Nền tảng di động với công nghệ IoT: 14 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Các bước sau đây mô tả cách lắp ráp một nền tảng di động đơn giản và bao gồm một số công nghệ IoT để điều khiển nền tảng này từ xa. Dự án này là một phần của dự án Assist - IoT (Trợ lý trong nước với Công nghệ IoT) được phát triển cho Cuộc thi Qualcomm / Embarcados 2018. Để biết thêm thông tin về dự án Assist IoT, tham khảo tại đây.

Các tình huống dưới đây thể hiện một số tình huống mà dự án này có thể được sử dụng trong môi trường gia đình:

Tình huống 1: Một người già sống một mình nhưng cuối cùng cần được hỗ trợ để uống thuốc hoặc cần được theo dõi nếu cần thiết. Một thành viên trong gia đình hoặc người có trách nhiệm có thể sử dụng nền tảng di động này để theo dõi và tương tác thường xuyên hoặc lẻ tẻ với người cao tuổi;

Tình huống 2: Một con vật cưng cần được ở một mình trong 2 hoặc 3 ngày vì chủ nhân của nó đã đi du lịch. Nền tảng di động này có thể giám sát thức ăn, nước uống và giúp chủ sở hữu trò chuyện với con vật để nó không quá buồn;

Tình huống 3: Cha mẹ cần đi du lịch có thể sử dụng nền tảng di động này để theo dõi con nhỏ hoặc em bé của họ (do một thành viên khác trong gia đình hoặc người có trách nhiệm chăm sóc) và thậm chí để tương tác với trẻ nhỏ.

Tình huống 4: Cha mẹ cần vắng nhà trong vài giờ có thể sử dụng nền tảng di động này để theo dõi con trai hoặc con gái của họ bị suy giảm thể chất hoặc tinh thần. Con trai hoặc con gái này phải được chăm sóc bởi một thành viên khác trong gia đình hoặc người có trách nhiệm.

Trong tất cả các trường hợp trên, nền tảng di động này có thể được điều khiển từ xa bằng cách di chuyển đến vị trí của ngôi nhà nơi có người hoặc vật nuôi cần giám sát.

Thông qua các cảm biến trên bo mạch, nền tảng di động này có thể đo lường các biến xung quanh của nơi có người hoặc vật nuôi đang được theo dõi. Với thông tin này có sẵn trong ứng dụng web, các thiết bị có thể được kích hoạt, điều chỉnh hoặc vô hiệu hóa từ xa để phù hợp với môi trường theo nhu cầu của người được giám sát hoặc vật nuôi.

Bước 1: Chọn vật liệu có thể được sử dụng để lắp ráp khung nền tảng di động

Nền tảng di động có thể được lắp ráp bằng cách sử dụng vật liệu được trình bày trong các hình trên như sau:

• một mô-đun với hai bánh xe và hai động cơ DC được kết nối trong mỗi bánh xe;
• hai bánh xe hỗ trợ cho hướng tự do;
• ba thanh nhựa, bu lông, đai ốc và vòng đệm.

Bước 2: Lắp ráp khung nền tảng di động

Khung nền tảng di động có thể được lắp ráp như trong các hình trên.

Một số lỗ có thể được tạo trên thanh nhựa bằng máy khoan.

Các lỗ này được sử dụng để cố định các thanh nhựa với mô-đun có hai bánh xe và với hai giá đỡ bánh xe, bằng cách sử dụng các bu lông, đai ốc và vòng đệm.

Bước 3: Sử dụng một số phụ tùng để sửa Raspberry PI (và các thiết bị khác) trên nền tảng di động để chụp và truyền hình ảnh

Những hình ảnh trên cho thấy một số phụ tùng thay thế được sử dụng để sửa Raspberry PI trên nền tảng di động.

Có thể kết nối webcam và bộ điều hợp USB WiFi với Raspberry PI để chụp và truyền hình ảnh trong dự án này.

Các bước tiếp theo trình bày thêm thông tin về việc thu và truyền hình ảnh trong dự án này.

Bước 4: Lắp ráp mô-đun L293D để điều khiển và sửa chữa động cơ DC trên nền tảng di động

Một mô-đun L293D (như trong hình đầu tiên ở trên) có thể được lắp ráp để điều khiển động cơ DC của mô-đun bằng hai bánh xe.

