はじめに

Visual Studio/C#でWindows、Macとくれば「次はAndroidからEV3を制御してみよう！」ということでやってみました。
【関連記事】
【EV3 x C#】lejos-server/clientを使ってC#でEV3を制御する(Windows編)
【EV3 x C#】lejos-server/clientを使ってC#でEV3を制御する(Mac編)
本記事は、上記Windows編での準備およびlejos-serverの転送・実行ができている状態を前提とします。

スマホアプリは今回が初めてという私ですら、Xamarin.Formsを使用して簡単にAndroidからEV3の制御ができましたのでご紹介します。

環境

開発PC

Windows 10 64bit
Visual Studio 2019

EV3

leJOS
車の基本モデル形
WiFiドングル付 (ELECOM WDC-150SU2MBK)

Android

OPPO Reno A (Android 9)

WiFi

スマホ、EV3を同一APに接続

準備

Visual Studioでモバイル開発を有効にする

Visual Studioインストーラーを実行し、[.NETによるモバイル開発]にチェックしてインストールしておきます。

Androidアプリの作成

「Xamarin を使用して Android 向けの開発を始める」を参考にしながら以下の手順を実施します。

Xamarin.Formsプロジェクトの新規作成

Visual Studioを起動し、新規プロジェクトの作成から[モバイルアプリ(Xamarin.Forms)]を選択して[次へ]

次の画面で任意のプロジェクト名を入力して[作成]をクリック。

[新しいモバイルアプリ]画面が表示されるので、

[空白]を選択
予定している開発対象で[Android]のみにチェック

し、[作成]をクリック

実機と接続して実行

「Android デバイスまたはエミュレーターでテストする」を参考にしながら、以下の手順を実施します。
(一部文言はOPPOの場合)

スマホと開発PCをUSB接続し、設定を開く
[端末情報]を表示する
[ビルド番号]を7回タップ　=>開発者モードになる
前の画面に戻り、[その他の設定] -> [開発者オプション] -> [USBデバッグの許可]をセット

ここまでの手順を実施すると、接続した実機名で実行できそうな状態になります。

プログラムは何も変更せずに、とりあえず実行してみます。
おぉ！実機上にこんな画面が表示された！！（もうこの時点で感動）

画面の変更

「Xamarin.Forms XAML ページのレイアウトをカスタマイズする」を参考に、MainPage.xamlファイルの内容を次のように書き換えます。
ラベル部分を「EV3 Controller」に書き換えたのと、3x3のグリッドにボタンを配置しました。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<ContentPage xmlns="http://xamarin.com/schemas/2014/forms"
             xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2009/xaml"
             x:Class="lejosAndroid.MainPage">

    <StackLayout>
        <Frame BackgroundColor="#2196F3" Padding="24" CornerRadius="0">
            <Label Text="EV3 Controller" HorizontalTextAlignment="Center" TextColor="White" FontSize="36"/>
        </Frame>
        <Grid>
            <Grid.RowDefinitions>
                <RowDefinition Height="Auto" />
                <RowDefinition Height="Auto" />
                <RowDefinition Height="Auto" />
            </Grid.RowDefinitions>
            <Grid.ColumnDefinitions>
                <ColumnDefinition Width="*" />
                <ColumnDefinition Width="*" />
                <ColumnDefinition Width="*" />
            </Grid.ColumnDefinitions>
            <Button Grid.Row="0" Grid.Column="1" Text="Forward" Clicked="OnForwardButton_Clicked" />
            <Button Grid.Row="1" Grid.Column="0" Text="Left" Clicked="OnLeftButton_Clicked" />
            <Button Grid.Row="1" Grid.Column="1" Text="STOP" Clicked="OnStopButton_Clicked" />
            <Button Grid.Row="1" Grid.Column="2" Text="Right" Clicked="OnRightButton_Clicked" />
            <Button Grid.Row="2" Grid.Column="1" Text="Back" Clicked="OnBackButton_Clicked" />
        </Grid>
    </StackLayout>
</ContentPage>

NuGetからlejos-clientを追加

Visual Studioのメインメニューから[ツール] -> [NuGetパッケージマネージャー] -> [パッケージマネージャーコンソール]を選択
パッケージマネージャーコンソールで次のように入力し、Enter

