Na rynku dostępnych jest wiele urządzeń, za pomocą których można śledzić stan zwierzęcia zamkniętego w mieszkaniu lub domu. Wadą tych urządzeń jest ich stacjonarność. Oczywiście, jeśli na przykład pies znajduje się w tym samym pokoju, nie stanowi to problemu, ale jeśli porusza się po domu, a być może po terenie, aby monitorować jego stan, należy ustawić kamery w całym domu / mieszkaniu / miejscu.
Aby nie zawieszać się na kamerach, Master wykonał urządzenie mobilne zdalnie sterowane za pomocą smartfona.
Narzędzia i materiały:
-Arduino Nie;
-Raspberry Pi;
-CNC Shield;
- sterownik silnika krokowego A4988 - 4 szt .;
-Pi kamera;
Ultradźwiękowy czujnik odległości;
-AKB 11,1 V;
-Stop silnika NEMA 17 - 2 szt .;
- stabilizator napięcia UBEC 5V;
-Kółka o średnicy 7 cm - 2 szt .;
- Rolki -2 szt;
- łączniki;
-Komputer z oprogramowaniem;
Drukarka 3D;
-Akryl;
-Laser do cięcia;
Krok pierwszy: Projekt
Początkowo urządzenie zostało zaprojektowane w programie Fusion 360. Robot ma następujące funkcje:
-Może być kontrolowany przez aplikację w Internecie. Dzięki temu użytkownik może się połączyć robot z dowolnego miejsca na świecie.
Wbudowana kamera, która przesyła strumieniowo wideo do smartfona, pomaga użytkownikowi manewrować w domu i wchodzić w interakcje ze zwierzęciem.
-Dodatkowa miska na smakołyki, za pomocą których możesz dać swojemu zwierzakowi smakołyk.
Raspberry Pi służy tutaj do łączenia się z Internetem, ponieważ ma wbudowany moduł Wi-Fi.
Arduino służy do sterowania silnikami krokowymi.
Krok drugi: drukowanie 3D, cięcie laserowe
Niektóre części, które są używane w tym projekcie, mistrz zamówił w warsztacie. Zostały najpierw modelowane w Fusion 360, a następnie wykonane przy użyciu drukarki 3D i wycinarki laserowej.
Części do drukowania 3D:
Uchwyt do steppera x 2 szt.
Montaż systemu Vision x 1 szt.
Odsunięcie elektroniki x 4 szt.
Spacer pionowy x 4 szt.
Wzmocnienie podwozia x 2 szt.
Treat Lid Bowl x 1 szt.
Treat Bowl x 1 szt.
Mocowanie tylnego steppera x 1 szt.
Tarcza do nawijania x 1 szt.
Części do cięcia laserowego
Panel dolny x 1 szt.
Panel górny x 1 szt.
Zarchiwizowany folder zawierający wszystkie pliki STL i pliki do cięcia laserowego znajduje się poniżej.
3dprints.rar
lasercutting.pdf
Krok trzeci: zbuduj platformę
Gdy tylko wszystkie szczegóły zostaną wydrukowane i wycięte, mistrz rozpoczyna montaż. Zaprojektowany uchwyt silnika krokowego jest przeznaczony dla modelu NEMA 17. Przełóż wał silnika przez otwór i zamocuj silnik na miejscu za pomocą śrub mocujących. Następnie oba silniki muszą być mocno przymocowane do uchwytów.
Śruby M4 służą do przymocowania uchwytów do dolnego wyciętego laserowo panelu.Przed przymocowaniem ich za pomocą nakrętek należy wzmocnić paski wzmacniające.
Panel akrylowy ma dwie sekcje wycięte pod kołami. Zastosowane koła mają średnicę 7 cm i są dostarczane ze śrubami ustalającymi, które zostały przymocowane do wałków krokowych 5 mm. Upewnij się, że koła są mocno zamocowane i nie obracają się na wale.
Aby podwozie poruszało się płynnie, rolki są instalowane z przodu i z tyłu urządzenia. Zapobiega to nie tylko przewróceniu się robota, ale także umożliwia swobodne obracanie podwozia w dowolnym kierunku. Rolki występują w różnych rozmiarach, w szczególności dostarczane były z jedną śrubą obrotową, która była przymocowana do podstawy. Aby dostosować wysokość, mistrz użył przekładek.
