Platforma mobilna z technologiami IoT: 14 kroków

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-23 15:03

Poniższe kroki opisują, jak złożyć prostą platformę mobilną i uwzględnić niektóre technologie IoT do zdalnego sterowania tą platformą. Ten projekt jest częścią projektu Assist - IoT (Domestic Assistant with IoT Technologies) opracowanego na potrzeby konkursu Qualcomm / Embarcados 2018. Więcej informacji na temat projektu Assist IoT można znaleźć tutaj.

Poniższe scenariusze przedstawiają niektóre sytuacje, w których ten projekt może być używany w środowisku domowym:

Scenariusz 1: Osoba starsza, która mieszka samotnie, ale która ostatecznie potrzebuje wsparcia, aby wziąć lekarstwa lub musi być monitorowana, jeśli to konieczne. Członek rodziny lub osoba odpowiedzialna może korzystać z tej mobilnej platformy do częstego lub sporadycznego monitorowania i interakcji z osobą starszą;

Scenariusz 2: Zwierzak, który musi zostać sam na 2 lub 3 dni, ponieważ jego właściciele podróżowali. Ta mobilna platforma może monitorować paszę, wodę i pomagać właścicielom rozmawiać ze zwierzęciem, aby nie było zbyt smutne;

Scenariusz 3: Rodzic, który musi podróżować, może korzystać z tej mobilnej platformy do monitorowania swojego małego dziecka lub dziecka (które jest pod opieką innego członka rodziny lub odpowiedzialnej osoby), a nawet do interakcji z małym dzieckiem.

Scenariusz 4: Rodzic, który musi być nieobecny na kilka godzin, może wykorzystać tę mobilną platformę do monitorowania swojego syna lub córki z upośledzeniem fizycznym lub umysłowym. Ten syn lub córka musi być pod opieką innego członka rodziny lub odpowiedzialnej osoby.

We wszystkich powyższych scenariuszach tą platformą mobilną można sterować zdalnie, przemieszczając się do miejsca zamieszkania, w którym znajduje się monitorowana osoba lub zwierzę.

Dzięki wbudowanym czujnikom ta mobilna platforma może mierzyć zmienne otoczenia w miejscu, w którym znajduje się monitorowana osoba lub zwierzę. Dzięki tym informacjom dostępnym w aplikacji internetowej, urządzenia mogą być zdalnie uruchamiane, regulowane lub wyłączane w zależności od otoczenia zgodnie z potrzebami monitorowanej osoby lub zwierzęcia.

Krok 1: Wybór materiału, który może być użyty do montażu podwozia platformy mobilnej

Platformę mobilną można zmontować z materiału przedstawionego na zdjęciach powyżej w następujący sposób:

• jeden moduł z dwoma kołami i dwoma silnikami prądu stałego połączonymi w każdym kole;
• dwa wsporniki kół dla swobodnego kierunku;
• trzy plastikowe patyczki, śruby, nakrętki i podkładki.

Krok 2: Montaż obudowy platformy mobilnej

Podwozie platformy mobilnej można zmontować w sposób pokazany na powyższych zdjęciach.

Niektóre otwory można wykonać w plastikowych patyczkach za pomocą wiertarki.

Otwory te służą do mocowania plastikowych patyczków z modułem z dwoma kołami i dwoma wspornikami kół za pomocą śrub, nakrętek i podkładek.

Krok 3: Używanie niektórych części zamiennych do naprawy Raspberry PI (i innych urządzeń) na platformie mobilnej do przechwytywania i transmisji obrazu

Powyższe zdjęcia pokazują niektóre części zamienne używane do naprawy Raspberry PI na platformie mobilnej.

Do Raspberry PI można podłączyć kamerę internetową i adapter USB WiFi w celu przechwytywania i transmisji obrazu w tym projekcie.

Dalsze kroki przedstawiają więcej informacji na temat przechwytywania i transmisji obrazu w tym projekcie.

Krok 4: Montaż modułu L293D do sterowania silnikami prądu stałego i mocowanie go na platformie mobilnej

Moduł L293D (jak pokazano na pierwszym rysunku powyżej) można zmontować w celu sterowania silnikami prądu stałego modułu z dwoma kołami.

