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基于Android系統(tǒng)的智能小車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2014-11-15 20:07王林生周煒明
軟件工程 2014年11期
關(guān)鍵詞:智能小車

王林生++周煒明

摘 要:Android智能手機(jī)的普及,使得利用Android智能手機(jī)控制智能小車成為眾多學(xué)者的研究方向之一,本文通過Android智能手機(jī)、邏輯電路和藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)了智能小車的無線控制方式,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人們探測(cè)對(duì)所不能到達(dá)區(qū)域的未知環(huán)境的目的。

關(guān)鍵詞:Android;智能小車;無線控制

中圖分類號(hào):TP242.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

1 引言(Introduction)

智能小車可以適應(yīng)不同環(huán)境,不受溫度、濕度、空間、磁場(chǎng)輻射、重力等條件的影響,在人類無法進(jìn)入或生存的環(huán)境中完成人類無法完成的探測(cè)任務(wù),適用于國(guó)防及民用等多個(gè)領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展,安卓智能手機(jī)進(jìn)入大眾,如何通過安卓智能手機(jī)控制智能小車成為眾多學(xué)者的研究方向。筆者以安卓智能手機(jī)為控制器,通過藍(lán)牙模塊和邏輯電路實(shí)現(xiàn)小車的智能控制[1,2],從而實(shí)現(xiàn)對(duì)人們所不能到達(dá)區(qū)域未知環(huán)境的探測(cè)。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)(Overall system architecture

design)

以Android系統(tǒng)中的智能小車控制軟件為基礎(chǔ),以STC89C51單片機(jī)為核心。通過安裝在智能手機(jī)中的APP軟件來設(shè)置小車前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止動(dòng)作,通過藍(lán)牙模塊把指令發(fā)送給HC-06藍(lán)牙接收模塊,然后再傳遞給單片機(jī),單片機(jī)通過分析傳遞過來的指令不同,而跳轉(zhuǎn)到不同的子程序來控制電機(jī)驅(qū)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止等不同的動(dòng)作,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)人們所不能到達(dá)區(qū)域未知環(huán)境的探測(cè),具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Fig.1 System structure

3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)(Hardware circuit design)

3.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

智能小車電機(jī)采用L293D芯片,它內(nèi)置了與門、非門、三極管組成的兩組電路,通過控制三極管的通斷就可以是電機(jī)旋轉(zhuǎn)起來,而通過控制不同三極管的導(dǎo)通,電流的流向就會(huì)發(fā)生改變,電機(jī)的轉(zhuǎn)向也就會(huì)發(fā)生變化[3],從而驅(qū)動(dòng)感小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止。具體電路如圖2所示。

圖2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

Fig.2 The motor drive circuit

3.2 藍(lán)牙模塊設(shè)計(jì)

藍(lán)牙模塊主要是為了實(shí)現(xiàn)手機(jī)端與智能小車端的數(shù)據(jù)傳輸,通過藍(lán)牙轉(zhuǎn)串口模塊實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的無線通訊功能,所以本質(zhì)上使用的是單片機(jī)串口通信。本設(shè)計(jì)中采用HC-06藍(lán)牙模塊,設(shè)置為主機(jī),通過接收AT指令來控制智能小車的。

3.3 電源電路設(shè)計(jì)

圖3 電源電路

Fig.3 Power circuit

圖3中J6為電池接口,U1為ASM1117穩(wěn)壓芯片,C1、C2、C3為濾波電容,D1為續(xù)流二極管,當(dāng)小車斷電時(shí),電路板中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流通過D1流向地端,這樣減小了感應(yīng)電流對(duì)元器件的損壞。S1,S2是電池供電和USB供電的切換開關(guān),當(dāng)S1撥到2,4位、S2撥到3,6位時(shí)小車由電池供電,當(dāng)S1撥到3,6位、S2撥到2,4位時(shí),小車由USB供電。VCC_Motor為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片電源,BLU_VCC為藍(lán)牙通訊模塊電源。

4 軟件設(shè)計(jì)(Software design)

4.1 系統(tǒng)主程序

智能小車主要是在單片機(jī)的控制下,對(duì)藍(lán)牙模塊輸入的信息進(jìn)行分析,進(jìn)而控制電機(jī)驅(qū)動(dòng),以達(dá)到控制小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)[4]。智能小車主程序軟流程圖如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

