1. Úvod

Prvá myšlienka bezpilotného leteckého prostriedku vznikla ešte v 19. storočí, keď rakúski vojaci bombardovali Benátky pomocou bômb upevnených na balónoch. Ďalším podobným pokusom sa stali počas prvej svetovej vojny bezpilotné lietadlá. Za prvé armádne bezpilotné lietadlo je označované Ruston Proctor Aerial Target. Bolo založené na technológií od Nikola Teslu, ktoré sa používalo ako bomba riadená z bezpečnej vzdialenosti. V boji sa však nakoniec nepoužil. Počas II. svetovej vojny sa vyvinulo mnoho diaľkovo ovládaných lietadiel. Jedným z najznámejších, ktoré používali americké vojenské služby, sa stalo rádiové lietadlo OQ-2. Ďalším známym bezpilotným lietadlom, ktorému sa podarilo bezpečne pristáť a znova vzlietnuť, bol Queen Bee. Považoval sa prvý viacúčelový dron, ktorý bol využitý pri tréningu protilietadlových strelcov alebo ako navádzaná zbraň.
Drony sa počas vojny postupne vyvíjali. Niektoré nadobudli futuristický vzhľad kvôli televíznej kamere, ktorá prenášala obraz. Preto sa stali užitočným pomocníkom pri získavaní spravodajských informácií a unikátnych záberov.
Bezpilotnému lietadlu sa tešili aj deti, keď sa stalo v roku 1920 stalo prvou hračkou svojho druhu. Vynašiel ju Etienne Omnichen. Dokázala preletieť 360 metrov a stala sa predchodcom kvadroptéry Convertawings Model A, ktorú vynašiel Dr. George E Bothezat.

2. Klasifikácia

V súčasnosti nie je jednoduché zlúčiť drony do jednej skupiny. Preto existuje viacero rozdelení, vďaka ktorým vieme zaradiť drony do určitých tried.

Z hľadiska vykonávacieho nariadenia komisie Európskej únie 2019/947 poznáme tri hlavné kategórie, ktoré majú vlastné podmienky.

1. Otvorená skupina

Prvú kategóriu označujeme ako otvorenú skupinu. Je zameraná na jednoduché a bezpečné operácie. Delí sa na tri podkategórie A1, A2 a A3 podľa hmotnosti. Základné požiadavky, ktoré musí pilot dodržať, sa vzťahujú na vzletovú hmotnosť, ktorá nesmie presahovať 25 kg. Musia zostať v bezpečnej vzdialenosti od ľudí a zhromaždení. Výška letu nesmie prekročiť 120 m a výnimkou preletu cez prekážky. Dron nesmie prenášať nebezpečný náklad, či zhadzovať prekážky.

2. Osobitná skupina

Ďalšou je osobitná kategória. Prevádzkovateľ musí dodržať prísnejšie požiadavky, keďže môže vykonávať operácie s vyšším rizikom. V danej kategórií bude vyžadovať Dopravný úrad žiadosť o prevádzkové povolenie v osobitej kategórií, potvrdenie o uzavretom poistení a musí vlastniť prevádzkovú príručku

3. Osvedčená skupina

Poslednou kategóriou je osvedčená kategória, kde sa uskutočňujú špeciálne operácie, ako napríklad prevádzka s cestujúcimi na palube bezpilotného lietadla. Vyžaduje sa certifikácia, osvedčenie prevádzkovateľa a preukaz spôsobilosti pilotov.

Delenie podľa ovládania:

3. Štúdie

• Vplyv dronov vo vzdelávacom procese
• Drony majú veľký potenciál v školskom vzdelávaní, najmä v oblasti STEM a rozvoja priestorových zručností, ale ich implementácia vyžaduje riešenie bezpečnostných problémov a školenie pedagógov. Po znížení cien od roku 2015 sa stali prístupnejšími, no stále existujú výzvy v oblasti ich správneho využitia. Kombinácia dronov s virtuálnou realitou môže zlepšiť angažovanosť študentov a ich motiváciu. Výskum ukazuje pozitívne účinky, no väčšina štúdií čelí obmedzeniam, ako je malá veľkosť vzorky a krátky časový rámec. Pre úspešné začlenenie dronov do vzdelávania je potrebné ďalšie školenie učiteľov a podrobný výskum ich špecifikácií a aplikácií.

• Mirko-projekt
• Na Prírodovedeckej fakulte Univerzity Mateja Bela sa uskutočnil mikro-projekt "Mimoškolská aktivita", ktorý umožnil študentom bakalárskeho stupňa pracovať so žiakmi základných a stredných škôl. Tento projekt využilo približne 75% študentov. Cieľom bolo zvýšiť záujem o programovanie, čo sa podporilo zakúpením dronu Airblock, ktorý slúžil na výučbu programovania pomocou cvičení v prostredí Makeblock. Žiakom sa páčili úlohy, pričom najzaujímavejšou časťou bolo testovanie na konci projektu.