Ten moduł L293D może bazować na tym samouczku, ale zamiast łączyć go z pinami GPIO Raspberry PI, można go połączyć z inną płytką rozwojową IoT jako płytką Sierra mangOH Red.

Dalsze kroki przedstawiają więcej informacji o połączeniu modułu L293D z płytką mangOH Red.

Drugie zdjęcie powyżej przedstawia sposób mocowania modułu L293D na platformie mobilnej oraz połączenie z silnikami prądu stałego.

Krok 5: Mocowanie i podłączanie czerwonej tablicy MangoOH na platformie mobilnej

Pierwsze zdjęcie powyżej przedstawia sposób mocowania tablicy mangOH Red na platformie mobilnej.

Drugie zdjęcie pokazuje jak niektóre piny GPIO ze złącza CN307 (złącze Raspberry PI) płytki mangOH Red są połączone z modułem L293D.

Piny CF3 GPIO (piny 7, 11, 13 i 15) służą do sterowania silnikami prądu stałego. Więcej informacji na temat złącza CN307 płyty mangOH Red można znaleźć tutaj.

Krok 6: Mocowanie wspornika baterii na platformie mobilnej

Powyższy rysunek przedstawia sposób mocowania wspornika baterii na platformie mobilnej. Pokazuje również połączenie wspornika bateryjnego z modułem L293D.

Ta podstawka akumulatorowa może być używana do zasilania silnika prądu stałego.

Krok 7: Wdrażanie aplikacji internetowej wspierającej funkcje IoT

Pierwszy obrazek powyżej pokazuje przykład aplikacji webowej o nazwie AssistIoT web application w tym projekcie, która może działać w chmurze w celu obsługi funkcjonalności IoT.

Ten link pokazuje aplikację internetową AssistIoT używaną w tym projekcie, działającą w Firebase, z czterema funkcjami:

• strumień wideo przechwycony przez kamerę internetową na platformie mobilnej;
• zdalne sterowanie ruchami platformy mobilnej;
• pomiar zmiennych środowiskowych z czujników pokładowych platformy mobilnej;
• zdalne sterowanie urządzeniami domowymi w domu.

Kod źródłowy przykładowej aplikacji internetowej użytej w tym projekcie jest dostępny tutaj.

Ten przykład aplikacji internetowej może wykorzystywać technologie takie jak HTML5, CSS3, Javascript i AngularJS.

Drugie zdjęcie powyżej przedstawia schemat bloków przedstawiających, w jaki sposób cztery funkcjonalności mogą być obsługiwane w tym projekcie platformy mobilnej.

Krok 8: Implementacja strumienia wideo przechwyconego przez funkcję kamery internetowej

Powyższy obrazek pokazuje aplikację internetową (w tym projekcie zwaną webrtcsend), również działającą w Firebase, która dostarcza strumień wideo przechwycony przez kamerę internetową i przesyłany do innej aplikacji internetowej (aplikacja internetowa AssistIoT w tym projekcie).

W tym projekcie Raspberry PI jest połączone z internetem przez złącze USB WiFi. Gdy przeglądarka internetowa uruchomiona w Raspberry PI połączy się z aplikacją webrtcsend i zostanie naciśnięty przycisk połączenia, kamera internetowa połączona z Raspberry PI jest dostępna i strumień wideo jest przesyłany do aplikacji internetowej AssistIoT.

Implementacja aplikacji webrtcsend została oparta na tym samouczku, a jej kod źródłowy jest dostępny tutaj.

Projekt platformy mobilnej może korzystać z Raspberry PI w wersji 2 lub nowszej, z obrazem Raspbian z marca/2018 lub nowszym.

W projekcie wykorzystano również kamerę internetową ELOAM 299 UVC – USB oraz złącze USB Netgear WiFi.

Krok 9: Przygotowanie Czerwonej Tablicy MangoOH

Projekt platformy mobilnej może wykorzystywać tablicę mangOH Red do obsługi pozostałych trzech funkcjonalności:

• zdalne sterowanie ruchami platformy mobilnej;
• pomiar zmiennych środowiskowych z czujników pokładowych platformy mobilnej;
• zdalne sterowanie urządzeniami domowymi w domu.

Przegląd głównych cech tablicy mangOH Red znajduje się tutaj. Więcej szczegółów na temat tej płyty znajdziesz tutaj.

