Plataforma móvil con tecnologías de IoT: 14 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Los siguientes pasos describen cómo ensamblar una plataforma móvil simple e incluyen algunas tecnologías de IoT para controlar esta plataforma de forma remota. Este proyecto es parte del proyecto Assist - IoT (Asistente doméstico con tecnologías de IoT) desarrollado para el Qualcomm / Embarcados Contest 2018. Para obtener más información sobre el proyecto Assist IoT, consulte aquí.

Los escenarios siguientes representan algunas situaciones en las que este proyecto se puede utilizar en un entorno doméstico:

Escenario 1: Una persona mayor que vive sola pero que eventualmente necesita algún apoyo para tomar medicamentos o necesita ser monitoreada si es necesario. Un familiar o persona responsable puede utilizar esta plataforma móvil para el seguimiento e interacción frecuentes o esporádicos con la persona mayor;

Escenario 2: Una mascota que necesita quedarse sola durante 2 o 3 días porque sus dueños han viajado. Esta plataforma móvil puede monitorear el alimento, el agua y ayudar a los dueños a hablar con el animal para que no se entristezca demasiado;

Escenario 3: Un padre que necesita viajar puede usar esta plataforma móvil para monitorear a su hijo pequeño o bebé (que es cuidado por otro miembro de la familia o persona responsable) e incluso para interactuar con el niño pequeño.

Escenario 4: Un padre que necesita estar ausente por algunas horas puede usar esta plataforma móvil para monitorear a su hijo o hija con discapacidad física o mental. Este hijo o hija debe ser cuidado por otro miembro de la familia o persona responsable.

En todos los escenarios anteriores, esta plataforma móvil puede controlarse de forma remota moviéndose al lugar de la casa donde se encuentra la persona o mascota a monitorear.

A través de sus sensores a bordo, esta plataforma móvil puede medir las variables ambientales del lugar donde se encuentra la persona o mascota que está siendo monitoreada. Con esta información disponible en una aplicación web, los dispositivos pueden activarse, regularse o desactivarse de forma remota para adaptarse al entorno de acuerdo con las necesidades de la persona o mascota monitoreada.

Paso 1: selección del material que se puede utilizar para ensamblar el chasis de la plataforma móvil

La plataforma móvil se puede ensamblar utilizando el material presentado en las imágenes de arriba como sigue:

• un módulo con dos ruedas y dos motores DC conectados en cada rueda;
• dos soportes de rueda para dirección libre;
• tres varillas de plástico, pernos, tuercas y arandelas.

Paso 2: Montaje del chasis de la plataforma móvil

El chasis de la plataforma móvil se puede ensamblar como se muestra en las imágenes de arriba.

Se pueden hacer algunos agujeros en las varillas de plástico con una perforadora.

Estos orificios se utilizan para fijar las varillas de plástico con el módulo de dos ruedas y con los dos soportes de rueda, mediante los tornillos, tuercas y arandelas.

Paso 3: Uso de algunas piezas de repuesto para reparar una Raspberry PI (y otros dispositivos) en la plataforma móvil para captura y transmisión de imágenes

Las imágenes de arriba muestran algunas piezas de repuesto utilizadas para reparar una Raspberry PI en la plataforma móvil.

Se puede conectar una cámara web y un adaptador USB WiFi con la Raspberry PI para la captura y transmisión de imágenes en este proyecto.

Los pasos siguientes presentan más información sobre la captura y transmisión de imágenes en este proyecto.

Paso 4: Montaje de un módulo L293D para el control de motores de CC y su fijación en la plataforma móvil

Se puede ensamblar un módulo L293D (como se muestra en la primera imagen de arriba) para controlar los motores de CC del módulo con dos ruedas.

Este módulo L293D puede basarse en este tutorial, pero en lugar de conectarlo con los pines GPIO de Raspberry PI, se puede conectar con otra placa de desarrollo IoT como la placa roja Sierra mangOH.

Los pasos siguientes presentan más información sobre la conexión del módulo L293D con una placa roja mangOH.

La segunda imagen de arriba muestra cómo se puede fijar el módulo L293D en la plataforma móvil y la conexión con los motores de CC.

Paso 5: Fijación y conexión de la placa roja MangOH en la plataforma móvil

La primera imagen de arriba muestra cómo la placa roja mangOH puede fijarse en la plataforma móvil.

La segunda imagen muestra cómo algunos pines GPIO del conector CN307 (conector Raspberry PI) de la placa roja mangOH están conectados con el módulo L293D.

Los pines CF3 GPIO (pines 7, 11, 13 y 15) se utilizan para controlar los motores de CC. Para obtener más información sobre el conector CN307 de la placa roja mangOH, consulte aquí.

Paso 6: reparación del soporte de la batería en la plataforma móvil

La imagen de arriba muestra cómo se puede fijar el soporte de la batería en la plataforma móvil. También muestra la conexión del soporte de batería con el módulo L293D.

Este soporte de batería se puede utilizar para la fuente de alimentación del motor de CC.

Paso 7: Implementar una aplicación web para respaldar las funcionalidades de IoT

La primera imagen de arriba muestra un ejemplo de aplicación web, llamada aplicación web AssistIoT en este proyecto, que puede ejecutarse en la nube para admitir funcionalidades de IoT.

Este enlace muestra la aplicación web AssistIoT utilizada en este proyecto, que se ejecuta en Firebase, con cuatro funcionalidades:

• flujo de video capturado por una cámara web en la plataforma móvil;
• control remoto de los movimientos de la plataforma móvil;
• medición de variables ambientales desde los sensores a bordo de la plataforma móvil;
• control remoto de dispositivos domésticos en un lugar del hogar.