Fig4 The main program flow chart

4.2 手機(jī)端程序設(shè)計(jì)

在Eclipse集成開發(fā)環(huán)境下,建立android項(xiàng)目工程,工程名命名為Bluetooth-car,選擇Create Activity,用Textview文本控件和Butten按鈕控件,布局好手機(jī)端畫面,同時(shí)為每一個(gè)控件設(shè)置一個(gè)ID,(如android:id="@+id/button1")。然后在主程序里面編寫監(jiān)聽程序,當(dāng)按鍵按下的時(shí)候,通過監(jiān)聽按鍵的ID地址的不同,采用switch結(jié)構(gòu),跳轉(zhuǎn)到不同的case里,向小車藍(lán)牙模塊發(fā)送不同的數(shù)據(jù)。在程序里直接寫進(jìn)小車藍(lán)牙模塊的藍(lán)牙地址,當(dāng)程序開始運(yùn)行時(shí),將會(huì)自動(dòng)搜索該地址的藍(lán)牙芯片,當(dāng)進(jìn)行過一次配對(duì)連接以后,將會(huì)記憶該地址,以后每次只要打開手機(jī)界面,開始運(yùn)行時(shí)就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行搜索配對(duì)連接好[5]。

5 結(jié)論(Conclusion)

該作品采用了安卓智能手機(jī)控制方式和邏輯電路設(shè)計(jì),整體成本極低(約70元),便于實(shí)際應(yīng)用。配合無線視頻、音頻傳感器可以對(duì)危險(xiǎn)環(huán)境監(jiān)測(cè),例如反恐現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境探測(cè)、有害毒氣泄露場(chǎng)所、野外監(jiān)測(cè)等。也可用于教育、娛樂等,由于采用模塊化便于升級(jí),可以以此為基礎(chǔ)開發(fā)成教育機(jī)器人和娛樂機(jī)器人。整體成本極低,便于推廣,可以獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)(References)

[1] 王林生,等.林木溫室育苗機(jī)械自動(dòng)化作業(yè)平臺(tái)設(shè)計(jì)研究[J].

農(nóng)機(jī)化研究,2014(12):107-110.

[2] 李煒恒,席東河,王林生.基于ZigBee和ARM的畜牧業(yè)物流實(shí)

時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].物流技術(shù),2013(8):255-257.

[3] 秦斌.電子線路[M].北京:科學(xué)出版社,2009.

[4] 王靜霞.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)C語言版[M].北京:電子工業(yè)出版社,

2009.

[5] 駱偉,初海英,于海燕.基于Android的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與

實(shí)現(xiàn)[J].軟件工程師,2013(5):39-41.

作者簡(jiǎn)介:

王林生(1981-),男,碩士,講師.研究領(lǐng)域:計(jì)算機(jī)控制

技術(shù).

周煒明(1987-),男,本科,助教.研究領(lǐng)域:自動(dòng)化專業(yè).endprint

摘 要:Android智能手機(jī)的普及,使得利用Android智能手機(jī)控制智能小車成為眾多學(xué)者的研究方向之一,本文通過Android智能手機(jī)、邏輯電路和藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)了智能小車的無線控制方式,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人們探測(cè)對(duì)所不能到達(dá)區(qū)域的未知環(huán)境的目的。

關(guān)鍵詞:Android;智能小車;無線控制

中圖分類號(hào):TP242.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

1 引言(Introduction)

智能小車可以適應(yīng)不同環(huán)境,不受溫度、濕度、空間、磁場(chǎng)輻射、重力等條件的影響,在人類無法進(jìn)入或生存的環(huán)境中完成人類無法完成的探測(cè)任務(wù),適用于國(guó)防及民用等多個(gè)領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展,安卓智能手機(jī)進(jìn)入大眾,如何通過安卓智能手機(jī)控制智能小車成為眾多學(xué)者的研究方向。筆者以安卓智能手機(jī)為控制器,通過藍(lán)牙模塊和邏輯電路實(shí)現(xiàn)小車的智能控制[1,2],從而實(shí)現(xiàn)對(duì)人們所不能到達(dá)區(qū)域未知環(huán)境的探測(cè)。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)(Overall system architecture

design)

