Plataforma mòbil amb tecnologies IoT: 14 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Els passos següents descriuen com muntar una plataforma mòbil senzilla i incloure algunes tecnologies IoT per controlar aquesta plataforma de forma remota. Aquest projecte forma part del projecte Assist - IoT (Domestic Assistant with IoT Technologies) desenvolupat per al Concurs Qualcomm / Embarcados 2018. Per obtenir més informació sobre el projecte Assist IoT, consulteu aquí.

Els escenaris següents representen algunes situacions en què es pot utilitzar aquest projecte en un entorn domèstic:

Escenari 1: una persona gran que viu sola, però que finalment necessita una mica de suport per prendre medicaments o, si cal, es fa un seguiment. Un membre de la família o una persona responsable pot utilitzar aquesta plataforma mòbil per fer un seguiment i interacció freqüents o esporàdics amb la persona gran;

Escenari 2: una mascota que ha de quedar sola durant 2 o 3 dies perquè els seus propietaris han viatjat. Aquesta plataforma mòbil pot controlar l'alimentació, l'aigua i ajudar els propietaris a parlar amb l'animal perquè no es posi massa trist;

Escenari 3: els pares que necessiten viatjar poden utilitzar aquesta plataforma mòbil per controlar el seu fill petit o el seu bebè (que un altre membre de la família o persona responsable s’encarrega) i fins i tot per interactuar amb el nen petit.

Escenari 4: els pares que necessiten estar unes hores fora poden utilitzar aquesta plataforma mòbil per controlar el seu fill o filla amb discapacitat física o mental. Aquest fill o filla ha de ser atès per un altre membre de la família o persona responsable.

En tots els escenaris anteriors, aquesta plataforma mòbil es pot controlar remotament traslladant-se al lloc de la casa on es troba la persona o mascota que es vol supervisar.

A través dels seus sensors integrats, aquesta plataforma mòbil pot mesurar les variables ambientals del lloc on es troba la persona o l’animal de companyia que s’està supervisant. Amb aquesta informació disponible en una aplicació web, els dispositius es poden activar, regular o desactivar remotament per adaptar-se a l’entorn segons les necessitats de la persona o mascota supervisada.

Pas 1: Selecció del material que es pot utilitzar per muntar el xassís de la plataforma mòbil

La plataforma mòbil es pot muntar utilitzant el material presentat a les imatges anteriors de la manera següent:

• un mòdul amb dues rodes i dos motors de CC connectats a cada roda;
• dos suports de rodes per a la direcció lliure;
• tres pals de plàstic, cargols, femelles i volanderes.

Pas 2: Muntatge del xassís de la plataforma mòbil

El xassís de la plataforma mòbil es pot muntar tal com es mostra a les imatges anteriors.

Es poden fer alguns forats als palets de plàstic amb una perforadora.

Aquests forats s’utilitzen per fixar els pals de plàstic amb el mòdul amb dues rodes i amb els dos suports de rodes, mitjançant els cargols, les femelles i les volandes.

Pas 3: utilitzar alguns recanvis per solucionar un Raspberry PI (i altres dispositius) a la plataforma mòbil per a la captura i transmissió d’imatges

Les imatges anteriors mostren algunes peces de recanvi que s’utilitzen per arreglar un Raspberry PI a la plataforma mòbil.

Es pot connectar una càmera web i un adaptador USB WiFi amb el Raspberry PI per a la captura i transmissió d’imatges en aquest projecte.

Altres passos presenten més informació sobre la captura i transmissió d’imatges en aquest projecte.

Pas 4: Muntatge d'un mòdul L293D per al control de motors de corrent continu i la seva fixació a la plataforma mòbil

Es pot muntar un mòdul L293D (com es mostra a la primera imatge superior) per controlar els motors de corrent continu del mòdul amb dues rodes.

