Mobiel platform met IoT-technologieën: 14 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

De volgende stappen beschrijven hoe u een eenvoudig mobiel platform samenstelt en bevatten enkele IoT-technologieën voor het op afstand besturen van dit platform. Dit project maakt deel uit van het Assist - IoT (Domestic Assistant with IoT Technologies) project dat is ontwikkeld voor de Qualcomm / Embarcados Contest 2018. Voor meer informatie over het Assist IoT-project, zie hier.

De onderstaande scenario's vertegenwoordigen enkele situaties waarin dit project in een thuisomgeving kan worden gebruikt:

Scenario 1: Een oudere die alleen woont, maar op den duur ondersteuning nodig heeft bij het innemen van medicijnen of zo nodig gecontroleerd moet worden. Een familielid of verantwoordelijke kan dit mobiele platform gebruiken voor frequente of sporadische monitoring en interactie met de oudere;

Scenario 2: Een huisdier dat 2 of 3 dagen alleen moet worden gelaten omdat zijn baasjes hebben gereisd. Dit mobiele platform kan het voer en water in de gaten houden en de eigenaren helpen om met het dier te praten, zodat het niet te verdrietig wordt;

Scenario 3: Een ouder die moet reizen, kan dit mobiele platform gebruiken voor het monitoren van zijn of haar jonge kind of baby (die wordt opgevangen door een ander familielid of verantwoordelijke persoon) en zelfs voor interactie met het jonge kind.

Scenario 4: Een ouder die een paar uur weg moet, kan dit mobiele platform gebruiken om zijn of haar zoon of dochter met een lichamelijke of geestelijke beperking in de gaten te houden. Deze zoon of dochter moet worden opgevangen door een ander familielid of verantwoordelijke.

In alle bovenstaande scenario's kan dit mobiele platform op afstand worden bediend door naar de plaats van het huis te gaan waar de te bewaken persoon of het te bewaken huisdier zich bevindt.

Via de sensoren aan boord kan dit mobiele platform omgevingsvariabelen meten van de plaats waar de persoon of het huisdier dat wordt bewaakt zich bevindt. Met deze informatie die beschikbaar is in een webtoepassing, kunnen apparaten op afstand worden geactiveerd, geregeld of uitgeschakeld om aan de omgeving aan te passen, afhankelijk van de behoeften van de bewaakte persoon of het huisdier.

Stap 1: Het materiaal selecteren dat kan worden gebruikt om het mobiele platformchassis te monteren

Het mobiele platform kan als volgt worden geassembleerd met behulp van het materiaal dat in de bovenstaande afbeeldingen wordt gepresenteerd:

• een module met twee wielen en twee gelijkstroommotoren in elk wiel;
• twee wielsteunen voor vrije richting;
• drie plastic stokken, bouten, moeren en ringen.

Stap 2: Het mobiele platformchassis monteren

Het chassis van het verrijdbare platform kan worden gemonteerd zoals weergegeven in de bovenstaande afbeeldingen.

Met een boormachine kunnen enkele gaten in de plastic stokken worden gemaakt.

Deze gaten worden gebruikt om de plastic stokken te bevestigen met de module met twee wielen en met de twee wielsteunen, met behulp van de bouten, moeren en ringen.

Stap 3: Sommige reserveonderdelen gebruiken om een Raspberry PI (en andere apparaten) op het mobiele platform te repareren voor het vastleggen en verzenden van afbeeldingen

De afbeeldingen hierboven tonen enkele reserveonderdelen die worden gebruikt om een Raspberry PI op het mobiele platform te repareren.

Een webcam en een WiFi USB-adapter kunnen worden aangesloten op de Raspberry PI voor het vastleggen en verzenden van afbeeldingen in dit project.

Verdere stappen geven meer informatie over het vastleggen en verzenden van afbeeldingen in dit project.

Stap 4: assembleren van een L293D-module voor besturing van gelijkstroommotoren en bevestigen op het mobiele platform

Een L293D-module (zoals weergegeven in de eerste afbeelding hierboven) kan worden gemonteerd om de DC-motoren van de module met twee wielen te besturen.

