Esistono molti dispositivi sul mercato con cui è possibile tenere traccia delle condizioni di un animale rinchiuso in un appartamento o in una casa. Lo svantaggio di questi dispositivi è la loro stazionarietà. Naturalmente, se, ad esempio, il cane si trova nella stessa stanza, allora questo non è un problema, ma se si sposta in casa, e forse in giro per il sito, quindi per monitorare le sue condizioni è necessario installare telecamere in tutta la casa / appartamento / sito.
Per non essere appeso con le telecamere, il Master ha realizzato un dispositivo mobile controllato a distanza da uno smartphone.
Strumenti e materiali:
-Arduino Uno;
-Raspberry Pi;
-CNC Shield;
- Driver motore passo-passo A4988 - 4 pezzi;
-Pi fotocamera;
-Sensore di distanza ad ultrasuoni;
-AKB 11,1 V;
-Passo motore NEMA 17 - 2 pezzi;
- Stabilizzatore di tensione UBEC 5V;
-Ruote con un diametro di 7 cm - 2 pezzi;
- Rulli -2 pezzi;
-Krepezh;
-Computer con software;
-3D stampante;
-Akril;
-Taglierina laser;
Primo passo: progetto
Inizialmente, il dispositivo è stato progettato nel programma Fusion 360. Il robot ha le seguenti caratteristiche:
-Può essere controllato tramite l'applicazione su Internet. Ciò consente all'utente di connettersi il robot da qualsiasi parte del mondo.
-Una videocamera integrata che trasmette i video su uno smartphone aiuta l'utente a muoversi in casa e interagire con l'animale.
-Codella aggiuntiva per prelibatezze, con la quale puoi regalare una sorpresa al tuo animale domestico.
Il Raspberry Pi viene qui utilizzato per connettersi a Internet perché ha un modulo Wi-Fi integrato.
Arduino è usato per comandare motori passo-passo.
Fase due: stampa 3D, taglio laser
Alcune parti utilizzate in questo progetto, il maestro ha ordinato in officina. Sono stati prima modellati in Fusion 360 e quindi realizzati con una stampante 3D e un taglio laser.
Parti di stampa 3D:
Supporto passo-passo x 2 pezzi
Supporto per sistema di visione x 1 pz.
Supporto elettronico x 4 pezzi
Distanziale verticale x 4 pezzi
Rinforzo telaio x 2 pezzi
Coperchio ciotola per il trattamento x 1 pz.
Treat Bowl x 1 pz.
Supporto passo-passo posteriore x 1 pz.
Disco d'avvolgimento x 1 pz.
Parti di taglio laser
Pannello inferiore x 1 pz.
Pannello superiore x 1 pz.
Una cartella archiviata contenente tutti i file STL e i file per il taglio laser si trova di seguito.
3dprints.rar
lasercutting.pdf
Passaggio tre: costruire la piattaforma
Non appena tutti i dettagli vengono stampati e ritagliati, il master inizia l'assemblaggio. Il supporto del motore passo-passo progettato è progettato per il modello NEMA 17. Passare l'albero del motore attraverso il foro e fissare il motore in posizione con le viti di fissaggio. Successivamente, entrambi i motori devono essere fissati saldamente ai supporti.
I bulloni M4 vengono utilizzati per fissare i supporti al pannello inferiore tagliato al laser.Prima di fissarli con i dadi, è necessario rafforzare le strisce di rinforzo.
Il pannello acrilico ha due sezioni tagliate sotto le ruote. Le ruote utilizzate hanno un diametro di 7 cm e sono fornite con viti di fermo fissate a alberi passo-passo da 5 mm. Accertarsi che le ruote siano fissate saldamente e non ruotino sull'albero.
Per fare in modo che il telaio si sposti senza problemi, i rulli sono installati davanti e dietro al dispositivo. Ciò non solo impedisce al robot di ribaltarsi, ma consente anche di ruotare liberamente il telaio in qualsiasi direzione. I rulli sono disponibili in diverse dimensioni, in particolare sono stati consegnati con una vite rotante, che è stata fissata alla base. Per regolare l'altezza, il maestro usava i distanziatori.
