Plateforme mobile avec technologies IoT : 14 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Les étapes suivantes décrivent comment assembler une plate-forme mobile simple et incluent certaines technologies IoT pour contrôler cette plate-forme à distance. Ce projet fait partie du projet Assist - IoT (Domestic Assistant with IoT Technologies) développé pour le Qualcomm / Embarcados Contest 2018. Pour plus d'informations sur le projet Assist IoT, référez-vous ici.

Les scénarios ci-dessous représentent certaines situations dans lesquelles ce projet peut être utilisé dans un environnement domestique:

Scénario 1: Une personne âgée qui vit seule mais qui a éventuellement besoin d'un accompagnement pour prendre des médicaments ou doit être surveillée si nécessaire. Un membre de la famille ou une personne responsable peut utiliser cette plate-forme mobile pour une surveillance et une interaction fréquentes ou sporadiques avec la personne âgée;

Scénario 2: Un animal de compagnie qui doit être laissé seul pendant 2 ou 3 jours parce que ses propriétaires ont voyagé. Cette plate-forme mobile peut surveiller l'alimentation, l'abreuvement et aider les propriétaires à parler à l'animal afin qu'il ne devienne pas trop triste;

Scénario 3: Un parent qui doit voyager peut utiliser cette plateforme mobile pour surveiller son jeune enfant ou son bébé (qui est pris en charge par un autre membre de la famille ou une personne responsable) et même pour interagir avec le jeune enfant.

Scénario 4: Un parent qui doit s'absenter pendant quelques heures peut utiliser cette plate-forme mobile pour surveiller son fils ou sa fille ayant une déficience physique ou mentale. Ce fils ou cette fille doit être pris en charge par un autre membre de la famille ou une personne responsable.

Dans tous les scénarios ci-dessus, cette plate-forme mobile peut être contrôlée à distance en se déplaçant jusqu'à l'endroit de la maison où se trouve la personne ou l'animal à surveiller.

Grâce à ses capteurs embarqués, cette plateforme mobile peut mesurer les variables ambiantes du lieu où se trouve la personne ou l'animal surveillé. Avec ces informations disponibles dans une application Web, les appareils peuvent être déclenchés, régulés ou désactivés à distance pour s'adapter à l'environnement en fonction des besoins de la personne ou de l'animal surveillé.

Étape 1: Sélection du matériau pouvant être utilisé pour assembler le châssis de la plate-forme mobile

La plate-forme mobile peut être assemblée en utilisant le matériel présenté dans les images ci-dessus comme suit:

• un module avec deux roues et deux moteurs à courant continu connectés dans chaque roue;
• deux supports de roues pour une direction libre;
• trois bâtons en plastique, boulons, écrous et rondelles.

Étape 2: Assemblage du châssis de la plate-forme mobile

Le châssis de la plate-forme mobile peut être assemblé comme indiqué dans les images ci-dessus.

Certains trous peuvent être percés dans les bâtons en plastique avec une perceuse.

Ces trous permettent de fixer les baguettes en plastique avec le module à deux roues et avec les deux supports de roues, en utilisant les boulons, écrous et rondelles.

Étape 3: Utilisation de certaines pièces de rechange pour réparer un Raspberry PI (et d'autres appareils) sur la plate-forme mobile pour la capture et la transmission d'images

Les images ci-dessus montrent quelques pièces détachées utilisées pour réparer un Raspberry PI sur la plate-forme mobile.

Une webcam et un adaptateur WiFi USB peuvent être connectés au Raspberry PI pour la capture et la transmission d'images dans ce projet.

D'autres étapes présentent plus d'informations sur la capture et la transmission d'images dans ce projet.

Étape 4: Assemblage d'un module L293D pour le contrôle des moteurs à courant continu et fixation sur la plate-forme mobile

Un module L293D (comme indiqué dans la première image ci-dessus) peut être assemblé pour contrôler les moteurs à courant continu du module à deux roues.

