中文摘要隨著科技快速的發展, 智慧型手機也逐漸普遍, 本研究的重點是利用智慧型手機透過藍芽傳輸功能, 來操控智慧型機器手臂, 藉此幫助行動不便的年長者可以較輕鬆拿取周邊的物品, 達到輔助的功能

Size: px

Start display at page:

Download "中文摘要隨著科技快速的發展, 智慧型手機也逐漸普遍, 本研究的重點是利用智慧型手機透過藍芽傳輸功能, 來操控智慧型機器手臂, 藉此幫助行動不便的年長者可以較輕鬆拿取周邊的物品, 達到輔助的功能"

沚屈
5 years ago
Views:

1 國立勤益科技大學電子工程系實務專題報告年長者之輔助遙控機器手臂系統指導教授 : 黃國興老師專題學生 : 曾境顥王志勛陳世濠黃彩彰

2 中文摘要隨著科技快速的發展, 智慧型手機也逐漸普遍, 本研究的重點是利用智慧型手機透過藍芽傳輸功能, 來操控智慧型機器手臂, 藉此幫助行動不便的年長者可以較輕鬆拿取周邊的物品, 達到輔助的功能

3 目錄中文摘要.. P.2 目錄... P.3 前言...P.4 系統簡介.....P.5 流程圖......P.6-P.7 軟硬體分析. P.7 -P.21 測試結果.P.20 -P.23 結論..P.23 參考資料 P.24

4 壹前言一開始接觸手臂是因為銀髮族課程, 當初的想法是在醫院的病床旁使用, 藉由這個機構可以讓行動不方便的病人取得他所需要的東西, 像是水果營養食品水等, 加上現在智慧型手機的氾濫, 所以就決定往這方面的控制去做發展

5 貳系統簡介我們有兩種作業系統 IOS 與 Android, 利用藍芽晶片 (HC-06 BLE) Arduino, 找到藍芽的位址後與之建立連線, 之後由電晶體來調節電流來控制速度 (PWM), 由 Arduino 驅動各繼電器

6 參流程圖 (1)IOS 藍芽連線 (2)IOS 手勢

7 (3)Arduino 主程式 (4)Android 藍芽連線

8 肆軟硬體分析 (1)Arduino 主程式 #include <Servo.h> #include <SoftwareSerial.h> SoftwareSerial BLE_Shield(7,6); // 創建一個 SoftwareSerial 名為 BLE_Shield, 並設 Rx 和 Tx 為 7 和 6 int OUP1P(11),OUP2P(10),OUP3P(9); int OUP1S(12),OUP2S(13),OUP3S(8); int OUPC(5); int RA,RB; Servo myservo; // 創建一個伺服馬達對象來控制伺服馬達 void setup() { pinmode(oup1p, OUTPUT); // 設定接角為輸出腳 pinmode(oup2p, OUTPUT); pinmode(oup3p, OUTPUT); pinmode(oup1s, OUTPUT); pinmode(oup2s, OUTPUT); pinmode(oup3s, OUTPUT); digitalwrite(oup1p, LOW); // 接角設置為低電位 digitalwrite(oup2p, LOW); digitalwrite(oup3p, LOW); digitalwrite(oup1s, LOW); digitalwrite(oup2s, LOW); digitalwrite(oup3s, LOW); myservo.attach(3); // 設定伺服馬達對象為第 3 腳 myservo.write(30); // 伺服馬達位置設為 30 BLE_Shield.begin(9600); // 設定傳輸速率為 9600bps, 這是藍芽晶片使用的速率 void loop() { if (BLE_Shield.available()) { // 查看是否有新的資料可用 RA = BLE_Shield.read(); if(ra!= 10){ op(ra);

9 void op(int RA){ switch(ra){ case 161: myservo.write(30); case 160: digitalwrite(oupc, LOW); digitalwrite(oup1p, LOW); digitalwrite(oup2p, LOW); digitalwrite(oup3p, LOW); digitalwrite(oup1s, LOW); digitalwrite(oup2s, LOW); digitalwrite(oup3s, LOW); break; case 15: digitalwrite(oupc, HIGH); digitalwrite(oup1p, LOW); digitalwrite(oup1s, HIGH); break; case 30: digitalwrite(oup1p, LOW); digitalwrite(oup1s, LOW); break; case 45: digitalwrite(oupc, HIGH); digitalwrite(oup1p, HIGH); digitalwrite(oup1s, LOW); break; case 50: digitalwrite(oupc, HIGH); digitalwrite(oup2p, LOW); digitalwrite(oup2s, HIGH); break; case 65: digitalwrite(oup2p, LOW); digitalwrite(oup2s, LOW); break; case 80:

