基于Arduino的隔空对弈机器人硬件设计与实现

论文总字数：19716字

摘 要

abstruct：……………………………………………………………………………………………………………………………….. Ⅱ
第一章 绪 论……………………………………………………………………………………………………………………………....6

1.1选题背景及意义……………………………………………………………………………………………………………………6
1.2国外发展概况…..…………………………………………………………………………………………………………………. 6
1.3 国内发展概况…….…………………………………………………………………………………………………………………6
第二章 开发平台简介 ……………………………………………………………………………………………………………….7
2.1 Android操作系统简介…………………………………………………………………………………………………………. 7
2.2 Arduino简介………………………………………………………………………………………………………………………….7

2.2.1Arduino板子的选用..…………………………………………………………………………………………………………..7

2.3步进电机简介………………………………………………………………………………………………………………………..8

2.4步进电机驱动器简介…………………………………………………………………………………………………………….8

2.4.1步进电机驱动器的规格………………………………………………………………………………………………………8

2.5舵机简介……………………………………………………………………………………………………………………………….10
2.6 开发工具Android studio简介……………………………………………………………………………………………. .12
2.7棋盘的布局及坐标……………………………………………………………………………………………………………….12

第三章 系统总体方案设计…………………………………………………………………………………………………………13
3.1总体结构 ……………………………………………………………………………………………………………………………..13
3.2硬件设计 ……………………………………………………………………………………………………………………………..13
3.3Arduino软件的设计……………………………………………………………………………………………………………….13

3.4 USB通信设计 ………………………………………………………………………………………………………………………14

3.5使用Android控制Arduino……………………………………………………………………………………………………14
第四章 系统软件方案设计………………………………………………………………………………………………………….18
4.1五子棋APP开发 …………………………………………………………………………………………………………………18

4.3落子系统的控制……………………………………………………………………………………………………………………19
4.3.1步进电机的控制…………………………………………………………………………………………………………………19
4.3.2舵机的控制 ……………………………………………………………………………………………………………………….20

第五章 整体性能测试 ………………………………………………………………………………………………………………..22
第六章 结语………………………………………………………………………………………………………………………………..23
引用与参考文献…………………………………………………………………………………………………………………………..24

本课题研究目标是Arduino控制硬件的设计并实现，主要探讨了适用于五子棋对弈过程中如何用硬件控制落子，主要研究的内容有：

1. 如何实现Arduino与Android的相互数据交换的问题；

2、如何实现Arduino对于步进电机的控制问题；

3、如何实现Arduino对于舵机的控制问题；

第一章：绪论。介绍本次课题研究的背景与意义；概括介绍了国内与国外机器人硬件的发展概况，系统结合概况对本次课题研究内容进行了阐述。

第二章：系统总体方案设计与对比。介绍了Arduino板子的选用，简要介绍了Android操作系统发展和步进电机、步进电机驱动器和舵机的选用、规格和参数。还介绍了Android操作系统的开发环境Android studio 。

第三章：介绍了本课题的总体设计结构，Arduino的硬件设计和Arduino的软件设计，USB的通信设计。还介绍了如何使用Android控制Arduino的方法。

第四章：介绍了如何编写实现本课题功能Android APP，也包含了布局文件。还有Arduino控制步进电机、步进电机控制丝杆转动的系统以及舵机和落子系统的控制。最后在对整体的对弈系统进行解释

第五章：整体性能测试与分析。介绍了性能测试的方法，结合此方法对系统进行了实验测试，并对测试所得的结果进行分析。

第六章：结语。对全文进行总结，并分析课题在现阶段的优缺点，对课题未来工作进行展望。

摘要

机器人硬件就是可以自动执行工作的机器装置，它可以按照编写的程序来执行任务，也可以接受人的控制，还可以根据以人工智能技术指定原则纲领新的。本课题将为基于Arduino的隔空对弈机器人硬件提供设计方案，在Android平台上实现对对弈机器人的控制，利用Android系统控制Arduino板，输出脉冲信号来驱动步进电机的转动和转动方向。再用机械原理设计来实现五子棋落子的功能。该系统将人们从传统的面对面对弈升华为远距离对弈，改善了人们下棋时的体验。本课题的总体设计方案在于以下关键技术：1、Arduino开发板型号的确定，因Arduino开发板型号众多，需根据本次设计需求以确定满足设计要求性价比高的Arduino开发板；2、Arduino与Android二者进行数据交换的方式的确定，当Android在五子棋线程上获取相应落子坐标后通过什么通信方式将数据传递给Arduino，Arduino落子结束后通过什么通信方式将信息传递给Android；3、Arduino对于步进电机以及舵机的控制，因为棋子的落子精度要求极高，所以对于其控制的精度要求自然需要精确

关键字：Android；Arduino；步进电机；脉冲响应；步进电机驱动器

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