Mobilná platforma s technológiami IoT: 14 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Nasledujúce kroky popisujú, ako zostaviť jednoduchú mobilnú platformu a zahrnúť niektoré technológie internetu vecí na diaľkové ovládanie tejto platformy. Tento projekt je súčasťou projektu Assist - IoT (Domestic Assistant with IoT Technologies) vyvinutého pre súťaž Qualcomm / Embarcados Contest 2018. Viac informácií o projekte Assist IoT nájdete tu.

Nasledujúce scenáre predstavujú niektoré situácie, ktoré je možné tento projekt použiť v domácom prostredí:

Scenár 1: Staršia osoba, ktorá žije sama, ale nakoniec potrebuje určitú podporu pri užívaní liekov alebo ju treba v prípade potreby sledovať. Člen rodiny alebo zodpovedná osoba môže používať túto mobilnú platformu na časté alebo sporadické monitorovanie a interakciu so staršou osobou;

Scenár 2: Domáce zviera, ktoré musí nechať 2 alebo 3 dni osamote, pretože jeho majitelia cestovali. Táto mobilná platforma môže monitorovať krmivo, vodu a pomôcť majiteľom hovoriť so zvieraťom, aby nebolo príliš smutné;

Scenár 3: Rodič, ktorý potrebuje cestovať, môže použiť túto mobilnú platformu na monitorovanie svojho malého dieťaťa alebo dieťaťa (o ktoré sa stará iný člen rodiny alebo zodpovedná osoba) a dokonca aj na interakciu s malým dieťaťom.

Scenár 4: Rodič, ktorý potrebuje byť niekoľko hodín preč, môže pomocou tejto mobilnej platformy monitorovať svojho syna alebo dcéru s telesným alebo duševným postihnutím. O tohto syna alebo dcéru sa musí starať iný člen rodiny alebo zodpovedná osoba.

Vo všetkých vyššie uvedených scenároch môže byť táto mobilná platforma diaľkovo ovládaná presunutím na miesto domova, kde sa nachádza osoba alebo domáce zviera, ktoré sa má monitorovať.

Prostredníctvom svojich zabudovaných senzorov môže táto mobilná platforma merať okolité premenné miesta, kde sa nachádza osoba alebo domáce zviera, ktoré je monitorované. Vďaka týmto informáciám dostupným vo webovej aplikácii môžu byť zariadenia diaľkovo spúšťané, regulované alebo deaktivované tak, aby vyhovovali prostrediu podľa potrieb monitorovanej osoby alebo domáceho maznáčika.

Krok 1: Výber materiálu, ktorý možno použiť na montáž podvozku mobilnej platformy

Mobilnú plošinu je možné zostaviť z materiálu uvedeného na obrázkoch vyššie takto:

• jeden modul s dvoma kolesami a dvoma jednosmernými motormi zapojenými v každom kolese;
• dve podpery kolies pre voľný smer;
• tri plastové tyčinky, skrutky, matice a podložky.

Krok 2: Zostavenie podvozku mobilnej platformy

Podvozok mobilnej platformy môže byť zostavený tak, ako je to znázornené na obrázkoch vyššie.

Vŕtačkou je možné do plastových tyčiniek vytvoriť niekoľko otvorov.

Tieto otvory sa používajú na upevnenie plastových tyčiniek k modulu s dvoma kolesami a k dvom podperám kolies pomocou skrutiek, matíc a podložiek.

Krok 3: Použitie niektorých náhradných dielov na opravu malinového PI (a ďalších zariadení) na mobilnej platforme na snímanie a prenos obrazu

Vyššie uvedené obrázky zobrazujú niektoré náhradné diely používané na opravu Raspberry PI na mobilnej platforme.

V tomto projekte môže byť k Raspberry PI pripojená webová kamera a WiFi USB adaptér.

Ďalšie kroky predstavujú ďalšie informácie o zachytávaní a prenose obrazu v tomto projekte.

Krok 4: Zostavenie modulu L293D na ovládanie jednosmerných motorov a jeho upevnenie na mobilnej platforme

Na ovládanie jednosmerných motorov modulu s dvoma kolesami je možné zostaviť modul L293D (ako je znázornený na prvom obrázku vyššie).