10 digitalwrite(oupc, HIGH); digitalwrite(oup2p, HIGH); digitalwrite(oup2s, LOW); break; case 85: digitalwrite(oupc, HIGH); digitalwrite(oup3p, LOW); digitalwrite(oup3s, HIGH); break; case 100: digitalwrite(oup3p, LOW); digitalwrite(oup3s, LOW); break; case 115: digitalwrite(oupc, HIGH); digitalwrite(oup3p, HIGH); digitalwrite(oup3s, LOW); break; default: if(ra>15 && RA<30){ RB = (RA - 30) * -17; analogwrite(oupc, RB); digitalwrite(oup1p, LOW); digitalwrite(oup1s, HIGH); else if(ra>30 && RA<45){ RB = (RA - 30) * 17; analogwrite(oupc, RB); digitalwrite(oup1p, HIGH); digitalwrite(oup1s, LOW); else if(ra>50 && RA<65){ RB = (RA - 65) * -17; analogwrite(oupc, RB); digitalwrite(oup2p, LOW); digitalwrite(oup2s, HIGH); else if(ra>65 && RA<80){

11 RB = (RA - 65) * 17; analogwrite(oupc, RB); digitalwrite(oup2p, HIGH); digitalwrite(oup2s, LOW); else if(ra>85 && RA<100){ RB = (RA - 100) * -17; analogwrite(oupc, RB); digitalwrite(oup3p, LOW); digitalwrite(oup3s, HIGH); else if(ra>100 && RA<115){ RB = (RA - 100) * 17; analogwrite(oupc, RB); digitalwrite(oup3p, HIGH); digitalwrite(oup3s, LOW); else if(ra>=120 && RA<=150){ RB = (RA - 120) * 2; myservo.write(rb); // 寫入位置到伺服馬達 break;

12 (2)Android 藍芽部分 (a) 尋找 bluetoothadapter =BluetoothAdapter.getDefaultAdapter(); // 在 Oncreat() 時, 呼叫此行 // 得到一個 BluetoothAdapter 實體之後, 在 onstart() 裡, 如果沒有啟動藍芽, 則要求使用者開啟藍芽 if(bluetoothadapter==null){ Toast.makeText(MainActivity.this," 不支援 Bluetooth", Toast.LENGTH_LONG).show(); finish(); else if(!bluetoothadapter.isenabled()){ Intent it=new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE); startactivityforresult(it,request_enable_bluetooth); // 藍芽晶片的位址 BluetoothDevicedevice=bluetoothAdapter.getRemoteDevice("30:15:01:14:20:95"); //Android 與 Arduino 之間的連線 try{ socketaudrino=device.createrfcommsockettoservicerecord(uuidaudrino); socketaudrino.connect(); outaudrino=new BufferedOutputStream(socketAudrino.getOutputStream()); array_audrino = BigInteger.valueOf( ).toByteArray(); outaudrino.write(array_audrino); outaudrino.flush(); catch(ioexception e){ (b) 按鈕方法 // 建立一個監聽器 private class ButtonListener implements OnTouchListener{

13 @Override public boolean ontouch(view v, MotionEvent event) { switch(v.getid()){ case R.id.Sendout:{ if(event.getaction()==motionevent.action_down){ array_audrino = BigInteger.valueOf(15).toByteArray(); try{ outaudrino.write(array_audrino); outaudrino.flush(); catch (IOException e){ e.printstacktrace(); else if(event.getaction()==motionevent.action_up){ array_audrino = BigInteger.valueOf(160).toByteArray(); try{ outaudrino.write(array_audrino); outaudrino.flush(); catch (IOException e){ e.printstacktrace(); break; (3) IOS 藍芽部分 (a) 尋找 import Foundation import CoreBluetooth let btdiscoverysharedinstance = BTDiscovery(); class BTDiscovery: NSObject, CBCentralManagerDelegate { private let centralmanager : CBCentralManager? private var peripheralble : CBPeripheral? override init() { super.init()

