Mobiilialusta IoT -tekniikoilla: 14 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Seuraavissa vaiheissa kuvataan yksinkertaisen mobiilialustan kokoaminen ja joitakin IoT -tekniikoita tämän alustan etähallintaan. Tämä projekti on osa Qualcomm / Embarcados -kilpailua 2018 varten kehitettyä Assist - IoT (Domestic Assistant with IoT Technologies) -projektia. Lisätietoja Assist IoT -projektista on täällä.

Seuraavat skenaariot edustavat joitakin tilanteita, joita tätä projektia voidaan käyttää kotiympäristössä:

Skenaario 1: Vanhus, joka asuu yksin, mutta tarvitsee lopulta tukea lääkkeen ottamiseen tai jota on seurattava tarvittaessa. Perheenjäsen tai vastuuhenkilö voi käyttää tätä mobiilialustaa usein tai satunnaisesti seurantaan ja vuorovaikutukseen vanhuksen kanssa.

Skenaario 2: Lemmikki, joka on jätettävä yksin 2 tai 3 päiväksi, koska sen omistajat ovat matkustaneet. Tämä mobiilialusta voi seurata rehua, vettä ja auttaa omistajia puhumaan eläimelle, jotta se ei tule liian surulliseksi;

Skenaario 3: Vanhempi, joka tarvitsee matkustaa, voi käyttää tätä mobiilialustaa pienen lapsensa tai vauvansa seurantaan (josta toinen perheenjäsen tai vastuuhenkilö huolehtii) ja jopa vuorovaikutukseen pienen lapsen kanssa.

Skenaario 4: Vanhempi, jonka on oltava poissa muutaman tunnin, voi käyttää tätä mobiilialustaa fyysisen tai henkisen vajaatoiminnan omaavan poikansa tai tyttärensä seurantaan. Tämän pojan tai tyttären on huolehdittava toisesta perheenjäsenestä tai vastuuhenkilöstä.

Kaikissa edellä mainituissa tilanteissa tätä mobiilialustaa voidaan ohjata etänä siirtymällä kodin paikkaan, jossa tarkkailtava henkilö tai lemmikki sijaitsee.

Tämä mobiilialusta voi sisäisten antureidensa avulla mitata ympäristön muuttujia paikasta, jossa tarkkailtava henkilö tai lemmikki sijaitsee. Kun nämä tiedot ovat saatavilla verkkosovelluksessa, laitteet voidaan käynnistää, säätää tai poistaa käytöstä etänä ympäristön mukaan valvottavan henkilön tai lemmikin tarpeiden mukaan.

Vaihe 1: Materiaalin valitseminen, jota voidaan käyttää mobiilialustan rungon kokoamiseen

Mobiilialusta voidaan koota käyttämällä yllä olevien kuvien materiaalia seuraavasti:

• yksi moduuli, jossa on kaksi pyörää ja kaksi tasavirtamoottoria kummassakin pyörässä;
• kaksi pyörätukea vapaaseen suuntaan;
• kolme muovitankoa, pulttia, mutteria ja aluslevyä.

Vaihe 2: Mobiilialustan alustan kokoaminen

Liikkuvan alustan runko voidaan koota yllä olevien kuvien mukaisesti.

Joitakin reikiä voidaan tehdä muovitankoihin porakoneella.

Näitä reikiä käytetään muovitankojen kiinnittämiseen moduulilla, jossa on kaksi pyörää ja kaksi pyörätukea ruuveilla, muttereilla ja aluslevyillä.

Vaihe 3: Joidenkin varaosien käyttäminen Vadelma -PI: n (ja muiden laitteiden) korjaamiseen mobiilialustalla kuvan sieppausta ja lähetystä varten

Yllä olevat kuvat esittävät joitain varaosia, joita käytetään Raspberry PI: n kiinnittämiseen mobiilialustalle.

Verkkokamera ja WiFi -USB -sovitin voidaan liittää Raspberry PI: hen kuvan ottamista ja siirtoa varten tässä projektissa.

Lisävaiheet sisältävät lisätietoja kuvan ottamisesta ja lähettämisestä tässä projektissa.

Vaihe 4: L293D -moduulin kokoaminen DC -moottorien ohjaukseen ja kiinnittäminen mobiilialustalle

L293D -moduuli (kuten yllä olevassa kuvassa näkyy) voidaan koota ohjaamaan moduulin tasavirtamoottoreita kahdella pyörällä.