PM> Install-Package lejos-client

【補足】
Android開発に合わせて、lejos-clientは.NET Standard2.0にも対応しました。

ロジックの記述

MainPage.xamlを右クリックし、[コードの表示]を選択します。

MainPage.xaml.csに次のように記述します。
ボタンのイベント処理で各EV3のコマンドを実行(パラメータは適当)するシンプルなものです。

using System;
using System.Collections.Generic;
using Xamarin.Forms;
using lejos_client;

namespace lejosAndroid
{
    public partial class MainPage : ContentPage
    {
        //EV3オブジェクト
        EV3 _ev3;

        public MainPage()
        {
            InitializeComponent();
        }

        protected override void OnAppearing()
        {
            base.OnAppearing();
            // アプリ開始時にEV3がWiFiで取得したアドレスに接続
            _ev3 = new EV3("192.168.1.107", 6789);
        }

        private void OnForwardButton_Clicked(object sender, EventArgs e)
        {
            //前進
            _ev3.Wheels.GoForward(150, 720);
        }

        private void OnLeftButton_Clicked(object sender, EventArgs e)
        {
            //左に回転
            _ev3.Wheels.TurnLeft(100, 100);
        }

        private void OnRightButton_Clicked(object sender, EventArgs e)
        {
            //右に回転
            _ev3.Wheels.TurnRight(100, 100);
        }

        private void OnBackButton_Clicked(object sender, EventArgs e)
        {
            //後進
            _ev3.Wheels.GoBackward(150, 720);
        }

        private void OnStopButton_Clicked(object sender, EventArgs e)
        {
            //停止
            _ev3.Wheels.Stop();
        }
    }
}

再度デバッグ実行

デバッグ実行の前に、EV3が「READY」の状態になっていることを確認してください。
実行すると、簡易的にグリッドに配置したボタンがこのように表示されました。

ボタンをタップして動きを確認します。

AndroidxC#でEV3を制御してみた。 pic.twitter.com/qd9Lx2m4NT
— teonsen (@teonsen2) December 31, 2020

一度スマホでデバッグ実行すると、アプリがスマホ内に入るのでUSBケーブルを抜いても動作します。

追記：傾きでの制御

スマホの傾きで直感的に操作できるようにしてみました。
「Orientation Mode」を追加し、ONの場合はスマホの傾きがそのまま動きとなるようにします。

MainPage.xamlを次のように変更します。グリッドに２行追加し、SwitchとOrientation表示用のLabelを追加しました。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<ContentPage xmlns="http://xamarin.com/schemas/2014/forms"
             xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2009/xaml"
             x:Class="lejosAndroid.MainPage">

    <StackLayout>
        <Frame BackgroundColor="#2196F3" Padding="24" CornerRadius="0">
            <Label Text="EV3 Controller" HorizontalTextAlignment="Center" TextColor="White" FontSize="36"/>
        </Frame>
        <Grid>
            <Grid.RowDefinitions>
                <RowDefinition Height="Auto" />
                <RowDefinition Height="Auto" />
                <RowDefinition Height="Auto" />
                <RowDefinition Height="Auto" />
                <RowDefinition Height="Auto" />
            </Grid.RowDefinitions>
            <Grid.ColumnDefinitions>
                <ColumnDefinition Width="*" />
                <ColumnDefinition Width="*" />
                <ColumnDefinition Width="*" />
            </Grid.ColumnDefinitions>
            <Button Grid.Row="0" Grid.Column="1" Text="Forward" Clicked="OnForwardButton_Clicked" />
            <Button Grid.Row="1" Grid.Column="0" Text="Left" Clicked="OnLeftButton_Clicked" />
            <Button Grid.Row="1" Grid.Column="1" Text="STOP" Clicked="OnStopButton_Clicked" />
            <Button Grid.Row="1" Grid.Column="2" Text="Right" Clicked="OnRightButton_Clicked" />
            <Button Grid.Row="2" Grid.Column="1" Text="Back" Clicked="OnBackButton_Clicked" />
            <Label Grid.Row="3" Grid.Column="1" Text="Orientation Mode" HorizontalOptions="Center" />
            <Switch Grid.Row="3" Grid.Column="2" x:Name = "switch" HorizontalOptions="Start" Toggled = "OnToggled"/>
            <Label Grid.Row="4" Grid.Column="0" Grid.ColumnSpan="3" x:Name="LableOrientation" Text="Label Orientation" HorizontalOptions="Center" VerticalOptions="CenterAndExpand" />
        </Grid>
    </StackLayout>
</ContentPage>