Quarto passaggio: elettronica
Ora puoi procedere con l'installazione della parte elettronica. I fori nel pannello acrilico sono allineati con i fori di montaggio di Arduino e Raspberry Pi. Usando rack stampati in 3D, l'elettronica è montata appena sopra i pannelli acrilici in modo che tutti i cavi in eccesso siano ben nascosti sotto. Arduino e Raspberry Pi sono fissati con dadi e bulloni M3. Dopo aver riparato Arduino, viene installato il driver del motore passo-passo e i cavi vengono collegati nella seguente configurazione:
Motore sinistro alla porta dell'asse X del conducente
Motore destro all'asse di babordo Y driver
Dopo aver collegato i motori passo-passo, collega Arduino a Raspberry Pi utilizzando il cavo USB Arduino, mentre la parte anteriore del robot è il lato su cui è installato Raspberry Pi.
La principale fonte di informazioni per il robot osservatore è la visione. La procedura guidata ha deciso di utilizzare una Picamera compatibile con Raspberry Pi per trasmettere in streaming video all'utente su Internet. È inoltre installato un sensore di distanza ad ultrasuoni per evitare ostacoli quando il robot funziona in modo autonomo. Entrambi i sensori sono fissati al supporto con viti.
Picamera si collega alla porta Raspberry Pi. Il sensore a ultrasuoni è collegato come segue:
Sensore ultrasonico VCC - 5V CNC Shield
GND - GND
Perno di bloccaggio dell'estremità da TRIG a X +
ECHO - Schermata CNC perno perno di arresto Y +
Passaggio 5: installare la parte superiore
Collega la videocamera alla parte anteriore del pannello superiore. Un motore passo-passo è attaccato alla parte posteriore. Aprirà il coperchio del contenitore con una sorpresa.
Fissa quattro rack al pannello inferiore. Sugli scaffali si fissa il pannello acrilico superiore. Attacca una tazza al pannello.
Installa il coperchio. Il coperchio si apre semplicemente. Una bobina è montata sull'albero del motore passo-passo superiore. Una lenza è avvolta attorno alla bobina. La seconda estremità della lenza è fissata al coperchio. Quando il motore inizia a girare, la lenza viene avvolta sul tamburo e il coperchio si apre.
Step Six: The Cloud
Successivamente, è necessario creare database per il sistema in modo da poter comunicare con il robot dall'applicazione mobile da qualsiasi parte del mondo. Fai clic sul seguente link (Firebase di Google) che ti condurrà al sito Firebase (eseguendo l'accesso con il tuo account Google). Fai clic sul pulsante Inizia per accedere alla console di Firebase. Quindi è necessario creare un nuovo progetto facendo clic su "Aggiungi progetto" e compilare le righe dei requisiti (nome, dati, ecc.) Terminare facendo clic sul pulsante "Crea progetto".
Seleziona "database" nel menu a sinistra. Successivamente, fai clic sul pulsante "Crea database", seleziona l'opzione "Modalità test". Impostare il "database in tempo reale" anziché il "cloud firestore" facendo clic sul menu a discesa in alto. Seleziona la scheda "regole" e cambia "falso" in "vero". Quindi è necessario fare clic sulla scheda "dati" e copiare l'URL del database.
L'ultima cosa da fare è fare clic sull'icona a forma di ingranaggio accanto alla panoramica del progetto, quindi in "Impostazioni progetto", selezionare la scheda "Account di servizio", infine fare clic su "Segreti database" e scrivere il codice sicuro per il database. Completando questo passaggio, hai creato correttamente il tuo database cloud, a cui puoi accedere dallo smartphone e con Raspberry Pi.
Settimo passo: applicazione per smartphone
La parte successiva è un'app per smartphone. La procedura guidata ha deciso di utilizzare MIT App Inventor per creare la propria applicazione. Per utilizzare l'applicazione creata, aprire innanzitutto il seguente collegamento (MIT App Inventor)che porterà alla loro pagina web. Quindi fai clic su "crea app" nella parte superiore dello schermo e accedi al tuo account Google.