Aby przygotować sprzęt i oprogramowanie układowe tablicy mangOH Red do wykorzystania w tym projekcie, należy wykonać wszystkie kroki dostępne w tym samouczku.

Krok 10: Testowanie komunikacji M2M Red Board MangOH z witryną AirVantage

Jedną z głównych cech tablicy mangOH Red jest obsługa M2M za pośrednictwem technologii 3G.

Po prawidłowym skonfigurowaniu tablicy mangOH Red i zarejestrowaniu jej karty SIM na koncie w serwisie AirVantage (tutaj), połączenie z chmurą IoT jest dozwolone.

Więcej informacji na temat strony AirVantage można znaleźć tutaj.

Powyższe zdjęcia pokazują komunikację między tablicą mangOH Red a witryną AirVantage. W tym teście tablica mangOH Red wysyła dane (jako pomiar czujników pokładowych) na stronę AirVantage za pomocą przykładu aplikacji redSensorToCloud.

Krok 11: Korzystanie z interfejsu API AirVantage w celu uzyskania pomiaru zmiennych środowiskowych

Powyższy rysunek przedstawia dane mierzonych zmiennych środowiskowych dostępnych w aplikacji webowej AssistIoT.

Dane te zostały pozyskane za pośrednictwem interfejsu API udostępnionego przez witrynę AirVantage. Więcej informacji na temat tego interfejsu API można znaleźć tutaj.

W tym projekcie wykorzystano tylko czujniki pokładowe mangOH Red. Dlatego dane z czujników zostały dostosowane do wyświetlania w aplikacji internetowej AssistIoT:

• Temperatura: wbudowany czujnik temperatury mierzy temperaturę procesora. Wartość ta jest odejmowana przez 15, aby przedstawić normalną temperaturę pomieszczenia;
• Poziom światła: ta wartość jest przeliczana na wartość procentową;
• Ciśnienie: ta wartość jest przeliczana na wartość procentową i reprezentuje wartość wilgotności w pomieszczeniu.

Krok 12: Adaptacja przykładu aplikacji RedSensorToCloud do obsługi funkcjonalności zdalnego sterowania ruchem platformy

Przykładowa aplikacja redSensorToCloud może zostać zaadaptowana do obsługi funkcjonalności zdalnego sterowania ruchem platformy mobilnej w tym projekcie.

Używając komendy "Set LED Interval" dostępnej w aplikacji redSensorToCloud, jak pokazano na drugim obrazku powyżej, możliwe jest wysyłanie do tablicy mangOH Red różnych wartości i mapowanie ich dla różnych aplikacji.

Na przykład dla funkcji zdalnego sterowania funkcja SetLedBlinkIntervalCmd (w pliku "/avPublisherComponent/avPublisher.c") została zmieniona na sterowanie kierunkiem ruchu platformy mobilnej.

Jak skomentowano w kroku 5, piny CF3 GPIO (piny 7, 11, 13 i 15) służą do sterowania silnikami prądu stałego. Dlatego stosowana jest następująca logika:

Kontrola kierunku:

1 – do przodu: gpio22 i gpio35 w trybie wysokim

2 – wstecz: gpio23 i gpio24 w trybie wysokim

3 – po prawej: gpio24 i gpio22 w trybie wysokim

4 – po lewej: gpio23 i gpio35 w trybie wysokim

Kod źródłowy oparty na przykładzie aplikacji redSensorToCloud i dostosowany do projektu platformy mobilnej dostępny jest tutaj.

Krok 13: Dostosowanie przykładu aplikacji RedSensorToCloud do obsługi funkcji zdalnego sterowania urządzeniami domowymi

Przykładowa aplikacja redSensorToCloud może być przystosowana do obsługi funkcjonalności zdalnego sterowania urządzeniami domowymi projektu platformy mobilnej.

Wykorzystując ideę kroku 12, polecenie „Set LED Interval” dostępne w aplikacji redSensorToCloud może służyć do sterowania różnymi aplikacjami w tablicy mangOH Red.

Krok 14: Demonstracja wdrożonych funkcjonalności

Ten film przedstawia, jak może działać projekt Platformy mobilnej z technologiami IoT po wykonaniu wszystkich wcześniejszych kroków.