机器人嵌入式传感与人机交互技术设计的分析

熊晓倩

摘 要：对机器人嵌入式传感与人际交互技术设计进行研究，能够有效提高机器人的设计质量。基于此，本文将对机器人嵌入式传感系统进行分析，其中主要包括线圈传感的设计、通道测速单元的设计、温度压力测试单元的设计3个方面内容。并对人机交互技术设计进行分析，其中主要包括人机交互控制技术的设计、软件的开发设计以及远程监控程序设计3个方面内容。

关键词：机器人嵌入式传感 人机交互技术 远程监控技术

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）03（c）-0010-02

随着时代的发展，机器人逐渐进入了人们的生活。机器人不仅能够代替人们进行重复机械的工作，甚至还能够从事一些高科技的技术工作，提高了工作质量。机器人在今后具有较为广阔的发展空间，其中结构设计会向着模块化以及重构化的方向发展，同时机器人的控制系统更加精密，集成程度更高，在使用过程中的安全性以及可靠性也逐渐增强。在对机器人进行设计的过程中，传感器的应用质量起着至关重要的作用，传感器主要负责对外界环境进行感受，其中主要包括声音、光线、触觉以及力量感觉等，目前机器人的传感系统正逐渐向着多传感系统发展。

1 机器人嵌入式传感系统

1.1 线圈传感的设计

在利用线圈对机器人进行传感的过程中，通常情况下每组线圈由励磁线圈和感应线圈构成，其中励磁线圈会产生一个恒定的磁场，感应线圈同样出在该磁场中，当有金属进入感应系统中时，磁场中会发生相应的电动势，进而形成一个电信号，通过对电信号进行分析处理的方式能够得出其中移动物体的速度。在对线圈传感进行设计的过程中，需要从以下两方面内容进行考虑，一方面为线圈的制作材料。在对材料进行选择的过程中，需要根据实际情况进行材料选择，其中电磁线主要分为以下几种类型，普通漆包线、耐高温漆包线、绝缘漆包线以及纤维漆包线等，每种类型漆包线具有的功能也不同。例如：QY型漆包线属于耐高温漆包线的一种，其中热级为220，直径在0.16mm左右。另一方面为结构设计，在对线圈进行结构设计的过程中，需要根据单粗线圈的模式进行设计，在此基础上将励磁线圈以及感应线圈相互连接，在此过程中使用的连接方式为串联。

1.2 通道测速单元的设计

通道测速单元主要由线圈传感器以及测速单元构成，其中线圈传感器对其中的信号进行检测以及信号模块调理，主要包括信号采集模块、电压保护模块、转换模块、缓存模块等。在此过程中，为了节省运行过程中的耗电量，在励磁线圈中安装了电源通断模块，在不需要励磁线圈工作时，会自动停止供电，节省运行成本，在需要对系统进行感应测速的过程中，通过主控芯片对励磁线圈进行供电。在对通道测速单元进行设计的过程中，主要包括以下几部分，其中信号采集模块、电压保护模块以及转换模块相互连接与信号调理模块相连接，信号调理模块与感应线圈相互连接。励磁线圈与电源通断模块相互连接，这种方式能够将系统中的多种模块进行充分利用[1]。

1.3 温度压力测试单元的设计

在机器人设计过程中，温度以及压力的信号传输形式都是电信号，这种信号输出方式与线圈传感器的输出方式相似，因此，可以将测速单元中的技术应用到其中。温度压力测试单元传感器主要由3个部分构成，第一部分为2.4G无线模块；第二部分为主控模块；第三部分为3.3V电平转换模块以及信号调理模块。在此过程中，无线模块主要负责与测量数据进行接收和反馈，在此过程中不需要对温度信号以及压力信号进行采样，因此，節省了一定的处理时间。电平转换模块主要负责对系统提供电压，该系统中的电压为3.3V。

