Υπάρχουν πολλές συσκευές στην αγορά με τις οποίες μπορείτε να παρακολουθείτε την κατάσταση ενός ζώου που είναι κλειδωμένο σε ένα διαμέρισμα ή σπίτι. Το μειονέκτημα αυτών των συσκευών είναι η ακινησία τους. Εάν, για παράδειγμα, ο σκύλος βρίσκεται στο ίδιο δωμάτιο, τότε αυτό δεν είναι πρόβλημα, αλλά αν μετακινηθεί γύρω από το σπίτι και ενδεχομένως γύρω από την περιοχή, τότε για να παρακολουθήσει την κατάστασή του θα πρέπει να δημιουργήσετε κάμερες σε όλη την οικία / διαμέρισμα / περιοχή.
Για να μην κρεμαστεί με κάμερες, ο Κύριος έκανε μια κινητή συσκευή που ελέγχεται εξ αποστάσεως από ένα smartphone.
Εργαλεία και υλικά:
-Arduino Uno;
-Rassinberry Pi?
-CNC ασπίδα?
- οδηγός βηματικού κινητήρα A4988 - 4 τεμάχια.
-Pi κάμερα?
-Αντραστονικός αισθητήρας απόστασης.
-AKB 11.1V.
-Μετακίνηση κινητήρα NEMA 17 - 2 τεμάχια.
- Σταθεροποιητής τάσης UBEC 5V.
-Τομίδες διαμέτρου 7 cm - 2 τεμάχια.
- Κυλίστρες -2 τεμάχια.
-Συνδέσεις.
- Υπολογιστή με λογισμικό.
-3D εκτυπωτή.
-Ακρυλ.
-Διακόπτες λέιζερ.
Βήμα πρώτο: Έργο
Αρχικά, η συσκευή σχεδιάστηκε στο πρόγραμμα Fusion 360. Το ρομπότ έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
-Μπορεί να ελεγχθεί μέσω της εφαρμογής στο Διαδίκτυο. Αυτό επιτρέπει στον χρήστη να συνδεθεί το ρομπότ από οπουδήποτε στον κόσμο.
-Μία ενσωματωμένη κάμερα που μεταδίδει βίντεο σε ένα smartphone βοηθά τον χρήστη να ελιχτεί γύρω από το σπίτι και να αλληλεπιδράσει με το κατοικίδιο ζώο.
-Πρόσθετο μπολ για απολαύσεις, με το οποίο μπορείτε να δώσετε στο κατοικίδιο ζώο σας μια απόλαυση.
Το Raspberry Pi χρησιμοποιείται εδώ για σύνδεση με το Διαδίκτυο, επειδή διαθέτει ενσωματωμένη μονάδα Wi-Fi.
Το Arduino χρησιμοποιείται για τον εντοπισμό βηματικών κινητήρων.
Βήμα δεύτερο: Τρισδιάστατη εκτύπωση, κοπή λέιζερ
Ορισμένα μέρη που χρησιμοποιούνται σε αυτό το έργο, ο πλοίαρχος διέταξε στο εργαστήριο. Αρχικά διαμορφώθηκαν στο Fusion 360 και στη συνέχεια έγιναν με 3D εκτυπωτή και κόπτη λέιζερ.
Τρισδιάστατα μέρη εκτύπωσης:
Βηματικός κάτοχος x 2 τεμ.
Σύστημα συναρμολόγησης οράσεως x 1 τεμ.
Ηλεκτρονική Standoff x 4 τεμ.
Κατακόρυφος διαχωριστής x 4 τεμάχια.
Στήριξη πλαισίου x 2 τεμ.
Φροντίστε το καπάκι του μπολ x 1 τεμ.
Θεραπεία μπολ x 1 τεμ.
Πίσω βήμα Stepper x 1 τεμ.
Δίσκος περιελίξεων x 1 τεμ.
Λέιζερ κοπής
Κάτω πλαίσιο x 1 τεμ.
