スマホ操作のBluetoothマウス：バーチャルジョイスティックを自作しよう

部品と材料

部品	数量
Arduino UNO	1
HC-05 Bluetoothモジュール	1
ジャンパーワイヤー	1式

アプリとオンラインサービス

• Arduino IDE
• IDLE (Python GUI)
• MIT App Inventor Bluetooth Mouse Control

プロジェクト概要

このプロジェクトは、以前ジョイスティックでPCカーソルを制御した作品に似ていますが、大きな違いはスマートフォンアプリを作成し、2つのバーチャルジョイスティックでカーソル移動、スクロール、左クリック・右クリックを通常のトラックパッドのように操作できる点です。

動作原理

スマートフォンアプリがジョイスティックのX/Y軸データ、スクロール状態、左右クリック状態をBluetooth経由でHC-05モジュール→Arduino Unoへ送信します。Arduinoは受信データを現在のカーソル座標に加減算して新しい座標を算出し、スクロール・ボタン状態とともにシリアル出力します。このデータをPythonスクリプトが読み取り、mouseモジュールでマウス操作を実行します。

アプリケーションについて

スマートフォンアプリはMIT App Inventorで作成しました。ブロックを組み合わせるだけで簡単にアプリが構築できます。Tabletop Roboticsのチュートリアルを参考にしました。メイン画面は以下の通りです。

HC-05モジュールへデータを送信する前に、まず1バイトの「255」を送ってデータ開始を通知します。データ送信シーケンスは以下の通り：

1. 「255」送信（開始マーカー）
2. ジョイスティックX軸値（1バイト）送信
3. ジョイスティックY軸値（1バイト）送信
4. 左クリック、右クリック、スクロール状態（1バイト）送信

データは毎20ミリ秒ごとにArduino Unoへ送信されます。

Arduino側の処理

HC-05経由でアプリからのデータバイトを受信します。Arduino内部では現在のカーソル座標を保持し、X座標は0〜1279、Y座標は0〜799の範囲です（これらの極値はPythonのmouse.get_position()で取得）。

受信したジョイスティックデータに基づき、現在座標に加減算して新しい目標座標を計算します。最終的なデータ（X座標、Y座標、クリック/スクロール状態）を以下のシーケンスでシリアル出力し、Pythonプログラムが読み取ります。

Python側で追加モジュール（mouse, pyserial）が必要です。インストール手順は次節を参照してください。

Pythonプログラミング

Python 3がインストール済みである必要があります。未インストールの場合は公式サイトからダウンロードしてください（Windowsの場合）。

インストール後、Python実行ファイルのパスをコピーしておきます。

コマンドプロンプトで以下を実行：

cd <Pythonのパス>
py -m pip install --upgrade pip
py -m pip install mouse
py -m pip install pyserial

mouseモジュールでマウス操作、pyserialでArduinoとのシリアル通信を行います。インストール済みの場合は「Requirement already satisfied」と表示されます。

実行手順

1. スマートフォンに「Bluetooth Mouse Control」アプリをインストール
2. Arduinoスケッチを書き込み、回路図通りに配線
3. Python側：
   1. Pythonコードをメモ帳にコピーし、ArduinoのCOMポートに変更して.pyで保存
   2. IDLEでファイルを開く
   3. 実行（F5）
4. スマホアプリを開き、Bluetoothモジュールに接続
5. ジョイスティック操作でカーソルが動くことを確認

コード

Arduinoコード

int datareceived[5] = {0,0,0,0,0};
int in_byte = 0;
int array_index = 0;
int l_prev = 0, r_prev = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

int height = 0, width = 0;

void loop() {
  int clicks = 0;
  int sensitivity = 20; // 感度調整可能
  int xpos = 0, ypos = 0;

  if (Serial.available() > 0) {
    in_byte = Serial.read();
    
    if (in_byte == 255) {
      array_index = 0;
    }
    
    datareceived[array_index] = in_byte;
    array_index++;

    // X軸: 右(110-172)→正, 左(60-1)→負
    if (datareceived[1] >= 110) xpos = map(datareceived[1], 110, 172, 0, sensitivity);
    if (datareceived[1] <= 70)  xpos = map(datareceived[1], 60, 1, 0, -sensitivity);
    
    // Y軸: 下(110-255)→正, 上(60-1)→負
    if (datareceived[2] >= 110) ypos = map(datareceived[2], 110, 255, 0, sensitivity);
    if (datareceived[2] <= 60)  ypos = map(datareceived[2], 70, 1, 0, -sensitivity);

    // クリック/スクロール判定（エッジ検出）
    if (datareceived[3] == 1 && l_prev == 0) clicks = 1;      // 左クリック
    else if (datareceived[3] == 2 && r_prev == 0) clicks = 2;  // 右クリック
    else if (datareceived[3] == 3 || datareceived[3] == 4) clicks = datareceived[3]; // スクロール
    
    l_prev = datareceived[3];
    r_prev = datareceived[3];

    // 何か操作があれば座標更新して出力
    if (xpos != 0 || ypos != 0 || clicks != 0) {
      height += ypos;
      width += xpos;
      
      // 画面範囲内にクランプ
      height = constrain(height, 0, 799);
      width = constrain(width, 0, 1279);
      
      Serial.print(width);
      Serial.print(":");
      Serial.print(height);
      Serial.print(":");
      Serial.println(clicks);
      clicks = 0;
    }
  }
}

Pythonコード

import mouse
import sys
import time
import serial

mouse.FAILSAFE = False
ArduinoSerial = serial.Serial('COM3', 9600)  # 正しいCOMポートに変更
time.sleep(1)

while True:
    data = str(ArduinoSerial.readline().decode('ascii')).strip()
    if not data:
        continue
    x, y, z = data.split(":")
    x, y = int(x), int(y)
    mouse.move(x, y)
    
    if '1' in z:
        mouse.click(button="left")
    elif '2' in z:
        mouse.click(button="right")
    elif '3' in z:
        mouse.wheel(delta=-1)  # 下スクロール
    elif '4' in z:
        mouse.wheel(delta=1)   # 上スクロール

回路図