Successivamente, è necessario scaricare il file, che è elencato di seguito.Apri la scheda "progetti" e fai clic su "Importa progetto (.aia) dal mio computer", quindi seleziona il file che hai appena scaricato e fai clic su "OK". Nella finestra del componente, scorrere verso il basso fino a visualizzare "FirebaseDB1", fare clic su di esso e modificare "FirebaseToken", "FirebaseURL" con i valori copiati in precedenza. Dopo aver completato questi passaggi, è possibile scaricare e installare l'applicazione. Puoi scaricare l'applicazione direttamente sul tuo telefono facendo clic sulla scheda "Build" e facendo clic su "App (fornire il codice QR per .apk)", quindi scansionando il codice QR dal tuo smartphone o facendo clic su "App (salva .apk sul mio computer)"
IOT_pet_monitoring_system.rar
Passo otto: programmazione Raspberry Pi
Il Raspberry Pi viene utilizzato per due motivi principali.
Trasferisce il flusso video in diretta dal robot al web server. Questo flusso può essere visualizzato dall'utente tramite un'applicazione mobile.
Legge i comandi aggiornati nel database Firebase e indica ad Arduino di completare le attività necessarie.
Esiste già una guida dettagliata che puoi trovare per configurare Raspberry Pi per lo streaming live. qui. Le istruzioni arrivano a tre semplici comandi. Accendi Raspberry Pi, apri un terminale e inserisci i seguenti comandi.
git clone https://github.com/silvanmelchior/RPi_Cam_Web_Interface.git
cd RPi_Cam_Web_Interface
./install.shUna volta completata l'installazione, riavvia Pi e puoi accedere allo stream cercando l'indirizzo IP http: // del tuo Pi in qualsiasi browser web.
Dopo aver impostato la trasmissione in diretta, sarà necessario scaricare e installare determinate librerie per poter utilizzare il database cloud. Apri il terminale sul tuo Pi e inserisci i seguenti comandi:
richieste di installazione di sudo pip == 1.1.0
sudo pip installa python-firebaseScarica il file Python di seguito e salvalo sul tuo Raspberry Pi. Nella quarta riga di codice, cambia la porta COM nella porta a cui è collegato Arduino. Quindi cambia l'URL della riga 8 nell'URL Firebase di cui hai scritto in precedenza. Infine, esegui il programma attraverso il terminale. Questo programma riceve comandi da un database cloud e li trasferisce ad Arduino tramite una connessione seriale.
iot_pet_monitor_serial_transfer.py
Step Nine: Programmazione Arduino
Arduino riceve un segnale da Pi e dà il comando agli attuatori per eseguire i compiti necessari. Scarica il codice Arduino allegato di seguito e caricalo su Arduino. Dopo aver programmato Arduino, collegalo a una delle porte USB del Pi utilizzando un cavo USB dedicato.
final.rar
Passo dieci: nutrizione
Il dispositivo funziona con una batteria ai polimeri di litio. La carica della batteria arriva direttamente allo schermo del CNC per alimentare i motori e, su un altro bus, all'UBEC a 5 volt, per alimentare il Raspberry Pi tramite pin GPIO. 5 V da UBEC sono collegati al pin 5 V del Raspberry Pi e GND da UBEC è collegato al pin GND sul Pi.
Step Eleven: Connetti
L'interfaccia dell'applicazione consente di controllare il robot osservatore e di trasmettere trasmissioni in diretta dalla videocamera integrata. Per connettersi al robot, è necessario assicurarsi di disporre di una connessione Internet stabile, quindi inserire semplicemente l'indirizzo IP di Raspberry Pi nella casella di testo e fare clic sul pulsante di aggiornamento. Successivamente, sullo schermo apparirà una trasmissione in diretta e sarà possibile controllare varie funzioni del robot.
Ora che il robot per osservare gli animali è completamente assemblato, puoi riempire la ciotola con un regalo per i cani.
Secondo il padrone, non appena il cane ha superato la paura iniziale di questo oggetto in movimento, ha inseguito il robot intorno alla casa. La telecamera di bordo offre una buona visione grandangolare dell'ambiente circostante.