Ce module L293D peut être basé sur ce tutoriel, mais au lieu de le connecter aux broches GPIO du Raspberry PI, il peut être connecté à une autre carte de développement IoT comme la carte Sierra mangOH Red.

Les étapes suivantes présentent plus d'informations sur la connexion du module L293D avec une carte mangOH Red.

La deuxième image ci-dessus montre comment le module L293D peut être fixé sur la plate-forme mobile et la connexion avec les moteurs à courant continu.

Étape 5: Fixation et connexion du tableau rouge MangOH sur la plate-forme mobile

La première image ci-dessus montre comment la carte mangOH Red peut être fixée sur la plate-forme mobile.

La deuxième image montre comment certaines broches GPIO du connecteur CN307 (connecteur Raspberry PI) de la carte mangOH Red sont connectées au module L293D.

Les broches GPIO du CF3 (broches 7, 11, 13 et 15) sont utilisées pour contrôler les moteurs à courant continu. Pour plus d'informations sur le connecteur CN307 de la carte mangOH Red, reportez-vous ici.

Étape 6: Fixation du support de batterie sur la plate-forme mobile

L'image ci-dessus montre comment le support de batterie peut être fixé sur la plate-forme mobile. Il montre également la connexion du support de batterie avec le module L293D.

Ce support de batterie peut être utilisé pour l'alimentation du moteur à courant continu.

Étape 7: Implémentation d'une application Web pour la prise en charge des fonctionnalités IoT

La première image ci-dessus montre un exemple d'application Web, appelée application Web AssistIoT dans ce projet, qui peut s'exécuter dans le cloud pour prendre en charge les fonctionnalités IoT.

Ce lien montre l'application Web AssistIoT utilisée dans ce projet, exécutée dans Firebase, avec quatre fonctionnalités:

• flux vidéo capté par une webcam sur la plateforme mobile;
• contrôle à distance des mouvements de la plate-forme mobile;
• mesure des variables d'environnement à partir des capteurs embarqués de la plate-forme mobile;
• télécommande d'appareils domestiques dans un lieu domestique.

Le code source de l'exemple d'application Web utilisé dans ce projet est disponible ici.

Cet exemple d'application Web peut utiliser des technologies telles que HTML5, CSS3, Javascript et AngularJS.

La deuxième image ci-dessus montre un diagramme de blocs représentant comment les quatre fonctionnalités peuvent être prises en charge dans ce projet de plate-forme mobile.

Étape 8: Implémentation du flux vidéo capturé par une fonctionnalité de webcam

L'image ci-dessus montre une application Web (appelée webrtcsend dans ce projet), également exécutée dans Firebase, qui fournit un flux vidéo capturé par une webcam et transmis à une autre application Web (application Web AssistIoT dans ce projet).

Dans ce projet, le Raspberry PI est connecté à Internet via un connecteur USB WiFi. Lorsqu'un navigateur Web exécuté dans le Raspberry PI se connecte à l'application Web webrtcsend et que le bouton d'appel est enfoncé, la webcam connectée au Raspberry PI est accessible et un flux vidéo est transmis à l'application Web AssistIoT.

L'implémentation de l'application web webrtcsend était basée sur ce tutoriel et son code source est disponible ici.

Le projet de plate-forme mobile peut utiliser un Raspberry PI version 2 ou ultérieure, avec une image Raspbian de mars/2018 ou ultérieure.

Ce projet a également utilisé une webcam ELOAM 299 UVC – USB et un connecteur Netgear WiFi USB.

Étape 9: Préparation du tableau rouge MangOH

Le projet de plate-forme mobile peut utiliser la carte mangOH Red pour prendre en charge les trois autres fonctionnalités:

• contrôle à distance des mouvements de la plate-forme mobile;
• mesure des variables d'environnement à partir des capteurs embarqués de la plate-forme mobile;
• télécommande d'appareils domestiques dans un lieu domestique.

