Smartfon steruje robotem

Tomasz Oraczewski, student IV roku Mechatroniki na Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Robotyki AGH, zdobył główną nagrodę w ogólnopolskim konkursie prac dyplomowych „Młodzi Innowacyjni 2012". Jury wyróżniło młodego naukowca za pracę inżynierską pt. „Wykorzystanie urządzenia typu smartfon w sterowaniu robotem mobilnym". Promotorem nagrodzonej pracy jest prof. dr hab. inż. Mariusz Giergiel.

---

Wybierając temat pracy inżynierskiej, Tomasz Oraczewski chciał zwrócić uwagę na niezwykle rozbudowane funkcje telefonów typu smartfon. Popularność smartfonów w ostatnim czasie szybko rośnie, jednak zdecydowana większość użytkowników nie ma pojęcia, jak wielkie możliwości są ukryte w tych małych urządzeniach. Aby to zobrazować, student AGH skonstruował robota, którym steruje właśnie przy pomocy swojej komórki. Jest to pojazd gąsienicowy, zbudowany na bazie dość prostego mechanizmu, powszechnie dostępnego w sklepach. Ma dwa silniki na prąd stały z przekładniami. Aby „ożywić" robota, należało popracować nad elektroniką. „Skonstruowałem układ, który umożliwiłby sterowanie robotem, czyli miał kontrolę nad silnikami. Musiałem więc przemyśleć sprawę komunikacji smartfona z robotem. Wybrałem standard komunikacji bluetooth i dokupiłem odpowiedni moduł mogący komunikować się z układem elektronicznym robota" - wyjaśnia Oraczewski. Zainstalowany na robocie mikrokontroler steruje pośrednio silnikami i bezprzewodowo komunikuje się przez bluetooth ze smartfonem.

 

Takie „porozumiewanie się" kilku urządzeń - w tym przypadku robota i smartfona za pomocą bluetootha - jest możliwe dzięki różnym aplikacjom. Podstawowa służy do sterowania urządzeniem poprzez przyciski ekranowe - jest to standardowe wykorzystanie smartfonu jako panelu dotykowego. Wielu użytkowników nie zdaje sobie sprawy, że w ich telefonach znajdują się liczne sensory jak: akcelerometry, żyroskopy oraz czujniki natężenia pola magnetycznego, światła czy ciśnienia. „Skupiłem się na wykorzystaniu wbudowanych w smartfony sensorów, bo jest to bardzo ciekawe z punktu widzenia inżynierskiego" - mówi pan Tomasz. „Na początku wykorzystałem możliwości, jakie daje akcelerometr, który pozwala na określenie kąta przechylenia telefonu względem powierzchni ziemi" - dodaje konstruktor. Dzięki temu akcelerometrowi i stworzonej aplikacji można płynnie sterować prędkością i kierunkiem jazdy robota, czyli można nim kierować, poruszając odpowiednio telefonem. Ale nie tylko.

 

Robot mobilny sterowany smartfonem - Śledzenie toru ruchu

 

Kolejna funkcja to komendy głosowe. „Robiłem aplikacje na smartfony z systemem operacyjnym Android, gdyż jest to najpopularniejszy system na tego typu urządzenia" - tłumaczy Tomasz Oraczewski. Platforma Android udostępnia narzędzia do rozpoznawania komend głosowych. Działa to w ten sposób, że nagrywany jest fragment wypowiedzi skierowanej do smartfona. Jest on przesyłany przez Internet na serwery Google'a, gdzie następuje analiza dźwięku. W odpowiedzi dostajemy informację, która jest już czytelna dla maszyny. „W ten sposób zaprogramowałem komendy: w prawo, w lewo, do przodu, do tyłu itp." - objaśnia student AGH.

 

Bardzo ciekawa jest kolejna funkcja urządzenia: dzięki smartfonowi można sterować robotem z każdego miejsca na świecie z dostępem do Internetu. Jak to możliwe? Smartfon może łączyć się ze stronami www. Trzeba zainstalować go na robocie i mieć dostęp do strony internetowej. Mamy wtedy podgląd z kamery w telefonie, dostęp do danych GPS (dzięki temu wiemy, gdzie robot się znajduje) i poprzez stronę www wydajemy odpowiednie komendy.

 

Robot mobilny sterowany smartfonem - Sterowanie przez stronę WWW

 

Mały wielki smartfon

W pracy inżynierskiej Tomaszowi Oraczewskiemu chodziło po pierwsze o to, aby udowodnić, że tworząc różne aplikacje na jedno urządzenie - smartfon - można uzyskać naprawdę wiele funkcji, po drugie, aby pokazać że smartfon jest wszechstronnym i przyszłościowym urządzeniem. Używając smartfona można sterować nie tyko robotem, ale wieloma różnymi urządzeniami mechatronicznymi i elektronicznymi, zarówno w warunkach domowych, jak i w przemyśle. Nie trzeba kupować dodatkowych paneli dotykowych, trzeba umieć wykorzystać nasz smartfon. Wystarczy napisać specjalną aplikację oraz zaprojektować jakąś formę komunikacji między naszym smartfonem a danym urządzeniem. Proste? Zdecydowanie tak! - dla informatyka. Dla przeciętnej osoby z pewnością nie. Dlatego nasz student wraz ze swoimi kolegami z katedry Robotyki i Mechatroniki złożyli projekt o dofinansowanie w ramach Programu Badań Stosowanych, w którym chcą opracować narzędzia umożliwiające wszystkim ludziom łatwe zaprogramowanie smartfona po to, aby można było nim sterować zwykłymi urządzeniami domowego użytku. Chodzi o zarządzanie oświetleniem, klimatyzacją, ogrzewaniem, wentylacją, otwieraniem bram czy drzwi. Zamiast wielu pilotów i sterowników mamy w ręce jedno wielofunkcyjne urządzenie - własny telefon.

 

Tekst: Ilona Trębacz, Zdjęcia: Zbigniew Sulima

---