Κινητή πλατφόρμα με τεχνολογίες IoT: 14 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Τα παρακάτω βήματα περιγράφουν τον τρόπο συναρμολόγησης μιας απλής πλατφόρμας για κινητά και περιλαμβάνουν ορισμένες τεχνολογίες IoT για τον έλεγχο αυτής της πλατφόρμας από απόσταση. Αυτό το έργο είναι μέρος του έργου Assist - IoT (Domestic Assistant with IoT Technologies) που αναπτύχθηκε για τον διαγωνισμό Qualcomm / Embarcados 2018. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το έργο Assist IoT, ανατρέξτε εδώ.

Τα παρακάτω σενάρια αντιπροσωπεύουν ορισμένες καταστάσεις που μπορεί να χρησιμοποιήσει αυτό το έργο σε οικιακό περιβάλλον:

Σενάριο 1: Ένα ηλικιωμένο άτομο που ζει μόνο του αλλά που τελικά χρειάζεται κάποια υποστήριξη για να πάρει φάρμακα ή πρέπει να παρακολουθείται εάν είναι απαραίτητο. Ένα μέλος της οικογένειας ή ένα υπεύθυνο πρόσωπο μπορεί να χρησιμοποιήσει αυτήν την κινητή πλατφόρμα για συχνή ή σποραδική παρακολούθηση και αλληλεπίδραση με το ηλικιωμένο άτομο.

Σενάριο 2: Ένα κατοικίδιο που πρέπει να μείνει μόνο του για 2 ή 3 ημέρες επειδή οι ιδιοκτήτες του έχουν ταξιδέψει. Αυτή η κινητή πλατφόρμα μπορεί να παρακολουθεί την τροφή, το νερό και να βοηθά τους ιδιοκτήτες να μιλούν με το ζώο, ώστε να μην είναι πολύ λυπημένο.

Σενάριο 3: Ένας γονέας που χρειάζεται να ταξιδέψει μπορεί να χρησιμοποιήσει αυτήν την κινητή πλατφόρμα για την παρακολούθηση του μικρού παιδιού ή του μωρού του (που φροντίζεται από άλλο μέλος της οικογένειας ή υπεύθυνο άτομο), ακόμη και για αλληλεπίδραση με το μικρό παιδί.

Σενάριο 4: Ένας γονέας που πρέπει να λείπει για μερικές ώρες μπορεί να χρησιμοποιήσει αυτήν την πλατφόρμα για κινητά για να παρακολουθεί τον γιο ή την κόρη του με σωματική ή ψυχική δυσλειτουργία. Αυτός ο γιος ή η κόρη πρέπει να φροντίζεται από άλλο μέλος της οικογένειας ή υπεύθυνο πρόσωπο.

Σε όλα τα παραπάνω σενάρια, αυτή η κινητή πλατφόρμα μπορεί να ελεγχθεί εξ αποστάσεως μετακινούμενη στον τόπο του σπιτιού όπου βρίσκεται το άτομο ή το κατοικίδιο που πρέπει να παρακολουθείται.

Μέσω των ενσωματωμένων αισθητήρων, αυτή η κινητή πλατφόρμα μπορεί να μετρήσει τις μεταβλητές περιβάλλοντος του τόπου όπου βρίσκεται το άτομο ή το κατοικίδιο ζώο που παρακολουθείται. Με αυτές τις πληροφορίες διαθέσιμες σε μια διαδικτυακή εφαρμογή, οι συσκευές ενδέχεται να ενεργοποιηθούν από απόσταση, να ρυθμιστούν ή να απενεργοποιηθούν ώστε να ταιριάζουν στο περιβάλλον σύμφωνα με τις ανάγκες του ατόμου ή του κατοικίδιου που παρακολουθείται.

Βήμα 1: Επιλογή υλικού που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη συναρμολόγηση του πλαισίου πλατφόρμας για κινητά

Η κινητή πλατφόρμα μπορεί να συναρμολογηθεί χρησιμοποιώντας το υλικό που παρουσιάζεται στις παραπάνω εικόνες ως εξής:

• μία μονάδα με δύο τροχούς και δύο κινητήρες DC συνδεδεμένους σε κάθε τροχό.
• υποστηρίγματα δύο τροχών για ελεύθερη κατεύθυνση.
• τρία πλαστικά μπαστούνια, μπουλόνια, παξιμάδια και ροδέλες.

Βήμα 2: Συναρμολόγηση του πλαισίου κινητής πλατφόρμας

Το πλαίσιο κινητής πλατφόρμας μπορεί να συναρμολογηθεί όπως φαίνεται στις παραπάνω εικόνες.

