Mobile Plattform mit IoT-Technologien - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Die folgenden Schritte beschreiben, wie Sie eine einfache mobile Plattform aufbauen und einige IoT-Technologien zur Fernsteuerung dieser Plattform einbeziehen. Dieses Projekt ist Teil des Assist - IoT (Domestic Assistant with IoT Technologies) Projekts, das für den Qualcomm / Embarcados Contest 2018 entwickelt wurde. Weitere Informationen zum Assist IoT-Projekt finden Sie hier.

Die folgenden Szenarien stellen einige Situationen dar, in denen dieses Projekt in einer häuslichen Umgebung verwendet werden kann:

Szenario 1: Eine ältere Person, die allein lebt, aber eventuell Unterstützung bei der Einnahme von Medikamenten benötigt oder bei Bedarf überwacht werden muss. Ein Familienmitglied oder eine verantwortliche Person kann diese mobile Plattform für die häufige oder sporadische Überwachung und Interaktion mit der älteren Person verwenden;

Szenario 2: Ein Haustier, das 2 oder 3 Tage allein gelassen werden muss, weil seine Besitzer verreist sind. Diese mobile Plattform kann das Futter und das Wasser überwachen und den Besitzern helfen, mit dem Tier zu sprechen, damit es nicht zu traurig wird;

Szenario 3: Ein Elternteil, der verreisen muss, kann diese mobile Plattform zur Überwachung seines Kleinkindes oder Babys (das von einem anderen Familienmitglied oder einer verantwortlichen Person betreut wird) und sogar für die Interaktion mit dem Kleinkind verwenden.

Szenario 4: Ein Elternteil, der einige Stunden abwesend sein muss, kann diese mobile Plattform nutzen, um seinen Sohn oder seine Tochter mit körperlichen oder geistigen Beeinträchtigungen zu überwachen. Dieser Sohn oder diese Tochter muss von einem anderen Familienmitglied oder einer verantwortlichen Person betreut werden.

In allen oben genannten Szenarien kann diese mobile Plattform ferngesteuert werden, indem sie sich an den Ort des Hauses bewegt, an dem sich die zu überwachende Person oder das zu überwachende Haustier befindet.

Durch ihre Sensoren an Bord kann diese mobile Plattform Umgebungsvariablen des Ortes messen, an dem sich die überwachte Person oder das zu überwachende Haustier befindet. Mit diesen Informationen, die in einer Webanwendung verfügbar sind, können Geräte je nach Bedarf der überwachten Person oder des Haustieres aus der Ferne ausgelöst, reguliert oder deaktiviert werden, um sie an die Umgebung anzupassen.

Schritt 1: Auswahl des Materials, das zum Zusammenbau des Mobilplattform-Chassis verwendet werden kann

Die mobile Plattform kann mit dem in den obigen Bildern dargestellten Material wie folgt zusammengebaut werden:

• ein Modul mit zwei Rädern und zwei Gleichstrommotoren, die in jedem Rad angeschlossen sind;
• zwei Radstützen für freie Richtung;
• drei Plastikstäbe, Schrauben, Muttern und Unterlegscheiben.

Schritt 2: Zusammenbau des Mobilplattform-Chassis

Das Fahrgestell der mobilen Plattform kann wie in den Bildern oben gezeigt zusammengebaut werden.

Einige Löcher können mit einer Bohrmaschine in die Kunststoffstäbe gebohrt werden.

Diese Löcher werden verwendet, um die Kunststoffstäbe mit dem Modul mit zwei Rädern und mit den zwei Radhalterungen mit den Schrauben, Muttern und Unterlegscheiben zu befestigen.

Schritt 3: Verwenden einiger Ersatzteile, um einen Raspberry PI (und andere Geräte) auf der mobilen Plattform für die Bilderfassung und -übertragung zu reparieren

Die obigen Bilder zeigen einige Ersatzteile, die verwendet werden, um einen Raspberry PI auf der mobilen Plattform zu reparieren.

Zur Bildaufnahme und -übertragung kann in diesem Projekt eine Webcam und ein WiFi-USB-Adapter mit dem Raspberry PI verbunden werden.

Weitere Schritte bieten weitere Informationen zur Bildaufnahme und -übertragung in diesem Projekt.

Schritt 4: Zusammenbau eines L293D-Moduls für die Steuerung von Gleichstrommotoren und Befestigung auf der mobilen Plattform

Ein L293D-Modul (wie im ersten Bild oben gezeigt) kann montiert werden, um die Gleichstrommotoren des Moduls mit zwei Rädern zu steuern.