Tämä L293D -moduuli voi perustua tähän opetusohjelmaan, mutta sen sijaan, että se olisi liitetty Raspberry PI GPIO -nastoihin, se voidaan liittää toiseen IoT -kehityskorttiin Sierra mangOH Red -levynä.

Lisävaiheissa on lisätietoja L293D -moduulin liittämisestä mangOH Red -levyyn.

Yllä oleva toinen kuva osoittaa, kuinka L293D -moduuli voidaan kiinnittää liikkuvalle alustalle ja liitäntä tasavirtamoottoreihin.

Vaihe 5: MangOH Red Boardin kiinnittäminen ja liittäminen mobiilialustalle

Yllä oleva ensimmäinen kuva osoittaa, kuinka mangOH Red -levy voidaan kiinnittää mobiilialustaan.

Toisessa kuvassa näkyy, kuinka jotkut GP30 -nastat mangOH Red -levyn CN307 -liittimestä (Vadelma PI -liitin) on kytketty L293D -moduuliin.

CF3 GPIO -nastoja (nastat 7, 11, 13 ja 15) käytetään DC -moottoreiden ohjaamiseen. Lisätietoja mangOH Red -levyn CN307 -liittimestä on täällä.

Vaihe 6: Akun tuen kiinnittäminen mobiilialustalle

Yllä oleva kuva osoittaa, kuinka akkutuki voidaan kiinnittää mobiilialustaan. Se näyttää myös akun tuen liitännän L293D -moduuliin.

Tätä akkutukea voidaan käyttää tasavirtamoottorin virtalähteenä.

Vaihe 7: Verkkosovelluksen käyttöönotto IoT -toimintojen tukemiseksi

Yllä olevassa ensimmäisessä kuvassa on esimerkki verkkosovelluksesta, jota tässä projektissa kutsutaan AssistIoT -verkkosovellukseksi ja joka voi toimia Cloudissa IoT -toimintojen tukemiseksi.

Tässä linkissä näkyy tässä projektissa käytetty AssistIoT -verkkosovellus, joka toimii Firebasessa ja jossa on neljä toimintoa:

• videokamera, joka on tallennettu verkkokameralla mobiilialustalla;
• mobiilialustan liikkeiden kauko -ohjaus;
• ympäristömuuttujien mittaus mobiilialustan sisäisillä antureilla;
• kodin laitteiden kaukosäädin kotipaikassa.

Tässä projektissa käytetyn verkkosovellusesimerkin lähdekoodi löytyy täältä.

Tämä verkkosovellusesimerkki voi käyttää tekniikoita, kuten HTML5, CSS3, Javascript ja AngularJS.

Yllä olevassa toisessa kuvassa on lohkokaavio, joka esittää, kuinka neljä toimintoa voidaan tukea tässä mobiilialustaprojektissa.

Vaihe 8: Verkkokameran toiminnolla kaapatun videovirran käyttöönotto

Yllä olevassa kuvassa näkyy verkkosovellus (jota kutsutaan tässä projektissa webrtcsendiksi), joka toimii myös Firebasessa ja joka tarjoaa verkkokameran kaapattua videovirtaa ja lähettää sen toiseen verkkosovellukseen (AssistIoT -verkkosovellus tässä projektissa).

Tässä projektissa Raspberry PI on yhdistetty Internetiin WiFi -USB -liitännän kautta. Kun Raspberry PI: ssä käynnissä oleva verkkoselain muodostaa yhteyden webrtcsend -verkkosovellukseen ja soittopainiketta painetaan, Raspberry PI: hen yhdistettyä verkkokameraa käytetään ja videovirta lähetetään AssistIoT -verkkosovellukseen.

Webrtcsend -verkkosovelluksen toteutus perustui tähän opetusohjelmaan ja sen lähdekoodi löytyy täältä.

Mobiilialustaprojekti voi käyttää Raspberry PI -versiota 2 tai uudempaa, raspbian -kuvaa maaliskuusta 2018 tai myöhemmin.

Tässä projektissa käytettiin myös ELOAM 299 UVC - USB -verkkokameraa ja Netgear WiFi USB -liitäntää.

Vaihe 9: MangOH Red Boardin valmistelu

Mobiilialustaprojekti voi käyttää mangOH Red -taulua kolmen muun toiminnon tukemiseen:

• mobiilialustan liikkeiden kauko -ohjaus;
• ympäristömuuttujien mittaus mobiilialustan sisäisillä antureilla;
• kodin laitteiden kaukosäädin kotipaikassa.

