项目二：穿戴式手势控制的智能车研究与实现
在日常生活中，我们会遇到诸多关于车的问题，例如超市中的购物车、机场的行李车等，仔细看这些车都存在一些共同的问题：必须使用人力驱动。于是我便想到了一个项目，可以通过手的一些操作，很方便地控制电动机，让行李车、购物车遥控行走，这样既省时又省力，是解决这些问题的不错办法（蓝牙串行端口或串行端口简称为串口，蓝牙串行端口通信简称为蓝牙通信）。
一、 初步设计，思考问题
有了设想，我和我的项目组（以下简称“我们”）进行了项目的构想和实现设计，我们经大量的查阅资料，讨论和思考后得出结论：我们应以四轮驱动的移动平台为基础，以蓝牙4.0作为通信工具，使用串行端口的通信方法，用陀螺仪进行手势感知，并将这些功能用开源硬件单片机Arduino结合并实现。
移动平台由上下双层底盘、4个5V直流电动机驱动，通过驱动模块控制电机可以轻松地实现移动平台的转弯或者前进；蓝牙通信由一对蓝牙模块实现，将其中的一个蓝牙（1号）通过AT指令设为主模式，再通过AT指令将另一个蓝牙（2号）设定为从模式，这样2个蓝牙就可以自动配对并相互发送数据了；手势的姿态判断由6轴陀螺仪实现，6轴陀螺仪模块将感知的姿态信息通过I2C接口传输至控制端Arduino单片机，控制端Arduino单片机处理后通过蓝牙串口实时传输至执行端的Arduino单片机；项目通过2个Arduino单片机，将所有模块进行编程并集成为一体，让模块之间可以互相通信，实现全部设计的功能。
项目成品分为2个部分，一个是智能车端（简称执行端），另一个是6轴陀螺仪端（简称控制端），如图5—80所示。
图5—80 项目主体框架结构
二、 制作项目，解决问题
有了以上的理论支持，我们就开始制作项目了。首先我们完成了铝制底盘的安装，为了安全起见，我们特意购买了喷塑的底盘，这样可以避免电子设备短路。我们购买了L298P集成电路作为电动机和驱动板、HM—10蓝牙4.0通信模块、MPU—60506轴陀螺仪模块、Arduino MEGA2560作为执行端单片机、Arduino UNO R3作为控制端单片机。详细运行流程如图5—81所示。
图5—81 项目主要运作流程
图5—82 MPU—6050的原理图（其中使用了SDA、SCL接口）
（1）控制端得到姿态信息。通过6轴陀螺仪判断角度数据，使用I2C接口进行数据传输并处理，涉及陀螺仪的X轴数据和Y轴数据。6轴陀螺仪信息：型号MPU—60506轴陀螺仪（图5—82）或GY—5216轴陀螺仪。
（2）数据传入控制端单片机。将姿态信息经过处理后传入控制端单片机，再在单片机处进行处理，当角度小于值“±10000”时进行转弯信息的发送，发送字符“1”。以此类推。
（3）由单片机传入蓝牙串口进行通信。由蓝牙与单片机相连的TX（transport）、RX（receive）的软件串行端口进行通信，将处理好的字符经由软件串口传入蓝牙。在程序中使用软件串口，需要定义软件串口所需要的管脚并包含软件串行端口的函数库“softserial.h”。
（4）执行端蓝牙串口接收数据。在执行此步骤之前，必须将2个蓝牙模块设定模式，一端设定为主模式（MODE1），另一端设定为从模式（MODE2），设定之后进行自动配对，蓝牙主模式模块会寻找信号范围内可用的另一个蓝牙，从模式设备并进行自动配对。配对完成后，2个蓝牙之间可实现数据的发送与接收。
（5）经由蓝牙模块传入执行端单片机。接收到数据后，执行端蓝牙会通过执行端软件串口将数据传输到执行端单片机处，并在单片机处进行进一步处理。
（6）数据经过单片机处理后通过数字接口发送至马达驱动模块。执行端单片机会根据传来数据的种类进行判断，并根据种类分别决定马达驱动的控制。
（7）马达驱动模块处理运动指令驱动电动机运动。如：收到“1”，单片机会向马达驱动板发送“myMotorDriver.run（speed，speed）；”，效果就是马达驱动会使电动机向前运动。
三、 项目的应用方面
本项目主要应用到为残障人士准备的轮椅、机场、火车站的负重行李车、低成本无污染的代步工具。
（1）为残障人士准备的轮椅。可以帮助患有残疾的病人更加独立地生活，更方便快捷地出行，只需要转动手腕和小臂就可以移动自己。
（2）负重行李车。在机场、火车站等地方，可以提供本项目的成品，用以搬运行李，可以更轻松、更快捷、更高效地搬运行李，同时可以运用到沉重大件物体的搬运，节省了人力。
（3）低成本无污染的代步工具。可以通过手势控制车的移动，使人可以站在或者坐在车的上面，具有低成本、结构简单、无污染的优点。可以作为短距离的便携式绿色代步工具。
相关图片如图5—83～图5—88所示。
图5—83 整体俯视图
图5—84 侧面视角
图5—85 正面视角
图5—86 Arduino
图5—87 HM—10蓝牙4.0模块
图5—88 L298P马达驱动板