14 let centralqueue = dispatch_queue_create("com.raywenderlich", DISPATCH_QUEUE_SERIAL) centralmanager = CBCentralManager(delegate: self, queue: centralqueue) func startscanning() { if let central = centralmanager { central.scanforperipheralswithservices([bleserviceuuid], options: nil) func cleardevices() { self.bleservice = nil self.peripheralble = nil 在這裡偵測藍牙是否開啟, 如果有, 則呼叫 scanforperipheralswithservices 方法開始掃描 Peripheral 裝置 func centralmanagerdidupdatestate(central: CBCentralManager!) { switch (central.state) { case CBCentralManagerState.PoweredOff: self.cleardevices() case CBCentralManagerState.Unauthorized: break case CBCentralManagerState.Unknown: break case CBCentralManagerState.PoweredOn: self.startscanning() case CBCentralManagerState.Resetting: self.cleardevices() case CBCentralManagerState.Unsupported: break

15 default: break 這個 method 是只要掃描到藍芽裝置就會被觸發, 用來判斷裝置名稱是否正確, 確認完畢後呼叫 connectperipheral 方法與 Peripheral 裝置連結 func centralmanager(central: CBCentralManager!, diddiscoverperipheral peripheral: CBPeripheral!, advertisementdata: [NSObject : AnyObject]!, RSSI: NSNumber!) { if ((peripheral == nil) (peripheral.name == nil) (peripheral.name == "")) { return if ((self.peripheralble == nil) (self.peripheralble?.state == CBPeripheralState.Disconnected)) { self.peripheralble 外圍裝置 = peripheral self.bleservice = nil central.connectperipheral(peripheral, options: nil) 宣告 bleservice 並設定屬性監視器, 當 bleservice 的資料改變時呼叫 startdiscoveringservices 函數 var bleservice: BTService? { didset { if let service = self.bleservice { service.startdiscoveringservices()

16 當與指定的 Peripheral 裝置連結上後以下的 method 會被觸發, 在這個 method 中將 Peripheral 裝置的資料存入剛宣告的 bleservice 中, 並停止掃描新設備 func centralmanager(central: CBCentralManager!, didconnectperipheral peripheral: CBPeripheral!) { if (peripheral == nil) { return; if (peripheral == self.peripheralble) { self.bleservice = BTService(initWithPeripheral: peripheral) central.stopscan() func centralmanager(central: CBCentralManager!, diddisconnectperipheral peripheral: CBPeripheral!, error: NSError!) { if (peripheral == nil) { return; if (peripheral == self.peripheralble) { self.bleservice = nil; self.peripheralble = nil; self.startscanning() (b) 服務 import Foundation import CoreBluetooth /* 服務及功能的 UUIDs */ let BLEServiceUUID = CBUUID(string:

17 6E B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E ) let PositionCharUUID = CBUUID(string: 6E B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E ) let BLEServiceChangedStatusNotification = " 服務狀態更改 " class BTService : NSObject, CBPeripheralDelegate { var peripheral : CBPeripheral? var positioncharacteristic : CBCharacteristic? init(initwithperipheral peripheral: CBPeripheral) { super.init() self.peripheral = peripheral self.peripheral?.delegate = self deinit { self.reset() 呼叫 discoverservices 來掃描裝置的 Service func startdiscoveringservices() { self.peripheral?.discoverservices([bleserviceuuid]) func reset () { if peripheral! = nil { peripheral = nil self.sendbtservicenotificationwithisbluetoothconnected(false)

18 這個 method 是當找到 Peripheral 的 Service 後會被觸發因為在上一步指定了尋找 [BLEServiceUUID] 這個編號的 Service 所以傳進這個 method 的只會有 [BLEServiceUUID] 而已接著在這個 method 中尋找 [BLEServiceUUID] 包含了哪些 characteristic func peripheral(peripheral: CBPeripheral!, diddiscoverservices error: NSError!) { let uuidsforbtservice: [CBUUID] = [PositionCharUUID] if (peripheral!= self.peripheral) { // 外圍裝置是錯的 return if (error!= nil) { return if ((peripheral.services == nil) (peripheral.services.count == 0)) { // 沒有服務 return for service in peripheral.services { if service.uuid == BLEServiceUUID { peripheral.discovercharacteristics(uuidsforbtservice, forservice: service as CBService) 這個 method 會傳進指定的 Service 中包含了哪些 characteristic 在這找到我們要的 characteristic 後呼叫 setnotifyvalue:forcharacteristic 來使用它 func peripheral(peripheral: CBPeripheral!, diddiscovercharacteristicsforservice service: CBService!, error: NSError!) { if (peripheral!= self.peripheral) { return if (error!= nil) { return