• Použitie dronu na podporu vzdelávania mladých študentov
• Programy, ktoré využívajú IKT, ako drony, môžu zlepšiť kvalitu vzdelávania a podporiť celoživotné učenie. Štúdia na Taiwane ukázala, že používanie dronov pomáha študentom zlepšiť schopnosti ako priestorová vizualizácia a sekvenovanie. Výsledky tiež ukázali, že pohlavie neovplyvňuje učenie sa týchto zručností.

• Robotika na základných školách
• V roku 2017 sa v Českej republike uskutočnil výskum zameraný na výučbu robotiky na základných školách. Štúdia sa zameriavala na postoje učiteľov, ich metodické a technické znalosti, ako aj na využívanie robotických stavebníc pri výučbe programovania. Výsledky ukázali, že mnohí učitelia nevyužívajú roboty kvôli nedostatku záujmu o algoritmizáciu, finančným problémom alebo nepripravenosti na realizáciu. Testovanie žiakov 6. ročníka ukázalo, že robotické stavebnice majú potenciál zlepšiť výučbu, ale nie sú dostatočne využívané vo všetkých školách. Chlapci mali lepšie výsledky pri riešení úloh.

4. LiteBee Wing

Spoločnosť Makerfire Technology CO je čínska firma, ktorá stojí za výrobou dronov značky LiteBee. Sú navrhnuté tak, aby deti alebo žiaci vedeli napísať svoj vlastný kód v prostredí Scratch alebo v Pythone. Pri programovaní sa dá prostredie rozšíriť aj rôzne rozšírenia, ako je napr. pero alebo mnohé využitia dronu LiteBee Wing. Tie treba vybrať, ak sa žiaci chystajú naprogramovať drona.

Taktiež poskytuje aj kurzy programovania dronov. Táto spoločnosť vyprodukovala viac druhov dronov, napríklad LiteBee Wing, LiteBee Wing FM, Ghost II, Armor 90 a mnohé iné. Dron je inšpirovaný dánskou hračkou, ktorá je obľúbená u detí, a to legom. Súčasťou drona sú ochranné kryty umiestnené okolo vrtúľ, ktoré chránia dron pred zničením, ak sa dostane do kontaktu s prekážkami.

4.1. Programovacie prostredie

Dron LiteBee Wing programujeme v aplikácií LiteBee Go, ktorá je podobná prostredí Scratch. Je potrebné si rozšíriť prostredie o príkazy pre dron.

Popis prostredia

Vypíšeme zopár najdôležitejších príkazov z každej časti.

Pohyb/Motion

• dopredu o 10 - pohyb dopredu o 10 krokov
• vpravo o 15 - otočenie vpravo o 15 stupňov
• vľavo o 15 - otočenie vľavo o 15 stupňov
• skoč na náhodnú pozíciu - postavička Sprite sa presunie na náhodnú pozíciu
• skoč na x: 0 y: 0 - postavička Sprite sa presunie na pozíciu 0, 0

Vzhľad/Looks

Vzhľad nebudeme pri drone potrebovať. Jedná sa o príkazy určené na online programovanie postavičky Sprite.

• bublina Ahoj svet! na 2 sekundy - Ukáže na obrazovke Ahoj svet! po dobu 2 sekundy
• zmeň kostým na kostým2 - postavička zmení nastavený kostým na kostým2

Zvuk/Sound

• zahraj tón stredný C na 1 sekundu - prehrá konkrétny tón po dobu 1 sekundy
• zastav zvuk - zastaví aktuálne prehrávaný zvuk
• zahraj hudbu - prehrá predvolenú melódiu

Udalosti/Events

• po kliknutí na - po kliknutí na vlajku, klávesu alebo odoslanie správy začne program
• vyšli správu správa1 - vyšle správu správa1

Ovládanie/Control

• počkaj 1 sekundu - program sa na 1 sekundu pozastaví
• opakuj 10-krát - opakovanie príkazov v slučke 10-krát
• opakuj stále - nekonečná slučka, príkazy sa opakujú do zastavenia
• ak podmienka, tak - vykonanie príkazov, ak je podmienka splnená
• ukonči program - zastavenie programu

Zisťovanie/Sensing

• detekuj prekážku - zistí, či je pred robotom prekážka
• detekuj čiaru - zisťuje, či robot sleduje čiaru na podklade
• zmeraj vzdialenosť - meria vzdialenosť od objektov v okolí
• detekuj svetlo - zisťuje intenzitu svetla
• detekuj náklon - zisťuje náklon robota v priestore

Operácie/Operators

• operácie +,-, *, / - súčet, súčin, rozdiel a podiel
• náhodne od číslo do číslo - vyberie náhodné čísla
• spoj text text - spojí dve slová
• zaokrúhli číslo - zadané číslo zaokrúhli

Premenné/Variables

• nastav premennú na číslo - nastaví premennú na požadované číslo
• zmeň premennú na číslo - zmení premennú na požadované číslo

Moje bloky/My Blocks

Môžete si vytvoriť vlastné bloky.