Dieses L293D-Modul kann auf diesem Tutorial basieren, aber anstatt es mit den Raspberry PI GPIO-Pins zu verbinden, kann es mit einem anderen IoT-Entwicklungsboard als dem Sierra mangOH Red Board verbunden werden.

Weitere Schritte liefern weitere Informationen zur Verbindung des L293D-Moduls mit einem mangOH Red Board.

Das zweite Bild oben zeigt, wie das L293D-Modul auf der mobilen Plattform befestigt werden kann und die Verbindung mit den DC-Motoren.

Schritt 5: Fixieren und Anschließen des MangOH Red Boards auf der mobilen Plattform

Das erste Bild oben zeigt, wie das mangOH Red Board auf der mobilen Plattform befestigt werden kann.

Das zweite Bild zeigt, wie einige GPIO-Pins des CN307-Anschlusses (Raspberry PI-Anschluss) des mangOH Red-Boards mit dem L293D-Modul verbunden sind.

Die CF3-GPIO-Pins (Pins 7, 11, 13 und 15) werden zur Steuerung der DC-Motoren verwendet. Weitere Informationen zum CN307-Anschluss des mangOH Red-Boards finden Sie hier.

Schritt 6: Fixieren des Akkuträgers auf der mobilen Plattform

Das Bild oben zeigt, wie der Akkuträger auf der mobilen Plattform befestigt werden kann. Es zeigt auch die Verbindung des Batterieträgers mit dem L293D-Modul.

Dieser Batterieträger kann für die DC-Motorstromversorgung verwendet werden.

Schritt 7: Implementieren einer Webanwendung zur Unterstützung von IoT-Funktionen

Das erste Bild oben zeigt ein Beispiel einer Webanwendung, in diesem Projekt AssistIoT-Webanwendung genannt, die in der Cloud ausgeführt werden kann, um IoT-Funktionalitäten zu unterstützen.

Dieser Link zeigt die in diesem Projekt verwendete AssistIoT-Webanwendung, die in Firebase ausgeführt wird, mit vier Funktionen:

• Videostream, der von einer Webcam auf der mobilen Plattform aufgenommen wurde;
• Fernsteuerung der Bewegungen der mobilen Plattform;
• Messung der Umgebungsvariablen von den Onboard-Sensoren der mobilen Plattform;
• Fernbedienung von Haushaltsgeräten zu Hause.

Der Quellcode des in diesem Projekt verwendeten Webanwendungsbeispiels ist hier verfügbar.

Dieses Webanwendungsbeispiel verwendet möglicherweise Technologien wie HTML5, CSS3, Javascript und AngularJS.

Das zweite Bild oben zeigt ein Diagramm von Blöcken, die darstellen, wie die vier Funktionalitäten in diesem mobilen Plattformprojekt unterstützt werden können.

Schritt 8: Implementieren des von einer Webcam-Funktion erfassten Videostreams

Das obige Bild zeigt eine Webanwendung (in diesem Projekt als webrtcsend bezeichnet), die ebenfalls in Firebase ausgeführt wird und einen von einer Webcam erfassten Videostream bereitstellt und an eine andere Webanwendung (AssistIoT-Webanwendung in diesem Projekt) überträgt.

In diesem Projekt wird der Raspberry PI über einen WiFi-USB-Anschluss mit dem Internet verbunden. Wenn sich ein im Raspberry PI laufender Webbrowser mit der webrtcsend-Webanwendung verbindet und die Anruftaste gedrückt wird, wird auf die mit dem Raspberry PI verbundene Webcam zugegriffen und ein Videostream an die AssistIoT-Webanwendung übertragen.

Die Implementierung der webrtcsend-Webanwendung basiert auf diesem Tutorial und der Quellcode ist hier verfügbar.

Das mobile Plattformprojekt kann einen Raspberry PI Version 2 oder höher mit einem Raspbian-Image von März/2018 oder höher verwenden.

Bei diesem Projekt wurde auch eine ELOAM 299 UVC – USB-Webcam und ein Netgear WiFi-USB-Anschluss verwendet.

Schritt 9: Vorbereiten des MangOH Red Boards

Das mobile Plattformprojekt kann das mangOH Red Board zur Unterstützung der anderen drei Funktionalitäten verwenden:

• Fernsteuerung der Bewegungen der mobilen Plattform;
• Messung der Umgebungsvariablen von den Onboard-Sensoren der mobilen Plattform;
• Fernbedienung von Haushaltsgeräten zu Hause.