Tento modul L293D môže byť založený na tomto návode, ale namiesto pripojenia k pinom GPIO Raspberry PI môže byť spojený s ďalšou vývojovou doskou pre IoT ako červená doska Sierra mangOH.

Ďalšie kroky predstavujú ďalšie informácie o spojení modulu L293D s červenou doskou mangOH.

Druhý obrázok vyššie ukazuje, ako môže byť modul L293D upevnený na mobilnej platforme a spojenie s jednosmernými motormi.

Krok 5: Oprava a pripojenie červenej tabule MangOH k mobilnej platforme

Prvý obrázok vyššie ukazuje, ako môže byť červená doska mangOH upevnená na mobilnej platforme.

Druhý obrázok ukazuje, ako sú niektoré GPIO piny z konektora CN307 (konektor Raspberry PI) dosky red mangOH prepojené s modulom L293D.

Kolíky CF3 GPIO (piny 7, 11, 13 a 15) slúžia na ovládanie jednosmerných motorov. Ďalšie informácie o konektore CN307 červenej dosky mangOH nájdete tu.

Krok 6: Oprava podpory batérie na mobilnej platforme

Obrázok vyššie ukazuje, ako môže byť podpora batérie pripevnená k mobilnej platforme. Ukazuje tiež prepojenie podpory batérie s modulom L293D.

Táto podpora batérie môže byť použitá pre napájanie jednosmerným motorom.

Krok 7: Implementácia webovej aplikácie na podporu funkcií internetu vecí

Prvý obrázok vyššie ukazuje príklad webovej aplikácie, nazývanej v tomto projekte webová aplikácia AssistIoT, ktorá môže bežať v cloude na podporu funkcií IoT.

Tento odkaz ukazuje webovú aplikáciu AssistIoT použitú v tomto projekte, spustenú vo Firebase, so štyrmi funkciami:

• stream videa zachytený webovou kamerou na mobilnej platforme;
• diaľkové ovládanie pohybov mobilnej platformy;
• meranie premenných prostredia z integrovaných senzorov mobilnej platformy;
• diaľkové ovládanie domácich zariadení na domácom mieste.

Zdrojový kód príkladu webovej aplikácie použitého v tomto projekte je dostupný tu.

Tento príklad webovej aplikácie môže používať technológie ako HTML5, CSS3, Javascript a AngularJS.

Druhý obrázok vyššie ukazuje diagram blokov predstavujúcich, ako môžu byť v tomto projekte mobilnej platformy podporované štyri funkcie.

Krok 8: Implementácia video streamu zachyteného funkciou webovej kamery

Na obrázku vyššie je webová aplikácia (v tomto projekte nazývaná webrtcsend), ktorá tiež beží na platforme Firebase a poskytuje stream videa zachytený webovou kamerou a prenášaný do inej webovej aplikácie (webová aplikácia AssistIoT v tomto projekte).

V tomto projekte je Raspberry PI pripojený k internetu prostredníctvom WiFi USB konektora. Keď sa webový prehliadač spustený v Raspberry PI spojí s webovou aplikáciou webrtcsend a stlačí sa tlačidlo Volať, spustí sa webová kamera pripojená k Raspberry PI a do webovej aplikácie AssistIoT sa prenesie video stream.

Implementácia webovej aplikácie webrtcsend bola založená na tomto návode a jej zdrojový kód je k dispozícii tu.

Projekt mobilnej platformy môže používať Raspberry PI verzie 2 alebo novšej, s obrázkom Raspbian od marca/2018 alebo neskôr.

Tento projekt taktiež využil webovú kameru ELOAM 299 UVC - USB a USB konektor Netgear WiFi.

Krok 9: Príprava červenej tabule MangOH

Projekt mobilnej platformy môže používať červenú tabuľu mangOH na podporu ďalších troch funkcií:

• diaľkové ovládanie pohybov mobilnej platformy;
• meranie premenných prostredia z integrovaných senzorov mobilnej platformy;
• diaľkové ovládanie domácich zariadení na domácom mieste.

