【學(xué)霸帶節奏】教你DIY跳舞機器人之“上位機部分”

　　通過(guò)前兩周介紹的小π機器人硬件部分和軟件部分，你打造的小π機器人是否已經(jīng)可以運動(dòng)起來(lái)了?這周小編將主要介紹小π機器人的上位機部分，讓你可以自由控制自己的小π。小π機器人的上位機部分分為電腦端的上位機軟件和手機端的APP。

　　一、手機APP

　　1、appinventor簡(jiǎn)介

　　App Inventor 原是Google實(shí)驗室(Google Lab)的一個(gè)子計劃，由一群Google工程師和勇于挑戰的Google使用者共同參與設計完成。Google App Inventor是一個(gè)完全在線(xiàn)開(kāi)發(fā)的Android編程環(huán)境，拋棄復雜的程式代碼而使用積木式的堆疊法來(lái)完成開(kāi)發(fā)者的Android程式。除此之外它也正式支持樂(lè )高NXT機器人，對于A(yíng)ndroid初學(xué)者或是機器人開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)是一大福音。因為對于想要用手機控制機器人的使用者而言，他們不大需要太華麗的界面，只要使用基本元件例如按鈕、文字輸入輸出即可。

　　2、手機APP開(kāi)發(fā)

　　手機app部分主要包括三部分功能：實(shí)時(shí)遙控，重力遙控，動(dòng)作記錄。實(shí)時(shí)遙控功能即按一個(gè)動(dòng)作，小π完成一個(gè)動(dòng)作?？梢詫?shí)現較復雜動(dòng)作如搖頭、抬腳、晃腿、彈跳等，比如重力遙控功能主要是使用手機的重力感應模塊，可以控制小π的前進(jìn)、左轉、右轉、后退等簡(jiǎn)易動(dòng)作。動(dòng)作記錄功能，可以實(shí)現一組動(dòng)作的記錄?？梢詫?shí)現跳舞等功能，也可以自由擴展，達到意想不到的效果。

　　我們所做出的APP，是一款用于操作小π實(shí)現一系列動(dòng)作的APP，下面是已經(jīng)制作出來(lái)的APP操作界面。

　　圖1、2、3中按鈕為button，提示(如圖2中的“改變背景顏色：”等)為label，文本輸入框為textbox等，點(diǎn)擊按鈕時(shí)會(huì )觸發(fā)相應的事件，執行對應的代碼。例如，當點(diǎn)擊按鈕“前”時(shí)，手機就會(huì )通過(guò)藍牙向單片機發(fā)送的命令。

圖1 重力感應界面

圖2 控制界面

圖3 編輯舞步界面

　　使用者可以下達不同的動(dòng)作指令(如運動(dòng)方向、運動(dòng)形態(tài)等)，來(lái)完成對機器人的動(dòng)作控制。并且可以通過(guò)下達其他指令(如背景顏色、音樂(lè )播放)，來(lái)完成更為復雜的控制。圖3為設計舞步界面，用戶(hù)能設計一套屬于自己的舞蹈動(dòng)作。我們還設置了3套固定的動(dòng)作，供用戶(hù)調用。

　　3、內部實(shí)現

　　通信協(xié)議的基本格式為<指令,參數>。

　　當APP檢測到前進(jìn)的按鈕被按下后，APP通過(guò)手機藍牙向小π機器人發(fā)送指令。這條指令的意思就是向前走1步。其它動(dòng)作指令也是類(lèi)似的。

　　在重力感應模式下，手機通過(guò)內置的加速度傳感器和陀螺儀獲取手機當前的姿態(tài)信息，通過(guò)對姿態(tài)信息的判斷發(fā)送前后左右運動(dòng)命令。

　　燈光顏色選擇指令由三條指令構成，分別為，和。R、G、B的參數變化范圍為0-255，這樣就可以變化出1600多萬(wàn)種顏色。例如發(fā)送紅色命令就是<255,0><0,0><0,0>。

　　當手機APP接收到超聲波距離、溫濕度等信息時(shí)，將接收到的信息在A(yíng)PP界面上顯示出來(lái)。

　　下圖是手機APP和HC-06藍牙模塊建立連接的核心代碼截圖，供大家參考。

圖4 APP核心代碼

　　二、電腦上位機開(kāi)發(fā)

　　1、C#簡(jiǎn)介

　　C#是微軟公司發(fā)布的一種面向對象的、運行于.NET Framework之上的高級程序設計語(yǔ)言。C#使得C++程序員可以高效的開(kāi)發(fā)程序，且因可調用由 C/C++ 編寫(xiě)的本機原生函數，因此絕不損失C/C++原有的強大的功能。因為這種繼承關(guān)系，C#與C/C++具有極大的相似性，熟悉類(lèi)似語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)者可以很快的轉向C#。

　　2、電腦端串口調試助手

　　串口調試助手通過(guò)C#編寫(xiě)，界面如下圖所示。通過(guò)“串口設置”來(lái)設置串口的相應參數，“串口檢測”可以用來(lái)檢測計算機可用的串口?！鞍l(fā)送數據”可以將“數據發(fā)送”欄中的數據通過(guò)串口發(fā)送出去。一旦串口接收到數據，則會(huì )在“數據接收”欄中顯示出來(lái)，通過(guò)先前設置的“字符顯示”或者“HEX顯示”來(lái)以字符顯示或者以十六進(jìn)制數顯示?！扒蹇諗祿眲t可以清除“數據接收”欄以及“收據發(fā)送”欄中的所有數據。通過(guò)串口調試助手發(fā)送相關(guān)的命令可以對小π機器人進(jìn)行調試。

圖5 電腦上位機界面

　　串口調試助手的程序流程大致為開(kāi)始進(jìn)行串口初始化，在串口初始化過(guò)程中對串口號、波特率、奇偶校驗、數據位、停止位等進(jìn)行設置。初始化結束后可以對命令進(jìn)行收發(fā)。小π機器人中波特率為115200，無(wú)奇偶校驗、數據位為8位、停止位為1位。

　　3、平板端上位機開(kāi)發(fā)

　　Win10 IoT是微軟開(kāi)發(fā)的一款基于win10的物聯(lián)網(wǎng)操作系統。在裝有win10 IoT系統的平板電腦中可以直接運行小π機器人的平板端程序。平板端程序功能和手機APP程序類(lèi)似，可以通過(guò)藍牙對小π機器人進(jìn)行相應的控制。程序是通過(guò)C#編寫(xiě)的，程序界面如下圖所示。

圖6 平板上位機界面