(yīng)用越來越廣泛，在很多領(lǐng)域機器人已成為了重要的組成部分。從發(fā)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(shè)計基于Cotex-M4內(nèi)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(xiàn)手機APP通過WIFI對機器人的無線視頻監(jiān)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(jiān)控

1 系統(tǒng)整體設(shè)計

本系統(tǒng)由硬件STM32SF4板子、DS-2CD3410FD-IW網(wǎng)絡(luò)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(wù)器）、機器人驅(qū)動電路、無線視頻傳輸模塊，整個系統(tǒng)需要2個5v電源模塊和1個12v電源模塊進行供電。本系統(tǒng)實現(xiàn)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(jiān)控問題。其系統(tǒng)整體設(shè)計框圖如圖1所示。

圖1 移動互聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)下手機與機器人之間通信協(xié)議的設(shè)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(fā)送的視頻信號，手機APP用易語言編寫控制界面顯示監(jiān)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(xiàn)機器人的運動控制。機器人（小車）具備前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、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(tǒng)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(tǒng)采用其AP模式，AP模式將WIFI模塊作為熱點，實現(xiàn)手機直接與模塊通信，實現(xiàn)局域網(wǎng)無線控制。

4 STM32F4單片機控制程序及機器人驅(qū)動電路

用STM32控制電機驅(qū)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(diào)節(jié)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(qū)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(qū)動電路的功能流程框圖如圖2所示。

圖2 驅(qū)動電路的功能流程框圖

5 無線視頻傳輸模塊

本系統(tǒng)采用DS-2CD3410FD-IW網(wǎng)絡(luò)攝像機，可實現(xiàn)高清晰視頻和穩(wěn)定的畫面，支持無線WIFI功能和插卡，可實現(xiàn)手機WIFI遠程監(jiān)控，可實現(xiàn)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(shè)備（即車體）結(jié)合在一起，使監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)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(jiān)控處得到即時信息，無線車載視頻系統(tǒng)為監(jiān)控系統(tǒng)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(chǔ)。

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

[2]李志.基于ZigBee技術(shù)控制機器人運動監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計[J].數(shù)碼世界2016年07期

李志