Android Things机器人如何实现智能交互？

这是一个非常棒的项目想法，它结合了谷歌（现在是 Google）的物联网操作系统、强大的硬件生态和灵活的软件框架,非常适合构建智能机器人。

下面我将从几个方面为你全面解析：

1. 什么是 Android Things？
2. 为什么用 Android Things 做机器人？
3. 核心组件：你需要什么？
4. 开发流程：如何开始？
5. 项目示例：一个简单的轮式机器人
6. 现状与未来：Android Things 的归宿

什么是 Android Things？

Android Things (简称 AT) 是 Google 推出的一款轻量级、嵌入式版本的 Android 操作系统，它的设计初衷是为物联网设备提供熟悉的 Android 开发环境,让开发者能够快速构建智能硬件。

核心特点：

• 熟悉的开发环境： 使用 Android Studio，用 Java 或 Kotlin 语言进行开发，可以复用大量现有的 Android 知识和库。
• 硬件抽象层： AT 提供了对常见传感器、执行器（如电机、舵机）和连接接口（如 Wi-Fi, Bluetooth, GPIO）的稳定 API,屏蔽了底层硬件驱动的复杂性。
• Google 服务集成： 可以轻松集成 Google 的 AI 服务（如 Google Cloud Vision, TensorFlow Lite）、Google Assistant 等，让机器人变得更“聪明”。
• 安全与更新： 内置了安全启动、安全分区和 Over-the-Air (OTA) 更新机制,确保设备的安全性和可维护性。

重要提示： Google 在 2025年1月 宣布，Android Things 已进入维护模式，这意味着它不再接受新功能，Google 只会进行关键的安全更新。它不再是一个推荐用于新商业项目的平台，对于个人项目、学习原型和机器人爱好者的DIY项目它依然是一个非常强大和有价值的工具,因为社区和现有资源非常丰富。

为什么用 Android Things 做机器人？

相比于使用 Arduino、Raspberry Pi Pico 或 ESP32 等其他方案，Android Things 有其独特的优势：

选择 Android Things 做机器人的理由：

• 如果你是 Android 开发者： 学习曲线几乎为零,可以快速上手硬件项目。
• 需要复杂的软件逻辑： 比如同时处理摄像头数据、语音指令、电机控制和网络通信，Android 的多线程和进程管理能力非常方便。
• 需要集成 Google AI 服务： 想让机器人进行图像识别、语音识别或自然语言处理，AT 提供了最直接的集成路径。
• 需要图形界面： 想在机器人上做一个控制面板，Android 的 UI 框架是现成的。

核心组件：你需要什么？

一个典型的 Android Things 机器人项目需要以下几个部分：

A. 主控板

这是机器人的“大脑”，运行 Android Things 系统。

• 官方推荐/支持的板子：
  • Raspberry Pi 3 Model B/B+: 最流行、社区支持最好的选择。
  • Intel Edison: 性能较强,但已停产。
  • NXP Pico i.MX 7Dual: 另一个官方支持的开发板。
• 推荐选择： 树莓派 3B+ 是最稳妥、最容易找到配件的选择。

B. 执行器

让机器人动起来的部分。

• 直流电机 + 驱动板： 用于轮式机器人的移动。绝对不能将电机直接连接到 GPIO，电流会烧毁芯片，必须使用电机驱动模块，如 L298N 或 TB6612FNG，Android Things 通过 PWM (脉冲宽度调制) 信号控制电机的转速和方向。
• 舵机: 用于控制机械臂、云台等需要精确角度的部件，Android Things 有专门的 Servo API。

C. 传感器

让机器人感知世界。

• 超声波传感器 (HC-SR04): 用于测距,实现避障功能。
• 红外传感器: 也可以用于避障或循线。
• IMU (惯性测量单元, 如 MPU-6050): 测量机器人的姿态、加速度和角速度,对于自平衡机器人至关重要。
• 摄像头 (CSI 或 USB): 用于图像识别、物体追踪等视觉任务。

D. 电源

为所有部件供电。

• 对于小型轮式机器人： 使用 2S (2芯) 或 3S (3芯) 锂聚合物电池 配合一个 降压-升压稳压模块，将电池电压稳定到 5V 或 3.3V,给树莓派和电机驱动板供电。

E. 其他

• 面包板和杜邦线： 用于原型搭建。
• 结构件： 3D 打印的底盘、车轮等。
• 轮子： 根据电机型号选择合适的轮子。

开发流程：如何开始？

1. 烧录系统：

   • 从 Android Things 官网下载适用于树莓派的固件镜像。
   • 使用 Etcher 或 Raspberry Pi Imager 等工具将镜像烧录到 MicroSD 卡中。

2. 配置网络：

   首次启动时，系统会引导你连接 Wi-Fi，这是为了让设备能访问 Google 服务和进行 ADB 调试。

3. 建立 ADB 连接：

   • 在 Android Studio 中，通过 adb connect <设备IP地址> 连接到你的机器人，这是你进行调试、安装应用和查看日志的主要方式。

4. 编写代码：

   • 在 Android Studio 中创建一个新的 "Things" 项目。
   • 使用 PeripheralManager 类来获取 GPIO、PWM、I2C、SPI 等总线的访问权限。
   • 示例：控制一个LED

     // 在你的 Activity 或 Service 中
     PeripheralManager manager = PeripheralManager.getInstance();
     // 假设 LED 连接在 GPIO 18
     Gpio gpio = manager.openGpio("BCM18");
     gpio.setDirection(Gpio.DIRECTION_OUT_INITIALLY_LOW);
     // 点亮 LED
     gpio.setValue(true);
     // 关闭 LED
     gpio.setValue(false);

5. 部署和运行：

   • 构建你的 APK 并通过 adb install 安装到设备上。
   • 运行应用,你的机器人就会开始执行指令！

项目示例：一个简单的避障轮式机器人

这是一个经典入门项目,可以让你了解所有核心组件如何协同工作。

硬件清单：

• 树莓派 3B+
• L298N 电机驱动板
• 2 个直流电机 + 车轮
• 1 个万向轮
• HC-SR04 超声波传感器
• 锂电池组 + 稳压模块
• 面包板和杜邦线

软件逻辑：

1. 初始化： 在 onCreate() 中，初始化 PeripheralManager，并配置好控制电机的 4 个 GPIO 引脚（两个方向，一个 PWM 速度控制）和超声波传感器的 Trig、Echo 引脚。
2. 主循环： 使用一个 Handler 或 ScheduledExecutorService 创建一个定时任务，每隔一定时间（如 200ms）执行一次。
3. 测距： 在主循环中，向 Trig 引脚发送一个短脉冲，然后测量 Echo 引脚的高电平持续时间,计算出前方障碍物的距离。
4. 决策与执行：

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