Krok czwarty: elektronika
Teraz możesz przystąpić do instalacji części elektronicznej. Otwory w panelu akrylowym są wyrównane z otworami montażowymi Arduino i Raspberry Pi. Za pomocą stojaków z nadrukiem 3D elektronika jest montowana tuż nad akrylowymi panelami, dzięki czemu cały nadmiar okablowania jest schowany pod spodem. Arduino i Raspberry Pi są mocowane za pomocą nakrętek i śrub M3. Po naprawieniu Arduino instalowany jest sterownik silnika krokowego, a przewody są podłączone w następującej konfiguracji:
Lewy silnik do portu osi X sterownika
Prawy silnik do portu Y osi kierowcy
Po podłączeniu silników krokowych łączy Arduino z Raspberry Pi za pomocą kabla USB Arduino, podczas gdy przód robota jest stroną, na której zainstalowano Raspberry Pi.
Głównym źródłem informacji dla robota obserwującego jest widzenie. Kreator postanowił użyć Picamera kompatybilnej z Raspberry Pi, aby przesyłać strumieniowo wideo do użytkownika przez Internet. Zainstalowany jest również ultradźwiękowy czujnik odległości, aby unikać przeszkód, gdy robot działa autonomicznie. Oba czujniki są przymocowane do uchwytu za pomocą śrub.
Picamera podłącza się do portu Raspberry Pi. Czujnik ultradźwiękowy jest podłączony w następujący sposób:
Czujnik ultradźwiękowy VCC - osłona 5 V CNC
GND - GND
TRIG do X + kołek blokujący koniec
ECHO - Y + ekran PIN kołka końcowego zatrzymania
Krok piąty: Zainstaluj górę
Mocuje kamerę do przedniej części górnego panelu. Silnik krokowy jest przymocowany z tyłu. Otworzy pokrywkę pojemnika przysmakiem.
Mocuje cztery stojaki na dolnym panelu. Na stojakach mocuje górny panel akrylowy. Mocuje kubek do panelu.
Instaluje pokrywę. Pokrywa otwiera się po prostu. Cewka jest zamontowana na wale górnego silnika krokowego. Wokół szpuli nawijana jest żyłka wędkarska. Drugi koniec żyłki jest przymocowany do pokrywki. Kiedy silnik zaczyna się obracać, żyłka jest nawijana na bęben i pokrywa się otwiera.
Krok szósty: chmura
Następnie musisz utworzyć bazy danych dla systemu, aby móc komunikować się z robotem z aplikacji mobilnej z dowolnego miejsca na świecie. Kliknij następujący link (Baza ogniowa Google), które doprowadzą Cię do strony Firebase (logowanie za pomocą konta Google). Kliknij przycisk Rozpocznij, aby przejść do konsoli Firebase. Następnie musisz utworzyć nowy projekt, klikając „Dodaj projekt” i wypełnić wiersze wymagań (nazwa, dane itp.). Zakończ, klikając przycisk „Utwórz projekt”.
Wybierz „baza danych” z menu po lewej stronie. Następnie kliknij przycisk „Utwórz bazę danych”, wybierz opcję „tryb testowy”. Ustaw „bazę danych w czasie rzeczywistym” zamiast „chmury firestore”, klikając menu rozwijane u góry. Wybierz zakładkę „reguły” i zmień „false” na „true”. Następnie kliknij kartę „Dane” i skopiuj adres URL bazy danych.
Ostatnią rzeczą do zrobienia jest kliknięcie ikony koła zębatego obok przeglądu projektu, a następnie w „ustawieniach projektu” wybierz kartę „konta usług”, wreszcie kliknij „Tajne bazy danych” i zapisz bezpieczny kod dla bazy danych. Po wykonaniu tego kroku pomyślnie utworzono bazę danych w chmurze, do której można uzyskać dostęp za pomocą smartfona i Raspberry Pi.
Siódmy krok: aplikacja na smartfony
Następna część to aplikacja na smartfony. Kreator postanowił użyć MIT App Inventor do stworzenia własnej aplikacji. Aby użyć utworzonej aplikacji, najpierw otwórz następujący link (MIT App Inventor)które doprowadzą do ich strony internetowej. Następnie kliknij „utwórz aplikacje” u góry ekranu i zaloguj się na swoje konto Google.
