基于手机WiFi及语音控制的机器人的制作*

刘艳华

(山西工程职业学院，山西 太原 030009)

基于手机WiFi及语音控制的小机器人含有主控制器CPU、超声波传感器、WiFi模块、驱动芯片等模块，能够实现前进、后退、左转、右转、转圈、摇头、摆动手臂等功能，可以唱歌，讲故事，能够完成事先制定的一些简单对话，可以利用超声波测前方障碍物的距离，当小于100 cm时，语音提示多少厘米距离。

1 智能小机器人的原理及功能模块

智能小机器人原理框图如图1。

图1 智能小机器人原理框图

该智能机器人主要包含以下功能模块：

1.1 主控制器

该机器人采用STC15L2K16S2芯片，适用电压：2.2～3.6 V，内部含有复位电路、晶振电路、2KSRAM、16KFLASH、2个异步串行口，可以低电压检测，电压能够很好地与WiFi、语音模块匹配，具体电路如图2所示。

1.2 WiFi模块

该机器人采用的WiFi模块是ESP-01SF，该模块核心处理器ESP8266在较小尺寸封装中集成了业界领先的Tensilica L106超低功耗32位微型MCU，支持AT命令，支持客户端和服务器通信机制，通过AT命令进行设置和读取数据。将WiFi模块设置成服务器，手机端设置成客户端，协议格式自己拟定，在手机上做个界面，通过界面上的按钮就可以发命令给单片机。

1.3 语音模块

该机器人采用GD5600语音芯片，是一个提供串口的MP3芯片。其完美地集成了MP3、WAV的硬解码，同时软件支持TF卡驱动，支持电脑直接更新SPI-FLASH的内容，支持FAT16、32文件系统。通过简单的串口指令即可播放指定的音乐，无需繁琐的底层操作。具体电路如图3所示，我们用4MFLASH来存放一首跳舞的歌曲，其他均是语音播报，如果有TF卡，我们可以作为播放器来播放音乐，LED1是当有播放时的指示灯。

1.4 电机驱动部分

该机器人配有3个电机，分别用于驱动左部和右部的轮胎以及机械臂。采用TC117驱动器实现电机的驱动，它是单通道直流马达驱动器，可以实现前进、后退、停止、刹车功能，表1是它的逻辑表，我们用来驱动腿部的电机，由于肚子部位的电机不需要反转，所以我们就用三极管来驱动正转就可以了。

图2 单片机部分电路图

图3 语音模块

表1 TC117驱动器的逻辑表

2 智能小机器人的制作和组装过程

机器人在制作过程中可以先分别完成不同模块的焊接和测试，然后再组装成完整的机器人。这样可以降低机器人的组装难度，提高效率[1]。

智能小机器人的制作流程如图4所示。

图4 智能小机器人的制作流程图

2.1 焊接单板

合格的产品既要元件的布局美观，又要保证焊点的质量合格，装焊质量对于保证整机安全可靠的运行至关重要，因此，制作过程中对焊接的工艺要求有很多的要求。机器人的主电路板在焊接过程中，一定要注意焊接工艺的规范，先进行贴片元件的焊接，焊接完成清洗好板子后再进行插件元件的焊接。

2.2 单板测试

机器人的单板测试分两步：静态测试和电压测试。静态测试是指R29和R10没连接的时候所进行的测试。在主电路板中，测量R29、R10、D2、LED3的四个引脚对地是否短路。

静态测量正常后，电路板连接电源，看LED2是否正常亮，正常亮就开始测量电压，R29对地电压为3.6 V左右，R10对地电压为3.3 V左右即为正常。

电压测量正确后，将R29、R10焊好，再测量D2负极的电压，R10、LED3对地电压，电压值均为3.3 V。

电压测量正常去下载MP3，下载程序，配置WiFi，焊上驻极体和语音识别灯后再下载语音识别。焊上喇叭进行语音测试，语音测试完毕后进行各个功能测试。

单板测试完成后，连接好所有的线，随后进行连线功能测试，测试完成后进行整机装配。

2.3 整机测试

整机装配完成后进行整机测试，调整姿态动作：1) 看摇头是否正常，以验证装配效果；2) 前进或后退是否对，左转或右转是否对，如果不对需进行矫正。矫正可以采用手机设置或者语音对话进行矫正两种方法。

3 智能小机器人的手机APP编程软件

该智能机器人采用Qt Creator编程软件制作手机APP。界面分：前进、后退、左转、右转、自动演示，手臂头部摇摆，播放/暂停，上一首，下一首(主要是TF中的歌曲)，测试。做完后用网络调试助手NetAssist进行测试，把调试助手设置成服务器就可以与客户端通信了，看发送的数据是否正确。

图5 NetAssist界面

利用串口SSCOM依次点击来配置WiFi模块，把WiFi模块配置成服务器。

4 结论

本任务完成了智能小机器人的设计、焊接、组装和调试，这样就形成了一个结构完整、功能齐全的智能玩具机器人，而且具有二次开发功能[2]，具有市场推广价值。