Tässä on yleiskatsaus mangOH Red -levyn pääominaisuuksiin. Lisätietoja tästä levystä on kuvattu täällä.

Kun valmistat mangOH Red -levyn laitteistoa ja laiteohjelmistoa käytettäväksi tässä projektissa, sinun on noudatettava kaikkia tämän opetusohjelman vaiheita.

Vaihe 10: MangOH Red Board M2M -yhteyden testaaminen AirVantage -sivuston kanssa

Yksi mangOH Red -levyn pääominaisuuksista on M2M -tuki 3G -tekniikan kautta.

Kun mangOH Red -levy on määritetty oikein ja sen SIM -kortti on rekisteröity AirVantage -sivuston tilille (tässä), yhteys IoT Cloudiin sallitaan.

Lisätietoja AirVantage -sivustosta on täällä.

Yllä olevat kuvat osoittavat mangOH Red -levyn ja AirVantage -sivuston välisen yhteyden. Tässä testissä mangOH Red -levy lähettää tietoja (sisäisten antureiden mittauksena) AirVantage -sivustoon käyttämällä redSensorToCloud -sovellusesimerkkiä.

Vaihe 11: AirVantage -sovellusliittymän käyttäminen ympäristömuuttujien mittaamiseen

Yllä oleva kuva näyttää AssistIoT -verkkosovelluksessa saatavilla olevien mitattujen ympäristömuuttujien tiedot.

Nämä tiedot saatiin AirVantage -sivuston tarjoaman sovellusliittymän kautta. Lisätietoja tästä sovellusliittymästä on täällä.

Tässä projektissa käytettiin vain mangOH Redin sisäisiä antureita. Siksi anturitiedot on mukautettu näytettäväksi AssistIoT -verkkosovelluksessa:

• Lämpötila: sisäinen lämpötila -anturi mittaa suorittimen lämpötilan. Tämä arvo vähennetään 15: llä edustamaan huoneen normaalia lämpötilaa;
• Valotaso: tämä arvo muunnetaan prosenttiarvoksi;
• Paine: tämä arvo muunnetaan prosenttiarvoksi ja edustaa huoneen kosteusarvoa.

Vaihe 12: RedSensorToCloud -sovellusesimerkin mukauttaminen alustan liikkeen kauko -ohjauksen toimivuuden tukemiseen

RedSensorToCloud -sovellusesimerkki voidaan mukauttaa tukemaan mobiilialustan liikkeen kauko -ohjaustoimintoa tässä projektissa.

Käyttämällä "Aseta LED -väli" -komentoa, joka on saatavilla redSensorToCloud -sovelluksessa, kuten yllä olevassa toisessa kuvassa näkyy, on mahdollista lähettää mangOH Red -levylle erilaisia arvoja ja kartoittaa ne eri sovelluksiin.

Esimerkiksi kauko -ohjaustoiminnon osalta SetLedBlinkIntervalCmd -toiminto (tiedostossa "/avPublisherComponent/avPublisher.c") muutti ohjainta mobiilialustan liikkeen suuntaan.

Kuten vaiheessa 5 kommentoitiin, CF3 GPIO -nastoja (nastat 7, 11, 13 ja 15) käytetään tasavirtamoottoreiden ohjaamiseen. Siksi käytetään seuraavaa logiikkaa:

Suunnan ohjaus:

1 - eteenpäin: gpio22 ja gpio35 korkeassa tilassa

2 - taaksepäin: gpio23 ja gpio24 korkeassa tilassa

3 - oikea: gpio24 ja gpio22 korkeassa tilassa

4 - vasen: gpio23 ja gpio35 korkeassa tilassa

RedSensorToCloud -sovellusesimerkkiin perustuva ja mobiilialustaprojektiin mukautettu lähdekoodi on saatavilla täältä.

Vaihe 13: RedSensorToCloud -sovellusesimerkin mukauttaminen kotitalouslaitteiden tukemiseen Kauko -ohjaustoiminto

RedSensorToCloud -sovellusesimerkki voidaan mukauttaa tukemaan mobiililaiteprojektin kotitalouslaitteiden kauko -ohjaustoimintoja.

Vaiheen 12 ajatuksen mukaisesti redSensorToCloud -sovelluksessa olevaa "Set LED Interval" -komentoa voidaan käyttää mangOH Red -kortin eri sovellusten ohjaamiseen.

Vaihe 14: Toteutettujen toimintojen esittely

Tämä video esittelee, miten mobiilialusta, jossa on IoT Technologies -projekti, voi toimia kaikkien edellisten vaiheiden jälkeen.