Deze L293D-module is mogelijk gebaseerd op deze tutorial, maar in plaats van deze te verbinden met de Raspberry PI GPIO-pinnen, kan deze worden verbonden met een ander IoT-ontwikkelbord als het Sierra mangOH Red-bord.

Verdere stappen geven meer informatie over de verbinding van de L293D-module met een mangOH Red-kaart.

De tweede afbeelding hierboven laat zien hoe de L293D-module kan worden bevestigd op het mobiele platform en de verbinding met de DC-motoren.

Stap 5: Het MangOH Red Board bevestigen en aansluiten op het mobiele platform

De eerste afbeelding hierboven laat zien hoe het mangOH Red bord op het mobiele platform kan worden bevestigd.

De tweede afbeelding laat zien hoe sommige GPIO-pinnen van de CN307-connector (Raspberry PI-connector) van de mangOH Red-kaart zijn verbonden met de L293D-module.

De CF3 GPIO-pinnen (pinnen 7, 11, 13 en 15) worden gebruikt om de DC-motoren aan te sturen. Voor meer informatie over de CN307 connector van het mangOH Red board, zie hier.

Stap 6: De batterijondersteuning op het mobiele platform bevestigen

De afbeelding hierboven laat zien hoe de batterijsteun op het mobiele platform kan worden bevestigd. Het toont ook de verbinding van de batterijsteun met de L293D-module.

Deze batterijhouder kan worden gebruikt voor de voeding van de DC-motor.

Stap 7: Een webapplicatie implementeren ter ondersteuning van IoT-functionaliteiten

De eerste afbeelding hierboven toont een voorbeeld van een webtoepassing, in dit project de AssistIoT-webtoepassing genoemd, die in de cloud kan worden uitgevoerd voor het ondersteunen van IoT-functionaliteiten.

Deze link toont de AssistIoT-webtoepassing die in dit project wordt gebruikt, draaiend in Firebase, met vier functionaliteiten:

• videostream vastgelegd door een webcam op het mobiele platform;
• afstandsbediening van de bewegingen van het mobiele platform;
• meting van omgevingsvariabelen vanaf het mobiele platform aan boord van sensoren;
• afstandsbediening van huishoudelijke apparaten in een huis.

De broncode van het voorbeeld van de webtoepassing die in dit project wordt gebruikt, is hier beschikbaar.

Dit voorbeeld van een webtoepassing kan gebruikmaken van technologieën zoals HTML5, CSS3, Javascript en AngularJS.

De tweede afbeelding hierboven toont een diagram van blokken die weergeven hoe de vier functionaliteiten kunnen worden ondersteund in dit mobiele platformproject.

Stap 8: De videostream implementeren die is vastgelegd door een webcamfunctionaliteit

De afbeelding hierboven toont een webtoepassing (in dit project webrtcsend genoemd), ook uitgevoerd in Firebase, die een videostream levert die is vastgelegd door een webcam en wordt verzonden naar een andere webtoepassing (AssistIoT-webtoepassing in dit project).

In dit project is de Raspberry PI verbonden met internet via een WiFi USB-connector. Wanneer een webbrowser die in de Raspberry PI draait, verbinding maakt met de webrtcsend-webtoepassing en de oproepknop wordt ingedrukt, wordt de webcam die is verbonden met de Raspberry PI geopend en wordt een videostream verzonden naar de AssistIoT-webtoepassing.

De implementatie van de webrtcsend-webtoepassing was gebaseerd op deze zelfstudie en de broncode is hier beschikbaar.

Het mobiele platformproject kan een Raspberry PI-versie 2 of later gebruiken, met een Raspbian-afbeelding van maart/2018 of later.

Dit project maakte ook gebruik van een ELOAM 299 UVC – USB-webcam en een Netgear WiFi USB-connector.

Stap 9: Het MangOH Red Board voorbereiden

Het mobiele platformproject kan het mangOH Red-bord gebruiken om de andere drie functionaliteiten te ondersteunen:

• afstandsbediening van de bewegingen van het mobiele platform;
• meting van omgevingsvariabelen vanaf het mobiele platform aan boord van sensoren;
• afstandsbediening van huishoudelijke apparaten in een huis.

Een overzicht van de belangrijkste kenmerken van het mangOH Red board vindt u hier. Meer details over dit bord worden hier beschreven.

