基于行为控制体系结构的蓝牙远程机器人系统设计外文翻译资料

基于行为控制体系结构的蓝牙远程机器人系统设计

原文作者 Andi A，Zainul I and Julpri A

单位 Universitas Mercu Buana Jl

摘要：在使用机器人的远程系统中，需要在多个环境中使用遥控系统来执行一个过程。一些外围设备被连接起来，并在远程遥控系统中使用。不幸的是，要实现外围设备的互连、远程控制和在有限的时间内完成一项任务并不容易。它需要一个健壮的控制架构。尝试了几种经典的和现代的控制。本文提出了一种基于行为控制的蓝牙遥控系统控制结构。在一个真正的机器人身上做了几个实验。基于一些结果，该系统能够运行远程机器人系统，很好地完成多项任务。

关键词：机器人；蓝牙；系统

1.绪论

机器人技术的发展，机器人可以用于重型，危险，重复和肮脏的工作。其他机器人的使用包括清理有毒废物、水下探索和外层空间、采矿、救援任务等工作。在过去，机器人不是一个选择，因为成本高，需要训练有素的人来操作它。然而，在它的发展中，机器人被用于在过去[1]无法想象的情况和位置。近年来，无线控制机器人已被用于搜索和救援任务。被控制的机器人可以在废墟深处，搜索可能的伤亡，并将重要数据和视频传送给救援人员[2]。

近年来，无线通信越来越多地应用于远程机器人技术，并且在全球范围内，对能够方便地连接设备进行无线远程数据传输的系统的需求也越来越大。该软件系统可以用三种不同的编程语言构建，并通过使用受用户名和密码保护的网页在互联网上进行控制，以确保不被黑客入侵。通过网络浏览器(如Mozilla Firefox)远程控制机器人的网页。机器人可以使用任何设备、笔记本电脑、移动设备或平板电脑进行控制。这个远程机器人讨论的主要问题是速度和准确性。

通信媒体的问题仍然是这个远程机器人的一个重要障碍，对机器人的领域可能会成为一个障碍。距离问题会对机器人的速度和精度产生很大的影响，在危险的情况下进行医疗和救援任务时，时间延迟速度和精度的问题是很危险的。遥控机器人可以进入人类无法进入的地方，机器人的力量甚至可以举起汽车。通信失败也是机器人运动不准确的一个制约因素。因此远程遥控机器人的行动与预期的不一样。

其中一种是利用WLAN的远程控制器来学习远程控制。机器人有一个网络摄像头，可以直接将视频发送到遥控器上，通过观看视频来避免障碍物。利用该机器人方法可以远程控制，可以自主行走和移动，从一定距离就可以看到机器人上的视频显示。有延迟时间测量数据，截图，连接结果，视频流和有用的距离测试。为了提高访问机器人和机器人生成的数据的安全性，局域网使用密码，广域网使用OTP密码。

机器人设计，机器人可以通过Android智能手机操作。机器人控制是通过使用蓝牙功能的Android智能手机进行无线通信，即使距离很近但更稳定。这个机器人是一个摄像头，它与安卓智能手机相连，方便从一个范围内或在不同的房间和地点进行监控。使用Arduino UNO单片机控制整个系统的设备。蓝牙模块，智能手机IP摄像头，模块潜水员电机，目的是移动电机。在完成Arduino的任务时，微控制器上传了一个用编程语言编写的程序。

2.方法

本节将通过显示将要创建的路灯自动化系统的框图和该方法的程序流程图来描述所需要的硬件和软件的设计。

2.1 系统设计

为了实现这个机器人，整个仿真系统采用android智能手机仿真，利用蓝牙进行电机控制，Wi-Fi进行视频显示，如图1所示。

图1.框图

在如图1所示的概念框图中，智能手机使用蓝牙连接模块HC-05。Arduino Uno从电池获得9Vdc的电源输入，因为程序中的微控制器已经接收到HC-05的连接，然后将结果数据反馈给L298电机端罩，驱动电机1和电机2向前后左右运动。

使用Arduino UNO作为这个机器人的大脑，所以制作这个机器人需要Arduino UNO。该机器人的框架设计采用了两个轮子，简单的框架可以自由地向前后左右移动。在本设计中，Arduino是一个带有ATMega 328的单片机。在设计这个机器人时，Arduino使用PWM(脉冲宽度调制)的输出作为速度调节器。连接LM298保护电机装置，电源输入来自电池9vdc。Arduino拥有设计这个机器人所需的所有东西，很容易用USB数据线将它连接到电脑上。用于Arduino的计算机串行通信编程，以及Arduino UNO应用程序中单片机与笔记本电脑之间的数据通信。Arduino连接蓝牙模块HC-05也有RX, TX, 5v和GND，操作方便。