Πάνω πάνελ x 1 τεμ.
Ένας αρχειοθετημένος φάκελος που περιέχει όλα τα αρχεία STL και αρχεία για κοπή λέιζερ βρίσκεται παρακάτω.
3dprints.rar
lasercutting.pdf
Βήμα τρίτο: Δημιουργήστε την πλατφόρμα
Μόλις εκτυπωθούν και τεθούν όλα τα στοιχεία, ο πλοίαρχος αρχίζει να συναρμολογείται. Ο σχεδιασμένος υποδοχέας βηματικού μοτέρ έχει σχεδιαστεί για το μοντέλο NEMA 17. Περάστε τον άξονα του κινητήρα μέσω της οπής και ασφαλίστε τον κινητήρα στη θέση του με τις βίδες στερέωσης. Στη συνέχεια, και οι δύο κινητήρες πρέπει να στερεώνονται σταθερά στις υποδοχές.
Οι βίδες M4 χρησιμοποιούνται για την τοποθέτηση των κατόχων στο κατώτατο πλαίσιο που έχει κοπεί με λέιζερ.Πριν τα στερεώσετε με παξιμάδια, είναι απαραίτητο να ενισχύσετε τις ενισχυτικές λωρίδες.
Το ακρυλικό πάνελ έχει δύο τμήματα κομμένα κάτω από τους τροχούς. Οι χρησιμοποιούμενοι τροχοί έχουν διάμετρο 7 cm και ήρθαν με βίδες ρύθμισης που προσαρμόστηκαν σε στύλους 5 mm. Βεβαιωθείτε ότι οι τροχοί έχουν σταθεροποιηθεί και δεν περιστρέφονται στον άξονα.
Για να γίνει ομαλά η κίνηση του πλαισίου, οι κύλινδροι τοποθετούνται μπροστά και πίσω από τη συσκευή. Αυτό όχι μόνο εμποδίζει το ρομπότ να αναποδογυρίζει, αλλά και σας επιτρέπει να περιστρέψετε ελεύθερα το σασί σε οποιαδήποτε κατεύθυνση. Οι κύλινδροι έρχονται σε διάφορα μεγέθη, συγκεκριμένα, αυτά παραδόθηκαν με μία περιστροφική βίδα, η οποία ήταν στερεωμένη στη βάση. Για να ρυθμίσετε το ύψος, ο κύριος χρησιμοποιούσε διαχωριστικά.
Βήμα τέσσερα: ηλεκτρονικά
Τώρα μπορείτε να προχωρήσετε στην εγκατάσταση του ηλεκτρονικού τμήματος. Οι οπές στην ακρυλική πλάκα ευθυγραμμίζονται με τις οπές στερέωσης του Arduino και του Raspberry Pi. Χρησιμοποιώντας τρισδιάστατα ράφια, τα ηλεκτρονικά τοποθετούνται ακριβώς επάνω από τα ακρυλικά πάνελ, έτσι ώστε όλες οι πλεονασματικές καλωδιώσεις να είναι κρυφά κρυμμένες από κάτω. Το Arduino και το Raspberry Pi είναι στερεωμένα με παξιμάδια και μπουλόνια M3. Μετά την τοποθέτηση του Arduino, εγκαθίσταται το πρόγραμμα οδήγησης βηματικού κινητήρα και τα καλώδια συνδέονται στην ακόλουθη διαμόρφωση:
Αριστερός κινητήρας έως θύρα άξονα Χ του οδηγού
Δεξιός οδηγός Y του άξονα του λιμένα
Αφού συνδεθούν οι βηματικοί κινητήρες, συνδέει το Arduino με το Raspberry Pi χρησιμοποιώντας το καλώδιο USB Arduino, ενώ το μπροστινό μέρος του ρομπότ είναι η πλευρά στην οποία είναι εγκατεστημένο το Raspberry Pi.
