Es gibt viele Geräte auf dem Markt, mit denen Sie den Zustand eines in einer Wohnung oder einem Haus eingeschlossenen Tieres verfolgen können. Der Nachteil dieser Geräte ist ihre Stationarität. Wenn sich der Hund zum Beispiel im selben Raum befindet, ist dies natürlich kein Problem. Wenn er sich jedoch im Haus und möglicherweise auf dem Gelände bewegt, müssen Sie zur Überwachung seines Zustands Kameras im gesamten Haus / Apartment / Gelände aufstellen.
Um nicht mit Kameras aufgehängt zu werden, hat der Master ein mobiles Gerät hergestellt, das von einem Smartphone ferngesteuert wird.
Werkzeuge und Materialien:
-Arduino Uno;
-Raspberry Pi;
-CNC Shield;
- Schrittmotor A4988 - 4 Stück;
-Pi Kamera;
- Ultraschall-Abstandssensor;
-AKB 11,1 V;
-Schrittmotor NEMA 17 - 2 Stk;
- Spannungsstabilisator UBEC 5V;
-Räder mit einem Durchmesser von 7 cm - 2 Stk;
- Rollen -2 Stk;
-Fasteners;
-Computer mit Software;
-3D Drucker;
-Acryl;
-Laser Cutter;
Erster Schritt: Projekt
Zunächst wurde das Gerät im Programm Fusion 360 entwickelt. Der Roboter verfügt über die folgenden Funktionen:
-Es kann über die Anwendung im Internet gesteuert werden. Dadurch kann der Benutzer eine Verbindung herstellen der Roboter von überall auf der Welt.
- Eine eingebaute Kamera, die Videos auf ein Smartphone überträgt, hilft dem Benutzer, im Haus zu manövrieren und mit dem Haustier zu interagieren.
- Zusätzliche Schüssel für Leckereien, mit der Sie Ihrem Haustier einen Leckerbissen geben können.
Der Raspberry Pi wird hier verwendet, um eine Verbindung zum Internet herzustellen, da er über ein integriertes Wi-Fi-Modul verfügt.
Arduino wird verwendet, um Schrittmotoren zu steuern.
Schritt zwei: 3D-Druck, Laserschneiden
Einige Teile, die in diesem Projekt verwendet werden, hat der Meister in der Werkstatt bestellt. Sie wurden zuerst in der Fusion 360 modelliert und dann mit einem 3D-Drucker und einem Laserschneider hergestellt.
3D-Druckteile:
Schritthalter x 2 Stk.
Vision System Mount x 1 Stck.
Elektronikabstand x 4 Stk.
Vertikaler Abstandshalter x 4 Stk.
Fahrgestellverstärkung x 2 Stck.
Deckel behandeln x 1 Stck.
Treat Bowl x 1 Stck.
Stufenhalterung hinten x 1 Stck.
Wickelscheibe x 1 Stck.
Laserschneiden von Teilen
Bodenplatte x 1 Stck.
Oberseite x 1 Stck.
Unten befindet sich ein archivierter Ordner mit allen STL-Dateien und Dateien zum Laserschneiden.
3dprints.rar
lasercutting.pdf
Schritt drei: Erstellen Sie die Plattform
Sobald alle Details gedruckt und ausgeschnitten sind, beginnt der Master mit der Montage. Der vorgesehene Schrittmotorhalter ist für das Modell NEMA 17 ausgelegt. Führen Sie die Motorwelle durch das Loch und befestigen Sie den Motor mit den Befestigungsschrauben. Danach müssen beide Motoren fest an den Haltern befestigt sein.
Mit M4-Schrauben werden die Halter an der unteren lasergeschnittenen Platte befestigt.Vor dem Befestigen mit Muttern müssen die Verstärkungsstreifen verstärkt werden.
Die Acrylplatte hat zwei Abschnitte, die unter den Rädern geschnitten sind. Die verwendeten Räder haben einen Durchmesser von 7 cm und wurden mit Stellschrauben geliefert, die an 5 mm Schrittwellen befestigt waren. Stellen Sie sicher, dass die Räder fest sitzen und sich nicht auf der Welle drehen.
Damit sich das Chassis reibungslos bewegt, sind die Rollen vor und hinter dem Gerät installiert. Dies verhindert nicht nur ein Umkippen des Roboters, sondern ermöglicht es Ihnen auch, das Chassis frei in jede Richtung zu drehen. Die Rollen sind in verschiedenen Größen erhältlich, insbesondere wurden diese mit einer Drehschraube geliefert, die an der Basis befestigt war. Zum Einstellen der Höhe verwendete der Master Abstandshalter.