Un aperçu des principales caractéristiques de la carte mangOH Red est ici. Plus de détails sur cette carte sont décrits ici.

Pour préparer le matériel et le firmware de la carte mangOH Red à utiliser dans ce projet, toutes les étapes disponibles dans ce tutoriel doivent être suivies.

Étape 10: Test de la communication M2M MangOH Red Board avec le site AirVantage

L'une des principales caractéristiques de la carte mangOH Red est la prise en charge du M2M via la technologie 3G.

Une fois la carte mangOH Red correctement configurée et sa carte SIM enregistrée dans un compte du site AirVantage (ici), la connexion avec le Cloud IoT est autorisée.

Pour plus d'informations sur le site AirVantage, accédez ici.

Les images ci-dessus montrent la communication entre la carte mangOH Red et le site AirVantage. Dans ce test, la carte mangOH Red envoie des données (comme la mesure des capteurs embarqués) au site AirVantage à l'aide de l'exemple d'application redSensorToCloud.

Étape 11: Utilisation de l'API AirVantage pour obtenir la mesure des variables d'environnement

L'image ci-dessus montre les données des variables d'environnement mesurées disponibles dans l'application Web AssistIoT.

Ces données ont été obtenues via l'API fournie par le site AirVantage. Pour plus d'informations sur cette API, accédez ici.

Seuls les capteurs embarqués mangOH Red ont été utilisés dans ce projet. Par conséquent, les données des capteurs ont été adaptées pour être affichées dans l'application Web AssistIoT:

• Température: le capteur de température embarqué mesure la température du processeur. Cette valeur est soustraite de 15 pour représenter une température normale d'une pièce;
• Niveau de luminosité: cette valeur est convertie en une valeur en pourcentage;
• Pression: cette valeur est convertie en une valeur en pourcentage et représente une valeur d'humidité d'une pièce.

Étape 12: Adapter l'exemple d'application RedSensorToCloud pour prendre en charge la fonctionnalité de contrôle à distance du mouvement de la plate-forme

L'exemple d'application redSensorToCloud peut être adapté pour prendre en charge la fonctionnalité de contrôle à distance du mouvement de la plate-forme mobile dans ce projet.

En utilisant la commande "Set LED Interval" disponible dans l'application redSensorToCloud, comme le montre la deuxième image ci-dessus, il est possible d'envoyer à la carte mangOH Red différentes valeurs et de les mapper pour différentes applications.

Par exemple, pour la fonctionnalité de contrôle à distance, la fonction SetLedBlinkIntervalCmd (dans le fichier "/avPublisherComponent/avPublisher.c") a été modifiée pour contrôler la direction du mouvement de la plate-forme mobile.

Comme indiqué à l'étape 5, les broches GPIO du CF3 (broches 7, 11, 13 et 15) sont utilisées pour contrôler les moteurs à courant continu. La logique suivante est donc utilisée:

Contrôle de la direction:

1 – avant: gpio22 et gpio35 en mode haut

2 – arrière: gpio23 et gpio24 en mode haut

3 – à droite: gpio24 et gpio22 en mode haut

4 – à gauche: gpio23 et gpio35 en mode haut

Le code source basé sur l'exemple d'application redSensorToCloud et adapté pour le projet de plateforme mobile est disponible ici.

Étape 13: Adapter l'exemple d'application RedSensorToCloud pour prendre en charge la fonctionnalité de contrôle à distance des appareils domestiques

L'exemple d'application redSensorToCloud peut être adapté pour prendre en charge la fonctionnalité de contrôle à distance des appareils domestiques du projet de plate-forme mobile.

En utilisant l'idée de l'étape 12, la commande "Set LED Interval" disponible dans l'application redSensorToCloud peut être utilisée pour contrôler différentes applications dans la carte mangOH Red.

Étape 14: Démonstration des fonctionnalités implémentées

Cette vidéo présente comment le projet Mobile Platform with IoT Technologies peut fonctionner après avoir suivi toutes les étapes précédentes.