Piattaforma mobile con tecnologie IoT: 14 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

I passaggi seguenti descrivono come assemblare una semplice piattaforma mobile e includono alcune tecnologie IoT per il controllo remoto di questa piattaforma. Questo progetto fa parte del progetto Assist - IoT (Domestic Assistant with IoT Technologies) sviluppato per il Qualcomm / Embarcados Contest 2018. Per maggiori informazioni sul progetto Assist IoT, fare riferimento qui.

Gli scenari di seguito rappresentano alcune situazioni che questo progetto può essere utilizzato in un ambiente domestico:

Scenario 1: una persona anziana che vive da sola ma che alla fine ha bisogno di supporto per assumere medicinali o deve essere monitorata se necessario. Un familiare o una persona responsabile può utilizzare questa piattaforma mobile per il monitoraggio e l'interazione frequenti o sporadici con la persona anziana;

Scenario 2: Un animale domestico che deve essere lasciato solo per 2 o 3 giorni perché i suoi proprietari hanno viaggiato. Questa piattaforma mobile può monitorare il mangime, l'acqua e aiutare i proprietari a parlare con l'animale in modo che non diventi troppo triste;

Scenario 3: un genitore che ha bisogno di viaggiare può utilizzare questa piattaforma mobile per monitorare il proprio figlio o neonato (che è curato da un altro membro della famiglia o da una persona responsabile) e anche per interagire con il bambino.

Scenario 4: un genitore che deve essere assente per alcune ore può utilizzare questa piattaforma mobile per monitorare suo figlio o sua figlia con disabilità fisica o mentale. Questo figlio o figlia deve essere curato da un altro membro della famiglia o da una persona responsabile.

In tutti gli scenari di cui sopra, questa piattaforma mobile può essere controllata a distanza spostandosi nel luogo della casa in cui si trova la persona o l'animale da monitorare.

Attraverso i suoi sensori di bordo, questa piattaforma mobile può misurare le variabili ambientali del luogo in cui si trova la persona o l'animale che viene monitorato. Con queste informazioni disponibili in un'applicazione web, i dispositivi possono essere attivati, regolati o disabilitati da remoto per adattarsi all'ambiente in base alle esigenze della persona o dell'animale monitorato.

Passaggio 1: selezione del materiale che può essere utilizzato per assemblare lo chassis della piattaforma mobile

La piattaforma mobile può essere assemblata utilizzando il materiale presentato nelle immagini sopra come il seguente:

• un modulo con due ruote e due motori DC collegati in ciascuna ruota;
• due supporti per le ruote per la libera direzione;
• tre bastoncini di plastica, bulloni, dadi e rondelle.

Passaggio 2: assemblaggio dello chassis della piattaforma mobile

Il telaio della piattaforma mobile può essere assemblato come mostrato nelle immagini sopra.

Alcuni fori possono essere praticati nei bastoncini di plastica con un trapano.

Questi fori vengono utilizzati per fissare i bastoncini in plastica con il modulo a due ruote e con i due supporti ruota, utilizzando i bulloni, i dadi e le rondelle.

Passaggio 3: utilizzo di alcuni pezzi di ricambio per riparare un Raspberry PI (e altri dispositivi) sulla piattaforma mobile per l'acquisizione e la trasmissione di immagini

Le immagini sopra mostrano alcuni pezzi di ricambio utilizzati per riparare un Raspberry PI sulla piattaforma mobile.

Una webcam e un adattatore USB WiFi possono essere collegati al Raspberry PI per l'acquisizione e la trasmissione di immagini in questo progetto.

Ulteriori passaggi presentano ulteriori informazioni sull'acquisizione e la trasmissione delle immagini in questo progetto.

Passaggio 4: assemblaggio di un modulo L293D per il controllo di motori CC e fissaggio sulla piattaforma mobile

Un modulo L293D (come mostrato nella prima immagine sopra) può essere assemblato per controllare i motori DC del modulo con due ruote.