Η κύρια πηγή πληροφοριών για το παρατηρητικό ρομπότ είναι όραμα. Ο οδηγός αποφάσισε να χρησιμοποιήσει Picamera συμβατό με το Raspberry Pi για να μεταδώσει βίντεο στον χρήστη μέσω του Διαδικτύου. Ένας αισθητήρας απόστασης υπερήχων είναι επίσης εγκατεστημένος για να αποφευχθούν εμπόδια όταν το ρομπότ λειτουργεί αυτόνομα. Και οι δύο αισθητήρες είναι στερεωμένοι στη θήκη με βίδες.
Το Picamera συνδέεται με το λιμάνι Raspberry Pi. Ο υπερηχητικός αισθητήρας συνδέεται ως εξής:
VCC υπερήχων αισθητήρα - 5V CNC ασπίδα
GND - GND
TRIG στην ακίδα ασφάλισης X +
ECHO - Y + ακίδα πείρου ακροδεκτών CNC
Βήμα πέντε: Εγκαταστήστε την κορυφή
Συνδέει τη βιντεοκάμερα στο μπροστινό μέρος του επάνω φατνώματος. Ένας βηματικός κινητήρας είναι τοποθετημένος στο πίσω μέρος. Θα ανοίξει το καπάκι του δοχείου με μια περιποίηση.
Στερεώνει τέσσερα ράφια στο κάτω πλαίσιο. Σε ράφια στερεώνει το επάνω ακρυλικό πλαίσιο. Τοποθετεί ένα κύπελλο στον πίνακα.
Εγκαθιστά το κάλυμμα. Το καπάκι ανοίγει απλά. Ένα πηνίο είναι τοποθετημένο πάνω στον άξονα του ανώτερου μοτέρ σκαλοπατιού. Μια γραμμή αλιείας τυλίγεται γύρω από τον κύλινδρο. Το δεύτερο άκρο της γραμμής αλιείας συνδέεται με το καπάκι. Όταν ο κινητήρας αρχίσει να περιστρέφεται, η γραμμή αλιείας τυλίγεται στο τύμπανο και το καπάκι ανοίγει.
Βήμα έξι: Το σύννεφο
Στη συνέχεια, πρέπει να δημιουργήσετε βάσεις δεδομένων για το σύστημα, ώστε να μπορείτε να επικοινωνείτε με το ρομπότ από την εφαρμογή για κινητά σας από οπουδήποτε στον κόσμο. Κάντε κλικ στον παρακάτω σύνδεσμο (Πυξίδα Google) που θα σας οδηγήσει στον ιστότοπο Firebase (συνδεθείτε με τον Λογαριασμό σας Google). Κάντε κλικ στο κουμπί Get Started για να μεταβείτε στην κονσόλα Firebase. Στη συνέχεια, πρέπει να δημιουργήσετε ένα νέο έργο κάνοντας κλικ στο "Προσθήκη έργου" και να συμπληρώσετε τις γραμμές των απαιτήσεων (όνομα, δεδομένα, κλπ.) Κάντε κλικ στο κουμπί "Δημιουργία Έργου".
Επιλέξτε "βάση δεδομένων" στο μενού στα αριστερά. Στη συνέχεια, κάντε κλικ στο κουμπί "Δημιουργία βάσης δεδομένων", επιλέξτε την επιλογή "λειτουργία δοκιμής". Ρυθμίστε την "βάση δεδομένων πραγματικού χρόνου" αντί για το "cloud firestore" κάνοντας κλικ στο αναπτυσσόμενο μενού στην κορυφή. Επιλέξτε την καρτέλα "κανόνες" και αλλάξτε "false" σε "true". Στη συνέχεια, πρέπει να κάνετε κλικ στην καρτέλα "δεδομένα" και να αντιγράψετε τη διεύθυνση URL της βάσης δεδομένων.
