第十二章遥控机器人《AppInventor--创建自己的安卓应用》 遥控机器人教案

第十二章 遥控机器人

本章将创建一个应用，将Android手机变成LEGOMINDSTORMS NXT机器人的遥控器。应用中用按钮来控制机器人前后移动、左右转动和停止，如果机器人遇到障碍物，它还会自动停止。应用中使用具有蓝牙功能的手机与机器人通信。

LEGOMINDSTORMS机器人不只是玩具，更是教具。After-school program使用机器人来教小学和初中的孩子们掌握解决问题的能力，并引导他们了解工程和计算机编程。NXT机器人也用于FIRST LEGOLeague 机器人竞赛，这项比赛允许9-14岁的孩子参加。

NXT可编程机器人套件中有一个“NXT智能积木”主单元，它可以控制三个电机及四个输入传感器。你可以用乐高的构造元件、齿轮、车轮、电机和传感器来组装机器人。该套件自带的软件可以对机器人进行编程，但现在我们将用AppInventor来创建Android应用，通过蓝牙连接来控制NXT机器人。

应用中参与协作的机器人具有超声波传感器以及用于移动的车轮，如移动发射器（Shooterbot）机器人。图中所示，这款机器人通常是人们利用LEGOMINDSTORMS NXT 2.0套件建造的第一个机器人。它的左车轮与输出端口C相连，右车轮与输出端口B相连，颜色传感器与输入端口3相连，超声波传感器与输入端口4相连。

学习要点

本章用到了以下组件和概念：
●BluetoothClient组件：用于建立Android设备与NXT机器人之间的蓝牙连接；
●ListPicker组件：为用户提供机器人选择列表，选中后开始建立机器人到Android的连接；
●NxtDrive组件：用于驱动机器人的轮子；
●NxtUltrasonicSensor组件：利用机器人的超声波传感器探测障碍物；
●Notifier组件：显示错误消息。

8.如果机器人名字下显示“已配对但未连接”字样，则配对成功！否则，继续执行步骤9；
9.如果机器人名字下显示“与此设备配对”，则点击它；
10.在NXT上，要求输入密码，按下橙色方块接受1234为密码；
11.在Android上，也会要求输入PIN码，输入1234，然后按确定；
12.现在应该看到“已配对但未连接。”，说明配对成功！

连接到App Inventor网站，创建新项目“NXTRemoteControl”，将设置屏幕的标题为“遥控机器人”，并连接测试手机。

设计组件

在创建用户界面之前，先来创建表12-1中的不可见组件，如图12-1所示，用来控制NXT。

表12-1NXT“机器人遥控”应用中的不可见组件

图12-2 组件设计器中的应用

建立蓝牙连接时，Android设备需要访问NXT机器人具有唯一性的蓝牙地址，但蓝牙地址由8个用冒号分隔的2位数的十六进制数（二进制数的另一种表示方式）组成，输入起来异常麻烦，而且每次运行应用都要在手机上输入该地址。为了减少麻烦，使用ListPicker来显示已经与手机配对的机器人列表（列表项的值为机器人的名称及蓝牙地址），并从中选择一个。

使用按键来驱动机器人的前进、后退、左右转动、停止和断开连接，使用VerticalArrangement来放置除ListPicker以外的所有组件，用HorizontalArrangement来放置左右转向及停车按钮。

按照表12-2中列出的组件来创建图12-2所示的用户界面。

表12-2NXT机器人控制器应用中的可见组件

使用callBluetoothClient1.Connect块与机器人进行连接。ConnectListPicker.Selection属性提供了选中机器人的地址和名称信息。

使用ifelse块来测试连接是否成功。ifelse块需要连接三个不同的块：“if”、“then”及“else”。“if”与BluetoothClient1.Connect块连接，“then”区域放置连接成功时要执行的块；“else”区域放置连接失败时要执行的块。

如果连接成功，使用Visible属性来隐藏 ConnectListPicker并显示VerticalArrangement1（其中放置了除ConnectListPicker之外的所有组件）。如果连接失败，则使用Notifier1.ShowAlert块来显示错误信息。表12-4列出了设置上述行为所需的块。

