Mobilní platforma s technologiemi IoT: 14 kroků

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-23 14:38

Následující kroky popisují, jak sestavit jednoduchou mobilní platformu a zahrnout některé technologie IoT pro vzdálené ovládání této platformy. Tento projekt je součástí projektu Assist - IoT (Domestic Assistant with IoT Technologies) vyvinutého pro soutěž Qualcomm / Embarcados Contest 2018. Další informace o projektu Assist IoT naleznete zde.

Níže uvedené scénáře představují některé situace, které lze tento projekt použít v domácím prostředí:

Scénář 1: Starší osoba, která žije sama, ale která nakonec potřebuje nějakou podporu, aby mohla brát léky, nebo je třeba ji v případě potřeby sledovat. Člen rodiny nebo odpovědná osoba může tuto mobilní platformu využívat k častému nebo sporadickému monitorování a interakci se starší osobou;

Scénář 2: Domácí zvíře, které je třeba nechat 2 nebo 3 dny samotné, protože jeho majitelé cestovali. Tato mobilní platforma může sledovat krmivo, vodu a pomoci majitelům mluvit se zvířetem, aby nebylo příliš smutné;

Scénář 3: Rodič, který potřebuje cestovat, může tuto mobilní platformu používat ke sledování svého malého dítěte nebo dítěte (o které se stará jiný člen rodiny nebo odpovědná osoba) a dokonce i k interakci s malým dítětem.

Scénář 4: Rodič, který potřebuje být několik hodin pryč, může pomocí této mobilní platformy sledovat svého syna nebo dceru s fyzickým nebo mentálním postižením. O tohoto syna nebo dceru se musí starat jiný člen rodiny nebo odpovědná osoba.

Ve všech výše uvedených scénářích lze tuto mobilní platformu dálkově ovládat přesunutím na místo domova, kde se nachází sledovaná osoba nebo domácí zvíře.

Prostřednictvím svých integrovaných senzorů může tato mobilní platforma měřit okolní proměnné v místě, kde se nachází osoba nebo domácí zvíře, které je monitorováno. Díky těmto informacím dostupným ve webové aplikaci mohou být zařízení vzdáleně spouštěna, regulována nebo deaktivována, aby vyhovovala prostředí podle potřeb sledované osoby nebo domácího mazlíčka.

Krok 1: Výběr materiálu, který může být použit k sestavení podvozku mobilní platformy

Mobilní platformu lze sestavit z materiálu uvedeného na obrázcích výše takto:

• jeden modul se dvěma koly a dvěma stejnosměrnými motory připojenými v každém kole;
• dvě podpěry kol pro volný směr;
• tři plastové tyčinky, šrouby, matice a podložky.

Krok 2: Sestavení podvozku mobilní platformy

Podvozek mobilní platformy může být sestaven tak, jak je znázorněno na obrázcích výše.

Některé otvory mohou být v plastových tyčích vytvořeny vrtačkou.

Tyto otvory se používají k upevnění plastových tyčinek pomocí modulu se dvěma koly a pomocí dvou podpěr kol pomocí šroubů, matic a podložek.

Krok 3: Použití některých náhradních dílů k opravě Raspberry PI (a dalších zařízení) na mobilní platformě pro snímání a přenos obrazu

Obrázky výše ukazují některé náhradní díly použité k opravě Raspberry PI na mobilní platformě.

Pro zachycení a přenos obrazu v tomto projektu může být k Raspberry PI připojena webová kamera a WiFi USB adaptér.

Další kroky představují více informací o zachycení a přenosu obrazu v tomto projektu.

Krok 4: Sestavení modulu L293D pro ovládání stejnosměrných motorů a jeho upevnění na mobilní platformě

Modul L293D (jak je znázorněn na prvním obrázku výše) může být sestaven pro ovládání stejnosměrných motorů modulu se dvěma koly.

Tento modul L293D může být založen na tomto tutoriálu, ale místo toho, aby byl propojen s piny GPIO Raspberry PI, může být spojen s jinou vývojovou deskou IoT jako červená deska Sierra mangOH Red.

Další kroky představují další informace o propojení modulu L293D s červenou deskou mangOH.

Druhý obrázek výše ukazuje, jak může být modul L293D upevněn na mobilní platformě a spojení se stejnosměrnými motory.

Krok 5: Oprava a připojení červené tabule MangOH k mobilní platformě

První obrázek výše ukazuje, jak může být červená deska mangOH upevněna na mobilní platformě.

Druhý obrázek ukazuje, jak jsou některé GPIO piny z konektoru CN307 (konektor Raspberry PI) desky redox mangOH propojeny s modulem L293D.

Kolíky CF3 GPIO (piny 7, 11, 13 a 15) slouží k ovládání stejnosměrných motorů. Další informace o konektoru CN307 červené desky mangOH naleznete zde.

Krok 6: Oprava podpory baterie na mobilní platformě

Výše uvedený obrázek ukazuje, jak může být podpora baterie upevněna na mobilní platformě. Ukazuje také propojení podpory baterie s modulem L293D.

Tuto bateriovou podporu lze použít pro napájení stejnosměrného motoru.

Krok 7: Implementace webové aplikace pro podporu funkcí IoT

První obrázek výše ukazuje příklad webové aplikace, v tomto projektu nazvanou webová aplikace AssistIoT, která může běžet v cloudu pro podporu funkcí IoT.

Tento odkaz ukazuje webovou aplikaci AssistIoT použitou v tomto projektu spuštěnou ve Firebase se čtyřmi funkcemi:

• stream videa zachycený webovou kamerou na mobilní platformě;
• dálkové ovládání pohybů mobilní platformy;
• měření proměnných prostředí z integrovaných senzorů mobilní platformy;
• dálkové ovládání domácích zařízení na domácím místě.