Prehľad hlavných vlastností červenej dosky mangOH je tu. Podrobnejšie informácie o tejto doske sú popísané tu.

Pri príprave hardvéru a firmvéru červenej dosky mangOH na použitie v tomto projekte je potrebné dodržať všetky kroky dostupné v tomto návode.

Krok 10: Testovanie komunikácie M2OH Red Board M2M s webom AirVantage

Jednou z hlavných vlastností červenej dosky mangOH je podpora M2M prostredníctvom technológie 3G.

Keď je červená doska mangOH správne nakonfigurovaná a jej SIM karta je zaregistrovaná v účte na webe AirVantage (tu), je pripojenie k cloudu IoT povolené.

Viac informácií o webe AirVantage nájdete tu.

Vyššie uvedené obrázky zobrazujú komunikáciu medzi červenou doskou mangOH a webom AirVantage. V tomto teste červená doska mangOH odosiela údaje (ako meranie palubných senzorov) na stránku AirVantage pomocou príkladu aplikácie redSensorToCloud.

Krok 11: Použitie rozhrania AirVantage API na získanie merania premenných prostredia

Obrázok vyššie ukazuje údaje o nameraných premenných prostredia dostupné vo webovej aplikácii AssistIoT.

Tieto údaje boli získané prostredníctvom rozhrania API poskytovaného serverom AirVantage. Viac informácií o tomto rozhraní API nájdete tu.

V tomto projekte boli použité iba palubné senzory mangOH Red. Preto boli údaje zo senzorov upravené tak, aby sa zobrazovali vo webovej aplikácii AssistIoT:

• Teplota: snímač teploty na palube meria teplotu procesora. Táto hodnota sa odčíta o 15, aby predstavovala normálnu teplotu miestnosti;
• Úroveň svetla: táto hodnota sa prevedie na percentuálnu hodnotu;
• Tlak: táto hodnota sa prevedie na percentuálnu hodnotu a predstavuje hodnotu vlhkosti miestnosti.

Krok 12: Prispôsobenie príkladu aplikácie RedSensorToCloud na podporu funkčnosti diaľkového ovládania pohybu plošiny

Príklad aplikácie redSensorToCloud môže byť prispôsobený na podporu funkčnosti diaľkového ovládania pohybu mobilnej platformy v tomto projekte.

Pomocou príkazu „Nastaviť interval LED“, ktorý je k dispozícii v aplikácii redSensorToCloud, ako je znázornené na druhom obrázku vyššie, je možné odoslať na červenú tabuľu mangOH rôzne hodnoty a namapovať ich pre rôzne aplikácie.

Napríklad pre funkciu diaľkového ovládania bola zmenená funkcia SetLedBlinkIntervalCmd (v súbore "/avPublisherComponent/avPublisher.c") na ovládanie smeru pohybu mobilnej platformy.

Ako je uvedené v kroku 5, kolíky CF3 GPIO (piny 7, 11, 13 a 15) sa používajú na ovládanie jednosmerných motorov. Preto sa používa nasledujúca logika:

Ovládanie smeru:

1 - dopredu: gpio22 a gpio35 vo vysokom režime

2 - dozadu: gpio23 a gpio24 vo vysokom režime

3 - vpravo: gpio24 a gpio22 vo vysokom režime

4 - vľavo: gpio23 a gpio35 vo vysokom režime

Tu je k dispozícii zdrojový kód založený na príklade aplikácie redSensorToCloud a upravený pre projekt mobilnej platformy.

Krok 13: Prispôsobenie príkladu aplikácie RedSensorToCloud na podporu funkcie diaľkového ovládania domácich zariadení

Príklad aplikácie redSensorToCloud môže byť prispôsobený na podporu funkcií diaľkového ovládania domácich zariadení projektu mobilnej platformy.

Pomocou myšlienky kroku 12 je možné na ovládanie rôznych aplikácií v červenej doske mangOH použiť príkaz „Nastaviť interval LED“dostupný v aplikácii redSensorToCloud.

Krok 14: Ukážka implementovaných funkcií

Toto video predstavuje, ako môže projekt Mobilná platforma s technológiami IoT fungovať po vykonaní všetkých predchádzajúcich krokov.