Κάποιες τρύπες μπορεί να γίνουν στα πλαστικά μπαστούνια με μηχανή γεώτρησης.

Αυτές οι οπές χρησιμοποιούνται για τη στερέωση των πλαστικών ραβδιών με τη μονάδα με δύο τροχούς και με τα στηρίγματα των δύο τροχών, χρησιμοποιώντας μπουλόνια, παξιμάδια και ροδέλες.

Βήμα 3: Χρήση ορισμένων ανταλλακτικών για τη διόρθωση ενός PI Raspberry (και άλλων συσκευών) στην πλατφόρμα για κινητά για λήψη και μετάδοση εικόνας

Οι παραπάνω εικόνες δείχνουν μερικά ανταλλακτικά που χρησιμοποιούνται για τη διόρθωση ενός Raspberry PI στην πλατφόρμα για κινητά.

Μια κάμερα web και ένας προσαρμογέας USB WiFi μπορεί να συνδεθούν με το Raspberry PI για λήψη και μετάδοση εικόνας σε αυτό το έργο.

Περαιτέρω βήματα παρουσιάζουν περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη λήψη και τη μετάδοση εικόνας σε αυτό το έργο.

Βήμα 4: Συναρμολόγηση μονάδας L293D για έλεγχο κινητήρων DC και διόρθωση στην πλατφόρμα για κινητά

Μια μονάδα L293D (όπως φαίνεται στην πρώτη εικόνα παραπάνω) μπορεί να συναρμολογηθεί για τον έλεγχο των κινητήρων DC της μονάδας με δύο τροχούς.

Αυτή η ενότητα L293D μπορεί να βασίζεται σε αυτό το σεμινάριο, αλλά αντί να τη συνδέσετε με τις καρφίτσες Raspberry PI GPIO, μπορεί να συνδεθεί με έναν άλλο πίνακα ανάπτυξης IoT ως Sierra mangOH Red board.

Περαιτέρω βήματα παρουσιάζουν περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη σύνδεση της μονάδας L293D με έναν κόκκινο πίνακα mangOH.

Η δεύτερη παραπάνω εικόνα δείχνει πώς η μονάδα L293D μπορεί να στερεωθεί στην πλατφόρμα για κινητά και τη σύνδεση με τους κινητήρες DC.

Βήμα 5: Διορθώστε και συνδέστε τον Κόκκινο πίνακα MangOH στην πλατφόρμα για κινητά

Η πρώτη εικόνα παραπάνω δείχνει πώς ο κόκκινος πίνακας mangOH μπορεί να στερεωθεί στην πλατφόρμα για κινητά.

Η δεύτερη εικόνα δείχνει πώς συνδέονται ορισμένες καρφίτσες GPIO από την υποδοχή CN307 (υποδοχή Raspberry PI) του κόκκινου πίνακα mangOH με τη μονάδα L293D.

Οι ακίδες CF3 GPIO (καρφίτσες 7, 11, 13 και 15) χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο των κινητήρων DC. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τον συνδετήρα CN307 του κόκκινου πίνακα mangOH, ανατρέξτε εδώ.

Βήμα 6: Διορθώστε την υποστήριξη μπαταρίας στην πλατφόρμα για κινητά

Η παραπάνω εικόνα δείχνει πώς μπορεί να σταθεροποιηθεί η υποστήριξη μπαταρίας στην πλατφόρμα για κινητά. Δείχνει επίσης τη σύνδεση της υποστήριξης μπαταρίας με τη μονάδα L293D.

Αυτή η υποστήριξη μπαταρίας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τροφοδοσία κινητήρα DC.

Βήμα 7: Εφαρμογή εφαρμογής Ιστού για υποστήριξη λειτουργιών IoT

Η πρώτη εικόνα παραπάνω δείχνει ένα παράδειγμα εφαρμογής ιστού, που ονομάζεται εφαρμογή Ιστού AssistIoT σε αυτό το έργο, το οποίο μπορεί να εκτελεστεί στο Cloud για υποστήριξη λειτουργιών IoT.

Αυτός ο σύνδεσμος δείχνει την εφαρμογή Ιστού AssistIoT που χρησιμοποιείται σε αυτό το έργο, και εκτελείται στο Firebase, με τέσσερις λειτουργίες:

• ροή βίντεο που έχει καταγραφεί από κάμερα web στην πλατφόρμα για κινητά.
• τηλεχειρισμός των κινήσεων της πλατφόρμας για κινητά.
• μέτρηση μεταβλητών περιβάλλοντος από τους ενσωματωμένους αισθητήρες της πλατφόρμας για κινητά.
• τηλεχειριστήριο οικιακών συσκευών σε ένα σπίτι.