スマホの各種センサー値を取得するには@shuheyさんの記事から「Xamarin.Essentials」を使うと良いらしいことがわかったので、NuGetから「Xamarin.Esssentials」をインストールします。
上記各サイトを参考にしながらMainPage.xaml.csを以下のように修正します。

using System;
using System.Collections.Generic;
using Xamarin.Forms;
using Xamarin.Essentials;
using lejos_client;

namespace lejosAndroid
{
    public partial class MainPage : ContentPage
    {
        //EV3オブジェクト
        EV3 _ev3;
        bool _OrientationMode = false;

        public MainPage()
        {
            InitializeComponent();
            // アプリ開始時にEV3がWiFiで取得したアドレスに接続
            _ev3 = new EV3("192.168.1.108", 6789);
        }

        protected override void OnAppearing()
        {
            base.OnAppearing();
            OrientationSensor.ReadingChanged += OrientationSensor_ReadingChanged;
            OrientationSensor.Start(SensorSpeed.UI);
        }

        void OrientationSensor_ReadingChanged(object sender, OrientationSensorChangedEventArgs e)
        {
            var data = e.Reading;
            // 調整するパラメータ
            float paramX = 3;
            float paramY = 5.5F;
            int paramLR = 140; // 直角に傾けるくらいで左右モードにする

            // Xに係数をかけて左右のSpeedとする
            int ox = (int)(data.Orientation.X * 100 * paramX);
            // Yに係数をかけて前後のSpeedとする
            int oy = (int)(data.Orientation.Y * 100 * paramY);
            int ow = (int)(data.Orientation.W * 100);
            int oz = (int)(data.Orientation.Z * 100);
            Device.BeginInvokeOnMainThread(() =>
            {
                LableOrientation.Text = $"Orientation X={ox}, Y={oy}, Z={oz}, W={ow}";
            });
            if (_OrientationMode)
            {
                if (Math.Abs(ox) > paramLR)
                {
                    if (ox < 0)
                    {
                        _ev3.Wheels.TurnLeft(oy, 360);
                    }
                    else
                    {
                        _ev3.Wheels.TurnRight(oy, 360);
                    }
                }
                else
                {
                    if (oy >= 0)
                    {
                        _ev3.Wheels.GoForward(oy, 720);
                    }
                    else
                    {
                        _ev3.Wheels.GoBackward(oy, 720);
                    }
                }
            }
        }

        private void OnForwardButton_Clicked(object sender, EventArgs e)
        {
            _ev3.Wheels.GoForward(150, 720);
        }

        private void OnLeftButton_Clicked(object sender, EventArgs e)
        {
            _ev3.Wheels.TurnLeft(100, 100);
        }

        private void OnRightButton_Clicked(object sender, EventArgs e)
        {
            _ev3.Wheels.TurnRight(100, 100);
        }

        private void OnBackButton_Clicked(object sender, EventArgs e)
        {
            _ev3.Wheels.GoBackward(150, 720);
        }

        private void OnStopButton_Clicked(object sender, EventArgs e)
        {
            _ev3.Wheels.Stop();
        }

        private void OnToggled(object sender, ToggledEventArgs e)
        {
            _OrientationMode = this.@switch.IsToggled;
            if (!_OrientationMode)
            {
                _ev3.Wheels.Stop();
            }
        }
    }
}

こんな感じで動作します。

スマホの傾きとEV3が連動するようにした。 pic.twitter.com/M6dQMsKcNn
— teonsen (@teonsen2) January 2, 2021

GitHubにアップしましたのでよろしければどうぞ。
https://github.com/teonsen/lejosAndroid

感想

ありがとう。Xamarin.Forms。
ドローンをスマホの傾きで制御したとき、どれだけうまくできるのかやってみたくなった。

参考サイト

Xamarin.Formsで各種センサーの値を取得するには
 Xamarin.Essentials
Xamarin.Essentials:OrientationSensor

【EV3 x C#】lejos-server/clientを使ってC#でEV3を制御する(Android編)