以Android系統(tǒng)中的智能小車控制軟件為基礎(chǔ),以STC89C51單片機(jī)為核心。通過安裝在智能手機(jī)中的APP軟件來設(shè)置小車前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止動(dòng)作,通過藍(lán)牙模塊把指令發(fā)送給HC-06藍(lán)牙接收模塊,然后再傳遞給單片機(jī),單片機(jī)通過分析傳遞過來的指令不同,而跳轉(zhuǎn)到不同的子程序來控制電機(jī)驅(qū)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止等不同的動(dòng)作,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)人們所不能到達(dá)區(qū)域未知環(huán)境的探測(cè),具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Fig.1 System structure

3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)(Hardware circuit design)

3.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

智能小車電機(jī)采用L293D芯片,它內(nèi)置了與門、非門、三極管組成的兩組電路,通過控制三極管的通斷就可以是電機(jī)旋轉(zhuǎn)起來,而通過控制不同三極管的導(dǎo)通,電流的流向就會(huì)發(fā)生改變,電機(jī)的轉(zhuǎn)向也就會(huì)發(fā)生變化[3],從而驅(qū)動(dòng)感小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止。具體電路如圖2所示。

圖2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

Fig.2 The motor drive circuit

3.2 藍(lán)牙模塊設(shè)計(jì)

藍(lán)牙模塊主要是為了實(shí)現(xiàn)手機(jī)端與智能小車端的數(shù)據(jù)傳輸,通過藍(lán)牙轉(zhuǎn)串口模塊實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的無線通訊功能,所以本質(zhì)上使用的是單片機(jī)串口通信。本設(shè)計(jì)中采用HC-06藍(lán)牙模塊,設(shè)置為主機(jī),通過接收AT指令來控制智能小車的。

3.3 電源電路設(shè)計(jì)

圖3 電源電路

Fig.3 Power circuit

圖3中J6為電池接口,U1為ASM1117穩(wěn)壓芯片,C1、C2、C3為濾波電容,D1為續(xù)流二極管,當(dāng)小車斷電時(shí),電路板中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流通過D1流向地端,這樣減小了感應(yīng)電流對(duì)元器件的損壞。S1,S2是電池供電和USB供電的切換開關(guān),當(dāng)S1撥到2,4位、S2撥到3,6位時(shí)小車由電池供電,當(dāng)S1撥到3,6位、S2撥到2,4位時(shí),小車由USB供電。VCC_Motor為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片電源,BLU_VCC為藍(lán)牙通訊模塊電源。

4 軟件設(shè)計(jì)(Software design)

4.1 系統(tǒng)主程序

智能小車主要是在單片機(jī)的控制下,對(duì)藍(lán)牙模塊輸入的信息進(jìn)行分析,進(jìn)而控制電機(jī)驅(qū)動(dòng),以達(dá)到控制小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)[4]。智能小車主程序軟流程圖如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

Fig4 The main program flow chart

4.2 手機(jī)端程序設(shè)計(jì)

在Eclipse集成開發(fā)環(huán)境下,建立android項(xiàng)目工程,工程名命名為Bluetooth-car,選擇Create Activity,用Textview文本控件和Butten按鈕控件,布局好手機(jī)端畫面,同時(shí)為每一個(gè)控件設(shè)置一個(gè)ID,(如android:id="@+id/button1")。然后在主程序里面編寫監(jiān)聽程序,當(dāng)按鍵按下的時(shí)候,通過監(jiān)聽按鍵的ID地址的不同,采用switch結(jié)構(gòu),跳轉(zhuǎn)到不同的case里,向小車藍(lán)牙模塊發(fā)送不同的數(shù)據(jù)。在程序里直接寫進(jìn)小車藍(lán)牙模塊的藍(lán)牙地址,當(dāng)程序開始運(yùn)行時(shí),將會(huì)自動(dòng)搜索該地址的藍(lán)牙芯片,當(dāng)進(jìn)行過一次配對(duì)連接以后,將會(huì)記憶該地址,以后每次只要打開手機(jī)界面,開始運(yùn)行時(shí)就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行搜索配對(duì)連接好[5]。

