Jak ovládat bojového robota přes mobil

Přeměna chytrého telefonu na dálkový ovladač pro bojového robota je stále častějším řešením, které si nachází oblibu u kutilů i v některých soutěžích. Hlavní výhodou je flexibilita a využití zařízení, které má téměř každý u sebe. Celý proces propojení telefonu s robotem stojí na třech pilířích: hardwarovém vybavení robota, softwarové aplikaci v telefonu a způsobu jejich vzájemné komunikace.

Princip fungování

Základní princip spočívá v nahrazení klasického pákového RC ovladače mobilní aplikací. Aplikace na telefonu generuje řídicí povely, které bezdrátově odesílá do přijímacího modulu uvnitř robota. Tento modul předává signály hlavní řídicí jednotce – mozku robota – která je přeloží na konkrétní pokyny pro motory pohonu a zbraňové systémy.

Co je potřeba k propojení?

Celé řešení se skládá z několika částí, které musí spolupracovat.

1. Vybavení robota (Hardware)

  • Řídicí jednotka (mozek): Srdcem robota je mikrokontrolér, nejčastěji v podobě desky Arduino nebo výkonnějšího Raspberry Pi. Zatímco Arduino je skvělé pro jednoduché úkoly díky své nenáročnosti, Raspberry Pi zvládne i složitější operace, jako je například přenos obrazu z kamery.
  • Komunikační modul pro bezdrátový přenos: Aby mohl robot přijímat signály z telefonu, potřebuje bezdrátový modul.
    • Bluetooth: Pro ovládání na krátkou vzdálenost (několik metrů) je ideální a velmi rozšířený Bluetooth modul, například typ HC-05. Spárování funguje podobně jako u sluchátek.
    • Wi-Fi: Pro větší dosah a možnost ovládání přes internet se používají Wi-Fi moduly, jako je ESP8266. Desky Raspberry Pi mají Wi-Fi často již integrované.
  • Ovladač motorů: Samotná řídicí jednotka by nedokázala utáhnout motory. Proto se mezi ni a motory vkládá tzv. ovladač motorů (motor driver), což je silový modul, který dodává motorům potřebnou energii a umožňuje plynulou regulaci jejich rychlosti a směru otáčení.
  • Baterie: Zdrojem energie pro celý systém jsou výkonné baterie, obvykle typu Li-Pol, které jsou schopny dodat vysoký proud potřebný pro pohon a zbraně.

2.Aplikace v mobilním telefonu (Software)

  • Hotové univerzální aplikace: Pro Android i iOS existuje mnoho hotových aplikací, které slouží k ovládání robotických projektů. Aplikace jako „Dabble“ nebo různé „Bluetooth RC Controller“ umožňují snadno si vytvořit vlastní ovládací panel s tlačítky, posuvníky nebo virtuálním joystickem.
  • Tvorba vlastní aplikace: Kdo chce mít ovládání plně pod kontrolou, může si naprogramovat vlastní aplikaci. Nástroje jako MIT App Inventor umožňují sestavit si funkční aplikaci pro Android i bez pokročilých programátorských znalostí.

3.Program pro řídicí jednotku robota

  • Pro Arduino: Kód se píše v jazyce C++ v prostředí Arduino IDE. Tento program má za úkol neustále kontrolovat, zda přes Bluetooth nebo Wi-Fi nepřišel nějaký příkaz z telefonu. Pokud například přijme znak ‚V‘, spustí funkci pro jízdu vpřed.
  • Pro Raspberry Pi: Zde se nejčastěji využívá jazyk Python. Skript naslouchá na síti a čeká na povely z mobilní aplikace. Podle přijatých dat pak ovládá výstupy (GPIO piny), ke kterým je připojen ovladač motorů.

Praktický příklad
s technologií Bluetooth

  1. Sestavení: Nejprve se propojí všechny hardwarové části. Motory se připojí k ovladači motorů, ten k desce Arduino a k Arduinu se připojí Bluetooth modul. Vše se napojí na společný zdroj (baterii).
  2. Programování: Do Arduina se nahraje program, který definuje, co má robot dělat při přijetí různých příkazů (např. ‚dopředu‘, ‚doleva‘, ‚stop‘, ‚zbraň zapnout‘).
  3. Instalace do mobilu: V telefonu se nainstaluje vhodná aplikace pro dálkové ovládání přes Bluetooth.
  4. Propojení a ovládání: Po zapnutí robota se v telefonu aktivuje Bluetooth a spáruje se s modulem robota. Následně se v aplikaci naváže spojení a pomocí virtuálních tlačítek na displeji je možné robota plně ovládat.

Výhody a nevýhody tohoto řešení

Hlavní výhody:

  • Úspora: Nemusíte kupovat specializovaný a často drahý RC vysílač.
  • Přizpůsobitelnost: Uživatelské rozhraní v aplikaci si můžete navrhnout přesně podle svých představ.
  • Pokročilé funkce: Lze využít senzory telefonu, jako je akcelerometr pro ovládání nakláněním.

Hlavní nevýhody:

  • Odezva: Dotykový displej nikdy neposkytne tak přesnou a rychlou hmatovou odezvu jako fyzické páčky klasického ovladače.
  • Rušení signálu: Spolehlivost bezdrátového spojení (Bluetooth, Wi-Fi) může být problematická v prostředí s velkým množstvím rušení, což je typické pro soutěžní arény.