Zde je k dispozici zdrojový kód příkladu webové aplikace použité v tomto projektu.

Tento příklad webové aplikace může používat technologie jako HTML5, CSS3, Javascript a AngularJS.

Druhý obrázek výše ukazuje diagram bloků představující, jak mohou být v tomto projektu mobilní platformy podporovány čtyři funkce.

Krok 8: Implementace video streamu zachyceného funkcí webové kamery

Na výše uvedeném obrázku je webová aplikace (v tomto projektu nazývaná webrtcsend), rovněž spuštěná ve Firebase, která poskytuje video stream zachycený webovou kamerou a přenášený do jiné webové aplikace (webová aplikace AssistIoT v tomto projektu).

V tomto projektu je Raspberry PI připojen k internetu prostřednictvím WiFi USB konektoru. Když se webový prohlížeč spuštěný v Raspberry PI spojí s webovou aplikací webrtcsend a stiskne tlačítko Volat, přistupuje se k webové kameře připojené k Raspberry PI a do webové aplikace AssistIoT se přenese video stream.

Implementace webové aplikace webrtcsend byla založena na tomto kurzu a její zdrojový kód je k dispozici zde.

Projekt mobilní platformy může používat Raspberry PI verze 2 nebo novější, s obrázkem Raspbian od března/2018 nebo novější.

Tento projekt také použil webovou kameru ELOAM 299 UVC - USB a USB konektor Netgear WiFi.

Krok 9: Příprava červené tabule MangOH

Projekt mobilní platformy může využívat červenou desku mangOH k podpoře dalších tří funkcí:

• dálkové ovládání pohybů mobilní platformy;
• měření proměnných prostředí z integrovaných senzorů mobilní platformy;
• dálkové ovládání domácích zařízení na domácím místě.

Přehled hlavních funkcí Redboardu mangOH je zde. Další podrobnosti o této desce jsou popsány zde.

Pro přípravu hardwaru a firmwaru redboardu mangOH, který bude použit v tomto projektu, je nutné dodržet všechny kroky dostupné v tomto tutoriálu.

Krok 10: Testování komunikace M2OH Red Board M2M s webem AirVantage

Jednou z hlavních funkcí redboardu mangOH je podpora M2M prostřednictvím technologie 3G.

Jakmile je červená deska mangOH správně nakonfigurována a její SIM karta je zaregistrována na účtu webu AirVantage (zde), je připojení k IoT Cloud povoleno.

Další informace o webu AirVantage naleznete zde.

Obrázky nahoře ukazují komunikaci mezi redboardem mangOH a webem AirVantage. V tomto testu odesílá červená deska mangOH data (jako měření palubních senzorů) na web AirVantage pomocí příkladu aplikace redSensorToCloud.

Krok 11: Použití rozhraní AirVantage API k získání měření proměnných prostředí

Na výše uvedeném obrázku jsou data naměřených proměnných prostředí dostupných ve webové aplikaci AssistIoT.

Tato data byla získána prostřednictvím API poskytovaného webem AirVantage. Další informace o tomto API získáte zde.

V tomto projektu byly použity pouze palubní senzory mangOH Red. Data senzorů byla proto upravena tak, aby byla zobrazována ve webové aplikaci AssistIoT:

• Teplota: snímač teploty na desce měří teplotu procesoru. Tato hodnota se odečte o 15, aby představovala normální teplotu místnosti;
• Úroveň světla: tato hodnota je převedena na procentní hodnotu;
• Tlak: tato hodnota je převedena na procentní hodnotu a představuje hodnotu vlhkosti v místnosti.

Krok 12: Přizpůsobení příkladu aplikace RedSensorToCloud pro podporu funkce dálkového ovládání pohybu platformy

Příklad aplikace redSensorToCloud může být upraven pro podporu funkce vzdáleného ovládání pohybu mobilní platformy v tomto projektu.

Pomocí příkazu „Set LED Interval“dostupného v aplikaci redSensorToCloud, jak je znázorněno na druhém obrázku výše, je možné odeslat na tabuli mangOH Red board různé hodnoty a namapovat je pro různé aplikace.

Například pro funkci dálkového ovládání byla změněna funkce SetLedBlinkIntervalCmd (v souboru "/avPublisherComponent/avPublisher.c") řízení směru pohybu mobilní platformy.

Jak je uvedeno v kroku 5, kolíky CF3 GPIO (piny 7, 11, 13 a 15) se používají k ovládání stejnosměrných motorů. Proto se používá následující logika:

Řízení směru:

1 - vpřed: gpio22 a gpio35 ve vysokém režimu

2 - dozadu: gpio23 a gpio24 ve vysokém režimu

3 - vpravo: gpio24 a gpio22 ve vysokém režimu

4 - vlevo: gpio23 a gpio35 ve vysokém režimu

Zde je k dispozici zdrojový kód založený na příkladu aplikace redSensorToCloud a upravený pro projekt mobilní platformy.

Krok 13: Přizpůsobení příkladu aplikace RedSensorToCloud pro podporu funkce dálkového ovládání domácích zařízení

Příklad aplikace redSensorToCloud může být přizpůsoben pro podporu funkcí dálkového ovládání domácích zařízení projektu mobilní platformy.

Pomocí myšlenky kroku 12 lze k ovládání různých aplikací v červené tabuli mangOH použít příkaz „Nastavit interval LED“dostupný v aplikaci redSensorToCloud.

Krok 14: Ukázka implementovaných funkcí

Toto video ukazuje, jak může projekt Mobile Platform with IoT Technologies fungovat po provedení všech výše uvedených kroků.