Schritt vier: Elektronik
Jetzt können Sie mit der Installation des elektronischen Teils fortfahren. Die Löcher in der Acrylplatte sind mit den Befestigungslöchern des Arduino und Raspberry Pi ausgerichtet. Bei Verwendung von 3D-gedruckten Racks wird die Elektronik direkt über den Acrylplatten montiert, sodass alle überschüssigen Kabel sauber darunter verborgen bleiben. Arduino und Raspberry Pi sind mit M3-Schrauben und Muttern befestigt. Nach dem Reparieren des Arduino wird der Schrittmotortreiber installiert und die Drähte werden in der folgenden Konfiguration angeschlossen:
Linker Motor zum X-Achsen-Port des Fahrers
Rechter Motor zum Y-Treiber der Anschlussachse
Nachdem die Schrittmotoren angeschlossen wurden, wird der Arduino über das Arduino-USB-Kabel mit dem Raspberry Pi verbunden, während die Vorderseite des Roboters die Seite ist, auf der der Raspberry Pi installiert ist.
Die Hauptinformationsquelle für den beobachtenden Roboter ist das Sehen. Der Assistent entschied sich für die Verwendung eines Raspberry Pi-kompatiblen Picamera, um Videos über das Internet an den Benutzer zu streamen. Ein Ultraschall-Abstandssensor ist ebenfalls installiert, um Hindernissen auszuweichen, wenn der Roboter autonom arbeitet. Beide Sensoren werden mit Schrauben am Halter befestigt.
Picamera wird an den Raspberry Pi-Anschluss angeschlossen. Der Ultraschallsensor ist wie folgt angeschlossen:
VCC Ultraschallsensor - 5V CNC-Abschirmung
GND - GND
TRIG auf X + Endverriegelungsstift
ECHO - Y + Endanschlag Pin Pin CNC-Bildschirm
Fünfter Schritt: Installieren Sie die Oberseite
Befestigt den Camcorder an der Vorderseite des oberen Bedienfelds. Ein Schrittmotor ist hinten angebracht. Er wird den Deckel des Behälters mit einem Leckerbissen öffnen.
Befestigt vier Racks an der Bodenplatte. Bei Gestellen wird die obere Acrylplatte befestigt. Befestigt eine Tasse an der Platte.
Installiert die Abdeckung. Der Deckel öffnet sich einfach. Auf der Welle des oberen Schrittmotors ist eine Spule montiert. Eine Angelschnur ist um die Rolle gewickelt. Das zweite Ende der Angelschnur ist am Deckel befestigt. Wenn sich der Motor zu drehen beginnt, wird die Angelschnur auf die Trommel gewickelt und der Deckel öffnet sich.
Schritt sechs: Die Wolke
Als Nächstes müssen Sie Datenbanken für das System erstellen, damit Sie von Ihrer mobilen Anwendung aus von überall auf der Welt aus mit dem Roboter kommunizieren können. Klicken Sie auf den folgenden Link (Google Firebase), die Sie zur Firebase-Site führen (Anmelden mit Ihrem Google-Konto). Klicken Sie auf die Schaltfläche Erste Schritte, um zur Firebase-Konsole zu gelangen. Anschließend müssen Sie ein neues Projekt erstellen, indem Sie auf „Projekt hinzufügen“ klicken und die Anforderungszeilen (Name, Daten usw.) ausfüllen. Klicken Sie zum Abschluss auf die Schaltfläche „Projekt erstellen“.
Wählen Sie im Menü links "Datenbank". Klicken Sie anschließend auf die Schaltfläche "Datenbank erstellen" und wählen Sie die Option "Testmodus". Stellen Sie die "Echtzeitdatenbank" anstelle des "Cloud Firestore" ein, indem Sie oben auf das Dropdown-Menü klicken. Wählen Sie die Registerkarte "Regeln" und ändern Sie "false" in "true". Dann müssen Sie auf die Registerkarte "Daten" klicken und die Datenbank-URL kopieren.
Als letztes klicken Sie auf das Zahnradsymbol neben der Projektübersicht, wählen dann in den „Projekteinstellungen“ die Registerkarte „Dienstkonten“, klicken Sie schließlich auf „Datenbankgeheimnisse“ und notieren Sie den sicheren Code für Ihre Datenbank. Mit diesem Schritt haben Sie erfolgreich Ihre Cloud-Datenbank erstellt, auf die Sie von Ihrem Smartphone und mit dem Raspberry Pi aus zugreifen können.
Siebter Schritt: Smartphone-Anwendung
Der nächste Teil ist eine Smartphone-App. Der Assistent entschied sich, den MIT App Inventor zu verwenden, um seine eigene Anwendung zu erstellen. Um die erstellte Anwendung zu verwenden, öffnen Sie zunächst den folgenden Link (MIT App Inventor)was zu ihrer Webseite führen wird. Klicken Sie dann oben auf dem Bildschirm auf "Apps erstellen" und melden Sie sich bei Ihrem Google-Konto an.