LiteBee Wing

• calibration - kalibrácia drona, vždy na začiatku kódu
• take off - vzlietnutie drona
• auto land - pristánie drona
• pos hold - dron sa vynáša
• ste the motor´s 1 speed as 10 - nastaví motor 1 na rýchlosť 10
• set the height as číslo cm - nastaví výšku/vzdialenosť od zeme v cm
• set forward direction the speed as 5 cm/s, left direction speed as 0 cm/s - dron pôjde dopredu rýchlosťou 5 cm/s a NEotáča sa doľava
• set the nose cw rotate 90 (0-180)degrees - dron sa otočí na mieste o 90 stupňov doprava

5. Airblock

Airblock je jediným z opísaných dronov, ktorý má 8 vrtúľ. Dajú sa formovať do rôznych útvarov, takže dron sa dá zostaviť na ďalšie 3 útvary Pavúka, Trojuholník a Vznášadlo. Firma Makeblock vytvorila Airblock s cieľom naučiť aj zabaviť. Je vyrobený z magnetizovaných a modulárnych dielov, ktoré sú vyrobené z umelej peny. Ak narazí do prekážky, rozpadne sa a znova sa dá jednoducho poskladať.

Je vybavený LED svetlami, ktoré môžu byť programovateľné na rôzne efekty. Tento dron podporuje aj rozšírené funkcie, ako sú prekážkové dráhy, sledovanie trasy a experimentovanie s fyzikou letu.

5.1. Programovacie prostredie

Dron vieme ovládať aj programovať v aplikácií Makeblock, v ktorom sa skladajú príkazy pomocou blokov. Na začiatku programovania si vieme zvoliť zo štyroch modulov, podľa toho ako majú byť usporiadané vrtule. Aplikácia osahuje 2 časti a to Design a Play. V časti Design sa nachádzajú príkazy, ako napr. tlačidlo s názvom Triangle. V nej sa nachádza predom pripravený kód pre dron, aby vytvoril trojuholník. V časti Play už vieme spustiť a otestovať nami vytvoreneé príkazy.

Príklad tlačidla Triangle. Medzi postupnými príkazmi na pohyb sa nachádzajú príkazy wait 1s na počkanie/pozastavenie.

Po kliknutí na Button sa zobrazí možnosť Code a Delete. Ak si vyberieme možnosť Code zobrazia sa nám skupiny príkazov rozdelené do siedmych častí. Ukážeme si tie najvyužívanejšie.

Začiatok/Begin

• when button pressed - po kliknutí na tlačidlo
• power on - zapnúť
• power off - vypnúť

Pohyb/Move

• drone forward for číslos - dron pôjde dopredu niekoľko s
• drone turn left to degree číslo - dron sa otočí doľava o niekoľko stupňov
• drone shake for číslos - dron sa zatrasie na 1 s
• drone hover - dron sa vznáša
• drone landing - dron pristane

Displej/Display

• set LED all to color farba - nastaví všetky LED svetlá na určitú farbu

Udalosti/Event

• shake tablet - po zatrasení tabletu vykoná príkaz

Zistenie/Detect

• read temperature - prečíta teplotu
• read battery level(percent) - prečíta ostatok batérie v percentách

Matematika/Math

• operácie +, -, *, /, = - operácie medzi dvoma premennými
• true/false - pravda, nepravda
• set itemto - nastav premennú na

Ovládanie/Controls

• wait 1 s - počkaj 1 s
• repeat forever, repeat číslo times...do - cykly
• if...do, id...do...else číslo times...do - podmienky, zistenie

6. Ryze Tello

Ryze Tello od firmy DJI je malý dron určený nie len na vzdelávanie, ale aj do rodiny a povolania. Je vhodný aj pre začiatočníkov, aj pre skúsenejších, ktorí si chcú užiť akrobatické kúsky. Najväčšou výhodou je funkcia FailSafe, ktorá pri strate spojenia s hardvérom prikáže dronu pristáť. Keďže je dron vybavený kamerou, vieme zaznamenať trasu alebo video z letu, ktoré je premietané v aplikácií.

6.1. Programovacie prostredie

Programovacie prostredie

Dron sa dá blokovo naprogramovať v aplikácií Droneblocks, ktoré je podobné prostrediu Scratch. Jednou z možností je aj prepis blokov do kódu v JavaScripte. Prostredie je v anglickom jazyku.

Po pripojení k dronu sa na obrazovke v pravom hornom rohu zobrazí kamera.

