第十二章 遙控機(jī)器人

本章將創(chuàng)建一個(gè)應(yīng)用，將Android手機(jī)變成LEGOMINDSTORMS NXT機(jī)器人的遙控器。應(yīng)用中用按鈕來控制機(jī)器人前后移動(dòng)、左右轉(zhuǎn)動(dòng)和停止，如果機(jī)器人遇到障礙物，它還會(huì)自動(dòng)停止。應(yīng)用中使用具有藍(lán)牙功能的手機(jī)與機(jī)器人通信。

LEGOMINDSTORMS機(jī)器人不只是玩具，更是教具。After-school program使用機(jī)器人來教小學(xué)和初中的孩子們掌握解決問題的能力，并引導(dǎo)他們了解工程和計(jì)算機(jī)編程。NXT機(jī)器人也用于FIRST LEGOLeague 機(jī)器人競賽，這項(xiàng)比賽允許9-14歲的孩子參加。

NXT可編程機(jī)器人套件中有一個(gè)“NXT智能積木”主單元，它可以控制三個(gè)電機(jī)及四個(gè)輸入傳感器。你可以用樂高的構(gòu)造元件、齒輪、車輪、電機(jī)和傳感器來組裝機(jī)器人。該套件自帶的軟件可以對機(jī)器人進(jìn)行編程，但現(xiàn)在我們將用AppInventor來創(chuàng)建Android應(yīng)用，通過藍(lán)牙連接來控制NXT機(jī)器人。

應(yīng)用中參與協(xié)作的機(jī)器人具有超聲波傳感器以及用于移動(dòng)的車輪，如移動(dòng)發(fā)射器（Shooterbot）機(jī)器人。圖中所示，這款機(jī)器人通常是人們利用LEGOMINDSTORMS NXT 2.0套件建造的第一個(gè)機(jī)器人。它的左車輪與輸出端口C相連，右車輪與輸出端口B相連，顏色傳感器與輸入端口3相連，超聲波傳感器與輸入端口4相連。

學(xué)習(xí)要點(diǎn)

本章用到了以下組件和概念：
●BluetoothClient組件：用于建立Android設(shè)備與NXT機(jī)器人之間的藍(lán)牙連接；
●ListPicker組件：為用戶提供機(jī)器人選擇列表，選中后開始建立機(jī)器人到Android的連接；
●NxtDrive組件：用于驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的輪子；
●NxtUltrasonicSensor組件：利用機(jī)器人的超聲波傳感器探測障礙物；
●Notifier組件：顯示錯(cuò)誤消息。

8.如果機(jī)器人名字下顯示“已配對但未連接”字樣，則配對成功！否則，繼續(xù)執(zhí)行步驟9；
9.如果機(jī)器人名字下顯示“與此設(shè)備配對”，則點(diǎn)擊它；
10.在NXT上，要求輸入密碼，按下橙色方塊接受1234為密碼；
11.在Android上，也會(huì)要求輸入PIN碼，輸入1234，然后按確定；
12.現(xiàn)在應(yīng)該看到“已配對但未連接。”，說明配對成功！

連接到App Inventor網(wǎng)站，創(chuàng)建新項(xiàng)目“NXTRemoteControl”，將設(shè)置屏幕的標(biāo)題為“遙控機(jī)器人”，并連接測試手機(jī)。

設(shè)計(jì)組件

在創(chuàng)建用戶界面之前，先來創(chuàng)建表12-1中的不可見組件，如圖12-1所示，用來控制NXT。

表12-1NXT“機(jī)器人遙控”應(yīng)用中的不可見組件

圖12-2 組件設(shè)計(jì)器中的應(yīng)用

建立藍(lán)牙連接時(shí)，Android設(shè)備需要訪問NXT機(jī)器人具有唯一性的藍(lán)牙地址，但藍(lán)牙地址由8個(gè)用冒號分隔的2位數(shù)的十六進(jìn)制數(shù)（二進(jìn)制數(shù)的另一種表示方式）組成，輸入起來異常麻煩，而且每次運(yùn)行應(yīng)用都要在手機(jī)上輸入該地址。為了減少麻煩，使用ListPicker來顯示已經(jīng)與手機(jī)配對的機(jī)器人列表（列表項(xiàng)的值為機(jī)器人的名稱及藍(lán)牙地址），并從中選擇一個(gè)。

使用按鍵來驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的前進(jìn)、后退、左右轉(zhuǎn)動(dòng)、停止和斷開連接，使用VerticalArrangement來放置除ListPicker以外的所有組件，用HorizontalArrangement來放置左右轉(zhuǎn)向及停車按鈕。

按照表12-2中列出的組件來創(chuàng)建圖12-2所示的用戶界面。

表12-2NXT機(jī)器人控制器應(yīng)用中的可見組件

使用callBluetoothClient1.Connect塊與機(jī)器人進(jìn)行連接。ConnectListPicker.Selection屬性提供了選中機(jī)器人的地址和名稱信息。

使用ifelse塊來測試連接是否成功。ifelse塊需要連接三個(gè)不同的塊：“if”、“then”及“else”。“if”與BluetoothClient1.Connect塊連接，“then”區(qū)域放置連接成功時(shí)要執(zhí)行的塊；“else”區(qū)域放置連接失敗時(shí)要執(zhí)行的塊。

如果連接成功，使用Visible屬性來隱藏 ConnectListPicker并顯示VerticalArrangement1（其中放置了除ConnectListPicker之外的所有組件）。如果連接失敗，則使用Notifier1.ShowAlert塊來顯示錯(cuò)誤信息。表12-4列出了設(shè)置上述行為所需的塊。