Następnie musisz pobrać plik wymieniony poniżej.Otwórz kartę „projekty” i kliknij „Importuj projekt (.aia) z mojego komputera”, a następnie wybierz właśnie pobrany plik i kliknij „OK”. W oknie komponentu przewiń w dół, aż zobaczysz „FirebaseDB1”, kliknij na niego i zmień „FirebaseToken”, „FirebaseURL” na wartości, które zostały skopiowane powyżej. Po wykonaniu tych kroków możesz pobrać i zainstalować aplikację. Możesz pobrać aplikację bezpośrednio na telefon, klikając kartę „Kompiluj” i klikając „Aplikacja (podaj kod QR dla .apk)”, a następnie skanując kod QR ze smartfona lub klikając „Aplikacja (zapisz .apk na moim komputerze)”
IOT_pet_monitoring_system.rar
Krok ósmy: Programowanie Raspberry Pi
Raspberry Pi jest używany z dwóch głównych powodów.
Przenosi strumień wideo na żywo z robota na serwer sieciowy. Ten strumień może być oglądany przez użytkownika za pomocą aplikacji mobilnej.
Czyta zaktualizowane polecenia w bazie danych Firebase i instruuje Arduino, aby wykonał niezbędne zadania.
Istnieje już szczegółowy przewodnik, w którym można skonfigurować Raspberry Pi do przesyłania strumieniowego na żywo. tutaj. Instrukcje sprowadzają się do trzech prostych poleceń. Włącz Raspberry Pi, otwórz terminal i wprowadź następujące polecenia.
klon git https://github.com/silvanmelchior/RPi_Cam_Web_Interface.git
cd RPi_Cam_Web_Interface
./install.shPo zakończeniu instalacji uruchom ponownie Pi i możesz uzyskać dostęp do strumienia, wyszukując http: // adres IP swojego Pi w dowolnej przeglądarce internetowej.
Po skonfigurowaniu transmisji na żywo musisz pobrać i zainstalować niektóre biblioteki, aby móc korzystać z bazy danych w chmurze. Otwórz terminal na swoim Pi i wprowadź następujące polecenia:
żądania instalacji sudo pip == 1.1.0
sudo pip install python-firebasePobierz poniższy plik python i zapisz go na swoim Raspberry Pi. W czwartym wierszu kodu zmień port COM na port, do którego podłączono Arduino. Następnie zmień adres URL w linii 8 na adres URL Firebase, o którym pisałeś wcześniej. Na koniec uruchom program przez terminal. Ten program odbiera polecenia z bazy danych w chmurze i przesyła je do Arduino poprzez połączenie szeregowe.
iot_pet_monitor_serial_transfer.py
Krok dziewiąty: Programowanie Arduino
Arduino odbiera sygnał od Pi i wydaje polecenie siłownikom do wykonania niezbędnych zadań. Pobierz poniższy kod Arduino i prześlij go do Arduino. Po zaprogramowaniu Arduino podłącz go do jednego z portów USB Pi za pomocą dedykowanego kabla USB.
final.rar
Krok dziesiąty: Odżywianie
Urządzenie będzie działać na akumulatorze litowo-polimerowym. Zasilanie bateryjne trafia bezpośrednio na ekran CNC, aby zasilać silniki, a na innej magistrali do 5-woltowego UBEC, aby zasilać Raspberry Pi za pomocą pinów GPIO. 5 V z UBEC jest podłączone do pinu 5 V Raspberry Pi, a GND z UBEC jest podłączony do pinu GND na Pi.
Krok jedenasty: Połącz
Interfejs aplikacji pozwala kontrolować robota obserwującego, a także transmitować transmisje na żywo z wbudowanej kamery. Aby połączyć się z robotem, musisz upewnić się, że masz stabilne połączenie z Internetem, a następnie po prostu wpisz adres IP Raspberry Pi w polu tekstowym i kliknij przycisk aktualizacji. Następnie na ekranie pojawi się transmisja na żywo i możliwe będzie sterowanie różnymi funkcjami robota.
Teraz, gdy robot obserwujący zwierzęta jest w pełni zmontowany, możesz napełnić miskę ucztą dla psów.
Według mistrza, gdy tylko pies pokonał początkowy strach przed tym ruchomym przedmiotem, goniła bota po domu. Wbudowana kamera zapewnia szerokokątny widok otoczenia.
