IoT a robotika: robotický pes Micro:bit XGO

XGO je štvornohý robot, ktorý má 12 stupňov voľnosti, pričom pohyb každej končatiny zabezpečujú tri servomotory. Vďaka tomu sa dokáže pohybovať všetkými smermi. Tento projekt je k dispozícii vo viacerých verziách,  XGO Mini využíva modul s čipom Kendryte K210, kamerou a displejom, podporuje rozpoznávanie obrazu ja strojové učenie. Variant Micro:bit XGO využíva populárnu mikropočítačovú dosku Micro:bit. Obidva varianty je možné ovládať aj pomocou mobilnej aplikácie. Štvornohý robot dokáže napodobňovať pohyb pri chôdzi psa, takže na rozdiel od kolesových robotických podvozkov zvládne aj náročnejší terén. Vďaka snímačom polohy a náklonu je XGO stabilný a vie sa prispôsobiť napríklad zmene náklonu podložky

Konštrukcia a ovládanie z mobilnej aplikácie

Programovanie pomocou Micro:bitu

Telo robota je z pevnej zliatiny hliníka s eloxovaným povrchom. Robotický pes si dokáže sadnúť, ľahnúť, dať labku, „vykonať potrebu“ so zdvihnutou zadnou labkou, hľadať jedlo, ňuchať, chodiť všetkými smermi a veľa ďalších pohybových kreácií.

Pohyb na štyroch nohách si vyžaduje veľmi zložitú vzájomnú koordináciu pohybov 12-tich servomotorov a snímanie zrýchlenia orientácie a náklonu. Preto je v tele robotického psa riadiaca elektronika s výkonným mikrokontrolérom STM32F4, 9-osovým senzorom IMU (Inertial Measurement Unit), obvodom ESP32 pre bluetooth komunikáciu a ďalšími elektronickými obvodmi.

Koordináciu pohybov nôh teda zabezpečuje firmvér v internom mikrokontroléri. Mobilná aplikácia, prípadne Micro:bit slúži len na zadávanie povelov. Z technického hľadiska to funguje tak, že Micro:bit je s elektronikou robotického psa spojený cez sériové rozhranie. Na prepojenie sa využívajú tri vodiče – signály Rx, Tx a GND, čiže elektrická zem, pričom signály Rx a Tx generujú porty P1 a P2. Robotický pes má vlastnú nabíjateľnú batériu, ktorá však Micro:bit nenapája. Výdrž batérie je približne 90 minút.  V balení je rozširujúci modul ring:bit v ktorom sú tri batérie veľkosti AA. Na tento modul sa upevní Micro:bit, ktorý v balení nie je. Mechanické a elektronické prepojenie zabezpečuje 5 skrutiek. Takáto zostava sa upevní na prednú časť robotického psa pomocou dvoch skrutiek a plastov mechanických dielov kompatibilných so stavebnicou Lego Technic. Dizajnovo potom Micro:bit tvorí ako keby hlavu robotického psa, pričom na maticovom displeji 5 x 5 LED môžete zobrazovať rôzne symboly, alebo rolujúci text.  

Po zapnutí tlačidlom na chrbte sa robotický pes postaví a čaká na povely, či už z Micro:bitu, alebo z mobilnej aplikácie. Pri ovládaní pomocou mobilnej aplikácie sa Micro:bit nevyužíva, aplikácie komunikuje cez bluetooth priamo s mikrokontrolérom vo vnútri. Ak využívate na zadávanie povelov Micro:bit, potrebujete do vývojového prostredia Makecode nainštalovať knižnicu XGO, ktorej úlohou je transformovať príkazy na ovládanie pohybu na kódy, ktoré sa prenášajú do interného mikrokontroléra cez sériové rozhranie. Využíva sa prenosová rýchlosť  115 200 a zoznam povelov nájdete v dokumentácii na stránke https://www.xgorobot.com/2021/08/15/XGOmini/. Inak povedané, XGO môžete ovládať nielen pomocou Micro:bitu, ale akéhokoľvek mikrokontroléra, napríklad pomocou Arduina, Raspberry Pi, dosiek s ESP32 a podobne.