Eine Übersicht über die wichtigsten Funktionen des mangOH Red Boards finden Sie hier. Weitere Details zu diesem Board werden hier beschrieben.

Um die Hardware und Firmware des in diesem Projekt zu verwendenden mangOH Red Boards vorzubereiten, müssen alle in diesem Tutorial verfügbaren Schritte befolgt werden.

Schritt 10: Testen der MangOH Red Board M2M-Kommunikation mit der AirVantage-Site

Eines der Hauptmerkmale des mangOH Red Boards ist die Unterstützung von M2M über die 3G-Technologie.

Sobald das mangOH Red Board richtig konfiguriert und seine SIM-Karte in einem Konto der AirVantage-Site (hier) registriert ist, wird die Verbindung mit der IoT-Cloud zugelassen.

Weitere Informationen zur AirVantage-Website finden Sie hier.

Die obigen Bilder zeigen die Kommunikation zwischen dem mangOH Red Board und der AirVantage-Site. In diesem Test sendet das mangOH Red Board Daten (als Messung der Onboard-Sensoren) mit dem Anwendungsbeispiel redSensorToCloud an die AirVantage-Site.

Schritt 11: Verwenden der AirVantage-API zum Abrufen der Messung der Umgebungsvariablen

Das obige Bild zeigt die Daten der gemessenen Umgebungsvariablen, die in der AssistIoT-Webanwendung verfügbar sind.

Diese Daten wurden über die von der AirVantage-Site bereitgestellte API abgerufen. Weitere Informationen zu dieser API finden Sie hier.

In diesem Projekt wurden ausschließlich die Onboard-Sensoren von mangOH Red verwendet. Daher wurden die Sensordaten für die Anzeige in der AssistIoT-Webanwendung angepasst:

• Temperatur: Der integrierte Temperatursensor misst die Prozessortemperatur. Dieser Wert wird um 15 subtrahiert, um eine normale Raumtemperatur darzustellen;
• Lichtstärke: Dieser Wert wird in einen Prozentwert umgewandelt;
• Druck: Dieser Wert wird in einen Prozentwert umgerechnet und stellt einen Feuchtigkeitswert eines Raumes dar.

Schritt 12: Anpassung des RedSensorToCloud-Anwendungsbeispiels zur Unterstützung der Funktionalität der Fernsteuerung der Plattformbewegung

Das Anwendungsbeispiel redSensorToCloud kann zur Unterstützung der Funktionalität der Fernsteuerung der mobilen Plattformbewegung in diesem Projekt angepasst werden.

Mit dem in der redSensorToCloud-Anwendung verfügbaren Befehl "Set LED Interval", wie im zweiten Bild oben gezeigt, ist es möglich, verschiedene Werte an das mangOH Red-Board zu senden und sie für verschiedene Anwendungen zuzuordnen.

Beispielsweise wurde für die Fernsteuerungsfunktion die Funktion SetLedBlinkIntervalCmd (in der Datei "/avPublisherComponent/avPublisher.c") geändert, um die Richtung der Bewegung der mobilen Plattform zu steuern.

Wie in Schritt 5 erläutert, werden die CF3-GPIO-Pins (Pins 7, 11, 13 und 15) zur Steuerung der Gleichstrommotoren verwendet. Daher wird die folgende Logik verwendet:

Richtungssteuerung:

1 – vorwärts: gpio22 und gpio35 im High-Modus

2 – rückwärts: gpio23 und gpio24 im High-Modus

3 – rechts: gpio24 und gpio22 im High-Modus

4 – links: gpio23 und gpio35 im High-Modus

Der Quellcode basierend auf dem redSensorToCloud-Anwendungsbeispiel und angepasst für das Mobile-Plattform-Projekt ist hier verfügbar.

Schritt 13: Anpassung des RedSensorToCloud-Anwendungsbeispiels zur Unterstützung der Fernbedienungsfunktion von Haushaltsgeräten

Das Anwendungsbeispiel redSensorToCloud kann angepasst werden, um die Fernsteuerungsfunktionalität der Haushaltsgeräte des Mobilplattformprojekts zu unterstützen.

Unter Verwendung der Idee von Schritt 12 kann der in der redSensorToCloud-Anwendung verfügbare Befehl "Set LED Interval" verwendet werden, um verschiedene Anwendungen in der mangOH Red-Karte zu steuern.

Schritt 14: Demonstration der implementierten Funktionalitäten

Dieses Video zeigt, wie das Projekt "Mobile Plattform mit IoT-Technologien" funktionieren kann, nachdem alle Schritte zuvor ausgeführt wurden.