Mô-đun L293D này có thể dựa trên hướng dẫn này, nhưng thay vì kết nối nó với các chân Raspberry PI GPIO, nó có thể được kết nối với một bảng phát triển IoT khác là bảng Sierra mangOH Red.

Các bước tiếp theo trình bày thêm thông tin về kết nối của mô-đun L293D với bo mạch màu đỏ mangOH.

Hình ảnh thứ hai ở trên cho thấy cách mô-đun L293D có thể được cố định trên nền tảng di động và kết nối với động cơ DC.

Bước 5: Sửa và kết nối MangOH Red Board trên nền tảng di động

Hình ảnh đầu tiên ở trên cho thấy bảng mangOH Red có thể được cố định trên nền tảng di động như thế nào.

Hình ảnh thứ hai cho thấy cách một số chân GPIO từ đầu nối CN307 (đầu nối Raspberry PI) của bảng mạch mangOH Red được kết nối với mô-đun L293D.

Các chân GPIO của CF3 (chân 7, 11, 13 và 15) được sử dụng để điều khiển động cơ DC. Để biết thêm thông tin chi tiết về đầu nối CN307 của mangOH Red board, tham khảo tại đây.

Bước 6: Khắc phục sự cố hỗ trợ pin trên nền tảng di động

Hình trên cho thấy cách hỗ trợ pin có thể được khắc phục trên nền tảng di động. Nó cũng cho thấy kết nối của hỗ trợ pin với mô-đun L293D.

Hỗ trợ pin này có thể được sử dụng cho nguồn điện động cơ DC.

Bước 7: Triển khai ứng dụng web để hỗ trợ các chức năng IoT

Hình đầu tiên ở trên cho thấy một ví dụ về ứng dụng web, được gọi là ứng dụng web AssistIoT trong dự án này, có thể chạy trong Đám mây để hỗ trợ các chức năng IoT.

Liên kết này hiển thị ứng dụng web AssistIoT được sử dụng trong dự án này, đang chạy trong Firebase, với bốn chức năng:

• luồng video được quay bằng webcam trên nền tảng di động;
• điều khiển từ xa các chuyển động của nền tảng di động;
• đo lường các biến môi trường từ các cảm biến tích hợp trên nền tảng di động;
• điều khiển từ xa các thiết bị trong nước tại nhà.

Mã nguồn của ví dụ ứng dụng web được sử dụng trong dự án này có sẵn tại đây.

Ví dụ về ứng dụng web này có thể sử dụng các công nghệ như HTML5, CSS3, Javascript và AngularJS.

Hình ảnh thứ hai ở trên cho thấy một sơ đồ các khối đại diện cho cách thức hỗ trợ bốn chức năng trong dự án nền tảng di động này.

Bước 8: Triển khai Luồng Video được Chụp bởi Chức năng Webcam

Hình trên cho thấy một ứng dụng web (được gọi là webrtcsend trong dự án này), cũng đang chạy trong Firebase, cung cấp luồng video được thu bởi một webcam và truyền đến một ứng dụng web khác (ứng dụng web AssistIoT trong dự án này).

Trong dự án này, Raspberry PI được kết nối trên internet thông qua đầu nối USB WiFi. Khi trình duyệt web chạy trong Raspberry PI kết nối với ứng dụng web webrtcsend và nút Gọi được nhấn, webcam được kết nối với Raspberry PI sẽ được truy cập và luồng video được truyền đến ứng dụng web AssistIoT.

Việc triển khai ứng dụng web webrtcsend dựa trên hướng dẫn này và mã nguồn của nó có sẵn tại đây.

Dự án nền tảng di động có thể sử dụng Raspberry PI phiên bản 2 trở lên, với hình ảnh Raspbian từ tháng 3/2018 trở lên.

Dự án này cũng sử dụng một webcam ELOAM 299 UVC - USB và một đầu nối USB WiFi Netgear.

Bước 9: Chuẩn bị MangOH Red Board

Dự án nền tảng di động có thể sử dụng bảng đỏ mangOH để hỗ trợ ba chức năng khác:

• điều khiển từ xa các chuyển động của nền tảng di động;
• đo lường các biến môi trường từ các cảm biến tích hợp trên nền tảng di động;
• điều khiển từ xa các thiết bị trong nước tại nhà.

Tổng quan về các tính năng chính của mangOH Red board có ở đây. Thêm chi tiết về bảng này được mô tả ở đây.