El código fuente del ejemplo de aplicación web utilizado en este proyecto está disponible aquí.

Este ejemplo de aplicación web puede utilizar tecnologías como HTML5, CSS3, Javascript y AngularJS.

La segunda imagen de arriba muestra un diagrama de bloques que representa cómo se pueden soportar las cuatro funcionalidades en este proyecto de plataforma móvil.

Paso 8: Implementación de la transmisión de video capturada por una funcionalidad de cámara web

La imagen de arriba muestra una aplicación web (llamada webrtcsend en este proyecto), que también se ejecuta en Firebase, que proporciona una transmisión de video capturada por una cámara web y la transmite a otra aplicación web (la aplicación web AssistIoT en este proyecto).

En este proyecto, la Raspberry PI se conecta a Internet a través de un conector USB WiFi. Cuando un navegador web que se ejecuta en Raspberry PI se conecta con la aplicación web webrtcsend y se presiona el botón Llamar, se accede a la cámara web conectada con Raspberry PI y se transmite una transmisión de video a la aplicación web AssistIoT.

La implementación de la aplicación web webrtcsend se basó en este tutorial y su código fuente está disponible aquí.

El proyecto de plataforma móvil puede utilizar una versión 2 de Raspberry PI o posterior, con una imagen de Raspbian de marzo de 2018 o posterior.

Este proyecto también utilizó una cámara web USB ELOAM 299 UVC y un conector USB WiFi Netgear.

Paso 9: preparación de la pizarra roja de MangOH

El proyecto de plataforma móvil puede utilizar la placa roja mangOH para soportar las otras tres funcionalidades:

• control remoto de los movimientos de la plataforma móvil;
• medición de variables ambientales desde los sensores a bordo de la plataforma móvil;
• control remoto de dispositivos domésticos en un lugar del hogar.

Aquí encontrará una descripción general de las características principales del tablero rojo mangOH. Aquí se describen más detalles sobre esta placa.

Para preparar el hardware y firmware de la placa mangOH Red que se utilizará en este proyecto, se deben seguir todos los pasos disponibles en este tutorial.

Paso 10: Prueba de la comunicación M2M de la placa roja de MangOH con el sitio AirVantage

Una de las principales características de la placa mangOH Red es el soporte para M2M a través de la tecnología 3G.

Una vez que la placa roja mangOH está configurada correctamente y su tarjeta SIM está registrada en una cuenta del sitio AirVantage (aquí), se permite la conexión con IoT Cloud.

Para obtener más información sobre el sitio de AirVantage, acceda aquí.

Las imágenes de arriba muestran la comunicación entre el tablero rojo de mangOH y el sitio de AirVantage. En esta prueba, la placa roja mangOH envía datos (como la medición de los sensores integrados) al sitio de AirVantage utilizando el ejemplo de la aplicación redSensorToCloud.

Paso 11: uso de la API de AirVantage para obtener la medición de variables de entorno

La imagen de arriba muestra los datos de las variables ambientales medidas disponibles en la aplicación web AssistIoT.

Estos datos se obtuvieron a través de la API proporcionada por el sitio de AirVantage. Para obtener más información sobre esta API, acceda aquí.

En este proyecto solo se utilizaron los sensores integrados mangOH Red. Por lo tanto, los datos de los sensores se adaptaron para mostrarse en la aplicación web AssistIoT:

• Temperatura: el sensor de temperatura integrado mide la temperatura del procesador. Este valor se resta por 15 para representar la temperatura normal de una habitación;
• Nivel de luz: este valor se convierte en un valor porcentual;
• Presión: este valor se convierte en un valor porcentual y representa un valor de humedad de una habitación.

Paso 12: Adaptación del ejemplo de la aplicación RedSensorToCloud para respaldar la funcionalidad del control remoto del movimiento de la plataforma

El ejemplo de la aplicación redSensorToCloud puede adaptarse para admitir la funcionalidad de control remoto del movimiento de la plataforma móvil en este proyecto.

Usando el comando "Establecer intervalo de LED" disponible en la aplicación redSensorToCloud, como se muestra en la segunda imagen de arriba, es posible enviar al tablero rojo mangOH diferentes valores y mapearlos para diferentes aplicaciones.

Por ejemplo, para la funcionalidad de control remoto, la función SetLedBlinkIntervalCmd (en el archivo "/avPublisherComponent/avPublisher.c") se cambió el control de la dirección del movimiento de la plataforma móvil.

Como se comentó en el paso 5, los pines CF3 GPIO (pines 7, 11, 13 y 15) se utilizan para controlar los motores de CC. Por lo tanto, se utiliza la siguiente lógica:

Control de dirección:

1 - adelante: gpio22 y gpio35 en modo alto

2 - hacia atrás: gpio23 y gpio24 en modo alto

3 - derecha: gpio24 y gpio22 en modo alto

4 - izquierda: gpio23 y gpio35 en modo alto

El código fuente basado en el ejemplo de la aplicación redSensorToCloud y adaptado para el proyecto de la plataforma móvil está disponible aquí.

Paso 13: Adaptación del ejemplo de aplicación RedSensorToCloud para admitir la funcionalidad de control remoto de dispositivos domésticos

El ejemplo de la aplicación redSensorToCloud puede adaptarse para admitir la funcionalidad de control remoto de dispositivos domésticos del proyecto de plataforma móvil.

Usando la idea del paso 12, el comando "Establecer intervalo de LED" disponible en la aplicación redSensorToCloud puede usarse para controlar diferentes aplicaciones en el tablero rojo mangOH.

Paso 14: demostración de las funcionalidades implementadas

Este video presenta cómo puede funcionar el proyecto Plataforma móvil con tecnologías IoT después de seguir todos los pasos anteriores.