Vzlietnutie/Takeoff

• takeoff - vzlietnuť
• takeoff after číslo seconds - vzlietnuť po určitom čase

Navigácia/Navigation

• set speed to číslo cm/s - nastav rýchlosť na...
• fly forward/backward/left/right číslo cm - leť dopredu/doazdu/vľavo/vpravo
• fly up/down číslo cm - leť hore/dole o niekoľko cm

Kamera/Camera

• take photo - urob fotku

Premet/Flip

• flip forward/backward - preklop sa dopredu/dozadu
• flip left/right - preklop sa doľava/doprava

Cykly/Loops

• repeat číslo times - opakuj niekoľkokrát
• repeat while...do - opakuj pokým
• power off - vypnúť

Podmienky/Logic

• if...do - ak...potom

Operácie/Math

• číslo - konkrétne číslo
• +, -, *, /, = - operácie medzi dvoma premennými

Premenné/Variables

• set i to - nastav premennú na
• change i to - zmeň premennú na
• i - premenná

Funkcie/Function

• to do something - rob niečo

Pristánie/Land

• land - pristaň
• land for set číslo seconds then takeoff - pristaň na niekoľko sekúnd a vzlietni

7. Ďalšie drony

Ďalším spojením dronu a mirco:bit-u je Drone:bit od spoločnosti Makerfire Technology CO. S dronom sa vedia žiaci naučiť programovať a taktiež zažiť zábavu prostriedkom akrobacií. Drone:bit má zabudované senzory na stabilizáciu letu a detekciu prekážok.

Na stránke MakeCode nájdu žiaci aj rôzne cudzie projekty, ktoré ich vedia inšpirovať k vytvorenie a skúmaniu nových úloh nielen pre drony. Na rozdiel od LiteBee a je určený pre starších žiakov. Dron sa predáva bez micro:bitu.

Programovacie prosredie

Programovať sa dá v jednoduchých blokoch a v Pythone, no je potrebné pridanie rozšírenia príkazov pre drony. Je možnosť programovať aj v JavaScripte a to v prostredí MakeCode, ktoré nájdeme aj na prehliadači.

Stránka makecode https://makecode.microbit.org/i> je v štýle prostredia Scratch.

Nasledujúcim dronom určeným na vzdelávanie je CoDrone EDU od firmy Robolink. Dá sa programovať v prostredí Blockly a Pythone. Tento model obsahuje senzory na meranie vzdialeností zdola aj vzadu. Je veľmi podobný zariadeniu Ryze Tello, avšak CoDrone sa dokáže ovládať cez fyzický ovládač. Je možnosť kúpiť celú sadu po 10, 20 alebo 50 dronov pre triedu.

8. Cvičenia

V nasledujúcej kapitole sú cvičenia zamerané na programovanie dronov. Sú zoradené od najľahších po najťažšie. Každý dron má vlastné programovacie prostredie, ktoré sú si dosť podobné. Preto zadania budú rovnaké, prípadné podobné.

8.1. Roztočenie vrtúľ

Vašou úlohou je zapnutie vrtúľ na dronoch na pár sekúnd. Ak máte dron LiteBee Wing zapnite dve protiľahlé vrtule, pri ostatných zapnite všetky.

riešenie pre dron LiteBee Wing

riešenie pre dron Airblock

8.2. Vzlietnutie

Vašou úlohou je vzlietnuť, nechať dron vznášať sa na pár sekúnd a pristáť.

riešenie pre dron LiteBee Wing

riešenie pre dron Airblock

riešenie pre dron Ryze Tello

8.3. Vzlietnutie a nastavenie výšky

Vzlietnutie s dronom, následne zníženie výšky a pristátie. Medzi krokmi by sa mal dron na 
chvíľu vznášať vo vzduchu.

riešenie pre dron LiteBee Wing

riešenie pre dron Airblock

riešenie pre dron Ryze Tello

8.4. Štvorec

Vykreslenie štvorca pomocou dron, kedy kamera bude vždy otočená dopredu. Veľkosť strany
môže byť od 20 do 50 cm. (bez použitia cyklu)

riešenie pre dron LiteBee Wing

riešenie pre dron Airblock

riešenie pre dron Ryze Tello

Ak sa vám podarilo naprogramovať dron bez cyklov, prerobte kód a použite ich.

8.5. Schody

Dron vzlietne a vykreslí 3 schody, šírku a výšku schodu si môžete zvoliť sami. Pre drony
LiteBee Wing a Airblock sa využije úloha bez cyklu a pôjde po schodoch smerom hore. 
Smerom hore pôjdu aj drony Ryze Tello, ale tu sa využijú cykly.

riešenie pre dron LiteBee Wing 1, LiteBee Wing 2

riešenie pre dron Airblock

riešenie pre dron Ryze Tello