Το τελευταίο πράγμα που πρέπει να κάνετε είναι να κάνετε κλικ στο εικονίδιο με το γρανάζι δίπλα στην επισκόπηση του έργου και, στη συνέχεια, στις "ρυθμίσεις έργου", επιλέξτε την καρτέλα "λογαριασμοί υπηρεσίας", τέλος κάντε κλικ στο "Secrets Database" και σημειώστε τον ασφαλή κώδικα της βάσης δεδομένων σας. Καταργώντας αυτό το βήμα, δημιουργήσατε με επιτυχία τη βάση δεδομένων cloud, την οποία μπορείτε να αποκτήσετε πρόσβαση από το smartphone σας και από το Raspberry Pi.
Έβδομο βήμα: εφαρμογή smartphone
Το επόμενο μέρος είναι μια εφαρμογή smartphone. Ο οδηγός αποφάσισε να χρησιμοποιήσει το MIT App Inventor για να δημιουργήσει τη δική του εφαρμογή. Για να χρησιμοποιήσετε τη δημιουργηθείσα εφαρμογή, ανοίξτε πρώτα τον παρακάτω σύνδεσμο (MIT App Inventor)η οποία θα οδηγήσει στην ιστοσελίδα τους. Στη συνέχεια, κάντε κλικ στην επιλογή "δημιουργία εφαρμογών" στο επάνω μέρος της οθόνης και συνδεθείτε στο λογαριασμό σας στο Google.
Στη συνέχεια, πρέπει να κατεβάσετε το αρχείο, το οποίο παρατίθεται παρακάτω.Ανοίξτε την καρτέλα "έργα" και κάντε κλικ στην επιλογή "Εισαγωγή έργου (.aia) από τον υπολογιστή μου", στη συνέχεια επιλέξτε το αρχείο που μόλις κατεβάσατε και κάντε κλικ στο "OK". Στο παράθυρο εξαρτήματος, μετακινηθείτε προς τα κάτω μέχρι να δείτε το "FirebaseDB1", κάντε κλικ σε αυτό και αλλάξτε "FirebaseToken", "FirebaseURL" στις τιμές που αντιγράφηκαν παραπάνω. Αφού ολοκληρώσετε αυτά τα βήματα, μπορείτε να κάνετε λήψη και εγκατάσταση της εφαρμογής. Μπορείτε να κατεβάσετε την εφαρμογή απευθείας στο τηλέφωνό σας κάνοντας κλικ στην καρτέλα "Δημιουργία" και κάνοντας κλικ στην επιλογή "Εφαρμογή (παράδοση QR κώδικα για .apk)", στη συνέχεια, σαρώνοντας τον κωδικό QR από το smartphone σας ή κάνοντας κλικ στο "App (αποθήκευση .apk στον υπολογιστή μου"
IOT_pet_monitoring_system.rar
Βήμα Οκτώ: Προγραμματισμός Πινέλων Raspberry Pi
Το Raspberry Pi χρησιμοποιείται για δύο κύριους λόγους.
Μεταφέρει τη ζωντανή ροή βίντεο από το ρομπότ στον διακομιστή ιστού. Αυτή η ροή μπορεί να προβληθεί από τον χρήστη χρησιμοποιώντας μια εφαρμογή για κινητά.
Διαβάζει τις ενημερωμένες εντολές στη βάση δεδομένων Firebase και δίνει εντολή στο Arduino να ολοκληρώσει τις απαραίτητες εργασίες.
Υπάρχει ήδη ένας λεπτομερής οδηγός που μπορείτε να βρείτε για να διαμορφώσετε το Raspberry Pi σας για ζωντανή ροή. εδώ. Οι οδηγίες ακολουθούν τρεις απλές εντολές. Ενεργοποιήστε το Raspberry Pi, ανοίξτε ένα τερματικό και εισαγάγετε τις ακόλουθες εντολές.
git κλώνος https://github.com/silvanmelchior/RPi_Cam_Web_Interface.git
cd RPi_Cam_Web_Interface
./install.shΜετά την ολοκλήρωση της εγκατάστασης, κάντε επανεκκίνηση του Pi και μπορείτε να αποκτήσετε πρόσβαση στη ροή, αναζητώντας τη διεύθυνση http: // IP του Pi σας σε οποιοδήποτε πρόγραμμα περιήγησης ιστού.