2 人机交互技术设计

2.1 人机交互控制技术的设计

人机交互控制单元主要包括语音模块、功能按键模块、电平转换模块、蓝牙模块以及无线模块等，每个模块具有相对性的功能，其中语音模块能够实现人与机器人之间的对话，利用无线网络通信模块与用户实现通信连接，保证信息数据交换的实时性。在此过程中需要从以下两个方面内容进行研究，一方面是蓝牙模块的电路设计，主要将蓝牙的技术特点进行充分利用，使其成为人机交互技术中的应用技术。蓝牙在实际应用过程中主要具有以下特点，第一，适应性能强，蓝牙功能几乎每个手机中都有，因此，只要使用人员拥有手机就能够对机器人进行控制，只要在手机中下载一个蓝牙交互软件就可以对机器人进行控制。第二，安全性能高，在利用蓝牙进行数据传输的过程中，主要使用24字节CRC校验模式，在这种模式中能够对传输数据进行加密，因此具有较强的稳定性以及安全性。另一方面为GSM电路设计技术，GSM指的是移动通信系统，该系统在实际应用过程中具有较广的覆盖面积，在使用过程中不需要建立独立得到网络设备，同时对使用人数也没有限制规定，另外还具有稳定性强以及数据信息传输方便等特点。

2.2 软件的开发设计

软件开发设计主要指的是蓝牙软件的开发设计，在当今时代中，智能手机已经越来越普遍，每部智能手机中都具有蓝牙功能，因此，在人机交互过程中利用蓝牙软件进行互动，具有较高的应用价值。在对蓝牙交互软件进行设计的过程中，主要分为以下几个阶段：第一，对本地的蓝牙设备进行获取，这种方式能够在短时间内找到与蓝牙相互适应的适配器，保证信息数据传输的安全性。第二，对远程蓝牙设备进行搜索，在与适应的蓝牙设备进行查询配对之后，才能够进行数据传输。第三，对远程蓝牙设备进行连接，此过程是在设备搜索之后进行的，在连接过程中需要将服务器端代码与客户端代码相互连接，只有代码连接成功，才能够在两个设备之间进行有效连接，进而实现数据信息的传输。

2.3 远程监控程序设计

远程监控程序能够在对系统运行情况进行及时监控的同时，与GSM模块相互连接，这种方式能够将远程监控传感系统中的测量信息进行及时传输，该系统在运行过程中主要在Linux的平台中实现。其中通信服务器负责与模块建立连接，并将系统中的数据传输到数据库中进行存储。Web服务器能够对控制人员提供网页互动页面，将数据库中存储的信息进行显示，同时将控制人员需要进行存储的信息存储到数据库中，通过这种方式实现人机互动。远程监控程序主要包括移动网络、GSM模块、电脑网页交互、通信服务器、Web服务器以及数据库组成，其中通信服务器、Web服务器以及数据库属于电脑LINUX服务器，主要负责将系统中的数据信息进行传输，为人机交互提供一定的运行数据。由此可以看出，在对远程监控程序进行设计的过程中，需要对系统中的各个模块进行充分的利用，这种方式能保证远程监控模块的设计质量，同时还能够提高人机交互技术的实际应用质量，促进我国机器人设计行业的发展[2]。

3 结语

综上所述，随着人们对机器人设计质量的要求越来越高，如何提高机器人的实际应用质量，成为有关人员关注的重点问题。本文通过对机器人嵌入式传感系统设计与人机交互技术进行研究发现，对其进行研究，能够有效提高机器人的设计质量，同时提高机器人在实际应用中的安全性以及可靠性。由此可以看出，对机器人嵌入式传感系统以及人机交互技术进行研究，能够为今后机器人的设计应用的发展奠定基础。

参考文献

[1] 王常磊.机器人嵌入式传感与人机交互技术设计[D].南京理工大学，2017.

[2] 张军.智能机器人嵌入式系统应用研究[D].中北大学，2005.