Questo modulo L293D può essere basato su questo tutorial, ma invece di collegarlo ai pin GPIO Raspberry PI, può essere collegato a un'altra scheda di sviluppo IoT come la scheda Sierra mangOH Red.

Ulteriori passaggi presentano ulteriori informazioni sulla connessione del modulo L293D con una scheda mangOH Red.

La seconda immagine sopra mostra come il modulo L293D può essere fissato sulla piattaforma mobile e il collegamento con i motori DC.

Passaggio 5: fissaggio e collegamento della scheda MangOH Red sulla piattaforma mobile

La prima immagine sopra mostra come la scheda mangOH Red può essere riparata sulla piattaforma mobile.

La seconda immagine mostra come alcuni pin GPIO dal connettore CN307 (connettore Raspberry PI) della scheda mangOH Red sono collegati al modulo L293D.

I pin CF3 GPIO (pin 7, 11, 13 e 15) sono utilizzati per controllare i motori DC. Per maggiori informazioni sul connettore CN307 della scheda mangOH Red, fare riferimento qui.

Passaggio 6: riparazione del supporto della batteria sulla piattaforma mobile

L'immagine sopra mostra come il supporto della batteria può essere riparato sulla piattaforma mobile. Mostra anche il collegamento del supporto batteria con il modulo L293D.

Questo supporto batteria può essere utilizzato per l'alimentazione del motore CC.

Passaggio 7: implementazione di un'applicazione Web per supportare le funzionalità IoT

La prima immagine sopra mostra un esempio di applicazione web, chiamata applicazione web AssistIoT in questo progetto, che può essere eseguita in Cloud per supportare le funzionalità IoT.

Questo collegamento mostra l'applicazione web AssistIoT utilizzata in questo progetto, in esecuzione in Firebase, con quattro funzionalità:

• flusso video catturato da una webcam sulla piattaforma mobile;
• telecontrollo dei movimenti della piattaforma mobile;
• misurazione delle variabili ambientali dai sensori di bordo della piattaforma mobile;
• controllo remoto di dispositivi domestici in un luogo domestico.

Il codice sorgente dell'esempio di applicazione web utilizzato in questo progetto è disponibile qui.

Questo esempio di applicazione web può utilizzare tecnologie come HTML5, CSS3, Javascript e AngularJS.

La seconda immagine sopra mostra un diagramma a blocchi che rappresenta come le quattro funzionalità possono essere supportate in questo progetto di piattaforma mobile.

Passaggio 8: implementazione del flusso video acquisito da una funzionalità webcam

L'immagine sopra mostra un'applicazione web (chiamata webrtcsend in questo progetto), anch'essa in esecuzione in Firebase, che fornisce il flusso video catturato da una webcam e lo trasmette a un'altra applicazione web (applicazione web AssistIoT in questo progetto).

In questo progetto, il Raspberry PI è connesso a Internet tramite un connettore USB WiFi. Quando un browser web in esecuzione nel Raspberry PI si connette all'applicazione web webrtcsend e si preme il pulsante Chiama, si accede alla webcam collegata al Raspberry PI e viene trasmesso un flusso video all'applicazione web AssistIoT.

L'implementazione dell'applicazione web webrtcsend è basata su questo tutorial e il suo codice sorgente è disponibile qui.

Il progetto della piattaforma mobile può utilizzare un Raspberry PI versione 2 o successiva, con un'immagine Raspbian di marzo/2018 o successiva.

Questo progetto ha utilizzato anche una webcam ELOAM 299 UVC – USB e un connettore USB WiFi Netgear.

Passaggio 9: preparazione della tavola rossa MangOH

Il progetto della piattaforma mobile può utilizzare la scheda mangOH Red per supportare le altre tre funzionalità:

• telecontrollo dei movimenti della piattaforma mobile;
• misurazione delle variabili ambientali dai sensori di bordo della piattaforma mobile;
• controllo remoto di dispositivi domestici in un luogo domestico.

Una panoramica delle caratteristiche principali della scheda mangOH Red è qui. Maggiori dettagli su questa scheda sono descritti qui.