Voor het voorbereiden van de hardware en firmware van het mangOH Red-bord dat in dit project wordt gebruikt, moeten alle beschikbare stappen in deze tutorial worden gevolgd.

Stap 10: De MangOH Red Board M2M-communicatie testen met de AirVantage-site

Een van de belangrijkste kenmerken van het mangOH Red-bord is de ondersteuning van M2M via 3G-technologie.

Zodra het mangOH Red board correct is geconfigureerd en de simkaart is geregistreerd in een account van de AirVantage-site (hier), is de verbinding met de IoT Cloud toegestaan.

Ga hier voor meer informatie over de AirVantage-site.

De foto's hierboven tonen de communicatie tussen het mangOH Red board en de AirVantage-site. In deze test stuurt het mangOH Red board gegevens (zoals de meting van de sensoren aan boord) naar de AirVantage-site met behulp van het redSensorToCloud-toepassingsvoorbeeld.

Stap 11: De AirVantage API gebruiken om de omgevingsvariabelen te meten

De afbeelding hierboven toont de gegevens van gemeten omgevingsvariabelen die beschikbaar zijn in de AssistIoT-webtoepassing.

Deze gegevens zijn verkregen via de API van de AirVantage-site. Ga hier voor meer informatie over deze API.

In dit project zijn alleen de mangOH Red onboard sensoren gebruikt. Daarom zijn de sensorgegevens aangepast om te worden weergegeven in de AssistIoT-webtoepassing:

• Temperatuur: de temperatuursensor aan boord meet de processortemperatuur. Deze waarde wordt met 15 afgetrokken om een normale temperatuur van een kamer weer te geven;
• Lichtniveau: deze waarde wordt omgerekend naar een procentuele waarde;
• Druk: deze waarde wordt omgezet naar een procentuele waarde en vertegenwoordigt een vochtigheidswaarde van een ruimte.

Stap 12: Aanpassen van het RedSensorToCloud-toepassingsvoorbeeld ter ondersteuning van de functionaliteit van afstandsbediening van de platformbeweging

Het voorbeeld van de redSensorToCloud-toepassing kan worden aangepast om de functionaliteit van afstandsbediening van de beweging van het mobiele platform in dit project te ondersteunen.

Met behulp van de opdracht "LED-interval instellen" die beschikbaar is in de redSensorToCloud-toepassing, zoals weergegeven in de tweede afbeelding hierboven, is het mogelijk om verschillende waarden naar het mangOH Red-bord te sturen en deze voor verschillende toepassingen in kaart te brengen.

Voor de functionaliteit voor afstandsbediening is bijvoorbeeld de functie SetLedBlinkIntervalCmd (in het bestand "/avPublisherComponent/avPublisher.c") gewijzigd om de richting van de beweging van het mobiele platform te regelen.

Zoals opgemerkt in stap 5, worden de CF3 GPIO-pinnen (pinnen 7, 11, 13 en 15) gebruikt om de DC-motoren te besturen. Daarom wordt de volgende logica gebruikt:

Richting controle:

1 – vooruit: gpio22 en gpio35 in hoge modus

2 – achteruit: gpio23 en gpio24 in hoge modus

3 – rechts: gpio24 en gpio22 in hoge modus

4 – links: gpio23 en gpio35 in hoge modus

De broncode op basis van het redSensorToCloud-toepassingsvoorbeeld en aangepast voor het mobiele platformproject is hier beschikbaar.

Stap 13: Het RedSensorToCloud-toepassingsvoorbeeld aanpassen voor ondersteuning van de afstandsbedieningsfunctionaliteit voor huishoudelijke apparaten

Het voorbeeld van de redSensorToCloud-toepassing kan worden aangepast ter ondersteuning van de afstandsbedieningsfunctionaliteit voor huishoudelijke apparaten van het mobiele platformproject.

Gebruikmakend van het idee van stap 12, kan de opdracht "LED-interval instellen" die beschikbaar is in de redSensorToCloud-toepassing worden gebruikt om verschillende toepassingen in het mangOH Red-bord te besturen.

Stap 14: Demonstratie van de geïmplementeerde functionaliteiten

Deze video laat zien hoe het Mobile Platform with IoT Technologies-project kan werken na het volgen van alle voorgaande stappen.