Aquest mòdul L293D es pot basar en aquest tutorial, però en lloc de connectar-lo amb els pins Raspberry PI GPIO, es pot connectar amb una altra placa de desenvolupament IoT com la placa Sierra mangOH Red.

Altres passos presenten més informació sobre la connexió del mòdul L293D amb una placa vermella mangOH.

La segona imatge superior mostra com es pot fixar el mòdul L293D a la plataforma mòbil i la connexió amb els motors de corrent continu.

Pas 5: reparació i connexió de la placa vermella MangOH a la plataforma mòbil

La primera imatge superior mostra com es pot fixar el tauler mangOH Red a la plataforma mòbil.

La segona imatge mostra com alguns pins GPIO del connector CN307 (connector Raspberry PI) de la placa mangOH Red estan connectats amb el mòdul L293D.

Els passadors GPIO CF3 (pins 7, 11, 13 i 15) s’utilitzen per controlar els motors de corrent continu. Per obtenir més informació sobre el connector CN307 de la placa mangOH Red, consulteu aquí.

Pas 6: solucionar el suport de la bateria a la plataforma mòbil

La imatge superior mostra com es pot fixar el suport de la bateria a la plataforma mòbil. També mostra la connexió del suport de la bateria amb el mòdul L293D.

Aquest suport de bateria es pot utilitzar per a la font d'alimentació del motor de corrent continu.

Pas 7: implementació d'una aplicació web per donar suport a les funcionalitats de l'IoT

La primera imatge superior mostra un exemple d'aplicació web, anomenada aplicació web AssistIoT en aquest projecte, que pot executar-se al núvol per donar suport a les funcionalitats IoT.

Aquest enllaç mostra l'aplicació web AssistIoT utilitzada en aquest projecte, que s'executa a Firebase, amb quatre funcionalitats:

• flux de vídeo capturat per una càmera web a la plataforma mòbil;
• control remot dels moviments de la plataforma mòbil;
• mesura de variables d'entorn des dels sensors integrats a la plataforma mòbil;
• control remot de dispositius domèstics a casa.

El codi font de l'exemple d'aplicació web utilitzat en aquest projecte està disponible aquí.

Aquest exemple d'aplicació web pot utilitzar tecnologies com HTML5, CSS3, Javascript i AngularJS.

La segona imatge superior mostra un diagrama de blocs que representen com es poden donar suport a les quatre funcionalitats en aquest projecte de plataforma mòbil.

Pas 8: implementació del flux de vídeo capturat per una funcionalitat de càmera web

La imatge superior mostra una aplicació web (anomenada webrtcsend en aquest projecte), que també s’executa a Firebase, que proporciona un flux de vídeo capturat per una càmera web i que transmet a una altra aplicació web (aplicació web AssistIoT en aquest projecte).

En aquest projecte, el Raspberry PI està connectat a Internet mitjançant un connector USB WiFi. Quan un navegador web que s’executa al Raspberry PI es connecta amb l’aplicació web webrtcsend i es prem el botó de trucada, s’accedeix a la càmera web connectada al Raspberry PI i es transmet un flux de vídeo a l’aplicació web AssistIoT.

La implementació de l'aplicació web webrtcsend es va basar en aquest tutorial i el seu codi font està disponible aquí.

El projecte de plataforma mòbil pot utilitzar una versió 2 o posterior de Raspberry PI, amb una imatge de Raspbian de març / 2018 o posterior.

Aquest projecte també va utilitzar una càmera web ELOAM 299 UVC - USB i un connector USB Netgear WiFi.

Pas 9: Preparació del tauler vermell MangOH

El projecte de plataforma mòbil pot utilitzar el tauler mangOH Red per donar suport a les altres tres funcionalitats:

• control remot dels moviments de la plataforma mòbil;
• mesura de variables d'entorn des dels sensors integrats a la plataforma mòbil;
• control remot de dispositius domèstics a casa.

Aquí es mostra una visió general de les principals característiques del tauler mangOH Red. Aquí es descriuen més detalls sobre aquest tauler.