19 for characteristic in service.characteristics { if characteristic.uuid == PositionCharUUID { self.positioncharacteristic = (characteristic as CBCharacteristic) peripheral.setnotifyvalue(true, forcharacteristic: characteristic as CBCharacteristic) self.sendbtservicenotificationwithisbluetoothconnected(true) center 要寫資料到 Peripheral 時, 呼叫此 method func writeposition (position: UInt8) { if self.positioncharacteristic == nil { return var positionvalue = position let data = NSData(bytes: &positionvalue, length: sizeof(uint8)) self.peripheral?.writevalue(data, forcharacteristic: self.positioncharacteristic, type: CBCharacteristicWriteType.WithResponse) func sendbtservicenotificationwithisbluetoothconnected(isbluetoothconnected: Bool) { let connectiondetails = ["isconnected": isbluetoothconnected] NSNotificationCenter.defaultCenter().postNotificationName(BLEServiceChangedStat usnotification, object: self, userinfo: connectiondetails)

20 (4) 硬體部分 (a) Arduino 擴充版此板是為了方便接線而設計出來的, 紅色框的部分則是可以插入藍芽晶片, 替換也更容易 ( 因採用 Android IOS 雙系統, 兩者所能識別的藍芽晶片型號不同 ) (b) 電源電路此板用來做 PWM 的驅動, 紅色框 (1) 的部分為光耦合 IC, 主要用來隔離雜訊, 以防止對電晶體造成干擾紅色框 (2) 則是微動開關, 主要是讓底座馬達左右移到底的時候可以立即停止, 防止設備損壞

21 (c) 驅動電路控制馬達正反轉伍測試結果 (1)PWM 信號由這四張圖可以看到, 當滑桿越往左邊移 ( 馬達反轉 ), 馬達所接收到的電流越大, 在電壓固定的情況下, 電流越大相對的功率也越大, 馬達的轉速也會滑桿移動的距離越遠而越快

22 (2)IOS 與 Androidr 的介面 (a) LF 與 RF 是全速運轉,LS 與 RS 則有 PWM 的減速, 由上而下分別控制的部位, 腕軸底座左右移馬達夾爪的伺服馬達 (b) 由上而下分別控制, 腕軸底座左右移馬達夾爪伺服馬達, 右滑馬達正轉, 左滑馬達反轉, 一移動的距離不同也會有不同的速度 ( 中心點為 0 不會送出訊號 )

23 (3) 成品圖陸結論透過這次專題的製作, 不只學會了如何寫出手機 APP 程式, 也各自發現自己所欠缺的一些專業知識, 硬體的部分也費了不少時間去做修改, 過程中改變過幾次的目標, 在全體方面花不少時間再做討論規劃組織執行到完成, 也謝謝老師指導與建議

24 柒. 參考資料 (1) 參考文獻 Android 與 8051 單晶片應用開發實務 ( 作者 : 翁明周碁峰出版 ) IOS 8 程式設計實戰 ( 作者 : 朱克剛碁峰出版 ) 超圖解 Arduino 互動設計入門 ( 作者 : 趙英傑旗標出版 ) (2) 參考網址 (Bluetooth 基本概念 ) (IOS 參考資料 )

新・解きながら学ぶJava

新・解きながら学ぶJava 481! 41, 74!= 40, 270 " 4 % 23, 25 %% 121 %c 425 %d 121 %o 121 %x 121 & 199 && 48 ' 81, 425 ( ) 14, 17 ( ) 128 ( ) 183 * 23 */ 3, 390 ++ 79 ++ 80 += 93 + 22 + 23 + 279 + 14 + 124 + 7, 148, 16 -- 79 --

中文摘要 隨著科技快速的發展, 智慧型手機也逐漸普遍, 本研究的重點是利用智慧型手機透過藍芽傳輸功能, 來操控智慧型機器手臂, 藉此幫助行動不便的年長者可以較輕鬆拿取周邊的物品, 達到輔助的功能

中文摘要隨著科技快速的發展, 智慧型手機也逐漸普遍, 本研究的重點是利用智慧型手機透過藍芽傳輸功能, 來操控智慧型機器手臂, 藉此幫助行動不便的年長者可以較輕鬆拿取周邊的物品, 達到輔助的功能