表12-4与机器人建立蓝牙连接所需的块

选中机器人后将触发ConnectListPicker.AfterPicking事件，见图12-4，BluetoothClient1.Connect块用于建立与机器人之间的蓝牙连接。如果连接成功，执行“then”块：隐藏ConnectListPicker按钮并显示VerticalArrangement1内的所有组件，即，设置ConnectListPicker.Visible属性为false，设置VerticalArrangement1.Visible属性为true。如果连接失败，执行“else”块：用Notifier1.ShowAlert块弹出错误信息。

当点击DisconnectButton时，应用将关闭蓝牙连接，用户界面将发生变化：ConnectListPicker按钮将重新出现，而用户界面上的其余组件将被隐藏。

表12-5列出了构建BluetoothClient1.Disconnect（断开蓝牙连接）所需的块。设置Visible属性来显示ConnectListPicker按钮并隐藏VerticalArrangement1中包含的所有组件。

表12-5 与机器人断开连接所需的块

点击DisconnectButton将触发DisconnectButton.Clicked事件，如图12-5所示，断开蓝牙连接要用BluetoothClient1.Disconnect块，之后设置ConnectListPicker.Visible属性为true来显示ConnectListPicker，设置VerticalArrangement1.Visible属性为false来隐藏VerticalArrangement1。

图12-5 与机器人断开连接

NxtDrive组件提供了五个块，用来驱动机器人的电机：
lMoveForwardIndefinitely块：驱动两个电机前进；
lMoveBackwardIndefinitely块：驱动两个电机后退；
lTurnCounterClockwiseIndefinitely块：驱动机器人左转：让右侧电机向前而左侧电机后退；
lTurnClockwiseIndefinitely块：驱动机器人右转：让左侧电机向前而右侧电机后退；
lStop将停止电机。

每个移动及转向块都有一个Power参数，需要与数字块配合使用，来设定机器人电机的输出功率，取值范围可以从0到100。但如果设置的功率太小，电机会发出吱吱声而不运转。在本例中建议使用90（百分比）。表12-6中列出了所需的块。

表12-6 用于控制机器人的块

如图12-6所示，点击Forwaron按钮时触发Forwaron.Clicked事件，此时调用NxtDrive1.MoveForwardIndefinitely块，让机器人以90％的功率前进，其余按钮的事件处理程序与此类似，并以相同的功率驱动机器人后退及左右转动。点击StopButton时触发StopButton.Clicked事件，调用NxtDrive1.Stop块让机器人停止运动。

图12-6操控机器人

用超声波传感器探测障碍物

使用超声波传感器的机器人可以侦测到30厘米范围内的障碍物，遇到障碍物时机器人会像罪犯一样停下来，如图12-7所示。

图12-7 为NXT机器人设置障碍

NxtUltrasonicSensor组件用于侦测障碍物，两个属性BottomOfRange和TopOfRange用来定义侦测范围（以厘米为单位）。默认设定BottomOfRange为30厘米，TopOfRange为90厘米。

NxtUltrasonicSensor组件具有三个事件BelowRange、WithinRange及boveRange，当侦测到障碍物在BottomOfRange（下限）距离以内时，会触发BelowRange事件；当障碍物的距离在BottomOfRange与TopOfRange （上下限）之间时，会触发WithinRange事件；当障碍物的距离超过TopOfRange（上限）时，将触发AboveRange事件。

这里使用NxtUltrasonicSensor1.BelowRange事件块，用来侦测30厘米以内的障碍物，如果你想尝试侦测不同距离的障碍物，可以调整BottomOfRange属性。当BelowRange时间发生时，使用NxtDrive1.Stop块让机器人停下来。表12-7中列出了所需的块

表12-7使用NxtUltrasonicSensor需要的块

块的作用

当机器人的超声波传感器侦测到30厘米以内的障碍物时，NxtUltrasonicSensor1.BelowRange事件被触发，如图12-8所示，此时NxtDrive1.Stop块让机器人停下来。

图12-8 侦测障碍物

应用运行起来，想必你已经花了大量时间来操控这个机器人，不过还是想继续其他的尝试：

以下是本章涵盖的内容：

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