表12-4與機(jī)器人建立藍(lán)牙連接所需的塊

選中機(jī)器人后將觸發(fā)ConnectListPicker.AfterPicking事件，見圖12-4，BluetoothClient1.Connect塊用于建立與機(jī)器人之間的藍(lán)牙連接。如果連接成功，執(zhí)行“then”塊：隱藏ConnectListPicker按鈕并顯示VerticalArrangement1內(nèi)的所有組件，即，設(shè)置ConnectListPicker.Visible屬性為false，設(shè)置VerticalArrangement1.Visible屬性為true。如果連接失敗，執(zhí)行“else”塊：用Notifier1.ShowAlert塊彈出錯(cuò)誤信息。

當(dāng)點(diǎn)擊DisconnectButton時(shí)，應(yīng)用將關(guān)閉藍(lán)牙連接，用戶界面將發(fā)生變化：ConnectListPicker按鈕將重新出現(xiàn)，而用戶界面上的其余組件將被隱藏。

表12-5列出了構(gòu)建BluetoothClient1.Disconnect（斷開藍(lán)牙連接）所需的塊。設(shè)置Visible屬性來顯示ConnectListPicker按鈕并隱藏VerticalArrangement1中包含的所有組件。

表12-5 與機(jī)器人斷開連接所需的塊

點(diǎn)擊DisconnectButton將觸發(fā)DisconnectButton.Clicked事件，如圖12-5所示，斷開藍(lán)牙連接要用BluetoothClient1.Disconnect塊，之后設(shè)置ConnectListPicker.Visible屬性為true來顯示ConnectListPicker，設(shè)置VerticalArrangement1.Visible屬性為false來隱藏VerticalArrangement1。

圖12-5 與機(jī)器人斷開連接

NxtDrive組件提供了五個(gè)塊，用來驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的電機(jī)：
lMoveForwardIndefinitely塊：驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)前進(jìn)；
lMoveBackwardIndefinitely塊：驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)后退；
lTurnCounterClockwiseIndefinitely塊：驅(qū)動(dòng)機(jī)器人左轉(zhuǎn)：讓右側(cè)電機(jī)向前而左側(cè)電機(jī)后退；
lTurnClockwiseIndefinitely塊：驅(qū)動(dòng)機(jī)器人右轉(zhuǎn)：讓左側(cè)電機(jī)向前而右側(cè)電機(jī)后退；
lStop將停止電機(jī)。

每個(gè)移動(dòng)及轉(zhuǎn)向塊都有一個(gè)Power參數(shù)，需要與數(shù)字塊配合使用，來設(shè)定機(jī)器人電機(jī)的輸出功率，取值范圍可以從0到100。但如果設(shè)置的功率太小，電機(jī)會(huì)發(fā)出吱吱聲而不運(yùn)轉(zhuǎn)。在本例中建議使用90（百分比）。表12-6中列出了所需的塊。

表12-6 用于控制機(jī)器人的塊

如圖12-6所示，點(diǎn)擊Forwaron按鈕時(shí)觸發(fā)Forwaron.Clicked事件，此時(shí)調(diào)用NxtDrive1.MoveForwardIndefinitely塊，讓機(jī)器人以90％的功率前進(jìn)，其余按鈕的事件處理程序與此類似，并以相同的功率驅(qū)動(dòng)機(jī)器人后退及左右轉(zhuǎn)動(dòng)。點(diǎn)擊StopButton時(shí)觸發(fā)StopButton.Clicked事件，調(diào)用NxtDrive1.Stop塊讓機(jī)器人停止運(yùn)動(dòng)。

圖12-6操控機(jī)器人

用超聲波傳感器探測障礙物

使用超聲波傳感器的機(jī)器人可以偵測到30厘米范圍內(nèi)的障礙物，遇到障礙物時(shí)機(jī)器人會(huì)像罪犯一樣停下來，如圖12-7所示。

圖12-7 為NXT機(jī)器人設(shè)置障礙

NxtUltrasonicSensor組件用于偵測障礙物，兩個(gè)屬性BottomOfRange和TopOfRange用來定義偵測范圍（以厘米為單位）。默認(rèn)設(shè)定BottomOfRange為30厘米，TopOfRange為90厘米。

NxtUltrasonicSensor組件具有三個(gè)事件BelowRange、WithinRange及boveRange，當(dāng)偵測到障礙物在BottomOfRange（下限）距離以內(nèi)時(shí)，會(huì)觸發(fā)BelowRange事件；當(dāng)障礙物的距離在BottomOfRange與TopOfRange （上下限）之間時(shí)，會(huì)觸發(fā)WithinRange事件；當(dāng)障礙物的距離超過TopOfRange（上限）時(shí)，將觸發(fā)AboveRange事件。

這里使用NxtUltrasonicSensor1.BelowRange事件塊，用來偵測30厘米以內(nèi)的障礙物，如果你想嘗試偵測不同距離的障礙物，可以調(diào)整BottomOfRange屬性。當(dāng)BelowRange時(shí)間發(fā)生時(shí)，使用NxtDrive1.Stop塊讓機(jī)器人停下來。表12-7中列出了所需的塊

表12-7使用NxtUltrasonicSensor需要的塊

塊的作用

當(dāng)機(jī)器人的超聲波傳感器偵測到30厘米以內(nèi)的障礙物時(shí)，NxtUltrasonicSensor1.BelowRange事件被觸發(fā)，如圖12-8所示，此時(shí)NxtDrive1.Stop塊讓機(jī)器人停下來。

圖12-8 偵測障礙物

應(yīng)用運(yùn)行起來，想必你已經(jīng)花了大量時(shí)間來操控這個(gè)機(jī)器人，不過還是想繼續(xù)其他的嘗試：

以下是本章涵蓋的內(nèi)容：

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