Мобильная платформа с технологиями Интернета вещей: 14 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Следующие шаги описывают, как собрать простую мобильную платформу и включить некоторые технологии Интернета вещей для удаленного управления этой платформой. Этот проект является частью проекта Assist - IoT (домашний помощник с технологиями IoT), разработанного для конкурса Qualcomm / Embarcados Contest 2018. Дополнительную информацию о проекте Assist IoT можно найти здесь.

В приведенных ниже сценариях представлены некоторые ситуации, в которых этот проект может использоваться в домашних условиях:

Сценарий 1. Пожилой человек, который живет один, но в конечном итоге нуждается в некоторой поддержке для приема лекарств или нуждается в наблюдении, если это необходимо. Член семьи или ответственное лицо может использовать эту мобильную платформу для частого или спорадического наблюдения и взаимодействия с пожилым человеком;

Сценарий 2: домашнее животное, которого нужно оставить одного на 2 или 3 дня, потому что его владельцы путешествовали. Эта мобильная платформа может контролировать корм, воду и помогать владельцам разговаривать с животным, чтобы оно не слишком грустило;

Сценарий 3: Родитель, которому необходимо путешествовать, может использовать эту мобильную платформу для наблюдения за своим маленьким ребенком или младенцем (о котором заботится другой член семьи или ответственное лицо) и даже для общения с маленьким ребенком.

Сценарий 4. Родитель, которому необходимо отлучиться на несколько часов, может использовать эту мобильную платформу для наблюдения за своим сыном или дочерью с физическими или умственными недостатками. Об этом сыне или дочери должен заботиться другой член семьи или ответственное лицо.

Во всех вышеперечисленных сценариях этой мобильной платформой можно дистанционно управлять, переместившись в то место дома, где находится человек или домашнее животное, за которыми следует наблюдать.

Благодаря встроенным датчикам эта мобильная платформа может измерять параметры окружающей среды в том месте, где находится человек или домашнее животное, за которым ведется наблюдение. Благодаря этой информации, доступной в веб-приложении, устройства можно удаленно запускать, регулировать или отключать в соответствии с окружающей средой в соответствии с потребностями наблюдаемого человека или домашнего животного.

Шаг 1. Выбор материала, который может быть использован для сборки шасси мобильной платформы

Мобильная платформа может быть собрана из материала, представленного на рисунках выше, а именно:

• один модуль с двумя колесами и двумя двигателями постоянного тока, подключенными к каждому колесу;
• две колесные опоры для свободного хода;
• три пластиковые палки, болты, гайки и шайбы.

Шаг 2: Сборка шасси мобильной платформы

Шасси мобильной платформы можно собрать, как показано на рисунках выше.

Некоторые отверстия можно проделать в пластиковых стержнях с помощью сверлильного станка.

Эти отверстия используются для фиксации пластиковых стержней с модулем с двумя колесами и с двумя колесными опорами с помощью болтов, гаек и шайб.

Шаг 3. Использование некоторых запасных частей для ремонта Raspberry PI (и других устройств) на мобильной платформе для захвата и передачи изображений

На фотографиях выше показаны некоторые запасные части, используемые для ремонта Raspberry PI на мобильной платформе.

Веб-камера и USB-адаптер WiFi могут быть подключены к Raspberry PI для захвата и передачи изображений в этом проекте.

Дальнейшие шаги предоставляют дополнительную информацию о захвате и передаче изображений в этом проекте.

Шаг 4: Сборка модуля L293D для управления двигателями постоянного тока и установка его на мобильной платформе

Модуль L293D (как показано на первом рисунке выше) может быть собран для управления двигателями постоянного тока модуля с двумя колесами.

Этот модуль L293D может быть основан на этом руководстве, но вместо того, чтобы подключать его к контактам Raspberry PI GPIO, он может быть подключен к другой плате разработки IoT в качестве платы Sierra mangOH Red.

Дальнейшие шаги предоставляют дополнительную информацию о подключении модуля L293D к плате mangOH Red.

На втором изображении выше показано, как модуль L293D может быть закреплен на мобильной платформе и соединение с двигателями постоянного тока.

Шаг 5: Установка и подключение платы MangOH Red Board на мобильной платформе

На первом изображении выше показано, как можно закрепить плату MangOH Red на мобильной платформе.

На втором рисунке показано, как некоторые контакты GPIO разъема CN307 (разъем Raspberry PI) платы MangOH Red соединяются с модулем L293D.

Контакты CF3 GPIO (контакты 7, 11, 13 и 15) используются для управления двигателями постоянного тока. Для получения дополнительной информации о разъеме CN307 платы MangOH Red см. Здесь.

Шаг 6: Установка опоры аккумулятора на мобильной платформе

На картинке выше показано, как можно закрепить опору аккумулятора на мобильной платформе. На нем также показано соединение опоры аккумулятора с модулем L293D.

Эта подставка для аккумулятора может использоваться для источника питания двигателя постоянного тока.

Шаг 7. Реализация веб-приложения для поддержки функций Интернета вещей

На первом изображении выше показан пример веб-приложения, называемого в этом проекте веб-приложением AssistIoT, которое может работать в облаке для поддержки функций IoT.