5 結(jié)論(Conclusion)

該作品采用了安卓智能手機(jī)控制方式和邏輯電路設(shè)計(jì),整體成本極低(約70元),便于實(shí)際應(yīng)用。配合無線視頻、音頻傳感器可以對(duì)危險(xiǎn)環(huán)境監(jiān)測(cè),例如反恐現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境探測(cè)、有害毒氣泄露場(chǎng)所、野外監(jiān)測(cè)等。也可用于教育、娛樂等,由于采用模塊化便于升級(jí),可以以此為基礎(chǔ)開發(fā)成教育機(jī)器人和娛樂機(jī)器人。整體成本極低,便于推廣,可以獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)(References)

[1] 王林生,等.林木溫室育苗機(jī)械自動(dòng)化作業(yè)平臺(tái)設(shè)計(jì)研究[J].

農(nóng)機(jī)化研究,2014(12):107-110.

[2] 李煒恒,席東河,王林生.基于ZigBee和ARM的畜牧業(yè)物流實(shí)

時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].物流技術(shù),2013(8):255-257.

[3] 秦斌.電子線路[M].北京:科學(xué)出版社,2009.

[4] 王靜霞.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)C語言版[M].北京:電子工業(yè)出版社,

2009.

[5] 駱偉,初海英,于海燕.基于Android的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與

實(shí)現(xiàn)[J].軟件工程師,2013(5):39-41.

作者簡(jiǎn)介:

王林生(1981-),男,碩士,講師.研究領(lǐng)域:計(jì)算機(jī)控制

技術(shù).

周煒明(1987-),男,本科,助教.研究領(lǐng)域:自動(dòng)化專業(yè).endprint

摘 要:Android智能手機(jī)的普及,使得利用Android智能手機(jī)控制智能小車成為眾多學(xué)者的研究方向之一,本文通過Android智能手機(jī)、邏輯電路和藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)了智能小車的無線控制方式,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人們探測(cè)對(duì)所不能到達(dá)區(qū)域的未知環(huán)境的目的。

關(guān)鍵詞:Android;智能小車;無線控制

中圖分類號(hào):TP242.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

1 引言(Introduction)

智能小車可以適應(yīng)不同環(huán)境,不受溫度、濕度、空間、磁場(chǎng)輻射、重力等條件的影響,在人類無法進(jìn)入或生存的環(huán)境中完成人類無法完成的探測(cè)任務(wù),適用于國(guó)防及民用等多個(gè)領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展,安卓智能手機(jī)進(jìn)入大眾,如何通過安卓智能手機(jī)控制智能小車成為眾多學(xué)者的研究方向。筆者以安卓智能手機(jī)為控制器,通過藍(lán)牙模塊和邏輯電路實(shí)現(xiàn)小車的智能控制[1,2],從而實(shí)現(xiàn)對(duì)人們所不能到達(dá)區(qū)域未知環(huán)境的探測(cè)。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)(Overall system architecture

design)

以Android系統(tǒng)中的智能小車控制軟件為基礎(chǔ),以STC89C51單片機(jī)為核心。通過安裝在智能手機(jī)中的APP軟件來設(shè)置小車前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止動(dòng)作,通過藍(lán)牙模塊把指令發(fā)送給HC-06藍(lán)牙接收模塊,然后再傳遞給單片機(jī),單片機(jī)通過分析傳遞過來的指令不同,而跳轉(zhuǎn)到不同的子程序來控制電機(jī)驅(qū)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止等不同的動(dòng)作,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)人們所不能到達(dá)區(qū)域未知環(huán)境的探測(cè),具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Fig.1 System structure

3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)(Hardware circuit design)

3.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

智能小車電機(jī)采用L293D芯片,它內(nèi)置了與門、非門、三極管組成的兩組電路,通過控制三極管的通斷就可以是電機(jī)旋轉(zhuǎn)起來,而通過控制不同三極管的導(dǎo)通,電流的流向就會(huì)發(fā)生改變,電機(jī)的轉(zhuǎn)向也就會(huì)發(fā)生變化[3],從而驅(qū)動(dòng)感小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止。具體電路如圖2所示。