Để chuẩn bị phần cứng và phần sụn của bo mạch đỏ mangOH được sử dụng trong dự án này, tất cả các bước có sẵn trong hướng dẫn này phải được thực hiện theo.

Bước 10: Kiểm tra giao tiếp M2M của MangOH Red Board với trang AirVantage

Một trong những tính năng chính của mangOH Red board là hỗ trợ M2M thông qua công nghệ 3G.

Sau khi bo mạch mangOH Red được định cấu hình đúng cách và thẻ SIM của nó được đăng ký trong tài khoản của trang AirVantage (tại đây), kết nối với Đám mây IoT sẽ được phép.

Để biết thêm thông tin về trang AirVantage, hãy truy cập tại đây.

Những hình ảnh trên cho thấy sự giao tiếp giữa bảng đỏ mangOH và trang AirVantage. Trong thử nghiệm này, bảng mangOH Red gửi dữ liệu (như phép đo của các cảm biến trên bo mạch) đến trang web AirVantage bằng cách sử dụng ví dụ ứng dụng redSensorToCloud.

Bước 11: Sử dụng API AirVantage để Đo lường các biến môi trường

Hình trên cho thấy dữ liệu của các biến môi trường được đo có sẵn trong ứng dụng web AssistIoT.

Những dữ liệu này được nhận thông qua API do trang AirVantage cung cấp. Để biết thêm thông tin về API này, hãy truy cập tại đây.

Chỉ có các cảm biến mangOH Red trên bo mạch được sử dụng trong dự án này. Do đó, dữ liệu cảm biến đã được điều chỉnh để hiển thị trong ứng dụng web AssistIoT:

• Nhiệt độ: cảm biến nhiệt độ trên bo mạch đo nhiệt độ bộ xử lý. Giá trị này được trừ đi 15 để biểu thị nhiệt độ bình thường của phòng;
• Mức độ sáng: giá trị này được chuyển đổi thành giá trị phần trăm;
• Áp suất: giá trị này được chuyển đổi thành giá trị phần trăm và thể hiện giá trị độ ẩm của phòng.

Bước 12: Điều chỉnh ví dụ ứng dụng RedSensorToCloud để hỗ trợ chức năng điều khiển từ xa của chuyển động nền tảng

Ví dụ về ứng dụng redSensorToCloud có thể được điều chỉnh để hỗ trợ chức năng điều khiển từ xa chuyển động của nền tảng di động trong dự án này.

Sử dụng lệnh "Đặt khoảng thời gian LED" có sẵn trong ứng dụng redSensorToCloud, như trong hình thứ hai ở trên, có thể gửi đến bảng đỏ mangOH các giá trị khác nhau và ánh xạ chúng cho các ứng dụng khác nhau.

Ví dụ: đối với chức năng điều khiển từ xa, chức năng SetLedBlinkIntervalCmd (trong tệp "/avPublisherComponent/avPublisher.c") đã được thay đổi điều khiển hướng chuyển động của nền tảng di động.

Như đã nhận xét ở bước 5, các chân GPIO của CF3 (chân 7, 11, 13 và 15) được sử dụng để điều khiển động cơ DC. Do đó, logic sau được sử dụng:

Kiểm soát hướng:

1 - chuyển tiếp: gpio22 và gpio35 ở chế độ cao

2 - lùi lại: gpio23 và gpio24 ở chế độ cao

3 - bên phải: gpio24 và gpio22 ở chế độ cao

4 - bên trái: gpio23 và gpio35 ở chế độ cao

Mã nguồn dựa trên ví dụ ứng dụng redSensorToCloud và được điều chỉnh cho dự án nền tảng di động có sẵn tại đây.

Bước 13: Điều chỉnh Ví dụ về ứng dụng RedSensorToCloud để hỗ trợ chức năng điều khiển từ xa của các thiết bị trong nước

Ví dụ về ứng dụng redSensorToCloud có thể được điều chỉnh để hỗ trợ chức năng điều khiển từ xa các thiết bị trong nước của dự án nền tảng di động.

Sử dụng ý tưởng của bước 12, lệnh "Đặt khoảng thời gian LED" có sẵn trong ứng dụng redSensorToCloud có thể được sử dụng để điều khiển các ứng dụng khác nhau trong bảng mangOH Red.

Bước 14: Trình diễn các chức năng đã triển khai

Video này trình bày cách dự án Nền tảng di động với Công nghệ IoT có thể hoạt động sau khi làm theo tất cả các bước trước đó.