Эта ссылка показывает используемое в этом проекте веб-приложение AssistIoT, работающее в Firebase, с четырьмя функциями:

• видеопоток, снятый веб-камерой на мобильной платформе;
• дистанционное управление перемещениями мобильной платформы;
• измерение переменных окружающей среды с помощью бортовых датчиков мобильной платформы;
• удаленное управление бытовой техникой в домашних условиях.

Исходный код примера веб-приложения, использованного в этом проекте, доступен здесь.

В этом примере веб-приложения могут использоваться такие технологии, как HTML5, CSS3, Javascript и AngularJS.

На втором рисунке выше показана схема блоков, представляющая, как четыре функции могут поддерживаться в этом проекте мобильной платформы.

Шаг 8: Реализация видеопотока, захваченного функцией веб-камеры

На изображении выше показано веб-приложение (в этом проекте называемое webrtcsend), также работающее в Firebase, которое предоставляет видеопоток, захваченный веб-камерой, и передает его в другое веб-приложение (веб-приложение AssistIoT в этом проекте).

В этом проекте Raspberry PI подключается к Интернету через USB-разъем WiFi. Когда веб-браузер, работающий в Raspberry PI, подключается к веб-приложению webrtcsend и нажимается кнопка «Вызов», осуществляется доступ к веб-камере, подключенной к Raspberry PI, и видеопоток передается в веб-приложение AssistIoT.

Реализация веб-приложения webrtcsend была основана на этом руководстве, и его исходный код доступен здесь.

В проекте мобильной платформы может использоваться Raspberry PI версии 2 или новее с образом Raspbian от марта 2018 г. или новее.

В этом проекте также использовалась веб-камера ELOAM 299 UVC - USB и USB-разъем Netgear WiFi.

Шаг 9: Подготовка красной доски MangOH

Проект мобильной платформы может использовать доску mangOH Red для поддержки трех других функций:

• дистанционное управление перемещениями мобильной платформы;
• измерение переменных окружающей среды с помощью бортовых датчиков мобильной платформы;
• удаленное управление бытовой техникой в домашних условиях.

Обзор основных характеристик платы mangOH Red находится здесь. Подробнее об этой плате можно прочитать здесь.

Для подготовки оборудования и прошивки платы mangOH Red для использования в этом проекте необходимо выполнить все шаги, доступные в этом руководстве.

Шаг 10: Проверка связи M2M MangOH Red Board с сайтом AirVantage

Одной из главных особенностей платы mangOH Red является поддержка M2M через технологию 3G.

После того, как плата mangOH Red настроена должным образом и ее SIM-карта будет зарегистрирована в учетной записи на сайте AirVantage (здесь), соединение с IoT Cloud будет разрешено.

Для получения дополнительной информации о сайте AirVantage перейдите сюда.

На изображениях выше показано взаимодействие между доской mangOH Red и сайтом AirVantage. В этом тесте плата mangOH Red отправляет данные (как измерения бортовых датчиков) на сайт AirVantage, используя пример приложения redSensorToCloud.

Шаг 11. Использование API AirVantage для измерения переменных среды

На рисунке выше показаны данные измеренных переменных среды, доступные в веб-приложении AssistIoT.

Эти данные были получены через API, предоставленный сайтом AirVantage. Для получения дополнительной информации об этом API перейдите сюда.

В этом проекте использовались только бортовые датчики MangOH Red. Поэтому данные датчиков были адаптированы для отображения в веб-приложении AssistIoT:

• Температура: встроенный датчик температуры измеряет температуру процессора. Это значение вычитается на 15, чтобы представить нормальную температуру в комнате;
• Уровень освещенности: это значение преобразуется в процентное значение;
• Давление: это значение преобразуется в процентное значение и представляет собой значение влажности в помещении.

Шаг 12: Адаптация примера приложения RedSensorToCloud для поддержки функции удаленного управления движением платформы

Пример приложения redSensorToCloud может быть адаптирован для поддержки функции удаленного управления перемещением мобильной платформы в этом проекте.

Используя команду «Set LED Interval», доступную в приложении redSensorToCloud, как показано на втором рисунке выше, можно отправить на плату mangOH Red различные значения и сопоставить их для разных приложений.

Например, для функции удаленного управления функция SetLedBlinkIntervalCmd (в файле "/avPublisherComponent/avPublisher.c") была изменена на управление направлением движения мобильной платформы.

Как отмечалось в шаге 5, контакты CF3 GPIO (контакты 7, 11, 13 и 15) используются для управления двигателями постоянного тока. Поэтому используется следующая логика:

Управление направлением:

1 - вперед: gpio22 и gpio35 в высоком режиме

2 - назад: gpio23 и gpio24 в высоком режиме

3 - справа: gpio24 и gpio22 в высоком режиме

4 - слева: gpio23 и gpio35 в высоком режиме

Исходный код, основанный на примере приложения redSensorToCloud и адаптированный для проекта мобильной платформы, доступен здесь.

Шаг 13: Адаптация примера приложения RedSensorToCloud для поддержки функции удаленного управления бытовыми устройствами

Пример приложения redSensorToCloud может быть адаптирован для поддержки функций удаленного управления домашними устройствами проекта мобильной платформы.

Используя идею шага 12, команда «Set LED Interval», доступная в приложении redSensorToCloud, может использоваться для управления различными приложениями на плате mangOH Red.

Шаг 14: Демонстрация реализованных функций

В этом видео показано, как проект «Мобильная платформа с технологиями Интернета вещей» может работать после выполнения всех предыдущих шагов.