Per preparar el maquinari i el microprogramari de la placa mangOH Red que s’utilitzarà en aquest projecte, cal seguir tots els passos disponibles d’aquest tutorial.

Pas 10: provar la comunicació MangOH Red Board M2M amb el lloc AirVantage

Una de les principals característiques del tauler mangOH Red és el suport de M2M mitjançant tecnologia 3G.

Un cop el tauler mangOH Red estigui configurat correctament i la seva targeta SIM estigui registrada en un compte del lloc AirVantage (aquí), es permet la connexió amb el núvol IoT.

Per obtenir més informació sobre el lloc AirVantage, accediu aquí.

Les imatges anteriors mostren la comunicació entre el tauler mangOH Red i el lloc AirVantage. En aquesta prova, la placa mangOH Red envia dades (com a mesura dels sensors integrats) al lloc AirVantage mitjançant l'exemple d'aplicació redSensorToCloud.

Pas 11: utilitzar l'API AirVantage per obtenir la mesura de variables de l'entorn

La imatge superior mostra les dades de variables d'entorn mesurades disponibles a l'aplicació web AssistIoT.

Aquestes dades es van obtenir a través de l'API proporcionada pel lloc AirVantage. Per obtenir més informació sobre aquesta API, accediu aquí.

En aquest projecte només s’han utilitzat els sensors de bord mangOH Red. Per tant, les dades dels sensors s'han adaptat per mostrar-se a l'aplicació web AssistIoT:

• Temperatura: el sensor de temperatura a bord mesura la temperatura del processador. Aquest valor es resta per 15 per representar la temperatura normal d'una habitació;
• Nivell de llum: aquest valor es converteix en un valor percentual;
• Pressió: aquest valor es converteix en un valor percentual i representa un valor d'humitat d'una habitació.

Pas 12: Adaptació de l'exemple d'aplicació RedSensorToCloud per donar suport a la funcionalitat del control remot del moviment de la plataforma

L'exemple d'aplicació redSensorToCloud es pot adaptar per donar suport a la funcionalitat del control remot del moviment de la plataforma mòbil en aquest projecte.

Mitjançant l'ordre "Estableix l'interval de LED" disponible a l'aplicació redSensorToCloud, tal com es mostra a la segona imatge superior, és possible enviar al tauler mangOH Red diferents valors i assignar-los per a diferents aplicacions.

Per exemple, per a la funcionalitat del control remot, es va canviar la funció SetLedBlinkIntervalCmd (al fitxer "/avPublisherComponent/avPublisher.c") per controlar la direcció del moviment de la plataforma mòbil.

Com es va comentar al pas 5, els pins GPIO CF3 (pins 7, 11, 13 i 15) s’utilitzen per controlar els motors de corrent continu. Per tant, s’utilitza la següent lògica:

Control de direcció:

1 - endavant: gpio22 i gpio35 en mode alt

2 - cap enrere: gpio23 i gpio24 en mode alt

3 - dreta: gpio24 i gpio22 en mode alt

4 - esquerra: gpio23 i gpio35 en mode alt

El codi font basat en l'exemple d'aplicació redSensorToCloud i adaptat per al projecte de plataforma mòbil està disponible aquí.

Pas 13: Adaptació de l'exemple d'aplicació RedSensorToCloud per donar suport a la funcionalitat de control remot de dispositius domèstics

L'exemple d'aplicació redSensorToCloud es pot adaptar per donar suport a la funcionalitat de control remot de dispositius domèstics del projecte de plataforma mòbil.

Utilitzant la idea del pas 12, es pot utilitzar l'ordre "Establir interval de LED" disponible a l'aplicació redSensorToCloud per controlar diferents aplicacions a la placa vermella mangOH.

Pas 14: demostració de les funcionalitats implementades

Aquest vídeo presenta com pot funcionar el projecte Mobile Platform with IoT Technologies després de seguir tots els passos anteriors.