Αφού ρυθμίσετε τη ζωντανή μετάδοση, θα πρέπει να κάνετε λήψη και εγκατάσταση συγκεκριμένων βιβλιοθηκών για να μπορέσετε να χρησιμοποιήσετε τη βάση δεδομένων cloud. Ανοίξτε το τερματικό στο Pi και εισαγάγετε τις ακόλουθες εντολές:
sudo pip install requests == 1.1.0
sudo pip εγκαταστήστε python-firebaseΚάντε λήψη του παρακάτω αρχείου python και αποθηκεύστε το στο Raspberry Pi. Στην τέταρτη γραμμή κώδικα, αλλάξτε τη θύρα COM στη θύρα στην οποία είναι συνδεδεμένο το Arduino. Στη συνέχεια, αλλάξτε τη διεύθυνση URL στη γραμμή 8 στη διεύθυνση URL Firebase για την οποία γράψατε νωρίτερα. Τέλος, εκτελέστε το πρόγραμμα μέσω του τερματικού. Αυτό το πρόγραμμα λαμβάνει εντολές από μια βάση δεδομένων cloud και τις μεταφέρει στο Arduino μέσω σειριακής σύνδεσης.
iot_pet_monitor_serial_transfer.py
Βήμα εννέα: Προγραμματισμός Arduino
Το Arduino λαμβάνει ένα σήμα από την Pi και δίνει εντολή στους ενεργοποιητές να εκτελούν τις απαραίτητες εργασίες. Κάντε λήψη του κώδικα Arduino που επισυνάπτεται παρακάτω και μεταφορτώστε τον στο Arduino. Αφού προγραμματίσετε το Arduino, συνδέστε το σε μία από τις θύρες USB της Pi χρησιμοποιώντας ένα ειδικό καλώδιο USB.
final.rar
Βήμα δέκα: Διατροφή
Η συσκευή θα λειτουργεί με μπαταρία πολυμερούς λιθίου. Η ισχύς της μπαταρίας πηγαίνει κατευθείαν στην οθόνη CNC για την τροφοδοσία των κινητήρων και, στον άλλο δίαυλο, στο UBEC 5 βολτ, για την τροφοδοσία του Raspberry Pi μέσω πείρων GPIO. 5V από το UBEC συνδέεται με τον ακροδέκτη 5V του Raspberry Pi, και το GND από το UBEC είναι συνδεδεμένο με τον ακροδέκτη GND στην Pi.
Βήμα έντεκα: Συνδεθείτε
Η διασύνδεση εφαρμογής σας επιτρέπει να ελέγχετε το παρατηρητικό ρομπότ, καθώς και να μεταδίδετε ζωντανές εκπομπές από την ενσωματωμένη κάμερα. Για να συνδεθείτε με το ρομπότ, πρέπει να βεβαιωθείτε ότι έχετε σταθερή σύνδεση στο Internet και απλά εισάγετε τη διεύθυνση IP του Raspberry Pi στο πλαίσιο κειμένου και κάντε κλικ στο κουμπί ενημέρωσης. Στη συνέχεια, στην οθόνη θα εμφανιστεί μια ζωντανή μετάδοση και θα είναι δυνατό να ελέγξετε διάφορες λειτουργίες του ρομπότ.
Τώρα που το ρομπότ που παρακολουθεί το κατοικίδιο ζώο είναι πλήρως συναρμολογημένο, μπορείτε να γεμίσετε το μπολ με ένα σκεύασμα για τα σκυλιά.
Σύμφωνα με τον πλοίαρχο, μόλις ο σκύλος ξεπέρασε τον αρχικό φόβο του κινούμενου αυτού αντικειμένου, έβγαλε το bot γύρω από το σπίτι. Η ενσωματωμένη κάμερα παρέχει μια καλή ευρυγώνια θέα του περιβάλλοντος χώρου.
