基于蓝牙的无线通信技术及其在机器人中的应用

　　1 引言

　　随着计算机技术、网络技术、信息技术的飞速发展, 人们需要交换的信息也越来越多样, 需要交换信息的场合也越来越复杂, 这时, 有线传输已经不能满足人们的需求, 无线技术也开始扮演着越来越重要的角色。“蓝牙”技术是一种短距离无线宽带通信技术,是当今世界公认的十大科技成果之一。它具备一般无线通信的优点也有其自身的特点, 例如功耗小、传输稳定、可靠、安全, 并且可以集成在任何需要无线传输的产品中。

　　机器人一直是各国竞相研究、集成最新科技成果的高技术象征。从一定意义上讲, 机器人水平的高低集中体现了这个国家的综合科技实力。人们已经不再仅仅希望让机器人来完成人不想干的体力劳动是早期开展机器人研究的根本动力, 而是希望让机器人实现人类的智能扩展, 从事人类想干的脑力劳动或辅助人的智能活动。迄今为止, 机器人已经在医疗、服务、娱乐、生物、医药、环保、军事、核工业、水下、空间、农业、工业、建筑、救灾和排险等许多领域都开辟了前所未有的应用空间。开放性、小型化、高柔性和高智能已成为机器人发展的主流方向, 而体现上述特点的人机交互和信息传输一直是制约机器人发展的重要因素之一。蓝牙技术的出现, 无疑为机器人发展开辟了一条崭新的通道。

　　本文介绍了基于蓝牙的无线通信系统的软硬件设计及其在模块化机器人中的应用研究。

　　2 蓝牙无线通信技术简介

　　蓝牙技术开发的初衷是取消各种移动设备之间的电缆, 但随着技术的发展和深入, 它已经成为当今世界公认的十大科技成果之一, 其应用已经扩展到信息家电、计算机、交通、医疗、工业控制、机器人等更广泛的领域。蓝牙技术规范用来描述和规定各种信息电子产品( 包括通信产品、计算机产品和消费产品) 相互之间是如何用短距离无线电系统进行连接的, 具有低成本、微功率、短距离、小型化等优点。蓝牙采用2.4GHz ISM频段和调频、调频技术, 使用权向纠错编码、ARQ、TDD 和基带协议。由于蓝牙采用无线接口来代替有线电缆连接, 具有很强的移植性, 并且适用于多种场合, 加上该技术功耗低、对人体危害小, 而且应用简单、容易实现, 所以易于推广。蓝牙最吸引人的特性是它的跳频扩频 (Frequency Hop-ping Spread Spectrum, FHSS)特性。

　　在无线电射频通信中, 扩频技术可以按照频率、时间、编码方式或其他的方法划分可用的频段需要传送的信息被分成几个部分, 在不同的频率上传输。蓝牙使用跳频技术, 这项技术将整个频段划分成不同的频点或称为信道。一个单独的消息分组在一个选定的信道上传送, 然后再跳到一个新的信道传送下一个分组, 重复这个过程, 这样就可以将消息扩展到整个可用的频段上。每一次跳变都与其建立的频率跳变式样相对应。这个信息的接收机必须了解跳频式样, 才能调谐到正确的信道上, 连续地接收每个分组并组装成一条完整的信息。