Platforma pro vizualizaci a ovládání různých typů robotických podvozků

Abstract

This thesis presents the design and implementation of an educational application for visualization and control of various robot chassis types used in robotics, including differ- ential, omnidirectional, and mecanum drive configurations. The application targets high school students and beginners seeking to understand the principles behind different mo- tion mechanisms and to compare their behavior in an interactive environment. The main component of the application is a simulator that provides real-time 2D visualization with configurable robot geometry, a built-in robot designer, and telemetry display. Users can control the simulated robot via keyboard, gamepad, inter-process communication using ZeroMQ with binary protocol, or via connection to real hardware over a serial interface. The physics engine implements forward and inverse kinematics for all supported drive types. The application is built in C++ using SFML and ImGui, with a modular archi- tecture separating input handling, physics simulation, visualization, and configuration management.

Tato práce popisuje návrh a implementaci edukační aplikace pro vizualizaci a řízení různých typů robotických podvozků (diferenciálního, všesměrového a mecanum pohonu). Aplikace je určena studentům středních škol a začátečníkům, kteří se chtějí seznámit s principy jednotlivých pohybových mechanismů a porovnat jejich chování v interaktiv- ním prostředí. Hlavní částí aplikace je simulátor, který poskytuje vizualizaci v reálném čase s konfigurovatelnou geometrií robota, vestavěným editorem robota a zobrazením telemetrie. Uživatel může robota ovládat pomocí klávesnice, gamepadu, meziprocesové komunikace přes ZeroMQ s binárním protokolem nebo připojením reálného hardwaru přes sériové rozhraní. Fyzikální engine implementuje přímou a inverzní kinematiku pro všechny podporované typy podvozků. Aplikace je vytvořena v C++ s využitím kniho- ven SFML a ImGui a má modulární architekturu oddělující zpracování vstupů, fyzikální simulaci, vizualizaci a správu konfigurace.