圖2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

Fig.2 The motor drive circuit

3.2 藍(lán)牙模塊設(shè)計(jì)

藍(lán)牙模塊主要是為了實(shí)現(xiàn)手機(jī)端與智能小車端的數(shù)據(jù)傳輸,通過藍(lán)牙轉(zhuǎn)串口模塊實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的無線通訊功能,所以本質(zhì)上使用的是單片機(jī)串口通信。本設(shè)計(jì)中采用HC-06藍(lán)牙模塊,設(shè)置為主機(jī),通過接收AT指令來控制智能小車的。

3.3 電源電路設(shè)計(jì)

圖3 電源電路

Fig.3 Power circuit

圖3中J6為電池接口,U1為ASM1117穩(wěn)壓芯片,C1、C2、C3為濾波電容,D1為續(xù)流二極管,當(dāng)小車斷電時(shí),電路板中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流通過D1流向地端,這樣減小了感應(yīng)電流對(duì)元器件的損壞。S1,S2是電池供電和USB供電的切換開關(guān),當(dāng)S1撥到2,4位、S2撥到3,6位時(shí)小車由電池供電,當(dāng)S1撥到3,6位、S2撥到2,4位時(shí),小車由USB供電。VCC_Motor為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片電源,BLU_VCC為藍(lán)牙通訊模塊電源。

4 軟件設(shè)計(jì)(Software design)

4.1 系統(tǒng)主程序

智能小車主要是在單片機(jī)的控制下,對(duì)藍(lán)牙模塊輸入的信息進(jìn)行分析,進(jìn)而控制電機(jī)驅(qū)動(dòng),以達(dá)到控制小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)[4]。智能小車主程序軟流程圖如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

Fig4 The main program flow chart

4.2 手機(jī)端程序設(shè)計(jì)

在Eclipse集成開發(fā)環(huán)境下,建立android項(xiàng)目工程,工程名命名為Bluetooth-car,選擇Create Activity,用Textview文本控件和Butten按鈕控件,布局好手機(jī)端畫面,同時(shí)為每一個(gè)控件設(shè)置一個(gè)ID,(如android:id="@+id/button1")。然后在主程序里面編寫監(jiān)聽程序,當(dāng)按鍵按下的時(shí)候,通過監(jiān)聽按鍵的ID地址的不同,采用switch結(jié)構(gòu),跳轉(zhuǎn)到不同的case里,向小車藍(lán)牙模塊發(fā)送不同的數(shù)據(jù)。在程序里直接寫進(jìn)小車藍(lán)牙模塊的藍(lán)牙地址,當(dāng)程序開始運(yùn)行時(shí),將會(huì)自動(dòng)搜索該地址的藍(lán)牙芯片,當(dāng)進(jìn)行過一次配對(duì)連接以后,將會(huì)記憶該地址,以后每次只要打開手機(jī)界面,開始運(yùn)行時(shí)就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行搜索配對(duì)連接好[5]。

5 結(jié)論(Conclusion)

該作品采用了安卓智能手機(jī)控制方式和邏輯電路設(shè)計(jì),整體成本極低(約70元),便于實(shí)際應(yīng)用。配合無線視頻、音頻傳感器可以對(duì)危險(xiǎn)環(huán)境監(jiān)測(cè),例如反恐現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境探測(cè)、有害毒氣泄露場(chǎng)所、野外監(jiān)測(cè)等。也可用于教育、娛樂等,由于采用模塊化便于升級(jí),可以以此為基礎(chǔ)開發(fā)成教育機(jī)器人和娛樂機(jī)器人。整體成本極低,便于推廣,可以獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)(References)

[1] 王林生,等.林木溫室育苗機(jī)械自動(dòng)化作業(yè)平臺(tái)設(shè)計(jì)研究[J].

農(nóng)機(jī)化研究,2014(12):107-110.

[2] 李煒恒,席東河,王林生.基于ZigBee和ARM的畜牧業(yè)物流實(shí)

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作者簡(jiǎn)介:

王林生(1981-),男,碩士,講師.研究領(lǐng)域:計(jì)算機(jī)控制

技術(shù).

周煒明(1987-),男,本科,助教.研究領(lǐng)域:自動(dòng)化專業(yè).endprint

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