Ο πηγαίος κώδικας του παραδείγματος εφαρμογής Ιστού που χρησιμοποιείται σε αυτό το έργο είναι διαθέσιμος εδώ.

Αυτό το παράδειγμα εφαρμογής Ιστού μπορεί να χρησιμοποιεί τεχνολογίες όπως HTML5, CSS3, Javascript και AngularJS.

Η δεύτερη παραπάνω εικόνα δείχνει ένα διάγραμμα μπλοκ που αντιπροσωπεύει τον τρόπο με τον οποίο υποστηρίζονται οι τέσσερις λειτουργίες σε αυτό το έργο πλατφόρμας για κινητά.

Βήμα 8: Εφαρμογή της ροής βίντεο που έχει καταγραφεί από μια λειτουργικότητα κάμερας Web

Η παραπάνω εικόνα δείχνει μια εφαρμογή ιστού (που ονομάζεται webrtcsend σε αυτό το έργο), επίσης τρέχει στο Firebase, η οποία παρέχει ροή βίντεο που καταγράφεται από μια κάμερα web και μεταδίδεται σε άλλη εφαρμογή ιστού (εφαρμογή Ιστού AssistIoT σε αυτό το έργο).

Σε αυτό το έργο, το Raspberry PI συνδέεται στο διαδίκτυο μέσω σύνδεσης WiFi WiFi. Όταν ένα πρόγραμμα περιήγησης ιστού που εκτελείται στο Raspberry PI συνδέεται με την εφαρμογή webrtcsend web και πατάτε το κουμπί Call, αποκτάται πρόσβαση στην κάμερα που είναι συνδεδεμένη με το Raspberry PI και μεταδίδεται μια ροή βίντεο στην εφαρμογή Ιστού AssistIoT.

Η υλοποίηση της διαδικτυακής εφαρμογής webrtcsend βασίστηκε σε αυτό το σεμινάριο και ο πηγαίος κώδικας της είναι διαθέσιμος εδώ.

Το έργο της πλατφόρμας για κινητά μπορεί να χρησιμοποιεί Raspberry PI έκδοση 2 ή μεταγενέστερη, με εικόνα Raspbian από τον Μάρτιο/2018 ή νεότερη έκδοση.

Αυτό το έργο χρησιμοποίησε επίσης μια κάμερα ELOAM 299 UVC - USB και μια υποδοχή USB Netgear WiFi.

Βήμα 9: Προετοιμασία του Κόκκινου Πίνακα MangOH

Το έργο της πλατφόρμας για κινητά μπορεί να χρησιμοποιήσει τον κόκκινο πίνακα mangOH για την υποστήριξη των άλλων τριών λειτουργιών:

• τηλεχειρισμός των κινήσεων της πλατφόρμας για κινητά.
• μέτρηση μεταβλητών περιβάλλοντος από τους ενσωματωμένους αισθητήρες της πλατφόρμας για κινητά.
• τηλεχειριστήριο οικιακών συσκευών σε ένα σπίτι.

Μια επισκόπηση των κύριων χαρακτηριστικών του mangOH Red board είναι εδώ. Περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με αυτόν τον πίνακα περιγράφονται εδώ.

Για την προετοιμασία του υλικού και του υλικολογισμικού του mangOH Red board που θα χρησιμοποιηθεί σε αυτό το έργο, πρέπει να ακολουθήσετε όλα τα διαθέσιμα βήματα αυτού του σεμιναρίου.

Βήμα 10: Δοκιμή της επικοινωνίας MangOH Red Board M2M With the AirVantage Site

Ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά του mangOH Red board είναι η υποστήριξη για M2M μέσω τεχνολογίας 3G.

Μόλις ο mangOH Red board έχει ρυθμιστεί σωστά και η κάρτα SIM του καταχωρηθεί σε λογαριασμό της τοποθεσίας AirVantage (εδώ), επιτρέπεται η σύνδεση με το IoT Cloud.

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τον ιστότοπο AirVantage, μεταβείτε εδώ.

Οι παραπάνω εικόνες δείχνουν την επικοινωνία μεταξύ του κόκκινου πίνακα mangOH και της τοποθεσίας AirVantage. Σε αυτήν τη δοκιμή, ο κόκκινος πίνακας mangOH στέλνει δεδομένα (ως μέτρηση των ενσωματωμένων αισθητήρων) στην τοποθεσία AirVantage χρησιμοποιώντας το παράδειγμα εφαρμογής redSensorToCloud.

