一種基于物聯網的簡易遙控技術探究

李天旭 何以精 張福君 盧勁駱 周文龍

(北華大學 電氣與信息工程學院，吉林 吉林132021)

物聯網技術是二十世紀末提出的一項技術，進入新世紀后，隨著通信網絡的飛速發展，這項技術已經越來越深入到農業、工業及民用領域，多個國家乃至全球對物聯網技術人才的需求也越來越大。面對這一形勢，自動化專業的從業人員也需要在學習傳統專業知識的基礎上融合物聯網技術進行控制技術的研發與使用。本文基于blinker 互聯網開發平臺與WiFiduino 硬件，設計了一個基于物聯網的簡易遠程設備控制系統，實現了基于WiFi 或4G 熱點網絡下的機器人遠程運動控制，整個遠程控制系統搭建簡單，可靠性強，控制響應速度較快，對于開發簡單物聯網下遠程控制項目具有參考意義，對于自動化等專業本科學生面向社會需求學習物聯網技術知識具有積極意義。

1 blinker 物聯網方案

blinker 是由專業的物聯網技術提供商點燈科技提供的一種物聯網接入方案，使開發者可以方便地開發自己的物聯網設備或系統[1]。

blinker 的方案中支持WiFi、藍牙、MQTT 等通信接入方式[2]，并且發布有自己的應用APP，支持android 系統和蘋果的ios 系統，通過應用程序的界面布局器，開發者可以很容易地開發自己的應用程序界面。

blinker 物聯網方案包含設備端、服務器端、客戶端三部分。設備端可以是設備或者網關，是具體事件（如運動控制、傳感器數據采集等）的執行者；客戶端一般為應用程序，可以為移動端APP 或者電腦端應用程序；服務器端負責設備、用戶和數據的管理，具體的通信流程中，blinker 服務器端不負責設備的遠程通信，遠程通信是通過broker（公有云代理服務器）實現。

2 WiFiduino 開發析與軟件開發環境

blinker 設備端可以支持藍牙、WiFi 等接入方式。本文采用WiFi 接入方式和使用WiFiduino 開發析來進行物聯網遙控系統的開發。WiFiduino 開發析其核心控制器是ESP8266，時鐘頻率為80/160MHz，和傳統的Arduino 控制器相比，它添加了對WiFi的支持，方便設備接入WiFi 網絡構建物聯網系統[3]。

在具備了物聯網設備端的硬件條件后，需要在電腦端安裝和配置物聯網開發的軟件環境。步驟如下：

a.安裝Arduino IDE，本設計使用的IDE 版本為1.8.8。

b.安裝ESP8266 的SDK 和blinker Arduino 庫。

c.下載并在安卓系統安裝blinker APP。

3 基于blinker 的簡易遙控系統設計

本文設計的基于blinker 平臺的物聯網控制系統如圖1 所示，受控測試設備使用幻爾科技生產的窄足6 自由度雙足行走機器人。系統包括物聯網移動設備APP 端，WiFiduino 開發析、雙足機器人驅動析、兩個LDX-227 數字舵機和四個LDX-218數字舵機。

圖1 遙控系統組成結構圖

4 程序調試與實驗測試

程序調試主要包括WiFiduino 的聯網功能調試和與機器人驅動析通信控制機器人運動兩部分內容。參考blinker 技術文檔，在APP 端添加Arduino 設備獲得Secret Key，然后在代碼中添加auth[]，ssid[]和pswd[]，其中，auth[]內容是Secret Key，ssid[]內容是WiFi 或熱點名稱，pswd[]的內容是WiFi 或熱點的連接密碼，添加完這三項內容后，編寫blinker 的物聯網通信等代碼。正常聯網后，APP 中的設備圖標會由灰色變成彩色，表示聯網成功，在APP 端可以設置控制按鈕和設置語音控制命令，這一部分的程序調試比較簡單[4]。

另一部分程序調試是WiFiduino 與雙足機器人驅動析的串口通信程序調試。這一部分涉及到雙足機器人的二次開發內容，初始設計中，雙足機器人驅動析是基于藍牙通信控制的，如果要進行串口通信控制就要根據串口通信協議向驅動析發送串行數據，以實現機器人的不同動作控制。按照機器人二次開發的串口通信協議。實驗中采用機器人動作組運行命令控制機器人，檢測到blinker APP 設置的命令后，WiFiduino 共需要向機器人發送長度為7 個字節的命令數據，前兩個字節為幀頭，第三個字節為數據長度，第四個字節為指令，第五個字節表示動作組編號，第六個和第七個字節表示動作組運行次數的低八位和高八位[5]。

在遠程控制機器人之前要先把機器人需要執行的動作組程序下載到機器人驅動析里。實驗測試效果如圖2 所示。

圖2 機器人遙控實驗測試錄制視頻截圖

從實驗測試效果可以看出，本文設計的基于blinker 物聯網方案的簡易遙控系統工作正常，穩定性好，可以通過在APP 端設置按鈕進行控制或采用語音控制，語音識別度較高。

結束語

本文研究了一種基于blinker 物聯網方案的簡易遙控技術，可以實現遠端設備的遙控。這一遙控方案基于物聯網平臺，降低了遠程通信系統開發的復雜程度，更多關注的是遠端設備的具體控制技術，為遙控應用程序開發和遙控系統搭建提供了很大便利，對于物聯網技術和遙控技術入門學習具有很好的借鑒意義。