Als nächstes müssen Sie die unten aufgeführte Datei herunterladen.Öffnen Sie die Registerkarte "Projekte" und klicken Sie auf "Projekt (.aia) von meinem Computer importieren". Wählen Sie dann die gerade heruntergeladene Datei aus und klicken Sie auf "OK". Scrollen Sie im Komponentenfenster nach unten, bis "FirebaseDB1" angezeigt wird, klicken Sie darauf und ändern Sie "FirebaseToken", "FirebaseURL" in die oben kopierten Werte. Nach Abschluss dieser Schritte können Sie die Anwendung herunterladen und installieren. Sie können die Anwendung direkt auf Ihr Telefon herunterladen, indem Sie auf die Registerkarte "Erstellen" und dann auf "App (QR-Code für .apk bereitstellen)" klicken, dann den QR-Code von Ihrem Smartphone scannen oder auf "App (.apk auf meinem Computer speichern)" klicken.
IOT_pet_monitoring_system.rar
Schritt acht: Raspberry Pi-Programmierung
Der Raspberry Pi wird aus zwei Hauptgründen verwendet.
Es überträgt den Live-Videostream vom Roboter auf den Webserver. Dieser Stream kann vom Benutzer mit einer mobilen Anwendung angezeigt werden.
Er liest die aktualisierten Befehle in der Firebase-Datenbank und weist den Arduino an, die erforderlichen Aufgaben auszuführen.
Es gibt bereits eine ausführliche Anleitung, wie Sie Ihren Raspberry Pi für Live-Streaming konfigurieren können. hier. Anweisungen bestehen aus drei einfachen Befehlen. Schalten Sie den Raspberry Pi ein, öffnen Sie ein Terminal und geben Sie die folgenden Befehle ein.
Git-Klon https://github.com/silvanmelchior/RPi_Cam_Web_Interface.git
cd RPi_Cam_Web_Interface
./install.shStarten Sie Pi nach Abschluss der Installation neu und Sie können auf den Stream zugreifen, indem Sie die http: // IP-Adresse Ihres Pi in einem beliebigen Webbrowser suchen.
Nach dem Einrichten der Live-Übertragung müssen Sie bestimmte Bibliotheken herunterladen und installieren, um die Cloud-Datenbank verwenden zu können. Öffnen Sie das Terminal Ihres Pi und geben Sie die folgenden Befehle ein:
sudo pip Installationsanforderungen == 1.1.0
sudo pip installiere python-firebaseLaden Sie die unten stehende Python-Datei herunter und speichern Sie sie auf Ihrem Raspberry Pi. Ändern Sie in der vierten Codezeile den COM-Port in den Port, mit dem das Arduino verbunden ist. Ändern Sie dann die URL in Zeile 8 in die Firebase-URL, über die Sie zuvor geschrieben haben. Führen Sie das Programm abschließend über das Terminal aus. Dieses Programm empfängt Befehle aus einer Cloud-Datenbank und überträgt sie über eine serielle Verbindung an Arduino.
iot_pet_monitor_serial_transfer.py
Schritt neun: Arduino-Programmierung
Arduino empfängt ein Signal von Pi und gibt den Aktuatoren den Befehl, die erforderlichen Aufgaben auszuführen. Laden Sie den unten angehängten Arduino-Code herunter und laden Sie ihn auf Arduino hoch. Schließen Sie den Arduino nach dem Programmieren mit einem speziellen USB-Kabel an einen der USB-Anschlüsse des Pi an.
final.rar
Schritt zehn: Ernährung
Das Gerät wird mit einer Lithium-Polymer-Batterie betrieben. Die Batterie wird direkt über das CNC-Sieb mit Strom versorgt, um die Motoren mit Strom zu versorgen, und über einen anderen Bus mit dem 5-Volt-UBEC, um den Raspberry Pi über GPIO-Pins mit Strom zu versorgen. 5 V von UBEC sind mit dem 5 V-Pin des Raspberry Pi verbunden, und GND von UBEC ist mit dem GND-Pin des Pi verbunden.
Schritt elf: Verbinden
Über die Anwendungsoberfläche können Sie den beobachtenden Roboter steuern und Live-Übertragungen von der eingebauten Kamera übertragen. Um eine Verbindung zum Roboter herzustellen, müssen Sie sicherstellen, dass Sie über eine stabile Internetverbindung verfügen. Geben Sie dann einfach die IP-Adresse des Raspberry Pi in das Textfeld ein und klicken Sie auf die Schaltfläche Aktualisieren. Danach erscheint eine Live-Übertragung auf dem Bildschirm und es können verschiedene Funktionen des Roboters gesteuert werden.
Nachdem der Roboter zur Tierbeobachtung vollständig zusammengebaut ist, können Sie die Schüssel mit einem Leckerbissen für die Hunde füllen.
Nach Angaben des Meisters jagte sie den Bot im Haus herum, sobald der Hund die anfängliche Angst vor diesem sich bewegenden Objekt überwunden hatte. Die Bordkamera bietet eine gute Weitwinkelansicht der Umgebung.