Βήμα 11: Χρήση του API AirVantage για λήψη μέτρησης μεταβλητών περιβάλλοντος

Η παραπάνω εικόνα δείχνει τα δεδομένα των μετρημένων μεταβλητών περιβάλλοντος που διατίθενται στην εφαρμογή Ιστού AssistIoT.

Αυτά τα δεδομένα λήφθηκαν μέσω του API που παρέχεται από τον ιστότοπο AirVantage. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με αυτό το API, μεταβείτε εδώ.

Μόνο οι ενσωματωμένοι αισθητήρες mangOH Red χρησιμοποιήθηκαν σε αυτό το έργο. Επομένως, τα δεδομένα των αισθητήρων προσαρμόστηκαν ώστε να εμφανίζονται στην διαδικτυακή εφαρμογή AssistIoT:

• Θερμοκρασία: ο αισθητήρας θερμοκρασίας επί του σκάφους μετρά τη θερμοκρασία του επεξεργαστή. Αυτή η τιμή αφαιρείται κατά 15 για να αντιπροσωπεύει μια κανονική θερμοκρασία ενός δωματίου.
• Επίπεδο φωτός: αυτή η τιμή μετατρέπεται σε ποσοστιαία τιμή.
• Πίεση: αυτή η τιμή μετατρέπεται σε μια ποσοστιαία τιμή και αντιπροσωπεύει μια τιμή υγρασίας ενός δωματίου.

Βήμα 12: Προσαρμογή του παραδείγματος εφαρμογής RedSensorToCloud για υποστήριξη της λειτουργικότητας του τηλεχειριστηρίου της κίνησης πλατφόρμας

Το παράδειγμα εφαρμογής redSensorToCloud μπορεί να προσαρμοστεί για την υποστήριξη της λειτουργικότητας του τηλεχειριστηρίου της κίνησης της πλατφόρμας για κινητά σε αυτό το έργο.

Χρησιμοποιώντας την εντολή "Set LED Interval" που διατίθεται στην εφαρμογή redSensorToCloud, όπως φαίνεται στη δεύτερη παραπάνω εικόνα, μπορείτε να στείλετε στον πίνακα mangOH διαφορετικές τιμές και να τις χαρτογραφήσετε για διαφορετικές εφαρμογές.

Για παράδειγμα, για τη λειτουργικότητα του τηλεχειριστηρίου, η συνάρτηση SetLedBlinkIntervalCmd (στο αρχείο "/avPublisherComponent/avPublisher.c") άλλαξε τον έλεγχο της κατεύθυνσης της κίνησης της πλατφόρμας για κινητά.

Όπως σχολιάστηκε στο βήμα 5, οι ακίδες CF3 GPIO (καρφίτσες 7, 11, 13 και 15) χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο των κινητήρων DC. Επομένως, χρησιμοποιείται η ακόλουθη λογική:

Έλεγχος κατεύθυνσης:

1 - εμπρός: gpio22 και gpio35 σε υψηλή λειτουργία

2 - προς τα πίσω: gpio23 και gpio24 σε υψηλή λειτουργία

3 - δεξιά: gpio24 και gpio22 σε υψηλή λειτουργία

4 - αριστερά: gpio23 και gpio35 σε υψηλή λειτουργία

Ο πηγαίος κώδικας που βασίζεται στο παράδειγμα της εφαρμογής redSensorToCloud και προσαρμόστηκε για το έργο της πλατφόρμας για κινητά είναι διαθέσιμος εδώ.

Βήμα 13: Προσαρμογή του παραδείγματος εφαρμογής RedSensorToCloud για υποστήριξη της λειτουργικότητας τηλεχειριστηρίου οικιακών συσκευών

Το παράδειγμα εφαρμογής redSensorToCloud μπορεί να προσαρμοστεί για την υποστήριξη των λειτουργιών τηλεχειρισμού οικιακών συσκευών του έργου της πλατφόρμας για κινητά.

Χρησιμοποιώντας την ιδέα του βήματος 12, η εντολή "Set LED Interval" που διατίθεται στην εφαρμογή redSensorToCloud μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο διαφορετικών εφαρμογών στον κόκκινο πίνακα mangOH.

Βήμα 14: Επίδειξη των εφαρμοσμένων λειτουργιών

Αυτό το βίντεο παρουσιάζει πώς μπορεί να λειτουργήσει το έργο Mobile Platform with IoT Technologies αφού ακολουθήσετε όλα τα προηγούμενα βήματα.