Mobiiliapplikaatio sähkörullalaudan hallintaan

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli kehittää älypuhelimilla toimiva prototyyppisovellus, jolla voi kerätä ja visualisoida sähkörullalaudan sensoritietoja sekä säätää laudan asetuksia. Työn toimeksiantajana oli ELMEV-toiminimellä toimiva Simo Sihvonen, joka oli kehittänyt sähkörullalaudan. Sovelluksen tarkoituksena oli tuoda anturitietoja laudan kehittäjän saataville ja siten helpottaa kehitystyötä. Sovelluksella ei ohjata rullalautaa, vaan kerätään ja visualisoidaan erilaisia sensoritietoja.

Sovellus kehitettiin alustariippumattomaksi React Native -sovelluskehystä ja JavaScript-kieltä käyttäen. Rullalaudan moottorinohjainpiirin ja mobiilisovelluksen välisessä kommunikoinnissa käytettiin Bluetooth Low Energyä, joka löytyy useimmista älypuhelimista.

Mobiilisovelluksen ja rullalaudan välistä tiedonsiirtoa varten suunniteltiin viisitavuinen protokolla, jonka kehys koostuu tunnisteesta (mikä tieto on kyseessä), komennosta (luku vai kirjoitus), kahdesta datatavusta ja lopetusmerkistä. Kaikki Bluetooth-liikenne käyttää määriteltyä protokollaa. Protokollan ja sovelluksen testausta varten kehitettiin rullalaudan moottorinohjainpiiriä simuloiva testilaite Arduino-kehitysalustasta ja Bluetooth Low Energy -piiristä.

Sovellus suunniteltiin helppokäyttöiseksi, ja sen ulkoasuun otettiin vaikutteita erilaisista liikuntasovelluksista. Datan kerääminen rullalautailun aikana on helppoa, ja sovellus tallentaa sensoritietojen lisäksi myös kuljetun reitin. Omaa rullalautailusuoritusta ja rullalaudan toimintaa voi tarkastella tallennuksen jälkeen, jolloin sovellus näyttää viivakuvaajat kerätystä datasta. Kerätyn datan voi myös viedä sovelluksesta tietokoneelle taulukkomuodossa myöhempää analyysiä varten.

Lopputuloksena saatiin Android- ja iOS-alustoilla toimiva sovellus, jolla voidaan kerätä sensoridataa rullalaudalta ja sijaintitietoa mobiililaitteelta sekä visualisoida niitä laitteessa ja viedä jatkokäsittelyä varten taulukkomuodossa. React Native osoittautui toimivaksi ratkaisuksi monipuolisempaan sovellukseen, joka käyttää GPS-paikannusta ja Bluetoothia. Suurimmat ongelmat kehityksen aikana olivat sovelluksen taustatoiminta ja tavumuotoisen datan käsittely JavaScript-kielellä. Ongelmat ratkaistiin ja sovelluksen kaikki vaaditut ominaisuudet toteutettiin.

The purpose of this bachelor's thesis was to develop a prototype application that could collect and visualize sensor data from an electric skateboard and configure the board's settings. The assignment for the thesis was received from Simo Sihvonen, a sole trader with the business name ELMEV, who had developed his own electric skateboard. The purpose of the application was to bring sensor data more available to him in order to make the board's development easier. The application is not meant to control the skateboard, but to collect and visualize its data.

The mobile application was developed to be cross-platform by using JavaScript and the React Native framework. The communication between the board's motor controller and the application was carried out using Bluetooth Low Energy, which is found in most modern smartphones.

A five-byte-long protocol for the communication between the mobile application and the electric skateboard was designed. The protocol's first byte indicates the board data parameter identifier (which information the frame concerns). The second byte is a command byte telling whether we want to read or write the parameter. The third and fourth bytes contain the data and the fifth one is an ending byte. In order to test the protocol and the application, a testing device with Arduino development board and Bluetooth Low Energy chip was built.

The application was designed to be easy to use and the design got inspiration from existing sports tracking applications. Collecting sensor data while skateboarding is easy and the application also saves the route taken using GPS. One can inspect his or her skateboarding exercise and the skateboard's performance after the ride, as the application shows line charts of the collected data. The data can also be exported in a spreadsheet format in order to analyze it further on a computer.

The end result of the thesis was a working application running on both Android and iOS devices. The application can be used to collect sensor data from the electric skateboard and combine it with the location data from the mobile device. All the collected data can be visualized with graphs in the app and exported in a spreadsheet format. React Native proved to be a working solution for building such a versatile application which uses both GPS and Bluetooth. The biggest problems during the development were background mode and binary data handling with JavaScript. The problems were solved and all required features were implemented.