智能昆虫机器人与移动设备交互通信的设计与实现

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。智能昆虫机器人与移动设备交互通信的设计与实现　　摘要：研究智能昆虫机器人与移动设备交互通信，设计并实现了一个在Android环境下运行的与智能昆虫机器人交互控制应用系统，使其可以运行在手机、平板电脑等移动设备上。系统易于操作，性能稳定，具有广阔的应用前景。　　关键词：Arduino；蓝牙；昆虫机器人；移动设备　　中图分类号：TP242文献标

2、识码：A文章编号：2095--00-03　　0引言为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　近年来，随着机器人技术的逐渐完善，国内外对机器人技术的发展越来越感兴趣，机器人技术已被认为是未来高新产

3、业发展的重要基础之一[1]。美国在智能机器人的技术研究方面一直保持领先，在航天、军事等方面都使用了机器人技术，该技术具有性能可靠，精确度高，适应性好等特点。日本在家用机器人研究方面发展迅速，发明了各种类型的机器人，可做寿司、帮助客人倒茶、喂食老人等。而欧洲各国也投入大量精力和财力来支持机器人技术的研发。我国也越来越重视机器人技术的发展，清华大学、哈尔滨工程大学以及中科院等高校和研究所也积极推动机器人技术的发展[2]。机器人技术不仅涉及工业制造、野外深空深海勘探勘测、医疗服务、教育娱乐、家庭陪护等领域，还涉及交通、消

4、防、军事等方面，由此产生了不同用途的机器人，如工业机器人、轮式/履带式移动机器人、外星探索机器人、水下机器人、飞行机器人、医疗与康复机器人和仿生机器人等[3]。这些机器人在面临一些复杂环境完成相应任务时，其自身对周围环境的认知就直接影响了任务的完成，所以对机器人环境感知、人机交互等方面提出了很高的要求。昆虫机器人属于仿生机器人的一种，它和依靠轮子或履带式移动的机器人相比，在崎岖不平的地面上或有陡斜坡、阶梯的地段上移动时，稳定性和可操作性更好。　　Arduino是一个开源电子制作平台，包括硬件和软件。Arduino体

5、积小、易于上手，是一款非常实用的开源硬件[4]。该平台的硬件部分可以独立购买加以改造，重新组装成新的电路板，且Arduino提供多种编程接口，既有类似于C语言的开发环境，也可以直接使用Flash或Processing等软件来实现功能[5]。Arduino还提供了USB等接口，使其扩展性更强，用户可以通过反复编程来实现功能，因此广泛应用于环境监测、可穿戴设备、智能家居等多个领域，特别是在机器人和自动化领域。基于Arduino开发的机器人，易于操作，设备简单，非专业人士也可以按照自己的想法来设计开发。为了充分发挥“教学

6、点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　随着移动设备和移动机器人使用的频繁、移动互联网的普及，人们对移动设备和移动机器人的用户体验要求越来越高，研究智能机器人与移动设备交互通信并给出实用的App系统对增强用户体

7、验具有积极意义。本文基于开源硬件Arduino实验平台，给出了一个在Android环境下运行的与昆虫机器人交互的应用系统，使得移动设备和昆虫机器人可实现很好的通信。　　1总体架构　　系统设计之初，考虑移动设备与昆虫机器人的交互可以通过无线通信来实现，无线通信包括红外、蓝牙、WiFi和NFC等。NFC是近距离无线通讯技术，其基础是非接触式射频识别及互连技术，具有能耗小、成本低等优点。由于其安全性高，因此在刷卡领域应用广泛。红外通信采用红外线传输数据，此方式具有成本低、简单易用、低功耗等优点，广泛用于移动设备之间的数据

8、交换以及电视、空调遥控等，但其不适用于传输障碍较多的场景。WiFi是使用最广泛的一种无线网络通信技术，它基于标准，可以解决大数据量传输问题，使得任何接入WiFi的设备之间都可以相互交换数据。蓝牙也属于短距离无线传输技术，有着成本低、功耗低等优点，可实现固定设备、移动设备以及一些小型设备之间的数据交换。相比NFC和红外，虽然这些技术同属短距离传输，但蓝牙的距离