这个机器人用直流电动机驱动。直流电机由单片机直接控制。微控制器的电压只有5伏，而机器人使用的直流电机需要12伏的电压才能达到最佳工作状态。这个电机控制电路称为电机驱动器(L298保护罩)和两个电池9v的组合，目标电压是9V，但电流是上升的。

这个电机驱动器带有一个保护罩，输出插脚可以调整到Arduino UNO。因此，这个电路可以很容易的安装在Arduino UNO上，不需要焊接，在IC 298的输出插脚上可以有更多的跳线。

如图2所示，底座机器人是由1毫米厚的塑料丙烯制成，以承担电池、智能手机和微控制器的振动和负载。

图2.设计机器人的形状

2.2 流程图

本控制系统的制作离不开流程图系统的制作，作者希望通过制作流程图，可以简化和精确的针对机器人、程序、测试的制作，达到预期的效果。

如图3所示，本应用程序从蓝牙连接智能手机开始，通过蓝牙模块HC-05进行连接和配对过程，输入密码和Wi-Fi连接局域网或与点对点进行IP摄像头连接。因此，下一步可以打开已经安装在智能手机上的inventor应用程序，然后开始显示两个主视图。

图3.框图

在打开这个应用程序的过程中，将蓝牙连接到表单中，使链接显示为绿色，并且IP地址已经在相应的输入IP摄像头中，该摄像头位于cam应用程序的摄像头web上，可以在安卓应用商店中下载。如果蓝牙和IP摄像机连接，然后视频将会显示机器人面前的景象，机器人通过查看图片控制直流电机前进,后退,左转,右转,如果应用程序和机器人希望能退出应用程序或关闭应用程序则可以按退出按钮。

3.结果与讨论

3.1 系统设计的结果

以下是已经完成的部分设计。分为硬件和软件两部分。

设计和编程完成后，下一步是根据待记录的系列测试点对设备进行测试和分析。测试的过程中有多少东西会被测试。反复进行测试和数据收集以生成真正准确的数据。

图4.设备

在测试如图4所示的机械装置时，底板全部使用了1mm的塑料亚克力，它可以承受直流电动机、Arduino、Driver l298、电池和智能手机摄像头的重量。轮子的主要材料是塑料PVC和涂层橡胶，这样其中一个轮子就不会发生打滑，导致跑不直，因为智能手机的摄像头放在机器人前面，而机器人的收件箱是中空的，可以将智能手机安装在上面。在Arduino的安装中，L298和HC-05的驱动程序使用的是位于底板上的垫片，并且有跨接电缆将HC-05与Arduino和来自9 VDC电池的电力电缆连接起来。智能手机可以将您的手机配置成一个摄像头或查看器单元，可以将显示在摄像头设备上的IP地址输入到web浏览器中，这样它就可以看到一个视频显示。

图5.Cam的Web应用显示

在图5中，这个摄像头在应用商店下载并安装到Android智能手机上后的web应用程序显示，该智能手机将是一个查看器或摄像头。打开应用程序后，它将显示步骤1和步骤2，其中选择查看器或相机在设计这个应用程序的机器人进入相机后，选择相机和下一个和相机的IP地址。

3.2 实验结果

测试分为几个部分，即硬件和软件。这是一个已经做过的测试。

3.2.1 一个通信测试

本次测试的目的是了解蓝牙HC-05模块是否可以与Android进行通信，本次测试是通过蓝牙模块上的5Vdc电源，然后通过蓝牙扫描Android检测其是否存在。

通过与Arduino一起激活HC-05模块进行蓝牙检测，该模块连接有一根跨接电缆和HC-05的5个vdc电源输入。然后，当前模式蓝牙在智能手机控制或智能手机用户检测到HC-05后，然后选择并进入配对蓝牙。

扫描后，在可用设备上，会有android设备检测到的蓝牙模块HC-05。选择后将会出现配对对话框，询问与Android配对的pin(默认1234)，并且HC-05已经与智能手机连接。

表1.测试蓝牙连接

通过蓝牙控制距离测试、开放区域测试和封闭空间测试，得到如下测试结果。

3.2.2 机器人运动测试

测试整个系统的目的是了解机器人如何通过用户的控制移动和交流。测试是通过在Android上已经安装的控制应用程序上尝试实际的按钮来完成的。每个测试都是一步一步地进行，即向前、向后、向左、向右转和停止。

表2.机器人运动试验

从表2中可以看出，通过左电机的旋转方向和右电机的方向来测试机器人的前进、后退、左转、右转和停止的动作。前进指令,左电机和右电机同时向前,小车前进；后退指令，左电机和右电机同时后退,小车后退；左转指令，左电机后退，右电机前进，小车左转；右转指令，左电机前

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