Per preparare l'hardware e il firmware della scheda mangOH Red da utilizzare in questo progetto, è necessario seguire tutti i passaggi disponibili in questo tutorial.

Passaggio 10: test della comunicazione M2M di MangOH Red Board con il sito AirVantage

Una delle caratteristiche principali della scheda mangOH Red è il supporto per M2M tramite tecnologia 3G.

Una volta configurata correttamente la scheda mangOH Red e registrata la sua scheda SIM in un account del sito AirVantage (qui), è consentita la connessione con l'IoT Cloud.

Per ulteriori informazioni sul sito AirVantage, accedere qui.

Le immagini sopra mostrano la comunicazione tra la scheda mangOH Red e il sito AirVantage. In questo test, la scheda mangOH Red invia i dati (come la misurazione dei sensori di bordo) al sito AirVantage utilizzando l'esempio di applicazione redSensorToCloud.

Passaggio 11: utilizzo dell'API AirVantage per ottenere la misurazione delle variabili d'ambiente

L'immagine sopra mostra i dati delle variabili ambientali misurate disponibili nell'applicazione web AssistIoT.

Questi dati sono stati ottenuti tramite l'API fornita dal sito AirVantage. Per ulteriori informazioni su questa API, accedi qui.

In questo progetto sono stati utilizzati solo i sensori di bordo mangOH Red. Pertanto i dati dei sensori sono stati adattati per essere visualizzati nell'applicazione web AssistIoT:

• Temperatura: il sensore di temperatura integrato misura la temperatura del processore. Questo valore viene sottratto per 15 per rappresentare una temperatura normale di un ambiente;
• Livello Luce: questo valore viene convertito in un valore percentuale;
• Pressione: questo valore viene convertito in un valore percentuale e rappresenta un valore di umidità di un ambiente.

Passaggio 12: adattamento dell'esempio di applicazione RedSensorToCloud per supportare la funzionalità di controllo remoto del movimento della piattaforma

L'esempio di applicazione redSensorToCloud può essere adattato per supportare la funzionalità di controllo remoto del movimento della piattaforma mobile in questo progetto.

Utilizzando il comando "Set LED Interval" disponibile nell'applicazione redSensorToCloud, come mostrato nella seconda immagine sopra, è possibile inviare alla scheda mangOH Red diversi valori e mapparli per diverse applicazioni.

Ad esempio, per la funzionalità di controllo remoto, alla funzione SetLedBlinkIntervalCmd (nel file "/avPublisherComponent/avPublisher.c") è stato modificato il controllo della direzione di movimento della piattaforma mobile.

Come commentato nel passaggio 5, i pin CF3 GPIO (pin 7, 11, 13 e 15) vengono utilizzati per controllare i motori CC. Pertanto viene utilizzata la seguente logica:

Controllo della direzione:

1 – avanti: gpio22 e gpio35 in modalità alta

2 – indietro: gpio23 e gpio24 in modalità alta

3 – a destra: gpio24 e gpio22 in modalità alta

4 – sinistra: gpio23 e gpio35 in modalità alta

Il codice sorgente basato sull'esempio dell'applicazione redSensorToCloud e adattato per il progetto della piattaforma mobile è disponibile qui.

Passaggio 13: adattamento dell'esempio di applicazione RedSensorToCloud per supportare la funzionalità di controllo remoto dei dispositivi domestici

L'esempio di applicazione redSensorToCloud può essere adattato per supportare la funzionalità di controllo remoto dei dispositivi domestici del progetto della piattaforma mobile.

Utilizzando l'idea del passaggio 12, il comando "Set LED Interval" disponibile nell'applicazione redSensorToCloud può essere utilizzato per controllare diverse applicazioni nella scheda mangOH Red.

Passaggio 14: dimostrazione delle funzionalità implementate

Questo video presenta come potrebbe funzionare il progetto Mobile Platform with IoT Technologies dopo aver seguito tutti i passaggi precedenti.